基于AD603程控宽带放大器的设计.pdf

摘要

本设计是采用AD603可控增益放大器芯片设计的一款高增益，高宽带直流放大器，采

用两级级联放大电路了，提高了放大增益，扩展了通频带宽，而且具有良好的抗噪声系数，

采用AT89S52芯片控制数模转换(DAC0832芯片)进行程控放大控制，在0—20MHz频带内，

放大倍数在0-40dB之间进行调节，增益起伏1dB。系统具有键盘输入预置，增益可调和

液晶显示，具有很强的实际应用能力。

关键词：AD603,AT89S52,DAC0832，程控放大器，高增益放大器

1、方案论证及比较

1.1总体方案框图

本系统原理方框图如图1所示。本系统由前置放大器、中间放大器、末级功率放大器、

控制器、键盘及稳压电源等组成。其中前置放大器、中间放大器、末级功率放大器构成了

信号通道。

Ui前置放大器中间放大器末级放大器Uo

键盘51单片机控制器

稳压源220V

50HZ

图1系统原理框图

1.2增益控制部分

方案一原理框图如图2所示，场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场

效应管与对V’的分压。采用场效应管作AGC控制可以达到很高的频率和很低的噪声，但

温度、电源等的漂移将会引起分压比的变化，用这种方案很难实现增益的精确控制和长时

间稳定。

图2场效应管放大器电路图

方案二采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这

时的D/A作为一个程控衰减器。理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高就可以实现很

宽范围的精密增益调节。但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关

系，造成增益调节不均匀，精度下降。

方案三使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA，用控制电压和增

益（dB）成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制（如图3）。根据题目对放大电路

的增益可控的要求,考虑直接选取可调增益的运放实现,如AD603。其内部由R-2R梯形电阻

网络和固定增益放大器构成,加在其梯型网络输入端的信号经衰减后,由固定增益放大器

输出,衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定;而这个参考电压可通过单片机进行

运算并控制D/A芯片输出控制电压得来,从而实现较精确的数控。此外AD603能提供由直

流到30MHz以上的工作带宽,单级实际工作时可提供超过20dB的增益,两级级联后即可得

到40dB以上的增益,通过后级放大器放大输出,在高频时也可提供超过60dB的增益。这种

方法的优点是电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理。

图3可变增益的运放放大器电路图

综上所述，选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。AD603是一款

低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB，满足题目

要求的精度，其增益（dB）与控制电压（V）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A输

出电压控制放大器的增益。

1.3功率输出部分（末级功率放大器）

两片AD603级联构成放大器，可对不同的大小的输入信号进行前级放大。由于AD603

的最大输出电压较小，所以需要前级放大信号需经过后级放大达到较高的输出有效值。

方案一：使用集成电路芯片。使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、

有详细的文档说明。可是题目要求输出3V以上有效值,而在电子市场很难买到这样的芯片,

而我们买到的如AD811,HA-2539等芯片,虽然输出电压幅度能满足要求,但是很容易发生

工作不稳定的情况。

方案二：使用分立元件自行搭建后级放大器。使用分立元件设计困难,调试繁琐,可

是却可以经过计算得到最合适的输入输出阻抗、放大倍数等参数,电阻电容可根据需要更

换,在此时看来较集成电路