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采用高級壓控增益器件程控放大器設(shè)計(jì)
（作者未知） 2010/4/29
（接上頁）控制。經(jīng)過前級放大后的信號(hào)最后經(jīng)過后級放大得到需要的輸出信號(hào),前級和后級增益的搭配,都是經(jīng)過精確的測量和計(jì)算的。輸出電壓經(jīng)峰值檢波電路得到,反饋到單片機(jī),經(jīng)運(yùn)算和線性補(bǔ)償?shù)玫接行е?同時(shí)單片機(jī)推動(dòng)數(shù)碼管顯示出來。
2.主要電路原理分析
(1)直流穩(wěn)壓電源 本電源采用橋式全波整流、大電容濾波、三端穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓的方法,產(chǎn)生各種直流電壓,如正負(fù)15V,正負(fù)5V等都可以買到相應(yīng)的固定輸出的三端穩(wěn)壓芯片,如LM7815、LM7805。而電子市場上沒有我們要求的前級和后級放大器所需要的+10V和+30V固定輸出的三端穩(wěn)壓器件,所以我們采用LM317T可變輸出的穩(wěn)壓芯片,典型電路
交流輸入經(jīng)過電容濾波后的穩(wěn)定的直流電送到三端穩(wěn)壓集成電路LM317T的Vin端。LM317T是這樣工作的:由Vin端給它提供工作電壓以后,它便可以保持其+Vout端比其ADJ端的電壓高1.25V。因此,我們只需用極小的電流來調(diào)整ADJ端的電壓,便可在+Vout端得到比較大的電流輸出,并且電壓比ADJ端高出恒定的1.25V。
在LM317T的ADJ端加一個(gè)接地的濾波電容,會(huì)使紋波抑制比大幅度地提高,給高頻小信號(hào)運(yùn)算放大器提供非常穩(wěn)定的電源。二極管的作用是當(dāng)有意外情況使得LM317T的輸入電壓比輸出電壓還低的時(shí)候防止從輸入端上有電流倒灌入LM317T引起其損壞。其電源電路見本刊網(wǎng)站。
(2)前級放大器和AGC AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器。帶寬90MHz時(shí)增益變化范圍為-11～+3ldB;帶寬為9MHz時(shí)為9～51dB。增益變化范圍可分三種模式進(jìn)行控制:當(dāng) 5腳與7腳斷開時(shí),增益變化范圍為9～51dB,當(dāng)5腳與7腳短接時(shí),增益變化范因?yàn)?11～+3ldB,當(dāng)5腳與7腳之間接一電阻時(shí),可使增益變化范圍進(jìn)行平移。
AD603的簡化原理框圖如圖4所示,它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端(VINP)的信號(hào)經(jīng)衰減后,由固定增益放大器輸出,衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān),而僅與其差值Vg有關(guān),由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達(dá)50MΩ,因而輸入電流很小,致使片內(nèi)控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器。為了增大控制范圍,我們采取兩級AD603級聯(lián)的方法,如圖5所示。
使用AD603制作前置放大器時(shí),主要考慮了共模干擾問題。前置放大器采用單端輸入方式,這時(shí)要求運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入端與信號(hào)輸入端阻抗平衡,否則在相位相同的電磁干擾情況下,將產(chǎn)生共模信號(hào)輸出。
AD603輸入阻抗為100Ω,低的輸入阻抗將帶來如功率、阻抗匹配等若干問題,因此我們在輸入前級用三極管搭設(shè)了射極跟隨器,用以提高輸入阻抗。根據(jù)公式:Rin≈βRe,我們?nèi)ˇ?150的高頻三極管,取Re=1kΩ,使輸入阻抗大于150kΩ。
有時(shí)由于接收環(huán)境的不同、外界干擾的影響,接收到信號(hào)的強(qiáng)弱可能變化很大。特別是傳輸圖像信號(hào)時(shí),由于頻帶寬、電磁干擾嚴(yán)重,不可能無畸變地遠(yuǎn)距離傳輸。當(dāng)信號(hào)較弱時(shí),圖像的對比度變小,清晰度差且同步不穩(wěn)定,無法成像;當(dāng)信號(hào)較強(qiáng)時(shí),會(huì)使后級接收端放大器進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū),導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重失真,而且還會(huì)將同步脈沖切割掉,得不到良好的圖像。
為了較好地解決這個(gè)問題,可使用自動(dòng)增益控制電路,即AGC電路。它取出放大器輸出的峰值作為增益的控制電壓,使最終輸出的電壓信號(hào)保持在某一峰峰值之間,輸出較穩(wěn)定的視頻信號(hào)。
在圖5中,兩級AD603可構(gòu)成具有自動(dòng)增益控制的放大電路,圖中由2N3904和R7組成一個(gè)檢波器,用于檢測輸出信號(hào)幅度的變化。由C11形成自動(dòng)增益控制電壓Vagc,流進(jìn)電容C11的電流為2N3906和2N3904兩管的集電極電流之差,而且其大小隨第二級AD603輸出信號(hào)的幅度大小變化而變化,這使得加在兩級放大器1腳的自動(dòng)增益控制電壓Vagc隨輸出信號(hào)幅度變化而變化,從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整放大器增益的目的。
為了去除50Hz工頻干擾和其它低頻干擾,我們在兩級AD603中作了巧妙的處理,級間加入的串聯(lián)電容可以與AD603的輸入阻抗形成一個(gè)高通濾波器,轉(zhuǎn)折頻率為1/2πRC,其中R為AD603的輸入阻抗100Ω,C為典型的104磁片電容,得結(jié)果約15kHz,經(jīng)測試正好滿足衰減3dB起始點(diǎn)為10kHz,從20kHz開始幅頻特性曲線平坦的要求。
(3)手動(dòng)增益預(yù)置和控制的實(shí)現(xiàn) 開環(huán)增益手動(dòng)控制的基本思路是由單片機(jī)數(shù)字程控,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生控制輸出電壓,加到圖5中兩塊AD603的1腳（未完，下一頁）
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