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程控放大器

课程设计任务书

学生姓名： XXX 专业班级

指导教师：李瑞芳工作单位：信息工程学院

题目: 程控放大器

初始条件：

（1）可选元件：电阻、电容若干，排阻、STC89C52、晶振、MAX5822、AD603、NE5532、独立按键、LCD1602等

（2）可用仪器：示波器、信号源、毫伏表

（3）仿真软件：Proteus

要求完成的主要任务:

（1）使用Altium Designer制作程控放大器的原理图

（2）使用Altium Designer制作程控放大器的PCB图

（3）使用Proteus进行电路仿真设计

时间安排：

（1）第1天：选题及任务安排。

（2）第2-4天：设计方案确定及电路设计。

（3）第5天：电路测试及结果分析（鉴主15楼通信工程专业实验室）。

（4）第6-7天：撰写报告及答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签字：年月日

摘要...................................................................... I Abstract ................................................................... II

1 设计任务与要求 (1)

2 方案选择及整体电路设计 (2)

2.1显示方案选择 (2)

2.2 控制模块 (2)

2.3 增益控制方案选择 (2)

2.4 D/A转换芯片设计 (4)

2.5 整体电路设计 (5)

3 系统硬件设计 (5)

3.1 程控增益电路的设计 (5)

3.2 单片机最小系统设计 (7)

3.3 下载电路设计 (8)

3.4 输入输出电路设计 (9)

3.5 D/A转换电路设计 (10)

4 系统软件设计 (10)

5 仿真调试 (13)

5.1 放大电路仿真测试 (13)

5.2 DA控制输出调试 (13)

5.3 整体仿真测试 (14)

5.4 频率特性仿真调试 (15)

6 Altium Designer PCB绘制 (17)

6.1 Altium Designer简介 (17)

6.2 原理图绘制 (17)

6.3 PCB图绘制 (19)

7 课设心得 (21)

参考文献 (22)

附图 (23)

附录1 元件清单 (26)

附录2 程序代码 (27)

摘要

本设计以STC89C52为主控制器，由运算放大器和程控芯片AD603组成信号放大电路。通过键盘设定相应放大倍数（dB）给予单片机输入信号，给予的放大倍数会由单片机控制在LCD上显示出来。同时，单片机经过DA转换，输出相应控制电压控制AD603的放大倍数，继而实现信号放大电路放大倍数的控制。

与此同时，本设计采用当前流行的PCB绘图软件Altium Designer进行硬件电路原理图的设计及其PCB绘制，并且由Proteus仿真软件完成了整个系统的仿真，证实了本设计的可行性。

关键词：STC89C52、 AD603、程控放大、Altium Designer、Proteus

Abstract

The program-controlled amplifier is based on STC89C52 controller. And composed of operational amplifier and programmable chip AD603 amplification circuit. The corresponding magnification (dB) is set by the keyboard for input signal of the single chip microcomputer , and the given magnification controlled by single chip microcomputer is displayed on the LCD. At the same time,through the DA conversion, the single chip microcomputer outputs corresponding control voltage indirectly to control AD603 magnification, then to realize the control of signal amplification circuit magnification.

In the meantime,Altium Designer, which is regarded as a current popular PCB drawing software, is used to drawing the hardware circuit schematic and PCB in the designing. We also use Proteus software to complete the simulation of the entire system. By analyzing the simulation results, feasibility of this design is confirmed.

Keyword: STC89C52 AD603 Programmable amplifier Altium Designer Proteus

1 设计任务与要求

设计任务：

设计一个放大倍数（dB ）可程控、有放大倍数显示的程控放大器电路。其结构框图如下图所示：

音频功率放大

信号源

控　制　器

键盘

功率显示

电　源

out

=8L R

图1.1 程控放大器的组成结构

其满足以下要求：

(1)输入信号电压幅度为(10~1000)mVrms 范围内。 (2)频率响应为(20~22000)Hz ；

(3)在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置放大倍数，并实时测量，实测放大倍数与设定放大倍数相对误差不超过5%。

设计要求：

1. 使用Altium Designer 制作程控放大器的电路原理图。

2. 使用Altium Designer 制作程控放大器电路的PCB 图。 3．使用proteus 对程控放大器电路进行仿真。

2 方案选择及整体电路设计

2.1显示方案选择

方案一：数码管显示

此方案中利用共阴极数码管并对0~9这10数字进行编码，并利用数码管的动态扫描形式来显示不同的数字，以达到显示放大倍数的目的。虽然本系统仅需对放大倍数进行显示，利用四段数码管已经足以达到要求，程序设计也相对容易，产品价格低廉，但是使用不方便，故不为系统采用。

方案二：液晶显示

此方案中系统的输出显示由LCD1602液晶显示屏完成，液晶显示器可以由ASCll码控制，控制简单，可以显示更多的信息，比如放大倍数和单位等，故为本系统所采用。2.2 控制模块

方案一：独立按键控制

此方案利用两个独立按键共同控制放大倍数，其中一个按键用来控制倍数的放大，另外一个控制倍数的衰减，以此来达到放大倍数的调节，由于本系统元件较多，程序设计复杂，故不采用此方案。

方案二：矩阵键盘控制

此方案可以直接输入所需要的波形放大倍数，方便快捷，该部分由16个矩阵键盘组成，将一列键盘的一端用一根线相连，每一行键盘的另一端与另一根导线相连，这样就为8根导线。而这8根导线根据二位坐标可以很方便的寻到每一键盘是否有输入信号，节约了单片机I/O口，故采用这种方案。

2.3 增益控制方案选择

方案一：采用数字电位器控制运放增益

在采用运算放大器实现对输入信号的放大。通常有以下两种方式：

方式1 反向比例电路

图2.1 反向比例电路原理图输入信号由反相输入端输入。输出特性如下：

U- = U+ = 0 ，I- = I+ = 0 方式2 同相比例电路

图2.2 同相比例电路原理图输入信号由同相输入端输入。输出特性如下：

U- = U

+ = Ui ，I- = I

= 0

综上可知，为了实现程控增益的功能，需要选用数字电位器，作为反馈电阻，调节放大倍数。

使用AD5220增量\减量数字电位器控制运放的增益，通过控制反馈电阻的大小从而达到控制运放增益的效果。AD5220是一款单通道、128位、数字控制可变电阻（VR）器件，可实现与电位计或可变化电阻相同的电子调整功能，并针对便携式仪表和测试设备的“按钮”应用进行了优化。端接电阻值（端到端）可以再10kΩ至100KΩ之间选择，以适应从宽带宽到低功耗的各种应用。该10kΩ器件可提供650KHz带宽，100kΩ器件则可将功耗降至微瓦水平。

方案二：采用程控增益调整功能芯片AD603

使用程控增益调整功能芯片AD603，能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放

大器本身能自动将增益调整到适当的范围。

AD603是一款低噪声、电压控制型放大器，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯型网络输入端的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定；而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得来，从而实现较精确的数控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作带宽，单级实际工作时可提供超过20dB的增益，两级级联后即可得到40dB以上的增益，通过后级放大器放大输出，在高频时也可提供超过60dB的增益。这种方法的优点是电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理。AD603的增益控制接口的输入阻抗很高，在很多通道或级联应用中，一个控制电压可以驱动多个运放；同时，其增益接口还具有差分输入能力，设计可根据信号电平和极性选择适合的控制方案。

由于AD603使用起来比较精确，控制也较为方便，在以前的实验中，我也使用过AD603，对其性能有一定了解，故在此次实验中，我选择使用AD603做程控增益部分。

2.4 D/A转换芯片设计

方案一：采用D/A芯片AD7520

D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的 10位D/A转换芯片,其输出Vout=Dn×Vref/210,其中Dn为10位数字量输入的二进制值,可满足210=1024挡增益调节。它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成,具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点,故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求,为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益,最好使信号在到达 AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整,再通过AD7520衰减后进行相应的后级放大,并使前后级增益积为1024,与AD7520的衰减分母抵消,即可实现程控放大。但AD7520对输入范围有要求,具体实现起来比较复杂,而且转化非线性误差大,带宽只有几kHz,不能满足频带要求。

方案二：采用12位串行D/A转换芯片MAX5822

MAX5822只需2根串行线与CPU接口，操作起来非常的方便，并且其量化精度能达到1/4096。当时钟频率为877kHz时，传送12位数据D/A转换输出只需<25μs建立时间。速度、精度高于AD7520，起来也很方便，故操作此方案最佳。

2.5 整体电路设计

经过相应的分析，选择，最终定下系统的方案如下图2.3所示：

输入信号

前级射随

STC89C52

矩阵键盘

D/A 转换（max5822）

液晶显示

AD603后级放大

信号输出

图2.3 整体电路设计方案

由系统框图可以看到，我们可以通过按键输入我们想要的放大倍数，并在液晶上显示出来，输入控制信号后，单片机将控制D/A 芯片，使其输出相应的模拟控制电压，来控制输入信号的增益，即完成了电路的程控、显示等功能。

3 系统硬件设计

3.1 程控增益电路的设计

实验中，程控增益电路如下图所示：

图3.1 程控增益电路图

由AD603的数据手册可知，单级AD603根据其FDBK 管脚和Vout 管脚的不同接法，共有三种典型的不同应用方式。第一种90MHz 带宽，增益-10dB 到30dB; 第二种30MHz 带宽，增益0dB 到40dB ；第三种9MHz 带宽，增益10dB 到50dB ；

此次设计，我采用AD603接法中频带最宽接法（其接法如下图3.2所示）

图3.2 AD603 90MHZ带宽接法

由于AD603的输入电阻只有100Ω，输入阻抗太小，获取信号的能力太弱，故在设计中，我在其前级加上了一级由NE5532构成的电压跟随器，来提高其输入阻抗，增强获取信号的能力，减少噪声的干扰。

由于在这种接法下，AD603放大增益AG(dB)=40×U+10，从此式可以看出，由此可以得出，只要单片机进行简单的线性计算就可以的得出控制电压U（即GPOS和GNEG的差值），从而控制对数增益。

又由于AD603的最大输出电压有效值约为1.2V，且AD603在输出电压过大时，波形会有失真。故在AD603后面还需要一级放大电路，此处选择与前面电压跟随器相同的芯片NE5532。

NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器。相比较大多数标准运算放大器，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。其引脚图如下图3.3所示

图3.3 NE5532引脚图

运算放大器工作原理是什么

运算放大器工作原理是什么? 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。开环回路运算放大器如图1-2。当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时，其输出与输入电压的关系式如下： Vout = ( V+ -V-) * Aog 其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益（open-loop differential gai 由于运算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输入端的差动讯号很小，仍然会让输出讯号「饱和」（saturation），导致非线性的失真出现。因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中，少数的例外是用运算放大器做比较器（comparator），比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与「1」。闭环负反馈

音频功率放大器设计详解

音频功率放大器设计一、设计任务设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高音10kHz处有±12dB的调节范围。二、设计方案分析根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。下面主要介绍各部分电路的特点及要求。图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输

出驱动扬声器。声音源的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低

程控放大器的设计与实现

程控放大器的设计与实现摘要本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。关键词程控放大器；运算器放大器；单片机；增益 The Design and Realization of Program-Controll Amplifier Abstract This article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect. The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal. Key words Program-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain

程控放大器的设计

HEFEI UNIVERSITY 程控放大器的设计系别电子信息与电气工程系专业电气信息类班级09级电气(4)班姓名李浩刘阳程超完成时间2011年3月14日

摘要：本设计由三个模块电路构成：前即高共模抑制比仪器,8wei DAC0832衰减器，和单片机键盘显示处理模块。前级模拟放大部分具有高共模抑制比，高输入电阻，可调节放大倍数；DAC衰减器将模拟放大器的输出信号进行相应的衰减；键盘输入信号放大的倍数，并同时选取适当放大倍数，通过单片机整体控制，实现信号方大的功能。一：方案设计与论证 1.放大电路可行方案：如图所示，线路前级为同相差动放大结构，要求量运放的性能万群相同，这样，线路除具有差模,，共模输入电阻大的特点外，量运放的共模增益，失调机其漂移长生的误差也相互抵消，因而不需要精密匹配电阻。后即的作用是抑制共模信号，将双端输出转变为单端放大输出，一室印发给接地负载的需要，后即的带你组精密则要求匹配。增益分配一般前级去高值。可改进为：因为其电路结构简单，易于定位和控制。但要调节增益必须手动调节变阻器，所以考虑将放大倍数设成固定值，以满足题目的需要。 2．控制部分利用单片机，MCU最小系统可由51单片机或其他派生芯片构成。置数键可由0－9这10个数字级几个功能键组成，在软件的控制下，单片机开机后先将预置数输入，在送去显示的同时，送入DA然后等待键盘终端，并做相应的处理。二：系统总体设计方案 1.总体设计思路根据题目的要求，我们认真取舍，充分利用了模拟和数字系统的有点，采用单片机控制放大器增大的方法，大大的提高了系统的精密度；采用仪器放大其输入，大大提高了放大器的质量。有篇运放构成的前几高共模输入的仪表差动放大器，对不同的差模输入信号电压进行不同的方大倍数，再经过后即的数控衰减器得到要求放大的倍数的输出信号。每种信号渡江在单片机的算法控制下得到最合理的前几放大和后即衰减，一是信号放大的质量最佳。

电压放大电路模型

电压放大电路模型如上一知识点所述，根据实际的输入信号和所需的输出信号是电压或者电流，放大电路可分为四种类型，即：电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大。为了进一步讨论这四类放大电路的性能指标，可以建立起四种不同的双口网络作为相应类型放大电路模型。这些模型采用一些基本的元件来构成电路，只是为了等效放大电路的输入和输出特性，而忽略各种实际放大电路的内部结构。 <?XML:NAMESPACE PREFIX = V /><?XML:NAMESPACE PREFIX = O />

图1 图1虚线框内的电路是一般化的电压放大电路模型，它由输入电阻Ri、输出电阻Ro和受控电压源三个基本元件构成，其中为输入电压，为输出开路（RL = ¥）时的电压增益。图中放大电路模型与电压信号源、信号源内阻Rs以及负载电阻RL的组合，可在RL两端得到对应的输出信号。从图1可以看出，由于Ro与RL的分压作用，使负载电阻RL上的电压信号小于受控电压源的信号幅值，即可见，其电压增益为的恒定性受到RL变化的影响，随RL的减小而降低。这就要求在电路设计时努力使Ro<<RL，以尽量减小信号的衰减。理想电压放大电路的输出电阻应为Ro=0。

信号衰减的另一个环节在输入电路。信号源内阻Rs和放大电路输入电阻Ri的分压作用，致使到达放大电路输入端的实际电压只有只有当Ri>>R。图2 然而，当前有许多工业控制设备及医疗设备，为了提高安全性和抗干扰能力，在前级信号预放大中，普遍采用所谓的隔离放大，即放大电路的输入与输出电路（包括供电电源）相互绝缘，输入与输出信号之

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课程设计报告题目：由集成运放和晶体管组成的OCL 功率放大器的设计学生：郭二珍学生学号：1008220107 系别：电气学院专业：自动化届别：2015年指导教师：廖晓纬电气信息工程学院制 2014年3月

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因此，本设计可采用甲乙类互补电路。 2、容摘要本设计中要求设计一个由集成运放和晶体管组成的OCL功率放大器。在输入正弦波幅度Ui等于200mV，负载电阻R L等于8Ω的条件下最大输出不失真功率P o≥2W，功率放大器的频带宽度BW≥80Hz~10KHZ 功率放大电路实质上是能量转换电路，它主要要求输出功率尽可能大，效率尽可能的高，非线性失真尽可能要小，功率器件的散热较好。本设计选用的是双电源供电的OCL互补推挽对称功放电路。此推挽功率放大器的工作状态为甲乙类，其目的是为了减少“交越失真”。由于两管的工作点稍高于截止点，因而均有一很小的静态工作电流I CQ。这样，便可克服管子的死区电压，使两管交替工作处的负载中电流能按正弦规律变化，从而克服了交越失真。 OCL互补推挽对称功放电路一般包括驱动级和功率输出级，前者为后者提供一定的电压幅度，后者则向负载提供足够的信号频率，以驱动负载工作。

AD603程控增益调整放大器

AD603程控增益调整放大器 AGC电路常用于RF/IF电路系统中，AGC电路的优劣直接影响着系统的性能。因此设计了AD603和AD590构成的3~75dBAGC电路，并用于低压载波扩频通信系统中的数据集中器。在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB时具有9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D转换量程扩展和信号测量系统。 AD603的特点、内部结构和工作原理（1）AD603的特点 AD603是美国AD公司继AD600后推出的宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片。可用于RF/IF系统中的AGC电路、视频增益控制、A/D范围扩展和信号测量等系统中。（2）ad603引脚排列是、功能及极限参数 AD603的引脚排列如图1所示，表1所列为其引脚功能。引脚1 增益控制输入“高”电压端（正电压控制）引脚2 增益控制输入“低”电压端（负电压控制）引脚3 运放输入引脚4 运放公共端引脚5 反馈端引脚6 负电源输入引脚7 运放输出引脚8 正电源输入 ●电源电压Vs：±7.5V； ●输入信号幅度VINP：+2V； ●增益控制端电压GNEG和GPOS：±Vs； ●功耗：400mW； ●工作温度范围； AD603A：-40℃～85℃； AD603S：-55℃～+125℃； ●存储温度：-65℃～150℃ （3）AD603内部结构及原理 AD603内部结构图如图2所示。AD603由一个可通过外部反馈电路设置固定增益GF（31.07~51.07）的放大器、0~-42.14dB的宽带压控精密无源衰减器和40dB/V的线性增益控制电路构成。

程控放大器设计报告

《电子线路》课程设计设计报告题目：程控放大器的设计班级: 电子工程姓名: XXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXX 2012年6月

摘要本次课程设计的目的是通过设计与实验，了解实现程控放大器的方法，进一步理解设计方案与设计理念，扩展设计思路与视野。对微弱信号的程控放大，传统的方法是采用可软件设置增益的放大器如芯片，但该类放大器价格较高且选择档位较少。采用数字电位器或者模拟开关和AD 组成的多档位、低成本的程控放大器可克服以上缺点，但是模拟开关具有较大的噪声且存在偏置电阻，精度不高使用D/A 内部电阻实现可变电阻也是较为常用的方法，利用DAC 内部精密电阻网络作为运放的反馈电阻提高了放大精度，但这种方案难以实现连续调节。关键字：程控放大模拟开关DAC

目录一、内容提要....................... 错误!未定义书签。二、设计任务和要求................. 错误!未定义书签。三、总体方案选择的论证............. 错误!未定义书签。四、单元电路的设计、元器件选择和参数计算错误!未定义书签。五、绘出总体电路图，并说明电路的工作原理错误!未定义书签。六、组装与调试，内容含：........... 错误!未定义书签。七、所用元器件的编号列表。......... 错误!未定义书签。八、设计总结：..................... 错误!未定义书签。九、列出参考文献................... 错误!未定义书签。

程控放大器设计一、内容提要随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器（PGA:Pmgrammable Gain Amplifier)。它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。可编程增益放大器有两种——组合PGA和集成PGA。二、设计任务和要求设计和实现一程控放大器，指标要求： 1、增益在10～60dB之间，以10dB步进可调； 2、当增益为40dB时，－3dB带宽≥40kHz. 3、电压增益误差≤10％； 4、最大输出电压≤10V。注：不可用专用集成块！

大功率功率放大器电路的设计

大功率功率放大器电路设计大功率功率放大器电路设计一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小，发热量小。 (3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2，2Ω时720W ×2。第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。二.大功率输出的实现要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。三. 甲类、MOS、电子管音质的实现目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。四.绿色环保概念的实现对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的： (1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。

锁相放大器设计

C题：锁定放大器的设计摘要：本设计对于检测微弱信号的锁存放大器进行论述，锁定放大器主要包括交流放大器、带通滤波器、相敏检波器、低通滤波器、直流放大器及液晶显示等几个部分。其中，交流放大器以INA128为主要构成部件，实现交流信号的放大从而作为带通滤波器的输入；带通滤波器用UAF42构成，实现对900Hz到1100Hz频带范围的滤波过程，其误差小于20%；相敏检波器的主要部件采用乘法器MPY634，得到的信号在输入低通滤波器经直流放大器放大后输入显示电路，显示出被测信号的幅度及有效值。另外，在相敏检波器部分的方波驱动信号由参考信道的参考信号经触发整形、移相、比较而来。同时，为了更好的检测出锁定放大器的性能，在信号的输入端增加加法器电路，实现被测信号与干扰信号的1:1叠加，当干扰信号的频率为1050Hz—2100Hz时，输出端的测量误差小于10%。锁定放大器在实际应用中用途广泛，尤其对于微弱信号检测方向站着主导地位，随着科技的发展已渐渐的融入人类的生活之中，拥有很好的发展前景。关键词：带通滤波器；相敏检波器；显示；方波驱动

1 总体方案设计 1.1方案比较与选择 1.1.1微弱信号检测模块方案比较方案一：采用滤波电路检测微弱信号，通过滤波电路将微弱信号从强噪声中检测出来，但滤波电路中心频率是固定的，而信号的频率是可变的，无法达到要求，由此可见该方案不满足要求。方案二：采用取样积分电路检测小信号，采用取样技术，在重复信号出现的期间取样，并重复N次，则测量结果的信噪比可改善√N倍，但这种方法取样效率低，不利于重复频率的信号恢复。方案三：采用锁相放大器检测小信号，锁相放大器由信号通道、参考通道和相敏检波器等组成，其中相敏检波器(PSD)是锁相放大器的核心，PSD把从信号通道输出的被测交流信号进行相敏检波转换成直流，只有当同频同相时，输出电流最大，具有良好的检波特性。由于该被测信号的频率是指定的且噪声强、信号弱，正好适用于锁相放大器的工作情况，故选择方案三。 1.1.2移相网络模块方案比较方案一：数字法：采用数字相移的方法势必增加电路的难度，所以此法不可取。方案二：模拟法：由于电路用的是锁相放大，所以要保持输入信号相位的一致，故需要对参考信号做移相处理，移相采用简单的RC电路搭成，可以很容易得到所需效果。所以采用方案二。 1.1.3电阻分压模块方案比较电阻分压网络有串联分压和π型网络，π型网络的性能较好，适合在高频的条件下工作，而本设计要求的电压范围较小，故采用简单电路串联来作为分压网络就可以达到要求。 1.1.4显示模块方案方案一：采用数码管显示。数码管只能显示简单的数字，其电路复杂，占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。方案二：采用液晶显示。液晶显示增加了显示信息的可读性，看起来更方便。而QC12864B字符点阵液晶模块有明显的优点：微功耗、尺寸小、显示信息量大、显示清晰、易控制，抗干扰能力强。

电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别

1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别： 1.带宽VS增益电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定，这就是所谓的增益帯宽积的概念，增益增大，带宽成比例下降。同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。而对于电流反馈型运放，它的增益和带宽是相互独立的，其-3DB带宽仅由Rf决定，可以通过设定Rf得到不同的带宽。再设定R1得到不同的增益。同时，其稳定性也仅受Rf影响。 2.反馈电阻的取值电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取，而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低，因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路，一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声（Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定），这些如果运用到电流反馈放大器上，则十有八九会使你的电路振荡。 3.压摆率当信号较大时，压摆率常常比带宽更占据主导地位，比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ，5V的信号，电流反馈放大器能轻松完成，而电压反馈放大器的输出将呈现三角波，这是压

摆率不足的典型表现。通常来说，电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us. 4.如何选择两类芯片 a,在低速精密信号处理中，基本看不到电流反馈放大器的身影，因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。 b.在高速信号处理中，应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积；一般而言，电压反馈放大器在10MHZ以下，低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能；而电流反馈放大器在10MHZ以上，高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。当下面两种情况出现一种时，你就需要考虑一下选择电流反馈放大器：1，噪声增益大于4；2，信号频率大于10MHZ。编辑本段2.应用时需要注意的问 1、电流反馈型放大器不能用做积分器 2、电流反馈型放大器在反馈电阻两端不能用并联电容的方法消除振荡 3、电流反馈型放大器的输出和反向输入端不能跨接电容 4、电流型反馈放大器的反馈误差量是运放负管脚的电流值，Vout=Zt×In 5、电流型反馈放大器的反馈电阻不能选择过大的值 6、电流型反馈放大器的反馈阻值会影响放大的稳定性和带宽 7、电流型反馈放大器不能用作电压跟随器的接法 8、电流型反馈放大器的压摆率比较高 9、电流型反馈放大器无增益带宽积这一个参数10、电流型反馈放大器的增益和闭环带宽可以分别的设置11、反馈电阻有一个最佳值，既可以保证最大带宽，也可以保证稳定的放大的不振荡。

功率放大器的设计

功率放大器的仿真设计 0 引言各种无线通信系统的发展，大大加速了半导体器件和射频功率放大器的研究进程。射频功率放大器在无线通信系统中起着至关重要的作用，它的设计好坏影响着整个系统的性能。因此，无线系统需要设计性能良好的放大器。而且，为了适应无线系统的快速发展，产品开发的周期也是一个重要因素。另外，在各种无线系统中由于不同调制类型和多载波通信的采用，射频工程师为减小功率放大器的非线性失真，尤其是设计无线基站应用的高功率放大器时面临着巨大的挑战。采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能，进一步有环设计参数，同时达到加速产品开发进程的目的。功率放大器（PA）在整个无线通信系统中是非常重要的一环，因为它的输出功率决定了通信距离的长短，其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。 1 功率放大器基础 1．1 功率放大器的种类根据输入与输出信号间的大小比例关系，功率放大器可分为线性放大器与非线性放大器两种。属于线性放大器的有A类、B类及AB类放大器；属于非线性的则有C类、D类、E类、F类等类型的放大器。（1） A类放大器是所有类型功率放大器中线性最高的，其功率元件在输入信号的全部周期内均导通，即导通角为360°，但其效率却非常低，在理想状态下效率仅达到50%，而在实际电路中，则仍限制在30%以下。（2） B类功率放大器的功率元件只在输入正弦波之半周期内导通，即导通角仅为180°，其效率在理想状态下可达到78%，但在实际电路中所达到的效率不会超过60%。（3） AB类功率放大器的特性介于A类和B类放大器之间，其功率元件偏压在远比正弦波信号峰值小的非零直流电流，因此导通角大于180°但远小于360°。一般情况下，其效率介于30%~60%之间。（4） C类功率放大器的功率元件的导通时段比半周期短，即导通角小于180°。其输出波形为周期性脉冲，必须并联LC滤波电路后，才可得到所需要的正弦波。在理论上，C类放大器的效率可达到100%，但在实际电路中仅能

程控放大器的设计

开放实验报告课题名称程控放大器的设计学生姓名系、年级专业信息工程系、11、12级电子信息工程指导教师王少杰 2014年 5 月15日

程控放大器的设计一．实验目的 1、了解程控放大器原理。 2、掌握在Proteus中进行电子电路设计与仿真方法。 3、学会Proteus虚拟仪器仪表的使用。二．实验内容 1、在Proteus中，设计基于数字电位器的程控放大器，并进行仿真。 2、在Proteus中利用虚拟仪器仪表测量放大器的技术参数。三．电路设计 1、程控放大器原理 2、程控放大器电路 3、程序设计 4、仿真结果与分析 5、结论 1、程控放大器电路原理如下：

其工作原理是：通过单片机的SPI总线来控制数字电位器MCP41010，通过对数字电位器MCP41010写时序能够操作操控MCP41010的阻值大小，进一步控制电路中的电压大小，实现单片机对电路电压的放大与缩小。

四．实验分析 MCP41010是数字电位器MCP41XXX系列中的10K阻值的数字电位器，内部有256个抽头，能够精确地对电压实现放大与缩小，采用低功耗CMOS技术，结口是SPI串行接口，最大INL和DNL误差为1LSB，静态工作电流最大值为1uA，关断功能可断开所有的电阻电路，最大限度的节能功耗，单电源工作（2.7V-5.5V），在上电时抽头复位到半量程（80h），MCP41XXX系列数字电位器分为变阻器模式和电位器模式。本次试验使用MCP41010的变阻器模式，通过对单片机的P1.5，P1.6,P1.7（CS，SI，SCK）三个引脚进行输出控制，利用单片机的计数功能对外部按键（增大，减少）进行计数，单片机内部通过按键数多少对MCP41010时序写入，进一步控制MCP41010的抽头数，来改变电路的电压大小，实现程序控制电压的放大与缩小。五．仿真结果仿真开始

设计压电传感器的电荷放大、滤波、电压放大电路的

压电传感器前置放大电路的设计姓名：陈贤波学号：SX1201139 一：电荷放大电路电荷放大器原理：电荷变换是该电荷放大器的核心部分，是一个具有电容负反馈的，输入阻抗极高的高增益运算放大器。它与压电式传感器及其电缆构成的等效电路如图-1所示。图-1压电式传感器及其电缆构成的等效电路其中：a C 为压电传感器的等效电容，a R 为压电式传感器的等效绝缘漏电阻，Cc 为电缆等效电容，i C 为放大器的输入电容，i R 为放大器的输入阻抗，f C 为反馈电容，n U 是等效输入噪声电压，off U 是等效输入失调电压。如将f C 折算到输入端，其等效电容为（1+K ） f C ，K 为运放的开环增益。由于反馈电容、传感器电容、电缆电容及放大器电容并联，不计算噪声和失调电压的影响，电荷放大器的输出电压为（）运算放大器的开环增益K 很大（约为104 ~106 ），故f R K /)1(+远大于+，f C K )1(+远大于，此时，，，和都可以忽略不计，即压电传感器本身的电容大小和电缆长短对电荷放大器输出的影响可以忽略。 (1)o f KQ U C K C =- ++ （）式中C=a C +Cc +i C 因为放大器是高增益的，K >>1,所以一般情况下（1+K ）f C >>C,则有 o f Q U C ≈- （）

上式表明，当反馈电容f C 一定时，电荷放大器的输出电压与传感器产生电荷成正比，在实际电路中，考虑到电压灵敏度和量程的问题，一般f C 的值在100~10000pF 范围内选择。 ,本设计选定10000pF ，即10nF 。当开环增益A 很大，f R K /)1(+远大于+，f C K )1(+远大于不能忽略，（2..19）式可表示为： jw G C Q C K jw R K jwKQ U f f f +-= +++-= f 0)1(1 （）当频率够低时，jw G f 就不能忽略。因此式（）是表示电荷放大器的低频响应。F 越低，f f C w G =时，其输出电压幅值为：可以看出，这是截止频率点电压值电压输出值，即相对应的下限截止频率为 f f H C R f π21 = 若忽略运放的输入电容和输入电导，同时忽f G ，则上限频率为： ) (21 c S C L C C R f += π （）其中C R 为输入电缆直流电阻，本设计设为30Ω。本设计选用f R 为1000MEG,经计算z L H f 016.0=。传感器参数：压电传感器PZT 压电常数 d 33=450PC/N, d 31=-265PC/N, 相对介电常数2100 ，故压电传感器固有电容为： nF S C r s 717.30== δ εε 若传感器输入电缆分布电容为m pF 100，设有100m ，则nF C c 10=。=H f ×5 10z H 。要测的信号频率范围：1Hz~5KHz ，故满足要求。

功率放大器设计(DOC)

电子电路设计实践设计题目：直流稳压电源设计系别：电气工程学院专业：电子信息工程班级：2011级1 班姓名：腾伟峰学号：201151746 指导教师：张全禹时间：2013年3月17日绥化学院电气工程学院

高频功率放大器 1设计要求 1.1 已知条件 +VCC=+12V,晶体管3DG130的主要参数为PCM=700mW，ICM=300mA，VCES≤0.6V，hfe≥30，fT≥150MHz，放大器功率增益AP≥6dB。晶体管3DA1的主要参数为PCM=1W，ICM=750mA，VCES≥1.5V,hfe≥10,fT=70MHz,AP≥13dB。 1.2 主要技术参数输出功率P0≥500mW，工作中心频率f0≈5MHz，效率η＞50%，负载RL=50Ω。 1.3 具体要求分析高频功率放大器原理，通过给定的技术指标要求确定甲类功率放大器和丙类谐振功率放大器设计的工作状态和计算出电路中各器件参数，利用电子设计工具软件multisim对电路进行仿真测试，分析电路的特性。

2原理分析高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器。利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器，这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器电流导通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型的功率放大器。电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180，效率η最高也只能达到50%，而丙类功放的θ< 90o，效率η可达到80%，甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。图 1为丙类谐振功率放大器。图 1 丙类谐振功率放大器

程控增益放大器_电子技术基础课程设计

辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：程控增益放大器院（系）：电子与信息工程学院专业班级：通信101班学号：学生姓名指导教师：教师职称：起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

目录第一章程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1程控增益放大器的应用意义 (1) 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (1) 1.4 总体设计方案框图及分析 (2) 第二章程控增益放大器各单元电路设计 (2) 2.1 编码开关的设计 (2) 2.2 集成电路运算放大器的设计 (5) 2.3增益调整电路设计 (8) 第三章程控增益放大器整体电路设计 (8) 3.1 整体电路图及工作原理 (8) 3.2 电路参数计算 (9) 3.3 整机电路的仿真 (9) 第四章课程设计的总结 (9) 参考文献 (10) 附录：器件清单 (11)

第一章程控增益放大器设计方案论证 1.1程控增益放大器的应用意义程控增益放大器按输出信号的特点分类，可分为模拟式和数字式可编程放大器。可以通过数字电路控制模拟放大电路的放大倍数。可以自己设计电路，或者使用一些公司的现成的集成芯片实现。具体实行的电路很多。比如DAC＋OP运放；OP运放＋模拟开关；电阻分压网络＋模拟开关+OP运放；集成芯片PGA102；PGA103；AD621；等等。利用拨码开关的数码代替电位器刻度，具有线性度好、精度高、直观，可直接或间接取代一般线性电位器或多圈线性电位器。放大器的增益的变化是由数字信号控制其反馈电阻完成的。程控增益放大器是一种在多通道多参数空间一个测量放大器，多通道放大器的信号的大小并不相同，都是放大至A/D交换器输入要求的标准是电压，因此对各个通路要求测量放大器的增益也不同。 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 1.2.1设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 1.2.2技术指标 1.电压放大倍数N由拨码开关控制，199 ≤N。 ≤ 2.输出电压绝对值在1—10V范围。输入电阻Ω ≤20 Ro。 Ri8，输出电阻Ω ≥M 1.3设计方案论证程控增益放大器通用的方法： 1）运放+模拟开关+电阻分压网络。 2）拨码开关+数字电位器+运放。其中，第一种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。这种方法的电路比较复杂，。第二种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。而精度较为高，所以我们采用的是第二种方法设计的放大电路。

TDS用锁相放大器电路设计

研究与设计电　子　测　量　技　术ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ第３５卷第４期２０１２年４月　ＴＤＳ用锁相放大器电路设计蒋　鹏　赵国忠（首都师范大学物理系ＴＨｚ实验室　北京　１０００４８）摘　要：小型或微型锁相放大器（ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）目前市场罕有，小型ＴＨｚ时域光谱仪（ＴＤＳ）需要此种仪器。提出了一种ＬＩＡ设计方案，用于ＴＤＳ提取与ＴＨｚ波电场强度相关的信号。将差分探测器的信号进行预滤波和放大，后接带通滤波器，同时斩波器输出的信号经移相与前者分别送入ＡＤ６３０的信号端和同步端。锁相后信号经低通滤波器，送入ＡＤＣ。ＡＤＣ采集的数据送至上位机进行二滤波处理。整个ＬＩＡ系统放大微弱信号１　０００倍左右，信噪比７００ｄＢ以上，电路板面积１１ｃｍ×５．５ｃｍ，达到基本指标。关键词：锁相放大器；ＡＤ６３０；太赫兹探测；互相关；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ中图分类号：ＴＮ９１１文献标识码：ＡＤｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｆｏｒ　ＴＤＳＪｉａｎｇ　Ｐｅｎｇ　Ｚｈａｏ　Ｇｕｏｚｈｏｎｇ（ＴＨｚ　Ｌａｂ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃａｐｉｔａｌ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４８）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｓｍａｌｌ　ｏｒ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（ＬＩＡ）ｉｓ　ｒａｒｅ　ｏｎ　ｍａｒｋｅｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｓｍａｌｌ　Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＴＤＳ）．ＬＩＡ　ｓｃｈｅｍｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ＴＤＳ　ｔｏ　ｅｘｔｒａｃｔ　ｗｅａｋ　ｓｉｇｎａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏＴＨｚ　ｗａｖｅ　ｆｉｅｌｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ｉｓ　ｔｏ　ｂｅ　ｐｒｅ－ｆｉｌｔｅｄ　ａｎｄ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｅｄ，ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｗｉｔｈｂａｎｄ－ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ．Ｗｈｉｌｅ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｒｏｍ　ｃｈｏｐｐｅｒ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ＡＤ６３０ｓ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｅｒｍｉｎａｌｓ　ａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｐｏｒｔ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ａｆｔｅｒ　ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｌｏｗ－ｐａｓｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｔｈｅｎ　ｔｏ　ＡＤＣ．Ｔｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｈｏｓｔ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｆｏｒ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎａｌ　ａｆｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　１０００ｔｉｍｅｓ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　７００ｄｂ　ＳＮＲ，ａｎｄｓｙｓｔｅｍ　ｓｉｚｅ　ｉｓ　１１ｃｍｘ５．５ｃｍ，ｗｈｉｃｈ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｃｋ－ｉｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ＡＤ６３０；ＴＨｚ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ；Ｍｕｌｔｉｓｉｍ　本文于２０１２年３月收到。０　引言作为一种精密的测试仪器［１］，锁相放大器被广泛的用在科研领域，尤其是在检测微弱小信号方面。但灵活小巧，轻便的小型或微型锁相放大器市场少有，而一些便携式光谱仪则需要用到小型锁相放大器。在ＴＨｚ时域光谱仪（ＴＤＳ）［２］，尤其是小型ＴＤＳ系统里，更需要小型或者微型锁相放大器。太赫兹时域光谱仪已经在各种材料的检测领域应用广泛，例如爆炸物或者毒品的检测。但是国内目前在小型ＴＤＳ系统的发展上出现一些瓶颈，系统中需要有小型锁相放大器。１　原　理锁相放大器是基于互相关检测原理（见图１）来实现从大背景噪声中提取微弱的有用信号。当输入信号与参考信号频率完全一致的信号在乘法器的输出端得到直流偏量，其他信号在输出端都是交流信号，要是在乘法器后加一个低通滤波器，滤除交流分量，那么剩下的直流分量，而这个直流分量只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。图１　互相关检测原理２　实施方案为实现低成本小体积的锁相放大器，采集太赫兹时域光谱仪中的差分探头产生的信号。通过核心器件ＡＤ６３０（平衡调制解调器）做锁相放大，以提取被噪声淹没的微弱

程控放大器

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