一种程控放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电路，具体涉及一种程控放大电路。
【背景技术】
[0002] 当前，随着数字化技术的不断发展，各类测量仪表越来越趋于向数字化和智能化 的方向发展。这些设备一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路组成。其中 后端数据处理电路通常采用高精度A/D和高速单片机，以保证仪表的精度和速度要求。对 于前端电路，由于传感器输出信号的幅度和驱动能力均比较微弱，必须加接高精度的测量 放大器以满足后端电路的要求；另一方面，传感器在不同测试中输出信号的幅度可能相差 很多，传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的A/D采集输入端的信号 在一定幅度内，从而保证整个仪表的测量精度。人工档位调节增加了仪表操作的复杂性、影 响了数据测量的实时性，同时档位调节通常采用机械转扭增加了仪器的不可靠性和接触电 阻对测量精度的影响。
[0003] 因此，针对以上情况非常有必要设计出一种程控放大电路。它能自动适应大范围 变化的模拟信号，针对被测信号的大小来调节放大器的增益，将不同幅度的模拟信号放大 到某个特定范围来保证后端电路正常工作。通过控制放大器增益的大小，使用起来更加的 方便，从而使系统测量的数值更加的精确。
[0004] 传统的方法是采用多路开关结合运放来实现程控放大，例如：由多路开关和反相 运算放大器组成，由多路开关和同相运算放大器组成，由多路开关跟差动放大器组成，等 等。但是这些方案普遍存在一些缺陷：选择档位较少，接触电阻对测量精度有一定的影响。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种精度高、增益控制范围大、频带 宽、响应快、使用方便的程控放大电路。
[0006] 本实用新型所采用的技术方案是：一种程控放大电路，包括依次连接的控制器 Ul、D/A转换器U2、降压模块、压控放大器U3和固定增益放大模块。
[0007] 进一步的，所述的电路由±5V电源供电。
[0008] 进一步的，所述的D/A转换器U2的1、2、3、4脚通过数据总线和控制器U1的1、2、 3、4脚相连，D/A转换器U2的6脚和8脚接+5V电源，5脚接地；所述的5脚和6脚之间接 有第第一电容C1 ;所述的降压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2,所述的D/A转换器U2 的7脚接第一电阻R1后接压控放大器U3的3脚，所述的第一电阻R1后接压控放大器U3的 3脚之间分别接有二路，一路接第二电阻R2后接-5V电源，另一路接第二电容C2后接地； 所述的压控放大器U3的1脚接输入信号，2脚和8脚接地，4脚空接，6脚接+5V电源，7脚 接-5V电源，5脚接第三电阻R3后接固定增益放大模块；所述的固定增益放大模块包括运 算放大器U4、第四电阻R4和第五电阻R5,所述的第三电阻R3连接运算放大器U4的3脚， 所述的运算放大器U4的7脚接+5V电源，4脚接-5V电源，所述的第四电阻R4的一端接地， 另一端连接运算放大器U4的2脚和第五电阻R5的一端，所述的第五电阻R5的另一端连接 运算放大器U4的6脚和输出信号端。
[0009] 优选的，所述的控制器U1采用FPGA、或DSP控制器。
[0010] 优选的，所述的D/A转换器U2采用型号为TLV5616的D/A转换器。
[0011] 优选的，所述的压控放大器U3采用型号为VCA810的压控放大器。
[0012] 优选的，所述的运算放大器U4采用型号为OPA659的运算放大器。
[0013] 本实用新型的有益效果是：一种程控放大电路，通过控制高精度D/A转换器输出 精确的控制电压来控制压控放大器的增益，本实用新型所采用的压控放大器的增益与控制 电压线性关系良好，无需采集大量数据进行校正拟合，本实用新型具有精度高、增益控制范 围大、频带宽、响应快、使用方便等优点。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型的结构框图；
[0015] 图2为本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图和具体实施例来对本实用新型做进一步的说明。
[0017] 如图1，一种程控放大电路，包括依次连接的控制器Ul、D/A转换器U2、降压模块、 压控放大器U3和固定增益放大模块。
[0018] 所述的电路由±5V电源供电。
[0019] 所述的D/A转换器U2的1、2、3、4脚通过数据总线和控制器U1的1、2、3、4脚相 连，D/A转换器U2的6脚和8脚接+5V电源，5脚接地；所述的5脚和6脚之间接有第一电 容C1 ;所述的降压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2,所述的D/A转换器U2的7脚接第 一电阻R1后接压控放大器U3的3脚，所述的第一电阻R1后接压控放大器U3的3脚之间 分别接有二路，一路接第二电阻R2后接-5V电源，另一路接第二电容C2后接地；所述的压 控放大器U3的1脚接输入信号，2脚和8脚接地，4脚空接，6脚接+5V电源，7脚接-5V电 源，5脚接第三电阻R3后接固定增益放大模块；所述的固定增益放大模块包括运算放大器 U4、第四电阻R4和第五电阻R5,所述的第三电阻R3连接运算放大器U4的3脚，所述的运算 放大器U4的7脚接+5V电源，4脚接-5V电源，所述的第四电阻R4的一端接地，另一端连接 运算放大器U4的2脚和第五电阻R5的一端，所述的第五电阻R5的另一端连接运算放大器 U4的6脚和输出信号端。
[0020] 所述的控制器U1采用FPGA、或DSP控制器。
[0021] 所述的D/A转换器U2采用型号为TLV5616的D/A转换器。
[0022] 所述的压控放大器U3采用型号为VCA810的压控放大器。
[0023] 所述的运算放大器U4采用型号为OPA659的运算放大器。
[0024] 本实用新型采用D/A转换器U2和降压网络输控制电压，来控制压控放大器U3的 放大倍数，再经过后级固定增益放大模块输出；
[0025] 此程控放大电路通过控制12位高精度TLV5616D/A转换器U2输出精确的控制电 压来控制压控放大器U3的增益，所采用的VCA810压控放大器U3的增益与控制电压线性关 系良好，无需采集大量数据进行校正拟合，因此本实用新型精度高、使用方便，而且增益控 制范围可达-20dB~+60dB。此外，由于此程控放大电路采用的VCA810压控放大器U3增益 带宽积达到35MHz，后级的固定增益放大模块采用0PA659运算放大器U4,其增益带宽积更 是高达350MHz，故本实用新型工作频带很宽。
[0026] 参见图2,电路采用±5V供电，电路中的TLV5616D/A转换器U2的1、2、3、4脚与 控制器U1连接，此控制器U1可以是FPGA、DSP或其他控制器。TLV5616D/A转换器U2供电 以后，为其提供一个+5V的参考电压，则其输出电压VI的范围可达0V~+5V，通过控制器 U1控制VI范围在IV~5V之内。输出电压VI通过降压模块后连接到VCA810压控放大器 U3的控制电压引脚Vc，即3号引脚。降压模块由电阻Rl、R2和-5V组成，其中电阻Rl、R2 具体阻值不限，只需满足：
[0027] Rl=R2
[0028] 即可，则控制电压：
[0029]
[0030] 的范围为-2V~0V，同时VCA810压控放大器U3的3脚串接第二电容C2后接地去 耦，起到稳定控制电压的作用。整个程控放大电路的输入信号从VCA810压控放大器U3的 1脚输入，供电之后，VCA810压控放大器U3的实际增益
[0031]G_=-40 ? (Vc+l)dB
[0032] 的范围为_40dB~+40dB。VCA810压控放大器U3的5脚串接第三电阻R3后连接 到后级固定增益放大器的输入端，其中第四电阻R4、第五电阻R5的具体阻值不限，只需满 足：
[0033]R5 = 9R4
[0034] 即可，则后级固定增益放大模块的放大倍数为：
[0035]
[0036] 即固定增益为20dB，0PA659运算放大器U4的输出6脚即为最终输出。因此，整个 程控放大电路的增益可控范围为_20dB~+60dB，通过控制器U1控制TLV5616D/A转换器 U2的输出电压来实现程控放大。本实用新型具体控制实现为现有技术，本实用新型仅提供 装置结构设计技术方案。
【主权项】
1. 一种程控放大电路，其特征在于：包括依次连接的控制器Ul、D/A转换器U2、降压模 块、压控放大器U3和固定增益放大模块。2. 根据权利要求1所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的电路由±5V电源供 电。3. 根据权利要求1所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的D/A转换器U2的1、 2、3、4脚通过数据总线和控制器Ul的1、2、3、4脚相连，D/A转换器U2的6脚和8脚接+5V 电源，5脚接地；所述的5脚和6脚之间接有第一电容Cl ;所述的降压模块包括第一电阻Rl 和第二电阻R2,所述的D/A转换器U2的7脚接第一电阻Rl后接压控放大器U3的3脚，所述 的第一电阻Rl后接压控放大器U3的3脚之间分别接有二路，一路接第二电阻R2后接-5V 电源，另一路接第二电容C2后接地；所述的压控放大器U3的1脚接输入信号，2脚和8脚 接地，4脚空接，6脚接+5V电源，7脚接-5V电源，5脚接第三电阻R3后接固定增益放大模 块；所述的固定增益放大模块包括运算放大器U4、第四电阻R4和第五电阻R5,所述的第三 电阻R3连接运算放大器U4的3脚，所述的运算放大器U4的7脚接+5V电源，4脚接-5V电 源，所述的第四电阻R4的一端接地，另一端连接运算放大器U4的2脚和第五电阻R5的一 端，所述的第五电阻R5的另一端连接运算放大器U4的6脚和输出信号端。4. 根据权利要求1所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的控制器Ul采用 FPGA、或DSP控制器。5. 根据权利要求1所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的D/A转换器U2采用 型号为TLV5616的D/A转换器。6. 根据权利要求1所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的压控放大器U3采用 型号为VCA810的压控放大器。7. 根据权利要求3所述的一种程控放大电路，其特征在于：所述的运算放大器U4采用 型号为0PA659的运算放大器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种程控放大电路，包括依次连接的控制器U1、D/A转换器U2、降压模块、压控放大器U3和固定增益放大模块；本实用新型通过控制高精度D/A转换器输出精确的控制电压来控制压控放大器的增益，本实用新型所采用的压控放大器的增益与控制电压线性关系良好，无需采集大量数据进行校正拟合，本实用新型具有精度高、增益控制范围大、频带宽、响应快、使用方便等优点。
【IPC分类】H03G3/20
【公开号】CN204681321
【申请号】CN201520323481
【发明人】王雷, 王帅, 曹建发, 陈小桥
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月19日