原创 【TI博客大赛】基于MSP430控制器宽带放大器-1

宽带直流放大器

一、系统方案

1.题目任务要求及相关指标的分析

本题要求制作一个高增益的宽带直流放大器，该放大器在带宽范围内有较好的线性度、较大的输出幅度和较强的负载驱动能力。另外，能够步进和预置增益值，并能够数字显示。发挥部分希望能够进一步提高增益，提高输出电压的幅度，减少噪声。此题的指标较多，要求较高，重点和难点如下：

(1)对宽带信号（0～10MHz）进行可变增益放大。

(2)在50Ω负载下，输出电压有效值≥10V。

(3)进一步提高增益，提高输出电压的幅度。

2.比较与选择

（1）宽带可控增益放大器方案选择

方案一：采用可编程增益放大器THS7001制作实现，它是一款引脚电平编程增益的运算放大器，它有3个增益控制脚，当3个增益脚上电平编码从000变至111时，增益以6dB为单位从-22dB变至22dB。

方案二：采用可控增益放大器AD603制作实现，它是一款低噪声、精确控制的可变增益放大器，其增益与控制电压呈线性关系，可以方便地利用DAC输出电压控制放大器的增益，单片AD603增益范围为40dB，如果使用两片AD603级联的方式进行设计制作，可达到80dB的动态增益范围。

由于题目中要求在0～60dB的增益范围内能连续可调，方案一不能做到连续增益，方案二则可以做到；方案二电路条理清晰、控制方便，而且两片AD603级联80dB的动态增益范围也给进一步提高放大器的电压增益提供了必要条件，所以系统选用方案二。

（2）功率放大器方案选择

方案一：使用分立元件搭建的功率放大电路，这种方法制作成本低，但是电路制作比较复杂，而且稳定度和精度难以达到很高。

方案二：采用多级集成电流型运放并联推挽的方法，AD811是一款宽带电流反馈运算放大器，可以±18V进行供电，为输出10V有效值的正弦波提供了可能；单片AD811可以输出100mA电流，为驱动50Ω负载提供了可能；而且采用集成运放，稳定度和精度较高。

为了达到更高的稳定度和精度，系统选用方案二。

3.总体方案描述和系统总框图

本系统最前级为一级AD603的可编程放大，其后为滤波器，通过程控选择-3dB带宽为5MHz或10MHz的滤波器来确定系统的带宽，而且滤波器有-12dB衰减的作用以匹配前后电压，其后为第二级AD603，由于AD603的增益范围为-10dB到30dB，所以通过第二级AD603之后的增益范围为-32dB到48dB；之后有一级调零电路用来抑制直流零点漂移；后面的放大与功率放大的总增益可程控选择为32dB或42dB，这样理论上就可以达到0dB到90dB的增益范围，实际制作也达到了0dB到90dB的增益范围。控制系统为MSP430F449单片机、键盘和LCD显示屏组成的最小系统，具有控制方便、功耗低的特点。另外，还制作了满足放大器要求所用的直流稳压电源。具体方案流程图见图1-1。

图 1-1 系统总框图