基于單片機(jī)的寬帶放大器設(shè)計(jì)
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關(guān)鍵字：AT89C52，寬帶放大器，AD603，OPA642，128*64，lcd，A/D,D/A

1寬帶放大器簡介
1.1什么是寬帶放大器
工作頻率上限與下限之比甚大于1的放大電路。習(xí)慣上也常把相對頻帶寬度大于20％～30％的放大器列入此類。這類電路主要用于對視頻信號、脈沖信號或射頻信號的放大。用于電視圖像信號放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載，以電容器作級間耦合。為了擴(kuò)展帶寬，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補(bǔ)償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展?？梢詺w入寬帶放大器的還有用于時分多路通信、示波器、數(shù)字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器（帶寬從幾赫到幾十或幾百兆赫），用于測量儀器的直流放大器（帶寬從直流到幾千赫或更高），以及音響設(shè)備中的高保真度音頻放大器（帶寬從幾十赫到幾十千赫）等。用于射頻信號放大的寬帶放大器（大多屬于帶通型），如雷達(dá)或通信接收機(jī)中的中頻放大器，其中心頻率為幾十兆赫或幾百兆赫，通帶寬度可達(dá)中心頻率的百分之幾十。
1.1.2放大器的分類
將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360o，適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180o；丙類放大器電流的流通角則小于180o。乙類和丙類都適用于大功率工作丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。
集成運(yùn)算放大器主要類別
　　下面對不同特性的集成運(yùn)算放大器進(jìn)行介紹。
　 1.通用型集成運(yùn)算放大器
　　通用型集成運(yùn)算放大器是指它的技術(shù)參數(shù)比較適中，可滿足大多數(shù)情況下的使用要求。通用型集成運(yùn)算放大器又分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型屬低增益運(yùn)算放大器，Ⅱ型屬中增益運(yùn)算放大器，Ⅲ型為高增益運(yùn)算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的產(chǎn)品，其輸入失調(diào)電壓在2mV左右，開環(huán)增益一般大于80dB。
　　2.高精度集成運(yùn)算放大器
　　高精度集成運(yùn)算放大器是指那些失調(diào)電壓小，溫度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的運(yùn)算放大器。這類運(yùn)算放大器的噪聲也比較小。其中單片高精度集成運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓可小到幾微伏，溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。
　　3.高速型集成運(yùn)算放大器高速型集成運(yùn)算放大器的輸出電壓轉(zhuǎn)換速率很大，有的可達(dá)2~3kV/μS。
　 4.高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器
　　高輸入阻抗集成運(yùn)算放大器的輸入阻抗十分大，輸入電流非常小。這類運(yùn)算放大器的輸入級往往采用MOS管。
　　5.低功耗集成運(yùn)算放大器
　　低功耗集成運(yùn)算放大器工作時的電流非常小，電源電壓也很低，整個運(yùn)算放大器的功耗僅為幾十微瓦。這類集成運(yùn)算放大器多用于便攜式電子產(chǎn)品中。
　　6.寬頻帶集成運(yùn)算放大器
　　寬頻帶集成運(yùn)算放大器的頻帶很寬，其單位增益帶寬可達(dá)千兆赫以上，往往用于寬頻帶放大電路中。
　　 7.高壓型集成運(yùn)算放大器
　　一般集成運(yùn)算放大器的供電電壓在15V以下，而高壓型集成運(yùn)算放大器的供電電壓可達(dá)數(shù)十伏。
　　8.功率型集成運(yùn)算放大器
功率型集成運(yùn)算放大器的輸出級，可向負(fù)載提供比較大的功率輸出。
1.2課題設(shè)計(jì)要求
1.帶寬 3dB通頻帶為10kHz～6MHz，可以擴(kuò)展。 　 2.增益 （1）最小值為10dB，基本指標(biāo)為40dB，最大值≥60dB。 （2） 可步進(jìn)調(diào)節(jié)，在10～58dB范圍內(nèi)，步進(jìn)間隔為6dB；要求更高時，步進(jìn)間隔為2dB。（3）可預(yù)置增益值，并顯示。（4）預(yù)置增益值與實(shí)測增益值的誤差要求：在步進(jìn)間隔為6dB時，誤差小于2dB；在步進(jìn)間隔為2dB時誤差小于1dB。（5）帶內(nèi)增益平坦度要求：在增益為40dB時，在20kHz～5MHz范圍內(nèi)，增益起伏小于1dB。（6）自動增益控制要求：在4.5V≤V0≤5.5V范圍內(nèi)，AGC范圍≥20dB，即輸入信號的ViH/ViL大于12.2倍。 　　3.最大輸入電壓幅度（有效值） （1）基本要求≥3V；（2）擴(kuò)展要求≥6.5V；（3）數(shù)字顯示正弦電壓有效值。 　　4.噪聲性能 在AV=58dB時，輸出噪聲峰－峰值不大于0.5V。 　　5.輸入阻抗≥1kΩ；負(fù)載電阻為600Ω；單端輸入、單端輸出。 　　6.進(jìn)一步提高各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，擴(kuò)展功能。 　　對題意要求作了如上整理后，在作總體方案設(shè)計(jì)時，至少有三點(diǎn)思路易于明確： 　　（1）器件選擇必須選擇寬帶、低噪、增益可程控放大的器件，且這類器件必須從新型的高速寬帶運(yùn)算放大器中去尋找；分立元件很難奏效。 　?。?）硬件系統(tǒng)；根據(jù)最大輸出電壓幅度和最大增益要求，系統(tǒng)可分為3級、2級或1級（滿足基本要求）來實(shí)現(xiàn)，每級的增益分配都不會太大，易于實(shí)現(xiàn)。 　?。?）增益指標(biāo)這一項(xiàng)，內(nèi)容較復(fù)雜，但主要都是依靠編程技術(shù)來完成。
3.課題的意義
隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人們迫切地要求能夠遠(yuǎn)距離隨時隨地迅速而準(zhǔn)確地傳送多媒體信息。于是，無線通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，技術(shù)也越來越成熟。而寬帶放大器是上述通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)必不可少的一部分。由此可知，寬帶放大器在通信系統(tǒng)中起到非常重要的作用，于是人們也對它的要求也越來越高。

參考文獻(xiàn)：
[1] 李華:《MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)》[M]. 航天航空大學(xué)出版社,1999。
[2] 張肅文,陸兆文:《高頻電子電路》[M],高等教育出版社.1993.第三版。
[3] 康光華,陳大欽:《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》[M]，高等教育出版社.1999.6.第四版。
[4] 陳汝全: 《 電子技術(shù)常用器件手冊》[M],機(jī)械工業(yè)出版社,1994。
[5] 魯兵,楊楚民: 《基于單片機(jī)系統(tǒng)的顯示接口》[M],機(jī)械與電子出版社,1992。
[6] 孫函芳,徐愛卿:《MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用》[M],XXX航天航空大學(xué),1996。
[7] 何立民:《 MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì),系統(tǒng)配置與接口技術(shù)》[M], XXX航天航空大學(xué),1995。
[8] 陳書開,潭漢松:《 單片計(jì)算機(jī)的硬件軟件及設(shè)計(jì)》[M], 中南工業(yè)大學(xué)出版社,1994。
[9] 王瑩瑩，汪東:《protel dxp 電路設(shè)計(jì)實(shí)例教程》[M],清華大學(xué)出版社，2008。
[10] 李全利，遲榮強(qiáng):《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》[M],高等教育出版社，2004。