哈工大 数电自主设计.doc

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1、设计题目：宽带步进放大器1.实验目的设计并制作一个宽带步进放大器。指标要求：（1）电压增益大于20dB，输入电压有效值大于100mV。（2）最大输出电压正弦波有效值大于1V。（3）3dB通频带0-3MHz，在0-1MHZ通频带内增益起伏小于1dB。（4）电压放大倍数可实现手动连续控制，可以实现步进增益。通过宽带步进放大器的设计，进一步熟悉模拟电路，数字电路的相关知识。2.总体设计方案或技术路线要想达到上述指标要求，可以设计以下放大器系统。本系统由两个部分构成：AD603模拟电路、ARM控制电路与编程。为了做出宽带步进放大器，我们使用STM32型号的

2、ARM输出电压可变的控制信号。AD603是可调增益的模拟宽带放大器，通过改变输入控制电压的差值Ug可以改变电压放大倍数。因此，对STM32进行编程可以实现0~20dB步进电压增益。3.实验电路图（1）AD603构成的外围放大电路图1AD603外围电路（2）STM32控制电路部分图2STM32控制电路（3）实验源程序4.仪器设备名称、型号序号名称，型号，规格数量1安捷伦DSS032A示波器12安捷伦33220函数信号发生器13安捷伦U1252A数字万用表14HY1711-2AT直流稳压源15电焊笔、焊台16导线、杜邦线、接线夹若干表1实验仪器5.理论

3、分析或仿真分析结果（1）AD603放大电路要实现信号通频带为0～3MHz，最大电压增益20dB，则带宽增益积为：3M*10^(20/20)=30MHz。由于AD603自身可以实现-20dB~20dB的增益，我们通过控制D/A输出直流电压来控制AD603实现增益调节。AD603的内部由梯形电阻网络构成和固定增益放大器构成，具体电路结构如下:图3AD603内部电路加在输入端的信号被衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量由加在增益控制接口的参考电压决定，而这个参考电压来自于ARM进行运算并控制数模芯片输出控制电压得来，所以可以实现精确的数控。AD603可以

4、提供由直流到30MHZ的工作带宽，符合工作要求。AG(dB)=40Ug+10,式中Ug是控制电压，它的值在（-0.5～0.5V），所以AG在（-10～30dB)。AD603芯片管脚图如下：图4AD603管脚图在具体运用中，我们保持1脚输入电压为恒定值为0.8V，通过ARM控制2脚电压的大小在（0.3~1.3V）的范围即可以达到要求。（2）以ARM芯片STM32为核心的控制电路和源程序：A.增益控制部分：由于ARM内部集成一个D/A转换器，所以将PA4脚直接和2脚相连接。编好程序实现如下效果：当按下ARM上“向下”的按键时，PA4脚电压上升，Ug下降

5、，从而输出电压下降，步进电压增益为-1dB；当按下ARM上“向上”的按键时，PA4脚电压下降，Ug上升，从而输出电压上升，步进电压增益为1dB；当长按“向上”的按键时，步进电压增益为8dB。当长按“向下”的按键时，步进电压增益为-8dB。在电路设计的时候，我们把PA4脚接了一个1uF的电容并接地，用来滤掉可能出现的高频信号干扰，从而使得控制电压更稳定，输出电压更加精确。在数字地和模拟地直接使用磁珠进行隔离。B.显示部分：由于ARM内部集成了一个A/D转换器，所以把PA1脚和PA4脚相连接可以实时检测控制电压的大小，在显示屏上可以实时显示控制电压的大

6、小。通过调用函数并加以改进，可以在显示屏上显示“放大器名称”、“控制电压”、“频宽”、“档位”。显示屏显示如下：图5STM32显示屏6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）将实验电路和仪器接好，开始测试：（1）频率特性测试条件：把输入电压有效值调为100mV，正弦波，电压放大倍数调为14dB。实验结果见下表：f5k10k50k100k500k600k700k800k900k1Muo498.2495.1495.2495.3490.5486.5487.6480472.6468.3Au13.9513.8913.9013.90

7、13.8113.7413.7613.6213.4913.41f1.1M1.2M1.3M1.4M1.5M1.8M2M2.2M2.4M2.6Muo464457.1450.1445.6420.8410.5397.5385.2380.1370.3Au13.3313.2013.0712.9812.4812.2711.9911.7111.6011.37f2.8M3M4M5M5.5M6M7M8M10M15M20Muo360.6350.6302.8268.4256.8246.2228.1214.2196.3180150Au11.1410.909.628.588.1

8、97.837.166.625.865.113.52用EXCEL做出折线图：由上述实验数据可见，该系统较好的完成了指标要求（