CN202026282U - 数控增益直流放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述的数控增益直流放大器，由自动增益控制模块、控制与显示模块、峰值检测模块和隔离电路组成；自动增益控制模块由程控运算放大器、可变增益放大器和D/A转换器组成。峰值检测模块由峰值检测芯片和A/D转换器组成。控制与显示模块由单片机、键盘和液晶组成。本实用新型对程控运算放大器实现了在通频带内增益手动连续可调，前级加一个电压跟随器，以提高带载能力；通过D/A转换器控制可变增益放大器进行增益细调，两极连接，实现增益连续步进可调、输出信号的峰值检测、显示相关设置、人机交互。该放大器能够放大直流信号和变化的交流信号，可广泛用于通信、传感器、仪表的信号放大。
Description
技术领域
本实用新型所述的数控增益直流放大器涉及一种可对交直流信号放大的放大器，尤其涉及一种低噪声、宽频带、增益连续可调的直流放大器。
背景技术
目前随着通信技术和微电子技术的发展，宽带放大器已经广泛应用于A/D与D/A转换器、有源滤波器、积分器、精密比较器和视频放大器等各种电路中。宽带通信技术的不断发展对宽带放大器的要求也越来越高，宽带放大器以低噪声、低非线性失真以及良好的匹配性等特点，成为现代无线接入技术和远程通信系统中的一类极为重要的放大器。
传统宽带放大器的设计主要采用分立元件，应用场效应管或三极管，采用多级放大电路实现。由于大量采用分立元件，电路比较复杂，工作点难以调整，增益控制和宽频带难以实现，尤其是定量调节增益非常困难。目前，宽带放大器已经可以实现可编程、宽频带、高增益等指标，但如果想同时对低频以及直流信号精密放大还难以实现。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的数控增益直流放大器，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的数控增益直流放大器，从而解决传统宽带放大器的设计主要采用分立元件、采用多级放大电路实现。由于大量采用分立元件，电路比较复杂，工作点难以调整，增益控制和宽频带难以实现，尤其是定量调节增益非常困难等问题。
本实用新型所述的数控增益直流放大器是由自动增益控制模块、控制与显示模块、峰值检测模块和隔离电路所组成。所述的自动增益控制模块是由程控运算放大器NJM2712、可变增益放大器AD603和D/A转换器AD558所组成。所述的峰值检测模块是由峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197。所述的控制与显示模块是由AT89C52单片机最小系统、键盘和液晶LCD1284所组成。所述的隔离电路是由电压跟随器OP37所组成。待放大的信号经电压跟随器OP37送到程控运算放大器NJM2712，放大后再经可变增益放大器AD603放大后输出。所述的AT89C52单片机通过控制程控电位器对程控运算放大器NJM2712进行控制，峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197通过AT89C52单片机对输出信号的峰值检测。液晶LCD1284显示设置或检测的数值。
本实用新型所述的待放大信号进入电压跟随器OP37第2脚，电压跟随器OP37第6脚输出经50Ω电阻后连接到程控运算放大器NJM2712的第2脚。程控运算放大器NJM2712第1脚输出连接到可变增益放大器AD603的第3脚，程控运算放大器NJM2712第1脚还连接10K程控电位器的一端，10K程控电位器的另一端连接到程控运算放大器NJM2712第2脚。程控运算放大器NJM2712第1脚与可变增益放大器AD603的第3脚连接线对地并联一个10K电阻、一个100Ω电阻和一个10PF电容。所述的可变增益放大器AD603的输出端第7脚经一个50Ω电阻输出放大后的信号。所述的可变增益放大器AD603的第1脚和D/A转换器AD558的第14、15、16脚连接。所述的D/A转换器AD558的第1到第8脚分别连接到AT89C52单片机的第21到第28脚。所述的AT89C52单片机的第32到第39脚连接到A/D转换器MAX197的第7到第14脚。AT89C52单片机的第14、15、16、17脚分别和A/D转换器MAX197的第5、2、3、4脚连接。所述的AT89C52单片机的第1到第8脚分别和液晶LCD1284的第7到第14脚连接。AT89C52单片机的第10、11、12脚分别和液晶LCD1284的第4、5、6脚连接。AT89C52单片机第13脚连接到10K程控电位器的滑动端。所述的A/D转换器MAX197的第16脚连接到峰值检测芯片AD536的第8脚。
本实用新型所述的数控增益直流放大器是一种宽频带、低噪声、增益连续可调的直流放大器。本实用新型采用的具体技术手段如下：
一种数控增益直流放大器，包括：自动增益控制，峰值检测，单片机控制与显示。所述自动增益控制部分采用程控运算放大器NJM2712接收输入低频信号或直流信号，对其进行放大，实现增益粗调；通过D/A转换器AD558控制可变增益放大器AD603进行增益细调，实现增益连续5dB步进可调；所述AT89C52单片机最小系统与自动增益控制部分相连接，以使所述放大信号进入单片机最小系统中。
所述放大器中，包括电压跟随器OP37，其与程控运算放大器NJM2712连接，实现放大器通频带内增益的起伏控制。
所述放大器中，包括峰值检测部分，由AD536和12位A/D转换器MAX197构成，其与该AT89C52单片机最小系统相连接，以实现输出信号的峰值检测。
所述放大器中，包括10K程控电位器，其与该AT89C52单片机最小系统相连接，以实现对放大器增益的手动连续调节。
所述放大器中，包括液晶显示LCD1284，其与该AT89C52单片机最小系统相连接，以显示输出信号的电压有效值。
本实用新型提供的数控增益直流放大器，通过电压跟随器OP37与程控运算放大器NJM2712连接，实现了对输入低频信号或直流信号在通频带内增益手动连续可调，电压跟随器OP37提高了放大器带负载能力。使用可变增益宽带放大器AD603与D/A转换器AD558连接进行增益细调，实现增益5dB步进。采用AT89C52单片机最小系统完成对电压有效值的液晶显示及数据控制。在整个单输入、单输出系统中，各个芯片之间不加电容，保证交流信号放大同时，直流信号也能得到放大。整个系统具有电路简单，成本低的特点。
本实用新型所述的数控增益直流放大器实现了在通频带内增益手动连续可调，前级加一个电压跟随器OP37，以提高带载能力；通过D/A转换器AD558控制可变增益放大器AD603进行增益细调。NJM2712与AD603两极连接，实现增益连续步进可调。由峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197构成峰值检测部分，其与AT89C52单片机最小系统相连接，实现输出信号的峰值检测。AT89C52单片机控制与显示部分通过键盘输入设置并由液晶LCD1284显示相关设置实现人机交互。该放大器能够放大直流信号和变化的交流信号，可广泛用于通信、传感器、仪表的信号放大。
附图说明
本实用新型共有三幅附图，其中：
图1是数控增益直流放大器的系统总体设计框图；
图2是数控增益直流放大器的增益控制电路图；
图3是数控增益直流放大器中峰值检测与单片机控制电路图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例如附图所示，所述的数控增益直流放大器是由自动增益控制模块、控制与显示模块、峰值检测模块和隔离电路所组成。所述的自动增益控制模块是由程控运算放大器NJM2712、可变增益放大器AD603和D/A转换器AD558所组成。所述的峰值检测模块是由峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197。所述的控制与显示模块是由AT89C52单片机最小系统、键盘和液晶LCD1284所组成。所述的隔离电路是由电压跟随器OP37所组成。待放大的信号经电压跟随器OP37送到程控运算放大器NJM2712，放大后再经可变增益放大器AD603放大后输出。所述的AT89C52单片机通过控制程控电位器对程控运算放大器NJM2712进行控制，峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197通过AT89C52单片机对输出信号的峰值检测。液晶LCD1284显示设置或检测的数值。
本实用新型所述的待放大信号进入电压跟随器OP37第2脚，电压跟随器OP37第6脚输出经50Ω电阻后连接到程控运算放大器NJM2712的第2脚。程控运算放大器NJM2712第1脚输出连接到可变增益放大器AD603的第3脚，程控运算放大器NJM2712第1脚还连接10K程控电位器的一端，10K程控电位器的另一端连接到程控运算放大器NJM2712第2脚。程控运算放大器NJM2712第1脚与可变增益放大器AD603的第3脚连接线对地并联一个10K电阻、一个100Ω电阻和一个10PF电容。所述的可变增益放大器AD603的输出端第7脚经一个50Ω电阻输出放大后的信号。所述的可变增益放大器AD603的第1脚和D/A转换器AD558的第14、15、16脚连接。所述的D/A转换器AD558的第1到第8脚分别连接到AT89C52单片机的第21到第28脚。所述的AT89C52单片机的第32到第39脚连接到A/D转换器MAX197的第7到第14脚。AT89C52单片机的第14、15、16、17脚分别和A/D转换器MAX197的第5、2、3、4脚连接。所述的AT89C52单片机的第1到第8脚分别和液晶LCD1284的第7到第14脚连接。AT89C52单片机的第10、11、12脚分别和液晶LCD1284的第4、5、6脚连接。AT89C52单片机第13脚连接到10K程控电位器的滑动端。所述的A/D转换器MAX197的第16脚连接到峰值检测芯片AD536的第8脚。
如图1所示，本实用新型所提供的数控增益直流放大器，主要由自动增益控制，峰值检测，单片机控制与显示构成。自动增益控制部分由程控运算放大器NJM2712实现增益粗调，8位D/A转换器AD558控制可变增益放大器AD603进行增益细调，NJM2712和AD603两极连接，实现增益连续5dB步进可调。AT89C52单片机最小系统与自动增益控制部分器相连接，实现对放大器增益的控制。同时单片机最小系统还与峰值检测、液晶显示和键盘相连，以完成对电压有效值的液晶显示及数据控制。
如图2所示，通过对NJM2712的理论分析可知，仅一级放大器输出电压有效值无法达到2V，所以需要与一射级跟随器OP37进行连接，以实现负载50Ω时，输出电压达到规定值。采用高速宽带低噪运放构成射极跟随器隔离每一级放大器，并在级间利用50Ω电阻进行阻抗匹配。
如图3所示，本系统中设计了一个输出电压有效值的模块，采用峰值检测芯片AD536与12位A/D转换器MAX197相连，通过单片机最小系统输出给液晶显示LCD1284显示输出电压的有效值。同时在系统对地短接的时候采用MAX197对系统的直流偏置进行采样，再用AD558输出直流通过运放对每一级放大进行补偿，达到有效去除前级放大器产生的直流零点漂移的目的。
放大器的增益与带宽成反比，当增益变大时，带宽必定减小，需要进行相位补偿，因此在放大器的反馈回路的电位器旁并联一个相位补偿电容，防止产生自激振荡。
Claims (2)
1.一种数控增益直流放大器，其特征在于是由自动增益控制模块、控制与显示模块、峰值检测模块和隔离电路所组成；所述的自动增益控制模块是由程控运算放大器NJM2712、可变增益放大器AD603和D/A转换器AD558所组成；所述的峰值检测模块是由峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197；所述的控制与显示模块是由AT89C52单片机最小系统、键盘和液晶LCD1284所组成；所述的隔离电路是由电压跟随器OP37所组成；待放大的信号经电压跟随器OP37送到程控运算放大器NJM2712，放大后再经可变增益放大器AD603放大后输出；所述的AT89C52单片机通过控制程控电位器对程控运算放大器NJM2712进行控制，峰值检测芯片AD536和A/D转换器MAX197通过AT89C52单片机对输出信号的峰值检测；液晶LCD1284显示设置或检测的数值。
2.根据权利要求1所述的数控增益直流放大器，其特征在于所述的待放大信号进入电压跟随器OP37第2脚，电压跟随器OP37第6脚输出经50Ω电阻后连接到程控运算放大器NJM2712的第2脚；程控运算放大器NJM2712第1脚输出连接到可变增益放大器AD603的第3脚，程控运算放大器NJM2712第1脚还连接10K程控电位器的一端，10K程控电位器的另一端连接到程控运算放大器NJM2712第2脚；程控运算放大器NJM2712第1脚与可变增益放大器AD603的第3脚连接线对地并联一个10K电阻、一个100Ω电阻和一个10PF电容；所述的可变增益放大器AD603的输出端第7脚经一个50Ω电阻输出放大后的信号；所述的可变增益放大器AD603的第1脚和D/A转换器AD558的第14、15、16脚连接；所述的D/A转换器AD558的第1到第8脚分别连接到AT89C52单片机的第21到第28脚；所述的AT89C52单片机的第32到第39脚连接到A/D转换器MAX197的第7到第14脚；AT89C52单片机的第14、15、16、17脚分别和A/D转换器MAX197的第5、2、3、4脚连接；所述的AT89C52单片机的第1到第8脚分别和液晶LCD1284的第7到第14脚连接；AT89C52单片机的第10、11、12脚分别和液晶LCD1284的第4、5、6脚连接；AT89C52单片机第13脚连接到10K程控电位器的滑动端；所述的A/D转换器MAX197的第16脚连接到峰值检测芯片AD536的第8脚。
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