本實用新型屬于無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器。

背景技術(shù)：

寬帶直流放大器可以將輸出的微弱信號或通信接收端接收到空中微弱信號進行提取、放大，在科研中具有重要作用，廣泛應(yīng)用于A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、有源濾波器、波形發(fā)生器、視頻放大器等電路。

現(xiàn)有的寬帶直流放大器采用的單運放電路由儀器放大器和可變增益放大器級聯(lián)而成，該放大電路結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，但其零漂很大放大精度也很差。采用的精密斬波穩(wěn)零運放電路雖然具有更加理想化的性能指標(biāo)，一般情況下不需要調(diào)零就可以正常工作，大大提高了精度，但是它的帶寬很小，不能實現(xiàn)通頻帶可調(diào)的功能。采用的模擬增益可編程電路可以靈活的實現(xiàn)增益的步進同時可以實現(xiàn)較大的增益，但其結(jié)構(gòu)和指令比較復(fù)雜，開發(fā)周期長。

此外，現(xiàn)有的寬帶直流放大器還存在輸出幅度不夠大、負載驅(qū)動能力不強、靜態(tài)功耗大、發(fā)熱嚴重、電源利用率不高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，旨在解決壓控增益調(diào)節(jié)不夠大的問題，同時提高抗干擾能力與穩(wěn)定性。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，包括：外設(shè)模塊、反饋網(wǎng)絡(luò)模塊、微控制器模塊、VCA壓控放大器模塊、無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓及功率放大模塊；所述VCA壓控放大器模塊的輸入端與所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端和輸入信號相連，輸出端與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊輸入端連接；所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端與所述電壓及功率放大模塊的輸入端連接，所述電壓及功率放大模塊的輸出端與輸出信號端和反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接；所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊與所述微控制器模塊雙向連接；所述微控制器模塊與所述外設(shè)模塊雙向連接。

進一步根據(jù)本實用新型所述的通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，所述外設(shè)模塊包括鍵盤和LCD顯示器，鍵盤輸出端連接于所述微控制器模塊，LCD顯示器輸入端連接于所述微控制器模塊；鍵盤用于輸入控制信息，LCD顯示器用于實時顯示控制信息。

進一步根據(jù)本實用新型所述的通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊包括DAC與ADC，DAC的輸入端與所述微控制器模塊的輸出端連接，DAC的輸出端與所述VCA壓控放大器模塊的輸入端連接，ADC的輸出端與所述微控制器模塊的輸入端連接，ADC的輸入端與所述電壓及功率放大模塊的輸出端連接。

進一步根據(jù)本實用新型所述的通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，所述VCA壓控放大器模塊的電路由兩片型號為OPA657的運算放大器U1和U3、一片型號為VCA810的可變增益放大器U2及電阻、電容組成；U1的管腳3通過輸入端VIN1輸入信號，管腳4的連接電阻R1和R2，R1另一端接地，R2另一端接U1的管腳1，管腳1連接電阻R3，R3另一端連接輸出端子OUT1，輸出端子OUT1連接至所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i，U1的其余管腳懸空；U2的管腳1連接電阻R10和R11，R10另一端與輸入端VIN2連接，電阻R11另一端接地，U2的管腳2接地，U2的管腳3接電阻R12和電容C1，R2另一端接端子VG，C1另一端接地；U2的管腳4懸空，U2的管腳8連接電阻R4和R5，R4和R5另一端均接地，U2的管腳7接-5V，U2的管腳6接+5V，U2的管腳5連接電阻R9，R9另一端連接U3的管腳3；U3的管腳4連接電阻R7、R6、電容C2、C3，R7和C2另一端接地，R6和C3另一端接U3的管腳1，U3的管腳1接電阻R8，R8另一端接輸出端子VOUT，輸出端VOUT與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i連接。

進一步根據(jù)本實用新型所述的通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的電路由三片OPA2604運放IC1、IC2和IC3、5只電阻和3個電容組成；所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i接至所述VCA壓控放大器模塊的VOUT，電阻R13的一端接至輸入端u_i，另一端與電阻R14的一端、R17的一端和運放IC3的“+”極連接，運放IC1的“+”極連接接地電容C6和R17的另一端，IC1的“-”極接IC1的輸出端，IC1的輸出端接輸出信號；運放IC2的“+”極接電容C5和電阻R16，C5另一端接地，R16另一端接電容C4和IC3的輸出端，C4另一端接電阻R15、IC2的“-”極和IC3的“-”極，R15另一端接IC2的輸出端和電阻R14另一端；此濾波器的旁瓣幅值較大，但由于后級電路的帶寬有限，所以整個電路能很好的起到濾波的效果，濾波器的切換通過跳線帽切換，并由跳線帽聯(lián)動LED作指示。

進一步根據(jù)本實用新型所述的通頻帶可調(diào)的寬帶直流放大器，所述電壓及功率放大模塊的電路結(jié)構(gòu)包括寬帶電流型放大器U2和5片高速緩沖器BUF634T；此電路的輸入端與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊連接，電阻R3’的一端接至輸入端，另一端接至R1’的一端、放大器U2的“-”極，R1’的另一端通過R6’接至輸出端；U2的“+”極通過R9’直接接地，上管腳的一路通過電感L3加+18V電壓，另一路通過電容C1’接地，下管腳的一路接至L4，另一路通過C4’接地，管腳6分別連接至U1、U3、U4、U5、U6的管腳2，U2的其余管腳懸空；U1的上管腳一路通過C2’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C5’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空；U3的上管腳一路通過C7’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C9’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，管腳1懸空；U4的上管腳一路通過C3’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C6’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空；U5的上管腳一路通過C8’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C10’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空；U6的上管腳一路通過C11接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C12接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空，輸出端連接至所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的ADC。

本實用新型與現(xiàn)在技術(shù)相比，其有益效果在于：

1.本實用新型采用集成壓控放大器VCA810，代替現(xiàn)有的程控放大器FPGA，VCA810的動態(tài)范圍可達80dB，帶寬為30MHz，具有較大的輸出幅度，改善了高速芯片比較少，檔位有限，無法連續(xù)可調(diào)的局限。本實用新型未采用現(xiàn)有的改變反饋電阻值的方法，此方法需要電阻值的調(diào)節(jié)量很大，增加了電路的復(fù)雜程度，并且反饋電阻變大后分布電容的影響會增大，容易造成電路的不穩(wěn)定。

2.本實用新型采用緩沖器并聯(lián)的方法，代替現(xiàn)有的分離元件搭建方法，以完成大電壓大電流寬帶的放大，采用多片緩沖器并聯(lián)的方法來減小單片芯片的電流。此方法靜態(tài)功耗小，發(fā)熱情況小，電源利用率高。

3.本實用新型采用了抗干擾措施：不同級電路之間采用屏蔽線連接，退耦電容盡量接近芯片電源引腳，采用手工PCB工藝減少了分布參數(shù)的影響，對前級電路采取屏蔽措施。

4.本實用新型的放大倍數(shù)非常大，后級的信號耦合到前級后很容易引起自激震蕩。為了提高放大器的穩(wěn)定性同時防止電源線引起的干擾，在每個芯片的電源線上除使用去耦電容外還加入鐵氧體磁珠隔離。在運放的連接中，反饋電阻盡量靠近輸入引腳，防止反饋回路中的分布電容引入反饋回路中的極點，引起自激。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統(tǒng)總體框圖；

圖2是本實用新型的VCA壓控放大器模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實用新型的無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實用新型的電壓及功率放大模塊電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)總體框圖。

如附圖1所示，本實用新型的結(jié)構(gòu)包括外設(shè)模塊、反饋網(wǎng)絡(luò)模塊、微控制器模塊、VCA壓控放大器模塊、無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓及功率放大模塊。所述VCA壓控放大器模塊的輸入端與所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端和輸入信號相連，輸出端與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊輸入端連接；所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸出端與所述電壓及功率放大模塊的輸入端連接，所述電壓及功率放大模塊的輸出端與輸出信號端和反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端連接；所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊與所述微控制器模塊雙向連接；所述微控制器模塊與所述外設(shè)模塊雙向連接。

所述外設(shè)模塊包括鍵盤和LCD顯示器，鍵盤輸出端連接于所述微控制器模塊，LCD顯示器輸入端連接于所述微控制器模塊。鍵盤用于輸入控制信息，LCD顯示器用于實時顯示控制信息。

所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊包括DAC與ADC，DAC的輸入端與所述微控制器模塊的輸出端連接，DAC的輸出端與所述VCA壓控放大器模塊的輸入端連接，ADC的輸出端與所述微控制器模塊的輸入端連接，ADC的輸入端與所述電壓及功率放大模塊的輸出端連接。

所述微控制器模塊主要為MSP430單片機。

所述VCA壓控放大器模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，由兩片型號為OPA657的運算放大器U1和U3、一片型號為VCA810的可變增益放大器U2及電阻、電容組成。U1的管腳3通過輸入端VIN1輸入信號，管腳4的連接電阻R1和R2，R1另一端接地，R2另一端接U1的管腳1，管腳1連接電阻R3，R3另一端連接輸出端子OUT1，輸出端子OUT1連接至所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i，U1的其余管腳懸空。U2的管腳1連接電阻R10和R11，R10另一端與輸入端VIN2連接，電阻R11另一端接地，U2的管腳2接地，U2的管腳3接電阻R12和電容C1，R2另一端接端子VG，C1另一端接地。U2的管腳4懸空，U2的管腳8連接電阻R4和R5，R4和R5另一端均接地，U2的管腳7接-5V，U2的管腳6接+5V，U2的管腳5連接電阻R9，R9另一端連接U3的管腳3。U3的管腳4連接電阻R7、R6、電容C2、C3，R7和C2另一端接地，R6和C3另一端接U3的管腳1，U3的管腳1接電阻R8，R8另一端接輸出端子VOUT，輸出端VOUT與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i連接。

所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，由三片OPA2604運放IC1、IC2和IC3、5只電阻和3個電容組成。所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊的輸入端u_i接至所述VCA壓控放大器模塊的VOUT，電阻R13的一端接至輸入端u_i，另一端與電阻R14的一端、R17的一端和運放IC3的“+”極連接，運放IC1的“+”極連接接地電容C6和R17的另一端，IC1的“-”極接IC1的輸出端。IC1的輸出端接輸出信號。運放IC2的“+”極接電容C5和電阻R16，C5另一端接地，R16另一端接電容C4和IC3的輸出端，C4另一端接電阻R15、IC2的“-”極和IC3的“-”極，R15另一端接IC2的輸出端和電阻R14另一端。此濾波器的旁瓣幅值較大，但由于后級電路的帶寬有限，所以整個電路能很好的起到濾波的效果。濾波器的切換通過跳線帽切換，并由跳線帽聯(lián)動LED作指示。

所述電壓及功率放大模塊的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括寬帶電流型放大器U2和5片高速緩沖器BUF634T。此電路的輸入端與所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊連接，電阻R3’的一端接至輸入端，另一端接至R1’的一端、放大器U2的“-”極，R1’的另一端通過R6’接至輸出端。U2的“+”極通過R9’直接接地，上管腳的一路通過電感L3加+18V電壓，另一路通過電容C1’接地，下管腳的一路接至L4，另一路通過C4’接地，管腳6分別連接至U1、U3、U4、U5、U6的管腳2，U2的其余管腳懸空。U1的上管腳一路通過C2’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C5’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空。U3的上管腳一路通過C7’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C9’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，管腳1懸空。U4的上管腳一路通過C3’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C6’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空。U5的上管腳一路通過C8’接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C10’接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空。U6的上管腳一路通過C11接地，另一路通過L1接至+18V電壓，下管腳一路通過C12接地，另一路通過L2接至-18V電壓，管腳4通過R6’接至輸出端，其余管腳懸空。輸出端連接至所述反饋網(wǎng)絡(luò)模塊的ADC。

所述微控制器模塊從所述外設(shè)模塊的鍵盤獲取控制信息，控制信息中包含所設(shè)置的放大倍數(shù)，通過所述LCD顯示器實時顯示實際放大倍數(shù)、放大誤差等信息。輸入信號經(jīng)過所述VCA壓控放大器模塊放大后，再通過所述無源濾波網(wǎng)絡(luò)模塊取出有用信號，最后經(jīng)過所述電壓及功率放大模塊完成信號的放大。所述電壓及功率放大模塊的輸出信號經(jīng)過所述ADC采集，通過所述微控制器模塊的檢測后反饋至所述DAC，通過這種方式可以控制壓控放大器的放大增益，實現(xiàn)自動增益控制AGC。

以上僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行了描述，并不將本實用新型的技術(shù)方案限制于此，本領(lǐng)域人員在本實用新型的主要技術(shù)構(gòu)思的基礎(chǔ)上所作的任何公知變形都屬于本實用新型所要保護的技術(shù)范疇，本實用新型具體的保護范圍以權(quán)利要求書的記載為準。