CN208999794U

CN208999794U - 一种基于双栅极mos管的程控衰减器

Info

Publication number: CN208999794U
Application number: CN201821740979.6U
Authority: CN
Inventors: 孟桂芳; 翟红
Original assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Current assignee: Suzhou Vocational Institute of Industrial Technology
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2028-10-26

Abstract

本实用新型涉及一种基于双栅极MOS管的程控衰减器，包括单片机系统，分别与所述单片机系统电连接的按键电路、液晶显示电路、衰减器模块，所述单片机系统包括给单片机提供脉冲信号的晶振电路、给单片机提供复位信号的复位电路；所述衰减器模块包括双栅极MOS管。本实用新型提供一种结构简单、准确度高的一种基于双栅极MOS管的程控衰减器。

Description

一种基于双栅极MOS管的程控衰减器

技术领域

本实用新型涉及衰减器，尤其涉及一种基于双栅极MOS管的程控衰减器。

背景技术

程控衰减器是指一种能够通过程序控制对输入信号的衰减度进行灵活控制的电子系统。程控衰减器系统已经在电子电路中的应用已经有一定的历史了。在单片机技术还未成熟并未被大量应用时，大多数通信电路控制系统主要是利用逻辑电路以及CPLD等一些具有逻辑运算功能的芯片实现信号的衰减控制的。例如，通过这些具有简单运算功能的芯片实现一些常见的增益控制、射频信号功率检测以及数码管显示等功能，此时的程控衰减器控制系统已经具有了一些简单的手动控制增益值、功率粗略检测以及功率值显示等基本功能。

随着单片机技术的成熟和迅速发展，现阶段越来越多的程控衰减器采用了单片机等微处理器作为主控器。通过单片机等微处理器的嵌入，一方面能够更好的实现程控衰减器控制系统与用户之间的交互；另一方面由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，能够更轻松的实现对更多模块的驱动，大大提升了衰减器的功能和用户使用体验。

目前市面上的衰减器大多以传统模拟电路作为主要实现方式，这种模拟电路的主要特点是硬件电路复杂，一旦出现故障将难以修复，并且故障排查过程及其艰难。而近几年兴起的数字式衰减器则主要通过程序代码以及数字信号处理器来实现，通过单片接和MOS管组合的方式来实现对输入信号的衰减度控制，相比较模拟电路而言，具有结构简单，准确度高的优势。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种结构简单、准确度高的一种基于双栅极MOS管的程控衰减器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于双栅极MOS管的程控衰减器，包括单片机系统，分别与所述单片机系统电连接的按键电路、液晶显示电路、衰减器模块，所述单片机系统包括给单片机提供脉冲信号的晶振电路、给单片机提供复位信号的复位电路；所述衰减器模块包括双栅极MOS管；按键电路包括与所述单片机电连接的增加衰减值按钮S1，以及与所述单片机电连接的减少衰减值按钮S2。

本实用新型一个较佳实施例中，所述双栅极MOS管包括输入端G1、控制端G2、输出端、接地端；所述双栅极MOS管输入端G1接入射频信号；所述双栅极MOS管输出端输出衰减后的信号；所述双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容接地，另一路通过电阻与单片机电连接。

本实用新型一个较佳实施例中，晶振电路包括两个小电容和一个晶振。

本实用新型一个较佳实施例中，复位电路包括与单片机电连接的复位按钮。

本实用新型一个较佳实施例中，所述液晶显示电路包括与所述单片机电连接的LCD1602显示器。

本实用新型一个较佳实施例中，单片机采用STC89C51单片机，所述单片机的EA端口与VCC端口共点接VCC电源，所述单片机的ATAL1端口与ATAL2端口之间连接有晶振电路；所述单片机的RST端口连接有复位电路；所述单片机的P1.0端口连接有按键电路和P1.1端口均连接有按键电路；所述单片机的P2.7端口、P2.6端口、P2.5端口依次连接LCD1602显示器的RS端口、R/W端口、E端口，所述单片机的P0.0端口~P0.7端口依次连接LCD1602显示器的DB0端口~DB7端口,所述LCD1602显示器的BLA端口接VCC电源，BLK端口接GND,所述LCD1602显示器的VCC端口接VCC电源，所述LCD1602显示器的VSS端口接GND,且LCD1602显示器的VCC端口与LCD1602显示器的VSS端口之间串接有R1电阻和R2电阻，所述R1电阻和R2电阻之间直接一路与LCD1602显示器的V0端口连接；所述单片机与衰减器模块电连接；所述双栅极MOS管的输入端G1分两路接出，一路串接电阻R8和电容C10后接GND，且电阻R8和电容C10串接点连接有VCC电源，另一路串接有电容C7和电阻R12后接GND,且电容C7和电阻R12串接点接射频信号输入端VIN，所述双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容C5接地，另一路通过电阻R7与单片机的P2.0端口连接, 所述双栅极MOS管输出端连接两路，一路串接有电感L1和电容C8后接GND，且电感L1和电容C8的串接点节VCC电源，另一路串接电容C6和电阻R10后接GND，且电容C6和电阻R10的串接点接输出端VOUT，所述双栅极MOS管接地端连接GND。

具体的，射频信号由输入端VIN处的SMA射频插座进入该模块，其中R12阻值为50欧姆，由于MOS管的输入阻抗为无穷大，因此通过R12与BF1201的大阻抗进行并联，即可构建50欧姆输入阻抗；在50欧姆输出阻抗上，通过电阻R10以及电感L1构成，由于在射频状态下电感的阻抗值为无穷大，因此50欧姆的R10在与L1进行并联后即可实现50欧姆的输出阻抗。在衰减器模块的静态电路构件上，由R8以及VCC电压构成，通过62k阻值的R8与VCC以及BF1201的G1输入管脚串联后即可实现衰减器的静态电路构建，电容C10用于对VCC的高频干扰噪声进行过滤，为衰减器的静态电路提供良好的静态工作点。

衰减器可通过单片机的P2.0管脚进行控制，从而实现衰减度的控制，通过51单片机的P2.0输出PWM波后，由电阻R7以及电容C5两个器件构成的无源滤波器对PWM波的交流成分进行滤除，从而取出其直流成分，通过将该直流成分送入BF1201管的G2管脚，即可实现对衰减器的衰减值控制，PWM波的占空比越大，则其直流成分电压值越大，从而衰减器的衰减值将越小，反之则越大。

电感L1用于高频扼流作用，射频信号通过该器件后，由于该器件在高频状态下表现为高阻抗，因此大量的射频信号将聚集于此，输出信号将从该处取出。

本实用新型一个较佳实施例中，所述单片机的P1.0端口串接增加衰减值按钮S1后接GND，所述单片机的P1.1端口串接减少衰减值按钮S2后接GND。

进一步的，所述复位电路包括与单片机的RST端口连接两路，一路串接电阻R3后与GND连接，另一路串接电容C3后与VCC电源连接，且电容C3两端并联有RST复位按键。具体的，复位电路采用按键式电路，STC89C51单片机的RST管脚在接受到高电平时会进入复位动作，而接受低电平时正常工作，当RST复位按键未被按下时由于电容阻断了电流流向电阻，因此RST端口处在低电平，STC89C51单片机正常工作；而当按下RST复位按键后，电流通过RST复位按键流向电阻，RST端口迅速上升到高电平，STC89C51单片机进入复位动作。

进一步的，所述晶振电路包括一个ATAL晶振所述ATAL晶振两端分别连接单片机的ATAL1端口和ATAL2端口，且ATAL晶振与ATAL1端口连接的一端连接电容C1后接GND, 且ATAL晶振与ATAL2端口连接的一端连接电容C2后接GND,更进一步的，电容C1和电容C2容量大小一致。更进一步的，晶振电路采用最基本的晶振—电容配合式即可，采用一个12MHz晶振作为核心器件，通过两片30pF的小型电容用于修正晶振的振荡频率，从而使得晶振电路能够精确的输出12MHz时钟信号。具体的，单片机的最小系统主要涉及到向其输送时钟信号的晶振模块、产生复位信号的复位模块、进行电源管理的电源模块以及其他必要模块，本文使用的这款STC89C51单片机由于内部没有集成时钟信号部分，因此必须给其配置晶振电路模块，而对于电源模块来说，由于整个控制系统共用一个+5V的电源来实现供电，因此无需进行专门的电路配置，只需要对晶振电路以及复位电路进行设计。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型有益效果是：

1.能够实现对射频信号的功率衰减作用，衰减大小可以通过按键进行改变。

2.信号经过衰减器处理后，高次谐波产生量小，对原信号影响较小。

3.衰减器的衰减值可通过直流压控电压Vc的控制，实现0~60dB的衰减范围；

4.能够通过单片机产生直流压控电压Vc。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型的程控衰减器系统原理框图；

图3是本实用新型的程控衰减器系统控制流程框图；

图4是衰减器增益与压控电压关系图；

图5是衰减器增益的无衰减时输入与输出波形；

图6是衰减器增益的衰减度-10时输入与输出波形；

图7是衰减器增益的衰减度-20时输入与输出波形；

图8是衰减器增益的衰减度-30时输入与输出波形。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1~3所示，一种基于双栅极MOS管的程控衰减器，包括单片机系统，分别与所述单片机系统电连接的按键电路、液晶显示电路、衰减器模块，所述单片机系统包括给单片机提供脉冲信号的晶振电路、给单片机提供复位信号的复位电路；所述衰减器模块包括双栅极MOS管。本实用新型一个较佳实施例中，所述双栅极MOS管包括输入端G1、控制端G2、输出端、接地端；所述双栅极MOS管输入端G1接入射频信号；所述双栅极MOS管输出端输出衰减后的信号；双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容接地，另一路通过电阻与单片机电连接。

本实用新型一个较佳实施例中，单片机采用STC89C51单片机，液晶显示电路中采用LCD1602显示器。单片机的EA端口与VCC端口共点接VCC电源，单片机的ATAL1端口与ATAL2端口之间连接有晶振电路；晶振电路包括一个ATAL晶振所述ATAL晶振两端分别连接单片机的ATAL1端口和ATAL2端口，且ATAL晶振与ATAL1端口连接的一端连接电容C1后接GND, 且ATAL晶振与ATAL2端口连接的一端连接电容C2后接GND,更进一步的，电容C1和电容C2容量大小一致。单片机的RST端口连接有复位电路；复位电路包括与单片机的RST端口连接两路，一路串接电阻R3后与GND连接，另一路串接电容C3后与VCC电源连接，且电容C3两端并联有RST复位按键。所述单片机的P1.0端口连接有按键电路和P1.1端口均连接有按键电路；按键电路包括与所述单片机电连接的增加衰减值按钮S1，以及与所述单片机电连接的减少衰减值按钮S2进一步包括，所述单片机的P1.0端口串接增加衰减值按钮S1后接GND，所述单片机的P1.1端口串接减少衰减值按钮S2后接GND。单片机的P2.7端口、P2.6端口、P2.5端口依次连接LCD1602显示器的RS端口、R/W端口、E端口，单片机的P0.0端口~P0.7端口依次连接LCD1602显示器的DB0端口~DB7端口,LCD1602显示器的BLA端口接VCC电源，BLK端口接GND,所述LCD1602显示器的VCC端口接VCC电源，所述LCD1602显示器的VSS端口接GND,且LCD1602显示器的VCC端口与LCD1602显示器的VSS端口之间串接有R1电阻和R2电阻，所述R1电阻和R2电阻之间直接一路与LCD1602显示器的V0端口连接；所述单片机与衰减器模块电连接；所述双栅极MOS管的输入端G1分两路接出，一路串接电阻R8和电容C10后接GND，且电阻R8和电容C10串接点连接有VCC电源，另一路串接有电容C7和电阻R12后接GND,且电容C7和电阻R12串接点接射频信号输入端VIN，所述双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容C5接地，另一路通过电阻R7与单片机的P2.0端口连接, 所述双栅极MOS管输出端连接两路，一路串接有电感L1和电容C8后接GND，且电感L1和电容C8的串接点节VCC电源，另一路串接电容C6和电阻R10后接GND，且电容C6和电阻R10的串接点接输出端VOUT，所述双栅极MOS管接地端连接GND。

如图1~3所示，正式工作后AT89C51单片机将驱动LCD1602液晶屏对系统的开机界面进行液晶显示，接着使用者可以通过板子上的按键电路来调节射频信号衰减器的衰减值大小，当按下增加衰减值按钮S1将对衰减值进行增加，使得PWM波的占空比得到增加，这样P2.0管脚输出的PWM波中直流成分将增加，从而使得衰减器的衰减值得到增加；而当按下减少衰减值按钮S2后，使得PWM波占空比降低，这样经过滤波后直流电压将降低，使得衰减器的衰减值降低。最后，单片机通过LCD1602液晶屏实现对衰减值的显示。

如图4所示，衰减器模块的Vagc（即P2.0输出的电压）电压与衰减值之间的关系，从图中可以看出当Vagc为3~4V之间时，衰减值较小，而处于1~3V之间时衰减值呈线性变化。如图5~8所示，为不同衰减度时的波形示意图，仿真测试结果中可以明确看出，当调节不同的衰减度时，实现了对同一正弦波信号的不同程度的衰减。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims

1.一种基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：包括单片机系统，分别与所述单片机系统电连接的按键电路、液晶显示电路、衰减器模块，所述单片机系统包括给单片机提供脉冲信号的晶振电路、给单片机提供复位信号的复位电路；所述衰减器模块包括双栅极MOS管；按键电路包括与所述单片机电连接的增加衰减值按钮S1，以及与所述单片机电连接的减少衰减值按钮S2。

2.根据权利要求1所述的基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：所述双栅极MOS管包括输入端G1、控制端G2、输出端、接地端；所述双栅极MOS管输入端G1接入射频信号；所述双栅极MOS管输出端输出衰减后的信号；所述双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容接地，另一路通过电阻与单片机电连接。

3.根据权利要求1所述的基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：所述晶振电路包括两个小电容和一个晶振。

4.根据权利要求1所述的基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：所述复位电路包括与单片机电连接的复位按钮。

5.根据权利要求1所述的基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：所述液晶显示电路包括与所述单片机电连接的LCD1602显示器。

6.根据权利要求5所述的基于双栅极MOS管的程控衰减器，其特征在于：所述单片机采用STC89C51单片机，单片机的EA端口与VCC端口共点接VCC电源，单片机的ATAL1端口与ATAL2端口之间连接有晶振电路；单片机的RST端口连接有复位电路；单片机的P1.0端口连接有按键电路和P1.1端口均连接有按键电路；单片机的P2.7端口、P2.6端口、P2.5端口依次连接LCD1602显示器的RS端口、R/W端口、E端口，单片机的P0.0端口~P0.7端口依次连接LCD1602显示器的DB0端口~DB7端口,LCD1602显示器的BLA端口接VCC电源，BLK端口接GND,所述LCD1602显示器的VCC端口接VCC电源，LCD1602显示器的VSS端口接GND,且LCD1602显示器的VCC端口与LCD1602显示器的VSS端口之间串接有电阻R1和电阻R2，电阻R1和电阻R2之间直接一路与LCD1602显示器的V0端口连接；所述单片机与衰减器模块电连接；双栅极MOS管的输入端G1分两路接出，一路串接电阻R8和电容C10后接GND，且电阻R8和电容C10串接点连接有VCC电源，另一路串接有电容C7和电阻R12后接GND,且电容C7和电阻R12串接点接射频信号输入端VIN，所述双栅极MOS管控制端G2连接两路，一路通过电容C5接地，另一路通过电阻R7与单片机的P2.0端口连接, 所述双栅极MOS管输出端连接两路，一路串接有电感L1和电容C8后接GND，且电感L1和电容C8的串接点节VCC电源，另一路串接电容C6和电阻R10后接GND，且电容C6和电阻R10的串接点接输出端VOUT，所述双栅极MOS管接地端连接GND。