基于MSP430F449單片機(jī)寬帶直流放大器的設(shè)計(jì)

　　三、主要單元電路介紹

　　1、AD603構(gòu)成的前級(jí)放大電路
　　
　　如下圖所示，信號(hào)經(jīng)SMA接頭輸入放大器。
　　
　　由于AD603的輸入阻抗為100Q，故在輸入端接100Q的電阻R1到地，使放大器輸入阻抗為50Q。
　　
　　電路增益由1、2腳間電壓差VG控制，2腳接固定參考電壓，1腳電壓由D/A轉(zhuǎn)換器控制，(或由單刀雙擲開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)手動(dòng)調(diào)節(jié)連續(xù)調(diào)節(jié))。AD603的增益為G(dB)=40×VG+GO，AD603的5、7腳間接3k的反饋電阻Rf，使G0=2158dB，改變1腳電壓使增益調(diào)節(jié)在1.58～4158dB范圍內(nèi)。

　　2、調(diào)零放大器電路
　　
　　該部分為電壓反饋型運(yùn)放OPA690構(gòu)成的一個(gè)加法電路，如下圖所示。OPA690具有1800V/μs擺率，單位增益帶寬積為500MHz，完全能夠?qū)D603輸出信號(hào)放大3倍。一路輸入是D/A輸出調(diào)零電壓，第二路是AD603信號(hào)輸出，(當(dāng)AD603輸入短路時(shí)為零漂、失調(diào)信號(hào))，第三路是一5V負(fù)偏壓共同加在OPA690輸入端，對(duì)失調(diào)電壓進(jìn)行校正。
　　
　　因?yàn)镈/A輸出是單極性電壓(O～4096V)，第三路輸入使OPA690第2腳偏壓約(-005～+O15V)。
　　
　　調(diào)零用的采樣ADC利用MSP430內(nèi)部AD，節(jié)約了ADC，降低了系統(tǒng)的成本。

　　3．橢圓濾波器
　　
　　分別設(shè)計(jì)了一3dB截止頻率為5MHz和10MHz的9階無(wú)源橢圓濾波器。根據(jù)濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)中的歸一化設(shè)計(jì)表格，可以查表得到所需要的電容電感值。并通過(guò)濾波器軟件仿真，根據(jù)仿真得到的幅頻特性曲線對(duì)電容電感值做調(diào)整。下圖為10MHz的橢圓濾波器的電路及仿真幅頻特性曲線圖。實(shí)際測(cè)試結(jié)果為：截止頻率為10.02MHz，帶內(nèi)起伏≤O.8dB。
　　

　　4.程控放大電路
　　
　　如下圖所示，該程控放大電路為降低成本，僅用到一款運(yùn)放OPA699，構(gòu)成增益為1和10兩個(gè)擋，后面為兩個(gè)繼電器切換電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)衰減為0.1倍，另一個(gè)為O.01倍。該程控放大電路加上前級(jí)AD603的4158dB最大增益、14dB的末級(jí)功率放大等，最終整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了90dB的最大電壓增益。

　　
　　5.后級(jí)功率放大電路
　　
　　采用電流反饋型運(yùn)放THS3091做5倍功率放大，如下圖所示。THS3091具有高達(dá)7300V/μs的擺率，帶寬不小于200MHz，采用±18V供電。其最大輸出電流為250mA，若采用一片THS3091，驅(qū)動(dòng)不了題目要求的最大電壓有效值不小于10V的輸出，因此采用兩片T卜tS3091并聯(lián)，每片THS3091為50Ω負(fù)載提供一半電流。

　　6．直流穩(wěn)壓電源
　　
　　直流穩(wěn)壓電源核心部分包括：電源變壓器、橋式全波整流電路、大電容濾波電路、低壓差穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓電路。電源變壓器由一個(gè)初級(jí)線圈和三個(gè)次級(jí)線圈構(gòu)成，為低壓差穩(wěn)壓器件LTl963和LT1175提供三個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)換電壓。LTl963、LT1175均為可變輸出的穩(wěn)壓芯片，LT1963輸出正電壓，LT1175輸出負(fù)電壓，調(diào)節(jié)每一穩(wěn)壓芯片外圍的兩個(gè)取樣電阻值的比例，靈活得到±18V、±15V和±5V輸出。
　　
　　低壓差穩(wěn)壓器件的使用提高了直流穩(wěn)壓電源的效率。