本设计利用可变增益宽带放大器 AD603 来提高增益和扩大 AGC 控制范围,通过软件补偿减小增益调节的
步进间隔和提高准确度。输入部分采用高速电压反馈型运放 OPA642 作跟随器提高输入阻抗,并且在不影
响性能的条件下给输入部分加了保护电路。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。功率输出
部分采用分立元件制作。整个系统通频带为 1kHz~20MHz,最小增益 0dB,最大增益 80dB。增益步进
1dB,60dB 以下预置增益与实际增益误差小于 0.2dB。不失真输出电压有效值达 9.5V,输出 4.5~5.5V 时
AGC 控制范围为 66dB。
方案论证与比较
1.增益控制部分
方案一 原理框图如图 1 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。
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 2)。用电压控制增益,便于单片机控制,同时可以减少噪
声和干扰。
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。
2.功率输出部分
根据赛题要求,放大器通频带从 10kHz 到 6MHz,单纯用音频或射频放大的方法来完成功率输出,要
做到 6V 有效值输出难度较大,而用高电压输出的运放来做又很不现实,因为市面上很难买到宽带功率运
放。这时候采用分立元件就能显示出优势来了。
3.测量有效值部分
方案一 利用高速 ADC 对电压进行采样,将一周期内的数据输入单片机并计算其均方根值,即可得出
电压有效值:
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