北航_三系_电子实习模电部分Unit5.pptVIP

方案论证及比较 方案一： 利用高速ADC对电压进行采样，将一周内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得到电压有效值，即 此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样难且计算量大，增加了软件的难度。 五、测量有效值部分 方案论证及比较 方案二： 对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值并显示。只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。 五、测量有效值部分 方案论证及比较 方案三： 采用集成有效值／直流变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。这样可以实现对任意波形的有效值测量。 变换芯片选用AD637。AD637是有效值／直流变换芯片，它可测量的信号有效值可高达7V，精度优于0.5％，且外围元件少，频带宽。该方案硬件、软件简单，精度也很高，但不适用于高于8MHz的信号。 方案比较： 方案三硬件易实现，并且8MHz以下测得的有效值的精度可以保证，故选择方案三。 五、测量有效值部分 系统硬件设计 经过上述的方案论证，并结合题目的任务与要求，可构思如下系统整体方框图。 图中将输入缓冲、60MHz宽带放大器放在一个屏蔽盒内，功率放大器放在另一个屏蔽盒内。中间采用同轴电缆相连，目的在于抗干扰。 系统硬件设计 由于AD637的输入电阻只有100?，必须加入输入缓冲部分用以提高输入阻抗；另外前级电路对整个电路的噪声影响非常大，必须尽量减小噪声。故采用高速低噪声电压反馈型运放OPA642作前级隔离，同时在输入端加上二极管过压保护。下图为输入缓冲和增益控制电路。 一、输入缓冲和增益控制部分 系统硬件设计 输入部分先用电阻分压衰减，再由低噪声高速运放OPA642放大。OPA642电压峰—峰值不超过其极限值(2V)。其输入阻抗大于2.4k ? 。OPA642的增益带宽积为400MHz，这里放大倍数为3.4倍，100MHz以上信号被衰减。输入／输出口P1、P2由同轴电缆连接，以防止自激。级间耦合采用电解电容并联高频瓷片电容的方法，兼顾高频和低频信号。 一、输入缓冲和增益控制部分 系统硬件设计 增益控制部分装在屏蔽盒中，盒内采用多点接地和就近接地的方法避免自激，部分电容、电阻采用贴片封装，使得输入级连线尽可能短。该部分采用AD603典型接法中通频带最宽的一种，通频带为90MHz，增益为-10～+30dB，输入控制电压Ug的范围为-0.5～+0.5V。AD603接成90MHz带宽的典型电路见下图。 一、输入缓冲和增益控制部分 系统硬件设计 增益和控制电压的关系为AG(dB)=40×Ug+10，一级的控制范围只有40dB，使用两级串联，增益为-20～60dB，满足题目要求。 由于两级放大电路幅频响应相同，所以当两级AD603串联后，带宽会有所下降，串联前各级带宽为90MHz左右，串联后总的3dB带宽应对应单级放大电路1.5dB的带宽，根据幅频响应曲线可得出级联后的总带宽为60MHz。 一、输入缓冲和增益控制部分 系统硬件设计 参考音频放大器中驱动级电路，考虑到负载电阻为600?，输出有效值大于6V，而AD603输出最大有效值在2V左右，故选用两级三极管进行直接耦合和发射结直流负反馈来构建末级功率放大，第一级进行电压放大，整个功放电路的电压增益在第一级，第二级进行电压合成和电流放大，将第一级输出的双端信号变成单端信号，同时提高通频带负载能力，如果需要更大的驱动能力则需要在后级增加三极管跟随器，实际上加上跟随器后通频带急剧下降，原因是跟随器的结电容被等效放大，当输入信号频率很高时，输出级直流电流很大而输出信号很小。使用两级放大已足够满足题目的要求。 二、功率放大部分 系统硬件设计 选用NSC公司的2N3904和2N3906三极管(特征频率fT=250～300MHz),可达到25MHz的宽带。这部分实际上属功率合成器。 二、功率放大部分 系统硬件设计 本电路采用电压串联负反馈电路，其放大倍数为 整个功率放大电路为Aud≈10。通过调节R9来调节增益。 二、功率放大部分 系统硬件设计 这一部分由51系列单片机、A／D、D／A和基准源组成。使用12位串行A／D芯片ADS7816T、ADS7841(便于同时测量真有效值和峰值)和12位串行双D／A芯片TLV5618。基准源采用带隙基准电压源MCl403。方框图如图所示。 三、控制部分 系统硬件设计 四、稳压电源部分 系统硬件设计 五、抗干扰措施 系统总的