一種程控放大電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種電路，具體涉及一種程控放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，各類測量儀表越來越趨于向數(shù)字化和智能化 的方向發(fā)展。這些設(shè)備一般由前端的傳感器、放大器電路和后端的數(shù)據(jù)處理電路組成。其中 后端數(shù)據(jù)處理電路通常采用高精度A/D和高速單片機(jī)，以保證儀表的精度和速度要求。對 于前端電路，由于傳感器輸出信號的幅度和驅(qū)動能力均比較微弱，必須加接高精度的測量 放大器以滿足后端電路的要求；另一方面，傳感器在不同測試中輸出信號的幅度可能相差 很多，傳統(tǒng)的處理方法是對放大器增加手動檔位調(diào)節(jié)以保證后端的A/D采集輸入端的信號 在一定幅度內(nèi)，從而保證整個儀表的測量精度。人工檔位調(diào)節(jié)增加了儀表操作的復(fù)雜性、影 響了數(shù)據(jù)測量的實時性，同時檔位調(diào)節(jié)通常采用機(jī)械轉(zhuǎn)扭增加了儀器的不可靠性和接觸電 阻對測量精度的影響。
[0003] 因此，針對以上情況非常有必要設(shè)計出一種程控放大電路。它能自動適應(yīng)大范圍 變化的模擬信號，針對被測信號的大小來調(diào)節(jié)放大器的增益，將不同幅度的模擬信號放大 到某個特定范圍來保證后端電路正常工作。通過控制放大器增益的大小，使用起來更加的 方便，從而使系統(tǒng)測量的數(shù)值更加的精確。
[0004] 傳統(tǒng)的方法是采用多路開關(guān)結(jié)合運(yùn)放來實現(xiàn)程控放大，例如：由多路開關(guān)和反相 運(yùn)算放大器組成，由多路開關(guān)和同相運(yùn)算放大器組成，由多路開關(guān)跟差動放大器組成，等 等。但是這些方案普遍存在一些缺陷：選擇檔位較少，接觸電阻對測量精度有一定的影響。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種精度高、增益控制范圍大、頻帶 寬、響應(yīng)快、使用方便的程控放大電路。
[0006] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種程控放大電路，包括依次連接的控制器 Ul、D/A轉(zhuǎn)換器U2、降壓模塊、壓控放大器U3和固定增益放大模塊。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的電路由±5V電源供電。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2的1、2、3、4腳通過數(shù)據(jù)總線和控制器U1的1、2、 3、4腳相連，D/A轉(zhuǎn)換器U2的6腳和8腳接+5V電源，5腳接地；所述的5腳和6腳之間接 有第第一電容C1 ;所述的降壓模塊包括第一電阻R1和第二電阻R2,所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2 的7腳接第一電阻R1后接壓控放大器U3的3腳，所述的第一電阻R1后接壓控放大器U3的 3腳之間分別接有二路，一路接第二電阻R2后接-5V電源，另一路接第二電容C2后接地； 所述的壓控放大器U3的1腳接輸入信號，2腳和8腳接地，4腳空接，6腳接+5V電源，7腳 接-5V電源，5腳接第三電阻R3后接固定增益放大模塊；所述的固定增益放大模塊包括運(yùn) 算放大器U4、第四電阻R4和第五電阻R5,所述的第三電阻R3連接運(yùn)算放大器U4的3腳， 所述的運(yùn)算放大器U4的7腳接+5V電源，4腳接-5V電源，所述的第四電阻R4的一端接地， 另一端連接運(yùn)算放大器U4的2腳和第五電阻R5的一端，所述的第五電阻R5的另一端連接 運(yùn)算放大器U4的6腳和輸出信號端。
[0009] 優(yōu)選的，所述的控制器U1采用FPGA、或DSP控制器。
[0010] 優(yōu)選的，所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2采用型號為TLV5616的D/A轉(zhuǎn)換器。
[0011] 優(yōu)選的，所述的壓控放大器U3采用型號為VCA810的壓控放大器。
[0012] 優(yōu)選的，所述的運(yùn)算放大器U4采用型號為OPA659的運(yùn)算放大器。
[0013] 本實用新型的有益效果是：一種程控放大電路，通過控制高精度D/A轉(zhuǎn)換器輸出 精確的控制電壓來控制壓控放大器的增益，本實用新型所采用的壓控放大器的增益與控制 電壓線性關(guān)系良好，無需采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正擬合，本實用新型具有精度高、增益控制范 圍大、頻帶寬、響應(yīng)快、使用方便等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖2為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖和具體實施例來對本實用新型做進(jìn)一步的說明。
[0017] 如圖1，一種程控放大電路，包括依次連接的控制器Ul、D/A轉(zhuǎn)換器U2、降壓模塊、 壓控放大器U3和固定增益放大模塊。
[0018] 所述的電路由±5V電源供電。
[0019] 所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2的1、2、3、4腳通過數(shù)據(jù)總線和控制器U1的1、2、3、4腳相 連，D/A轉(zhuǎn)換器U2的6腳和8腳接+5V電源，5腳接地；所述的5腳和6腳之間接有第一電 容C1 ;所述的降壓模塊包括第一電阻R1和第二電阻R2,所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2的7腳接第 一電阻R1后接壓控放大器U3的3腳，所述的第一電阻R1后接壓控放大器U3的3腳之間 分別接有二路，一路接第二電阻R2后接-5V電源，另一路接第二電容C2后接地；所述的壓 控放大器U3的1腳接輸入信號，2腳和8腳接地，4腳空接，6腳接+5V電源，7腳接-5V電 源，5腳接第三電阻R3后接固定增益放大模塊；所述的固定增益放大模塊包括運(yùn)算放大器 U4、第四電阻R4和第五電阻R5,所述的第三電阻R3連接運(yùn)算放大器U4的3腳，所述的運(yùn)算 放大器U4的7腳接+5V電源，4腳接-5V電源，所述的第四電阻R4的一端接地，另一端連接 運(yùn)算放大器U4的2腳和第五電阻R5的一端，所述的第五電阻R5的另一端連接運(yùn)算放大器 U4的6腳和輸出信號端。
[0020] 所述的控制器U1采用FPGA、或DSP控制器。
[0021] 所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2采用型號為TLV5616的D/A轉(zhuǎn)換器。
[0022] 所述的壓控放大器U3采用型號為VCA810的壓控放大器。
[0023] 所述的運(yùn)算放大器U4采用型號為OPA659的運(yùn)算放大器。
[0024] 本實用新型采用D/A轉(zhuǎn)換器U2和降壓網(wǎng)絡(luò)輸控制電壓，來控制壓控放大器U3的 放大倍數(shù)，再經(jīng)過后級固定增益放大模塊輸出；
[0025] 此程控放大電路通過控制12位高精度TLV5616D/A轉(zhuǎn)換器U2輸出精確的控制電 壓來控制壓控放大器U3的增益，所采用的VCA810壓控放大器U3的增益與控制電壓線性關(guān) 系良好，無需采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正擬合，因此本實用新型精度高、使用方便，而且增益控 制范圍可達(dá)-20dB~+60dB。此外，由于此程控放大電路采用的VCA810壓控放大器U3增益 帶寬積達(dá)到35MHz，后級的固定增益放大模塊采用0PA659運(yùn)算放大器U4,其增益帶寬積更 是高達(dá)350MHz，故本實用新型工作頻帶很寬。
[0026] 參見圖2,電路采用±5V供電，電路中的TLV5616D/A轉(zhuǎn)換器U2的1、2、3、4腳與 控制器U1連接，此控制器U1可以是FPGA、DSP或其他控制器。TLV5616D/A轉(zhuǎn)換器U2供電 以后，為其提供一個+5V的參考電壓，則其輸出電壓VI的范圍可達(dá)0V~+5V，通過控制器 U1控制VI范圍在IV~5V之內(nèi)。輸出電壓VI通過降壓模塊后連接到VCA810壓控放大器 U3的控制電壓引腳Vc，即3號引腳。降壓模塊由電阻Rl、R2和-5V組成，其中電阻Rl、R2 具體阻值不限，只需滿足：
[0027] Rl=R2
[0028] 即可，則控制電壓：
[0029]
[0030] 的范圍為-2V~0V，同時VCA810壓控放大器U3的3腳串接第二電容C2后接地去 耦，起到穩(wěn)定控制電壓的作用。整個程控放大電路的輸入信號從VCA810壓控放大器U3的 1腳輸入，供電之后，VCA810壓控放大器U3的實際增益
[0031]G_=-40 ? (Vc+l)dB
[0032] 的范圍為_40dB~+40dB。VCA810壓控放大器U3的5腳串接第三電阻R3后連接 到后級固定增益放大器的輸入端，其中第四電阻R4、第五電阻R5的具體阻值不限，只需滿 足：
[0033]R5 = 9R4
[0034] 即可，則后級固定增益放大模塊的放大倍數(shù)為：
[0035]
[0036] 即固定增益為20dB，0PA659運(yùn)算放大器U4的輸出6腳即為最終輸出。因此，整個 程控放大電路的增益可控范圍為_20dB~+60dB，通過控制器U1控制TLV5616D/A轉(zhuǎn)換器 U2的輸出電壓來實現(xiàn)程控放大。本實用新型具體控制實現(xiàn)為現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型僅提供 裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)方案。
【主權(quán)項】
1. 一種程控放大電路，其特征在于：包括依次連接的控制器Ul、D/A轉(zhuǎn)換器U2、降壓模 塊、壓控放大器U3和固定增益放大模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的電路由±5V電源供 電。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2的1、 2、3、4腳通過數(shù)據(jù)總線和控制器Ul的1、2、3、4腳相連，D/A轉(zhuǎn)換器U2的6腳和8腳接+5V 電源，5腳接地；所述的5腳和6腳之間接有第一電容Cl ;所述的降壓模塊包括第一電阻Rl 和第二電阻R2,所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2的7腳接第一電阻Rl后接壓控放大器U3的3腳，所述 的第一電阻Rl后接壓控放大器U3的3腳之間分別接有二路，一路接第二電阻R2后接-5V 電源，另一路接第二電容C2后接地；所述的壓控放大器U3的1腳接輸入信號，2腳和8腳 接地，4腳空接，6腳接+5V電源，7腳接-5V電源，5腳接第三電阻R3后接固定增益放大模 塊；所述的固定增益放大模塊包括運(yùn)算放大器U4、第四電阻R4和第五電阻R5,所述的第三 電阻R3連接運(yùn)算放大器U4的3腳，所述的運(yùn)算放大器U4的7腳接+5V電源，4腳接-5V電 源，所述的第四電阻R4的一端接地，另一端連接運(yùn)算放大器U4的2腳和第五電阻R5的一 端，所述的第五電阻R5的另一端連接運(yùn)算放大器U4的6腳和輸出信號端。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的控制器Ul采用 FPGA、或DSP控制器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的D/A轉(zhuǎn)換器U2采用 型號為TLV5616的D/A轉(zhuǎn)換器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的壓控放大器U3采用 型號為VCA810的壓控放大器。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種程控放大電路，其特征在于：所述的運(yùn)算放大器U4采用 型號為0PA659的運(yùn)算放大器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種程控放大電路，包括依次連接的控制器U1、D/A轉(zhuǎn)換器U2、降壓模塊、壓控放大器U3和固定增益放大模塊；本實用新型通過控制高精度D/A轉(zhuǎn)換器輸出精確的控制電壓來控制壓控放大器的增益，本實用新型所采用的壓控放大器的增益與控制電壓線性關(guān)系良好，無需采集大量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正擬合，本實用新型具有精度高、增益控制范圍大、頻帶寬、響應(yīng)快、使用方便等優(yōu)點。
【IPC分類】H03G3/20
【公開號】CN204681321
【申請?zhí)枴緾N201520323481
【發(fā)明人】王雷, 王帥, 曹建發(fā), 陳小橋
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月19日