一种基于可控增益的宽带直流放大器的制作方法

本实用新型属于放大器领域，尤其涉及一种基于可控增益的宽带直流放大器。

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空中微弱的信号进行提取、放大。只有将信号放大到一定程度才能满足后级设备的要求，使分析结果正确。同时很多设备还要求具有一定输出功率，才能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，面对多种多样的信号放大要求，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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于可控增益的宽带直流放大器，旨在提高放大器的带负载能力，最大限度地减小整个放大器的直流偏移，提高增益动态范围，同时解决宽带放大器自激问题以及输出噪声问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于可控增益的宽带直流放大器，包括：可变增益放大模块、固定增益放大模块、缓冲模块、可切换低通滤波器模块、低通滤波器模块、四倍增益放大模块、四路并联放大模块、正负18伏电源、正负5伏电源、微处理器模块、DA增益电压控制模块、DA转换模块、调零AD模块、衰减模块，以及继电器Z1、Z2；所述可变增益放大模块与所述DA增益电压控制模块连接，所述可变增益放大模块通过继电器Z2与衰减模块连接；所述可变增益放大模块通过继电器Z1与所述固定增益放大模块连接；所述固定增益放大模块通过继电器Z1连接到所述缓冲模块和所述调零AD模块；所述缓冲模块连接到所述可切换低通滤波器模块；所述可切换低通滤波器模块连接到所述四倍增益放大模块；所述四倍增益放大模块连接到所述四路并联放大模块；所述调零AD模块通过所述低通滤波器模块连接到所述微处理器模块；所述微处理器模块连接到所述DA增益电压控制模块和所述DA转换模块；所述DA转换模块通过继电器Z2连接到所述衰减模块。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述衰减模块主要包含20DB衰减器芯片。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述固定增益放大模块可使用OPA2846芯片，实现30DB的固定增益放大，操作中当继电器Z1选择固定增益放大模块时，增益范围为0DB到60DB连续可调。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述可变增益放大模块可使用AD603芯片，实现从-30DB～30DB的可变增益放大，所述可变增益放大模块的电压增益由DA增益电压控制模块来控制。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述缓冲模块可采用BUF633芯片。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述微处理器模块可使用stc89c51芯片。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述DA转换模块可使用D/A4556芯片。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述低通滤波器模块可使用巴特沃斯低通滤波器。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述可切换低通滤波器模块包含5M低通滤波器和10M低通滤波器以及继电器Z3，实际使用中，可通过所述继电器Z3选择切换滤波器，测试表明信号经过可切换滤波器模块后会衰减为原来的一半；

所述可切换低通滤波器包含的5M低通滤波器的电阻R1两端分别接输入信号端signal_in和电感L1、电容C1，电感L1右端与输出信号端signal_out、电阻R3和电容C2连接，电容C1另一端接地，电容C2另一端接地，电阻R3另一端接地；所述可切换低通滤波器包含的10M低通滤波器的电阻R2两端分别接输入信号端signal_in和电感L2以及电容C3，所述电容C3另一端接地，所述电感L2另一端接电感L3和电容C4，所述电容C4另一端接地，所述电感L3另一端接电容C5和电阻R4以及输出信号端signal_out，所述电容C5和电阻R4的另一端接地；所述可切换低通滤波器输入信号端signal_in通过继电器Z3与所述缓冲模块连接，输出信号端signal_out通过继电器Z3与所述四倍增益放大模块连接。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述四路并联放大模块是由扩流方式搭建的，四路并联放大模块设置增益为5倍，可实现同时对信号幅度和功率进行放大，以实现有效输出；所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片6引脚接四倍增益放大模块的输出信号作为输入信号signal_in，四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片6引脚接电阻R10，电阻R10的另一端接输出信号端signal_out，为输出端；THS3092芯片4、7引脚与正负18伏电源连接，2、6引脚通过R9电阻连接，2引脚通过R8电阻接地，3引脚通过R11电阻接地。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述调零AD模块将采样信号输入到所述微处理器中，测出当输入电压为0V时输出端存在的直流漂移电压，再由DA转换模块输出与漂移电压大小成比例、极性相反的电压反馈回信号输入端，以调节输入端的零偏；本实用新型所采用的调零AD模块主要包括TLV5616芯片，TLV5616芯片3引脚通过R13连接输入信号端signal_in与继电器Z1连接，TLV5616芯片3引脚通过R13与REF2.5v电源连接，通过C6电容接地，芯片4,、7引脚与正负5伏电源连接，TLV5616芯片6引脚连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接输出信号端signal_out与低通滤波器模块连接，而且，所述电阻R14的另一端接二极管D1的正极和二极管D3的负极，所述二极管D1的负极接二极管D2的负极，所述二极管D3的正极接地，所述二极管D2的正极接地，TLV5616芯片2、6引脚通过导线连接。

进一步根据本实用新型所述的基于可控增益的宽带直流放大器，所述正负18V电源为所述四路并联放大模块和四倍增益放大模块供电；采用正负5伏电源为所述微处理器模块供电，电源均由线性稳压模块7805、7905、7818、7918搭建。

本实用新型与现在技术相比，其有益效果在于：

1.本实用新型采用一片AD603芯片构成可变增益放大器与OPA2846芯片构成的固定增益放大器配合，通过继电器切换选择信号放大通路，提高增益动态范围。

2.本实用新型在AD603芯片输出端引入自动零偏调零回路，送入调零AD模块，再通过DA增益电压控制模块，输出与该偏移电压对应的反相补偿送入输入端进行补偿，从而最大限度地抑制了直流零点漂移。

3.本实用新型采用多种形式的抗干扰措施，抑制噪声，改善放大器的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型所采用的系统方框图；

图2是本实用新型所采用的5M低通滤波器(左)和10M低通滤波器(右)原理图；

图3是本实用新型所采用的四路并联放大模块原理图；

图4是本实用新型所采用的调零AD模块原理图。

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。

本实用新型的系统方框图，如图1所示，包含可变增益放大模块，固定增益放大模块，缓冲模块，可切换低通滤波器模块，低通滤波器模块，四倍增益放大模块，四路并联放大模块，正负18伏电源，正负5伏电源，微处理器模块，DA增益电压控制模块，DA转换模块，调零AD模块，衰减模块，以及继电器Z1、Z2。

所述可变增益放大模块与所述DA增益电压控制模块连接，所述可变增益放大模块通过继电器Z2与衰减模块连接；所述可变增益放大模块通过继电器Z1与所述固定增益放大模块连接；所述固定增益放大模块通过继电器Z1连接到所述缓冲模块和所述调零AD模块；所述缓冲模块连接到所述可切换低通滤波器模块；所述可切换低通滤波器模块连接到所述四倍增益放大模块；所述四倍增益放大模块连接到所述四路并联放大模块；所述调零AD模块通过所述低通滤波器模块连接到所述微处理器模块；所述微处理器模块连接到所述DA增益电压控制模块和所述DA转换模块；所述DA转换模块通过继电器Z2连接到所述衰减模块。

本实用新型所采用的可变增益放大器模块实现从-30DB～30DB的可变增益放大，所述可变增益放大模块的电压增益由DA增益电压控制模块来控制；所述固定增益放大模块实现30DB的固定增益放大，操作中当继电器Z1选择固定增益放大模块时，增益范围为0DB到60DB连续可调；本实用新型所采用的可切换低通滤波器模块可实现放大器的宽带预置；本实用新型所采用的四路并联放大器模块采用扩流的方式分别对信号进行功率放大，实现有效输出。

本实用新型所采用的衰减模块主要包含20DB衰减器芯片。

在实际操作中，所述固定增益放大模块可使用OPA2846芯片。所述可变增益放大模块可使用AD603芯片。所述缓冲模块可采用BUF633芯片；所述微处理器模块可使用stc89c51芯片；所述DA转换模块可使用D/A4556芯片；所述低通滤波器模块可使用巴特沃斯低通滤波器。

为实现放大器宽带可预置要求，本实用新型所采用的可切换低通滤波器模块如图2所示，包含5M低通滤波器和10M低通滤波器以及继电器Z3。实际使用中，可通过所述继电器Z3选择切换滤波器。测试表明信号经过可切换滤波器模块后会衰减为原来的一半。

所述可切换低通滤波器包含的5M低通滤波器的电阻R1两端分别接输入信号端signal_in和电感L1、电容C1，电感L1右端与输出信号端signal_out、电阻R3和电容C2连接，电容C1另一端接地，电容C2另一端接地，电阻R3另一端接地。

所述可切换低通滤波器包含的10M低通滤波器的电阻R2两端分别接输入信号端signal_in和电感L2以及电容C3，所述电容C3另一端接地，所述电感L2另一端接电感L3和电容C4，所述电容C4另一端接地，所述电感L3另一端接电容C5和电阻R4以及输出信号端signal_out，所述电容C5和电阻R4的另一端接地。

所述可切换低通滤波器输入信号端signal_in通过继电器Z3与所述缓冲模块连接。

所述可切换低通滤波器输出信号端signal_out通过继电器Z3与所述四倍增益放大模块连接。

本实用新型所采用的四倍增益放大模块通过导线与所述四路并联放大模块级联，输出后接所述缓冲模块，以推动后级功放。

本实用新型所采用的四路并联放大模块，如图3所示。所述四路并联放大模块是由扩流方式搭建的，四路并联放大模块设置增益为5倍，可实现同时对信号幅度和功率进行放大，以实现有效输出。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片6引脚接四倍增益放大模块的输出信号作为输入信号signal_in。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片6引脚接电阻R10，所述电阻R10的另一端接输出信号端signal_out，为输出端。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片4、7引脚与正负18伏电源连接。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片2、6引脚通过R9电阻连接。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片2引脚通过R8电阻接地。

所述四路并联放大模块所采用的四路THS3092芯片3引脚通过R11电阻接地。

本实用新型所采用的调零AD模块，如图4所示，位于所述固定增益放大模块与所述缓冲模块之间并与所述微处理器连接。所述调零AD模块将采样信号输入到所述微处理器中，测出当输入电压为0V时输出端存在的直流漂移电压，再由DA转换模块输出与漂移电压大小成比例、极性相反的电压反馈回信号输入端，以调节输入端的零偏。

本实用新型所采用的调零AD模块采用如图4所示。主要包括TLV5616芯片。

所述调零AD模块所采用的TLV5616芯片3引脚通过R13连接输入信号端signal_in与继电器Z1连接。

所述调零AD模块所采用的TLV5616芯片3引脚通过R13与REF2.5v电源连接，通过C6电容接地。

所述调零AD模块所采用的TLV5616芯片4,、7引脚与正负5伏电源连接。

所述调零AD模块所采用的TLV5616芯片6引脚连接电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端连接输出信号端signal_out与低通滤波器模块连接。而且，所述电阻R14的另一端接二极管D1的正极和二极管D3的负极，所述二极管D1的负极接二极管D2的负极，所述二极管D3的正极接地，所述二极管D2的正极接地。

所述调零AD模块所采用的TLV5616芯片2、6引脚通过导线连接。

本实用新型采用正负18V电源为所述四路并联放大模块和四倍增益放大模块供电；采用正负5伏电源为所述微处理器模块供电，电源均由线性稳压模块7805、7905、7818、7918搭建。

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。