一种超低功耗程控宽带直流放大器的制作方法

本实用新型属于无线通信领域，尤其涉及一种超低功耗程控宽带直流放大器。

背景技术：

在现代电子设备、通讯设备和科研生产中常需要利用放大电路将传感器输出的微弱信号或通信接收端接收到的空中微弱的信号进行提取、放大。只有将微弱信号放大到一定程度才能满足后级设备的要求，同时很多设备还要求放大器具有一定输出功率，以驱动后级设备或使通信的发射端将信号有效传输到接收端。然而面对多种多样的放大要求，现在的放大电路难以在频带、增益动态范围、功率等方面满足设计要求。

现有的宽带直流放大器还存在输出幅度不够大、负载驱动能力不强、静态功耗大、发热严重、电源利用率不高等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供程控宽带直流放大器，旨在解决放大器增益控制较难、直流零点漂移严重、性价比较低、功耗较大等问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种超低功耗程控宽带直流放大器，包括：前级放大模块、分档滤波模块、程控放大模块、后级放大模块、中央处理器、显示与控制模块，所述前级放大模块连接于所述分档滤波模块，所述分档滤波模块连接于所述程控放大模块，所述程控放大模块连接于所述后级放大模块，所述中央处理器连接于所述程控放大模块、所述分档滤波模块与所述显示与控制模块。

进一步根据本实用新型所述的超低功耗程控宽带直流放大器，所述前级放大模块包括两级运算放大器、电容、电阻、三端集成稳压器，所述运算放大器型号为OPA690，具有8个引脚；第一级运算放大器U1，引脚2通过R2接地，引脚3通过R1接地，同时连接插座CON2 的端口2，插座CON2的端口1接地；管脚4接-5V电压，引脚7接+5V电压，引脚6通过 R3连接引脚2，同时通过R4连接到第二级运算放大器U2的引脚2，其他引脚置空；第二级运算放大器U2，引脚3连接所述三端集成稳压器JR1的端口3，引脚4连接所述三端集成稳压器JR1的端口2，引脚6通过R5接入引脚1，引脚7接+5V电压，其他引脚置空，信号通过引脚6输出；所述三端集成稳压器JR1，端口1置+5V，端口2置-5V。

进一步根据本实用新型所述的超低功耗程控宽带直流放大器，所述分档滤波模块包括运算放大器、电容、电阻、电感、滑动变阻器，所述运算放大器型号为OPA690ID，具有6个引脚；引脚3一路通过C2接地，另一路通过R7、R6连接前级放大模块的输出信号，引脚6 通过C1接入R6、R7之间，通过滑动变阻器R8、串联电阻R9接地，并通过L1与C3并联电路输出信号，通过引脚2连接到滑动变阻器R8与电阻R9之间，引脚7、8并联接电源正极，引脚4接电源负极。

进一步根据本实用新型所述的超低功耗程控宽带直流放大器，所述程控放大模块包括增益放大器、电容、电阻、排针、三端集成稳压器、电解电容，所述增益放大器型号为VCA820ID，具有14个引脚；引脚1通过R10接地，R12串联C4后与R11并联，它们一端接引脚2，另一端接地，引脚3与电容C5和电解电容C6的并联电路相连，引脚4通过R13与引脚5相连，引脚6通过R14接地，引脚7通过R15连接到排针Jout的端口1，引脚8通过R17与引脚7 相连，通过R16、C7、R18的串联电路连接到引脚9，R18右端接地，引脚10置空，引脚11 与引脚12并联连接+5V电压，引脚13与引脚14并联连接到-5V电压，其中信号通过引脚1 输入，通过排针Jout的端口2输出；所述三端集成稳压器RT1的端口3连接到R12与C4之间，端口1置+5V，端口2置-5V；所述三端集成稳压器RT的端口3连接到R16与C7之间，端口1置+5V，端口2置-5V；排针JG端口1、2分别连接到电容C5与电解电容C6并联电路的两端，并使端口2接地；排针Jout、JG均起到跳线的作用。

进一步根据本实用新型所述的超低功耗程控宽带直流放大器，所述后级放大模块包括运算放大器、三极管、电阻、滑动变阻器、二极管，所述运算放大器型号为THS3001HV，具有 6个引脚，引脚2通过R19接地，引脚3通过R20接地，引脚6通过滑动变阻器R21接引脚 3，引脚7、引脚8接Vamp+，引脚4接Vamp-,所述三极管Q2型号为2N2219A，Q3型号为 2N2905A，Q2的基极通过R22连接集电极，集电极接V+，Q3基极通过R25接发射极，发射极接V-，Q2与Q3的基极通过滑动变阻器R23、二极管D1、R24、二极管D2相连，Q2 的发射极通过R26、R27与Q3集电极相连，二极管D1与R24之间与所述运算放大器引脚6 相连；其中，信号通过引脚2输入，从电阻R26与R27之间输出。

进一步根据本实用新型所述的超低功耗程控宽带直流放大器，所述中央处理器采用 MSP430F247单片机，根据预置的增益数控制12位D/A芯片TLV5619输出对应的直流电压，进一步控制VCA820的放大增益，根据预置的带宽控制继电器选用不同的滤波器，实现不同带宽选择。

本实用新型与现在技术相比，其有益效果在于:

1.本设计中的程控宽带直流放大器，可在频带和增益上实现较大范围的调节，且输出电压无明显失真，输出功率较高。该系统成本低廉，精度高，满足一般生产科研实验要求，可应用于多种场合，具有推广性。

2.本设计中选用低功耗表贴器件，降低放大器功耗，提高了电源利用率，系统元件少，性价比高，较好满足当前实现超低功耗的要求。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型的显示与控制模块框图；

图3是本实用新型的前级放大模块电路；

图4是本实用新型的分档滤波模块电路；

图5是本实用新型的程控放大模块电路；

图6是本实用新型的后级放大模块电路；

图7是本实用新型的中央处理器框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，程控宽带直流放大器分为六个模块：前级放大模块、分档滤波模块、程控放大模块、后级放大模块、中央处理器、显示与控制模块。

所述前级放大模块连接于所述分档滤波模块，所述分档滤波模块连接于所述程控放大模块，所述程控放大模块连接于所述后级放大模块，所述中央处理器连接于所述程控放大模块、所述分档滤波模块与所述显示与控制模块。

如图2所示，所述显示与控制模块包括键盘控制模块与显示模块，所述键盘控制模块与所述显示模块均连接到所述中央处理器。通过键盘输入预置带宽与增益，经过中央处理器处理后利用显示模块的LED显示出来。

如图3所示，所述前级放大模块包括两级运算放大器、电容、电阻、三端集成稳压器。所述运算放大器型号为OPA690，具有8个引脚。第一级运算放大器U1，引脚2通过R2接地，引脚3通过R1接地，同时连接插座CON2的端口2，插座CON2的端口1接地。管脚4 接-5V电压，引脚7接+5V电压，引脚6通过R3连接引脚2，同时通过R4连接到第二级运算放大器U2的引脚2，其他引脚置空。第二级运算放大器U2，引脚3连接所述三端集成稳压器JR1的端口3，引脚4连接所述三端集成稳压器JR1的端口2，引脚6通过R5接入引脚 1，引脚7接+5V电压，其他引脚置空，信号通过引脚6输出。所述三端集成稳压器JR1，端口1置+5V，端口2置-5V。

如图4所示，所述分档滤波模块包括运算放大器、电容、电阻、电感、滑动变阻器。所述运算放大器型号为OPA690ID，具有6个引脚。引脚3一路通过C2接地，另一路通过R7、 R6连接前级放大模块的输出信号，引脚6通过C1接入R6、R7之间，通过滑动变阻器R8、串联电阻R9接地，并通过L1与C3并联电路输出信号，通过引脚2连接到滑动变阻器R8 与电阻R9之间，引脚7、8并联接电源正极，引脚4接电源负极。

如图5所示，所述程控放大模块包括增益放大器、电容、电阻、排针、三端集成稳压器、电解电容，所述增益放大器型号为VCA820ID，具有14个引脚。引脚1通过R10接地，R12 串联C4后与R11并联，它们一端接引脚2，另一端接地，引脚3与电容C5和电解电容C6 的并联电路相连，引脚4通过R13与引脚5相连，引脚6通过R14接地，引脚7通过R15连接到排针Jout的端口1，引脚8通过R17与引脚7相连，通过R16、C7、R18的串联电路连接到引脚9，R18右端接地，引脚10置空，引脚11与引脚12并联连接+5V电压，引脚13 与引脚14并联连接到-5V电压，其中信号通过引脚1输入，通过排针Jout的端口2输出。所述三端集成稳压器RT1的端口3连接到R12与C4之间，端口1置+5V，端口2置-5V。所述三端集成稳压器RT的端口3连接到R16与C7之间，端口1置+5V，端口2置-5V。排针JG 端口1、2分别连接到电容C5与电解电容C6并联电路的两端，并使端口2接地。排针Jout、 JG均起到跳线的作用。

如图6所示，所述后级放大模块包括运算放大器、三极管、电阻、滑动变阻器、二极管。所述运算放大器型号为THS3001HV，具有6个引脚，引脚2通过R19接地，引脚3通过R20 接地，引脚6通过滑动变阻器R21接引脚3，引脚7、引脚8接Vamp+，引脚4接Vamp-,所述三极管Q2型号为2N2219A，Q3型号为2N2905A，Q2的基极通过R22连接集电极，集电极接V+，Q3基极通过R25接发射极，发射极接V-，Q2与Q3的基极通过滑动变阻器R23、二极管D1、R24、二极管D2相连，Q2的发射极通过R26、R27与Q3集电极相连，二极管 D1与R24之间与所述运算放大器引脚6相连。其中，信号通过引脚2输入，从电阻R26与 R27之间输出。

如图7所示，所述中央处理器采用MSP430F247单片机，根据预置的增益数控制12位 D/A芯片TLV5619输出对应的直流电压，进一步控制VCA820的放大增益，根据预置的带宽控制继电器选用不同的滤波器，实现不同带宽选择。

本实用新型使用时，首先通过键盘输入所需要的增益与带宽，键盘输入的数据经中央处理器处理后将预设值通过LED显示出来，中央处理器根据带宽的预置值决定分档滤波模块的相关参数，选择滤波器档位，使系统工作在预置带宽范围内，同时，中央处理器根据预置的增益数调节程控放大模块的放大倍数，使系统工作在要求的增益放大范围内。将输入信号通过同轴电缆与功率放大器的输入端相连，实现缓冲作用，进行前级放大，前级放大模块的输出信号依次通过分档滤波器、程控放大器、后级放大器输出，此时输出信号即为所求带宽、增益范围内的信号。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。