基于8051單片機的可控增益射頻放大器

長江大學電子信息學院 雷 雨

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基于8051單片機的可控增益射頻放大器

長江大學電子信息學院 雷 雨

【摘要】本文提出了一種由8051單片機、數模轉換器TLV5618A、壓控放大器VCA824和電流型運放THS3201組成的小信號可控增益射頻放大器設計方法。系統前級通過THS3201實現10dB固定增益放大，中間級由壓控放大器VCA824級聯實現0dB～30dB增益變化，后級由THS3201和繼電器實現0或者20dB增益變化，達到10dB～60dB增益范圍可調。

【關鍵詞】單片機；射頻放大器；VCA824；THS3201

0　引言

電子設備和科研生產中常要利用放大電路將微弱電信號進行放大。只有將信號放大到一定幅值才能滿足后級的要求。同時很多設備還要求具有一定輸出功率。然而面對多種多樣的放大要求，現在的放大電路難以在頻帶、增益動態范圍、功率等參數滿足設計要求。為此，這里設計一種寬帶直流放大器，該直流放大器的頻率從0Hz到10MHz，增益調節范圍為10～60dB，后級功率放大電路可輸出7.5V的峰峰值。該系統精度高，可滿足一般生產科研實驗要求。

1　系統組成及原理

本系統前級采用固定增益，由寬帶高壓擺率運放OPA847實現10倍增益。中間級通過壓控放大器VCA824實現0.05～5V/V增益可調。后級電路通過THS3021實現10倍固定增益，末級由繼電器切換進行5倍增益放大。系統輸入信號頻率為1M～100MHz，信號有效值小于1mV，放大器在工作過程中容易引入噪聲，且系統不穩定容易引起自激。因此，本次設計前級固定增益放大電路，第一級設計較低增益，放大10倍，減小噪聲對系統后級影響，提高系統穩定性。系統框圖如圖1所示。

圖1　系統框圖

2　系統單元設計

2.1前級電路設計

系統前級采用THS3201構成的反相比例放大電路實現10dB增益放大。THS3201為電流型運放，帶寬為1.8GHz，壓擺率為6700V/μs。前級輸入信號有效值為=1mV，則放大60dB輸出電壓峰峰值為：

則所需末級運放壓擺率為：

THS3201完全達到要求。具體電路如圖2所示。

圖2　前級電路

圖3　增益調整電路

2.2VCA電路設計

中間級通過壓控放大器VCA824級聯實現0～30dB增益控制。VCA824為寬帶壓控放大器，10倍增益帶寬為320MHz。通過調節VCA824壓控端控制增益實現增益可調。Vrf由單片機控制DA輸出給定電壓，具體電路如圖3所示。

圖4　后級電路

2.3后級電路設計

后級電路設計通過THS3201構成的同相比例電路實現10倍增益放大，通過繼電器切換進行衰減，使整個系統實現10～60dB增益范圍可調。THS3201為電流反饋型運放，具有6700V/μs高壓擺率和帶寬，可實現有效值2V、帶寬100MHz信號輸出。具體電路如圖4所示。

3　結語

本文利用TI高性能運放，采用三級電路設計，并最終制作了實際測試電路板，放大器輸入電壓有效值 Vi≤5mV，輸出電壓有效值 Vo≥2V，波形無明顯失真，電壓增益高達60dB，通頻帶達60MHz～130MHz。

參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎(模擬部分)[M].武漢:高等教育出版社,1979.

[2]塞爾吉奧?弗朗哥.基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計[M].西安:西安交通大學出版社,2010.

雷雨（1993—），男，本科在讀，主要研究方向：電子技術。

作者簡介：