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宽带前置放大电路设计报告 专科组(F题) 摘要 本文介绍了一种宽带前置放大电路，可以应用在很多信号高电平传送中，它是由输入阻抗匹配单元、无源衰减网络、有源放大电路、波形转换和AT89C51单片机控制液晶显示等几部分电路组成。利用阻抗单元匹配输入和无源衰减电路完成工作同时线路简单功能完善好，还利用AD8066进行前后阻抗匹配和DA8084运算放大器来实现任务，并用芯片进行波形转换和AT89C51单片机控制15864液晶显示屏显示频率，它具有很强应用灵活性、输入阻抗可调、过负载能力强、电路工作带宽、可靠性强等优点本电路使用贴片元件进行焊接，外形美观、小巧、亲便、抗干扰能力强，应用前景非常广泛。 关键词：阻抗匹配，衰减网络，放大电路，单片机 一、方案比较与选择 1.1任务与要求 1.任务 设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性电路包括输入阻抗匹配无源衰减网络有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换要求 输入阻抗：直流输入阻抗可以50Ω和1MΩ可选，允许误差2% （2）用单片机测量并显示信号频率； （3）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压在mV范围内 （4）大信号1倍放大宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DC1MHz，在1MΩ输入阻抗 （5）大信号衰减10倍带宽特性：输入峰值为5V的正弦信号，电路的工作带宽为DC1MHz，在1MΩ输入阻抗10倍放大带宽特性：输入峰值为0.1V的正弦信号，放大10倍，电路的工作带宽为DC5MHz，示波器监视无明显失真； （7）大信号1倍放大扩展宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DCMHz； （8）输出阻抗尽可能小； （9）静态工作电流≤2mA(正5V电源)。 1.2方案比较和确定 方案一：利用三极管实现前置放大，但是在三极管放大电路放大要把1兆的阻抗衰减10倍这个问题上遇到了问题，且要使输入阻抗是50欧时也遇到了问题，因此，放弃了这个方案。 方案二：用电阻进行输入阻抗值，并用两个电阻串联接地来完成无源衰减电路，此电路元器件少、电路简单、干扰少、功能实现好，所以我们选用这个方案 二、电路设计 2.1整体电路设计 图1-1 整体电路框图 本电路是高频率电路，因此必须考虑干扰问题，我们选择用PCB制板，元器件摆放、线路的排布都是非常重要的，而且在电路设计过程中一定要注意各部分电路前后的阻抗是否匹配，否则前部分电路中的信号无法检测到，在考虑每一部分的同时要顾及整个电路的功能完善。 2.2模块电路设计 1.阻抗单元匹配和无源衰减网络 本电路要求输入匹配值为50欧和1兆欧，并进行无源1倍和10倍衰减，因此本电路应用4个电阻先串联后并联实现50欧输入，并利用900欧和100欧电阻串联实现阻抗1兆的输入，与此同时还实现了无源衰减10倍的功能，还有一部分用两个500千欧的电阻串联接地实现了无源衰减1倍的功能如下图2-1所示。 图2-1 阻抗单元匹配电路和无源衰减电路 2.前后电路阻抗匹配调整电路 由于前部分这里匹配电路和无源衰减电路的输出阻抗值和后面有源放大电路的阻抗不匹配，因此，加入由AD8084运放电路放大前部分的阻抗，放大的倍数是芯片3脚电阻10欧比上并联在上面的电阻的比，使前后阻抗匹配，如下图2-2所示。 图2-2 前后级阻抗匹配电路 3.有源放大电路 有源放大电路也是利用运算放大电路来放大信号的，芯片AD8065三脚上阻值比上并联在上面的电阻的阻值就是输入的阻抗值比上输出信号的阻值，就是输入值和输出值的比值，ad8065芯片放大倍数大，还可以放大高频率的信好设计图如下图2-3所示。 图2-3 有源放大电路 4.波形转换和显示 首先因为输入频率是波形为正弦波，单片机只能识辨高低电平所以要利用 74LS00、 7４LS90两块芯片组和，利用与非门将直流电转换成交流电压，在这之前利用三极管实现一级放大，如下图2-4所示。 图2-4 波形转换电路 单片机控制15864液晶显示，如图附录图2-5所示 三、调试 3.1输入阻抗匹配 本电路的给定输入阻抗匹配单元有50欧和1M欧两个选择，因此选用四个50欧的电阻并联欧来实现输入阻抗匹配单元，四个电阻分担干扰电路，具有较强的过载能力 。 连接的电阻为50欧先并串联后有并联连接在其两端输出 计算结果：R=（50+50）/2=50欧 当输入1M阻抗时，950千欧和50千欧的电阻串联接地和两个500千欧电阻串联接地在其两端输出 计算结果：R=900K+100K=1千欧、R=500K+500K=1千欧 3.2无源衰减网络 是利用串联电路风压的性质设计电路的，可以对信号1倍和10倍的衰减，将1兆