AD603的直流宽带放大器
基于AD603的可控直流宽带放大器
２Ａ ６ ３ ． Ｄ ０ 放大 电路及 原理 Ａ ６３的放大 电路如上图 ２所示。Ａ ６ ３由无源 输入衰减 Ｄ０ Ｄ０ 器、增 益控制界面和 固定增益放大器三部分组成。从第 ３脚
输入的信号经衰减后 ，由固定增益放大器输出，衰减量是 由 加 在增益控制接 口的电压决定 。增益的调整与其 自身 电压值 无关，而仅 与其差值 Ｖ １ ｇ（ 脚和 ２脚的 电压差）有关 ，由于 控制电压 １ 脚和 ２脚 的输入 电阻高达 ５ Ｍ 因而输入 电流很 ０ Ｑ， 小，致使片 内控制 电路对提供增益控制电压的外 电路影响减 小。当第 ７ 和第 ５两管脚的连接不 同电阻时，其放大器的增 益 范围也不一样 ，当两脚短接 时，增益 为 ４ Ｖ ＋ ０ ｇ在 ０ ｇ １ ，Ｖ ５ ０Ｖ Ｏ ｍ ０ ｍ ￣５ Ｏ Ｖ时的增益范围在－ Ｏ Ｂ Ｏ Ｂ ｌ ｄ ￣３ ｄ ，本设计就应用
大倍数。该放 大器宽频 带、低噪声 、高增益、性能稳 定。 【 关键 词】宽带直流放 大器；Ａ ０ ；单片机 ；可控增益放 大器 Ｄ６ ３
【 中图分类号 】Ｔ ９ Ｎ４ ５ 【 文献标识码 】Ａ 【 文章编号】１０ — １ １２ １）４ ０ ３ — ２ ０ ８ １ ５（０ ００ — ０ ６ ０ Ａ ６ ３是 一种具有 程控增 益调整 功能 的芯片， Ｄ０ 它是美 国 Ａ Ｉ公司的专利产 品，是一个低 噪、９Ｍ ｚ Ｄ ０ Ｈ 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，
图 １ 系统 总体设计框架
（ ）放 大 电路工 作原 理 二 １Ａ６３ ．Ｄ０ 筒介
次性 能。 选用 Ａ ６ ３作为主放大器 ，两 片 Ａ ６ ３采用顺序级联形 Ｄ０ Ｄ０ 式， 充分发挥每一片 Ａ ６ ３的增益控 制功能。 Ｄ ０ Ｄ０ Ａ ６ ３的 ２脚对 地压降 固定 ，从而 １ 、２脚的 电压差 Ｖ ｇ受 １ 电压的控制。 脚 Ａ ６ ３的增益 可表 示为：Ｇ ｉ＝ ０・ ｇ ｌ 。由此可见，随着 １ Ｄ０ ａｎ４ Ｖ＋Ｏ 脚 电压 的增加，ｖ ｇ也增加，则 Ａ ６ ３的增益变大 ，相反 ，若 Ｄ０ ｉ 电压减小 ，Ｖ 也减小 ，则 Ａ ６ ３的增益变小，从而使两 脚 ｇ Ｄ０ 级 Ａ ６ ３的输出恒 定在某个信号强度上 。 Ｄ０ 两片 Ａ ６ ３ Ｄ ０ 采用顺序 级联模式有利于控制精度和信噪比 的提高。而顺序级联模式要求在放大信号时先启用第 一片 Ａ ６ ３的增益 ， Ｄ０ 用尽后再用第二片的增益。由 Ａ ６ ３的增益计 Ｄ０ 算公式 可知 ，当 Ｖ ｇ在－ ０ｍ ￣５ ＯＶ之 间时 ， ５０Ｖ Ｏｍ 其增益在一 ０ １～ ３ｄ ０ Ｂ范围 内变化 ， 则两片 Ａ ６ ３的 Ｖ Ｄ０ ｇ之间应有 １ Ｖ的 电压差， 在图 ２中可 见，即两 片 Ａ ６３的 ２脚之间有 １ Ｄ０ Ｖ的压 降。将第 片 Ａ ６ ３的增益范 围定为 － Ｏ ０ Ｂ Ｄ０ ｌ ￣３ｄ ，则相应 的 Ｖ ｇ为 ５ ０ Ｖ Ｏｍ ，而其 ２ 已固定在 ２ ，故 １ 的控制 电压应 ０ ｍ ￣５ Ｏ Ｖ 脚 Ｖ 脚 为 ｉ ～２ ５ 。第二片 Ａ ６ ３的增益范围也应定为一 Ｏ ０ Ｂ ．Ｖ ｖ Ｄ０ ｌ ￣３ｄ ， 则相应 的 Ｖ ｇ与第一 片 Ａ ６ ３相 同， Ｄ０ 而其 ２脚 已固定在 ３ ，故 Ｖ １ 的控制电压即应为 ２ ５Ｖ ． Ｖ 脚 ． ～３ ５ ，两片顺序级联后的总增
宽带直流放大器设计
宽带直流放大器（C题）摘要本系统以两级直接耦合的可控增益放大器AD603为核心，外加跟随器OPA642和电压放大器AD811配合，实现了增益可调的宽带直流放大器。
系统主要由四个模块构成：前置放大电路、可控增益放大电路、后级功率放大电路、单片机显示控制模块。
可控增益放大电路由两级直接耦合的可控增益放大器AD603构成，可实现-20dB到40dB的增益调节范围，配合AD811的固定增益实现0dB到60dB的增益调节范围；后级功率放大电路由高速缓冲器BUF634扩大输出电流，提升放大器的带负载能力。
第二级AD603与固定增益模块间加入直流偏移调零模块，最大限度地减小了整个放大器的直流偏移。
为解决宽带放大器自激问题及减小输出噪声，本系统采用多种形式的抗干扰措施，抑制噪声，改善放大器的定性。
关键词：宽带放大器，可控增益，调零电路，固定增益，功率放大一、系统方案1. 方案比较与选择 （1）可控增益放大方案一：采用可编程放大器的思想，将输入交流信号作为高速DAC 的基准电压，用DAC 的电阻网络构成运放反馈网络的一部分，通过改变DAC 数字控制量实现增益控制。
理论上讲，只要DAC 的速度足够快、精度足够高就可以实现很宽范围的精密增益控制，但是控制的数字量和最后的20dB 不成线性关系而成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降，因此不选用此方案。
方案二：选用两级集成可控增益放大器直接耦合作为增益控制，集成可控增益放大器的增益与控制电压成线性关系，控制电压由单片机控制DAC 产生。
单级集成可控增益放大器AD603具有-10dB 到+30dBdB 的增益控制范围，两级级联后理论上可达到-20dB 到+60dB 的增益控制范围，精度达到0.5dB,带宽90MHz ，可以满足题目指标要求。
采用集成可控增益放大器AD603实现增益控制，外围电路简单，便于调试，而且具有较高的增益调节范围和精度，故采用此方案。
（2）功率放大电路方案一：采用分立元件实现宽带功率放大器，可以实现较大输出电压，但需采用多级高频放大电路，受电路分布参数影响，调试难度大，带宽难以保证，所以不选用此方案。
ad603手册
ad603手册1. 简介AD603是ADI（Analog Devices Inc.）推出的一款低噪声，宽带可变增益放大器。
该芯片内部集成了一个控制电压输入端，可通过调节该输入电压实现增益的控制。
本手册将为您介绍AD603的主要特性，电路连接，使用方法和一些应用示例。
2. 主要特性2.1 低噪声：AD603采用了高性能放大器核心，能够在低噪声环境下提供出色的信号放大效果。
2.2 宽带性能：该芯片的带宽范围从DC到40MHz，可以满足多种应用场景的需求。
2.3 可变增益：AD603的增益范围为-14dB到20dB，通过控制电压输入端的电压，可以轻松地调节增益。
2.4 供电电压范围：AD603可以在单电源供电下工作，供电电压范围为5V到15V，非常适合嵌入式系统等低功耗应用。
2.5 稳定性：该芯片具有良好的温度稳定性和电源稳定性，保证了信号放大的一致性和可靠性。
3. 电路连接AD603的电路连接非常简单，下面是一种常见的连接方式：3.1 高频输入端（INHI和INLO）：将要放大的信号输入到INHI和INLO引脚，可以通过串联电容和电阻来完成信号的直流分离和控制输入阻抗。
3.2 控制电压输入端（VGAIN）：通过改变VGAIN引脚的电压，可以实现对增益的控制，增益和控制电压之间存在线性关系。
3.3 电源端（VD+和VD-）：将正负电源连接到VD+和VD-引脚，供芯片工作所需的电能。
3.4 输出端（OUTHI和OUTLO）：从OUTHI和OUTLO引脚输出放大后的信号，可以通过串联电阻和电容来滤除直流分量和控制输出阻抗。
4. 使用方法AD603的使用方法非常简单，下面是一般的步骤：4.1 电路连接：按照上述的电路连接方式，将AD603与其他电路元件连接好。
4.2 供电：将适当的电源电压接入VD+和VD-引脚，确保芯片正常工作。
4.3 增益控制：通过控制电压输入端（VGAIN）的电压，调节增益到合适的值。
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。
基于AD603程控宽带放大器的设计
基于AD603程控宽带放大器的设计摘要本设计是采用AD603可控增益放大器芯片设计的一款高增益，高宽带直流放大器，采用两级级联放大电路了，提高了放大增益，扩展了通频带宽，而且具有良好的抗噪声系数，采用AT89S52芯片控制数模转换(DAC0832芯片)进行程控放大控制，在0—20MHz频带内，放大倍数在0-40dB之间进行调节，增益起伏为1dB。
系统具有键盘输入预置，增益可调和液晶显示，具有很强的实际应用能力。
关键词：AD603,AT89S52,DAC0832，程控放大器，高增益放大器1、方案论证及比较1.1 总体方案框图本系统原理方框图如图1所示。
本系统由前置放大器、中间放大器、末级功率放大器、控制器、键盘及稳压电源等组成。
其中前置放大器、中间放大器、末级功率放大器构成了信号通道。
图1 系统原理框图1.2 增益控制部分方案一原理框图如图2所示，场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场效应管与对V’的分压。
采用场效应管作AGC控制可以达到很高的频率和很低的噪声，但温度、电源等的漂移将会引起分压比的变化，用这种方案很难实现增益的精确控制和长时间稳定。
图 2 场效应管放大器电路图方案二采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这前置中间末级键51单片U U稳220V时的D/A作为一个程控衰减器。
理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高就可以实现很宽范围的精密增益调节。
但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降。
方案三使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA，用控制电压和增益（dB）成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制（如图3）。
根据题目对放大电路的增益可控的要求,考虑直接选取可调增益的运放实现,如AD603。
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。
ad603中文资料
AD603: 低噪声、90 MHz可变增益放大器Product DescriptionAD603是一款低噪声、电压控制型放大器，用于射频(RF)和中频(IF)自动增益控制(AGC)系统。
它提供精确的引脚可选增益，90 MHz带宽时增益范围为−11 dB至+31 dB，9 MHz带宽时增益范围为+9 dB 至+51 dB。
用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。
折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz，采用推荐的±5 V电源时功耗为125mW。
增益以dB为线性，经过精密校准，而且不随温度和电源电压而变化。
增益由高阻抗(50 MΩ)、低偏置(200 nA)差分输入控制；比例因子为25 mV/dB，仅需1 V增益控制电压便可获得中间40 dB的增益范围。
无论选择何种范围，均提供1 dB的超量程和欠量程。
对于40 dB变化，增益控制响应时间不到1 μs。
差分增益控制接口允许使用差分或单端正或单端负控制电压。
可将数个这种放大器级联起来，由其增益控制增益偏置以优化系统信噪比(SNR)。
AD603可以驱动低至100 Ω的负载阻抗，且失真较低。
对于采用5 pF 分流的500 Ω负载，10 MHz、±1 V正弦输出的总谐波失真典型值为-60 dBc。
进入500 Ω负载的额定峰值输出最小值为±2.5 V。
AD603采用专有的专利电路结构X-AMP®。
X-AMP含有0 dB至-42.14 dB可变衰减器，后接固定增益放大器。
由于存在衰减器，放大器永远不必处理较大输入，并且可以用负反馈来定义其(固定)增益和动态性能。
衰减器具有经激光调整至±3%的100 Ω输入阻抗，并且包括一个7级R-2R梯形网络，由此获得6.021 dB的触点间衰减。
利用专有插值技术，可提供以dB为单位的线性连续增益控制功能。
AD603的工作温度范围为−40°C至+85°C。
放大器AD603模块
放大器AD603模块目录1. 模块功能 (2)2. 工作原理 (2)3. 内部结构 (3)3.1 AD630运放芯片 (3)3.2 TLV5618 DAC芯片 ................................................................ 错误！未定义书签。
4. 放大器AD603电路原理图 (4)4.1放大器AD603模块原理图 (4)4.2放大器AD603模块印制版图（顶层） (5)4.3放大器AD603模块印制版图（底层） (5)4.4放大器AD603模块印制版图（丝印层顶层） (5)4.5放大器AD603模块印制版图（丝印层底层） (5)5. 参考文献 (6)6. 使用方法 (6)7. 测试数据和截图 (7)8. 其他 (7)1. 模块功能AD603是一种具有程控增益调整功能的芯片,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。
它提供精确的、可由管脚选择的增益，它的增益是线性变化的,且在温度和电源电压变化时有很高的稳定性,增益变化的范围40dB，增益控制转换比例25mV/dB，响应速度为40dB，变化范围所需时间小于1μs。
AD603内部包含一个七级R-2R梯形网络组成的0dB到-42.14dB的可变衰减器和一个固定增益的放大器，此固定增益放大器的增益可通过外接不同反馈网络的方式改变,以选择AD603不同的增益变化范围。
增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB时具有9MHz带宽。
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。
2. 工作原理AD603内部结构图如图2.1.1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。
基于AD603程控增益大功率宽带直流放大器的设计
放 大 器 具 有 增 益 可 程 控 、 率 高 、 带 宽 、 宽 可选 择 等 特 点 。输 入 级 采 用 两 级 ＡＤ ０ 功 频 带 ６ ３级 联 ， 提 高 增 益 控 制 范 围 ； 间 级 采 以 中 用 分 立 元 件 制 作 了高 输 出功 率 放 大 器 ， 出级 设 计 了 两 路 通 频 带 分别 为 Ｏ ５Ｍ Ｈｚ以及 ０ １ 输 ～ ～ ０ ＭＨｚ的 低 通 滤 波 器 实 现 带 宽 的可 预 置 ， 过 ５ 单 片 机 可 以对 放 大 器 增 益 和 带 宽 进 行 控 制 。此 外 对 提 高 直 流 放 大 器 的 各 种 性 能 指 标 提 出 了 多 种 具 体 措 通 １ 施 ， 自动 化 要求 较 高 的 系 统 中 具有 很 好 的 实 用性 。 在 关 键 词 ：Ａ ６ ３ ２ ２ １ ； 控 增 益 ； 带 直 流 放 大 器 Ｄ ０ ；Ｎ ２ ９ 程 宽 中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ． Ｎ７ ２ １ 文 献标ｇ ａ ｅ ｎ ＡＤ６ ３ ｐｒ ｇ ａ ｍ ａ ｌ － ａ ｎ ０ ｏｒｍ ｂ ｅｇ ｉ ｈ ｇ — ｗｅ ｒ ａ ｂ ｎ ｉ ｈ ｐｏ ｒ ｂ ｏ ｄ ａ ｄ ＤＣ ｍ ｐ ｉｉ ｒ ａ ｌｆ ｅ
Ｄｕ Ｙｕ ｌ Ｊａ ｇ Ｘｕ ｆｉ Ｍ ｅ ｉｇ ａ Ｃｈ ｎ Ｚｌ ｎ ｅｉ ｎ ｉｎ ｅｅ ｉ ｎ ｔｏ Ｍ ｅ ｉ ｇ ｏ （ ｏｌｇ ｆＥｌｃｒｎｃ ｉｎ ｅａ ｄＥｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｎａｊｎ ｉｅｓｔ ｆ ｓｓａ ｄＴｅｅｏ ｎｃ ｔ ｎ ， ｎｉｇ ２ ０ ４ ，Ｃｈｎ ） Ｃ ｌ ｅｏ ｅ ｔｏ ｉｓＳｃ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ， ｎ ｉｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｔ ｎ ｌｅ ｍｕ ｉａｉ ｓ Ｎａ ｊ １ ０ ６ ｅ ｅ ｎ ｙ Ｐｏ ｏ ｎ ｉａ
ad603实验指导书
宽带可控增益放大器实验指导书实验目的1.了解可控增益放大器的工作原理；2.掌握AD603可控增益放大器的电路原理和调试方法；实验电路与原理AD603由增益控制接口、精确可控衰减器、固定增益放大器(31.07dB)三部分组成。
如图1所示。
采用线性增益控制25mV/dB,实际增益与外部电路接法和控制电压大小有关。
增益可控范围：-11dB～+31dB@90MHz BW； +9dB～+51dB@9MHz BW； -1dB～+41dB@30MHz BW，8脚SOIC封装。
电压VG对输入信号进行精确衰减，当-500mV<VG<500mV时，衰减器对引脚3输入的信号在0～42.14dB之间进行衰减，衰减“速度”是25mV/dB。
当VG=0时，衰减-21.07dB，VG>500mV时，衰减0dB，VG<-500mV时，衰减-42.14dB。
1、2脚为控制电压输入端,3脚为信号输入端。
实验电路如图2所示。
2脚电位固定，调节电位器R5可以调节1脚电位和控制端电压。
5、7脚直接相连输出。
图1 AD603内部结构图图2 AD603电路原理图与封装图实验内容1.将AD603接入±5V电源，调节高频信号发生器输出电压为10mVrms通过双夹线接AD603的3脚输入端（IN端）,调节频率为3MHz.2.通过调节电位器R5并用万用表按表1测量1、2脚电压，用示波器将对应的输出电压填入表1中；3.改变输入信号频率为10MHz，重复步骤2。
表1 AD603输出电压测试记录1.画出实验原理图；2.对实验数据进行处理，给出放大器增益与控制电压之间的关系；3.总结实验结果，总结实验结论。
论文 宽带放大器
宽带放大器摘要本设计全部采用集成电路，具有硬件电路形式简单，调试容易，频带宽，增益高，AGC动态范围宽的特点，且增益可调，步进间隔小。
本宽带放大器以可编程增益放大器AD603为核心，由三级放大器组成，前级放大主要是提高输入阻抗，对小信号进行放大；中间级为可变增益放大器，主要作用是实现增益可调及AGC功能，增益控制和AGC功能都由单片机控制，可预置并显示增益值，增益可调范围10dB～58dB，步进1dB，由单片机自动调节放大倍数可实现AGC功能，使输出电压稳定在4.5V~5.5V 之间；后级放大进一步增加放大倍数，扩大输出电流，提升放大器的带负载能力，提高输出电压幅度。
后级输出接峰值检波电路，检波电路输出由单片机采样并计算后，用液晶显示屏显示输出正弦波电压的有效值和峰峰值。
由于宽带放大器普遍存在容易自激及输出噪声过大的缺点，本系统采用多种形式的屏蔽措施减少干扰，抑制噪声，以改善系统性能。
一、方案论证与比较1、总体方案方案一：选用结电容小，f T高的晶体管，采用多种补偿法，多级放大加深度负反馈，以及组合各种组态的放大电路形式，可以组成优质的宽带放大器，而且成本较低。
但若要全部采用晶体管实现题目要求，有一定困难，首先高频晶体管配对困难，不易购买；其次，理论计算往往与实际电路有一定差距，工作点不容易调整；而且，晶体管参数易受环境影响，影响系统总体性能。
另外，晶体管电路增益调节较为复杂，不易实现题目要求的增益可调。
方案二：使用专用的集成宽带放大器。
如TITHS6022、NE592等集成电路。
通过外接少数的元件就可以满足本题目要求，甚至远超过题目要求的带宽和增益的指标，但这种放大器难以购买，价格较贵，灵活性不够，不易满足题目扩展功能要求。
方案三：市面上有多种型号、各具特色的宽频带集成运算放大器。
这些集成运算放大器有的通频带宽，有足够的增益，有的可以输出较高电压，使用方便，有的甚至可以实现增益可调及AGC的功能。
基于AD603宽带直流放大器的设计
将各 部分 电路连 接 起来 ， 先调 整０ Ｂ ｄ ，使 输 出信 号幅 度和 输 入信 号 幅
度相 等 。接 上５ １ Ｑ的负载 电阻进 行整机 测试 。 ２ ２ 测量器 材 ．
直 流稳压 电源 采用 桥 式全波 整流 、大 电容 滤波 、三 端稳 压器 件稳压 的 方法 ，产生 各种直 流 电压，采 用Ｌ ３７和 Ｌ３ ７ Ｍ １Ｔ ￣ ３ 可变输 出 的稳 压 芯片 。
Ｖ Ａ
一 【科产研 】 ｌ 高技品发
基 于ＡＤ 带 直 流 放 大 器 的设 计 ６３ 宽 ０
侯鹏亮
（ 滁州学院 安徽
江 向阳
滁州 ２ ９０ ） ３ ０ ０
摘
要 ： 采用集成 运放Ａ ６ ３ Ｄ １ 级联 的方 法实现 宽带增益要求 ，后级推动 由分 立元件实现 ，系统总增益 由电位器调 节控 制 ，并采用 合理化布线和 外界屏 Ｄ ０ 和Ａ ８ ８
蔽罩等 多种抗干扰措施减 少噪声和抑制高频 自 。整个系统供 电￣Ｌ ３ ７ Ｍ ３ 自制稳压可调 电源完成 。实际测得系统３ Ｂ 激 Ｍ １和Ｌ ３ ７ ｄ 通 ｄ ，且具有较好 的稳 定性，基本实现设计 要求。 ７６Ｂ 关键词 ： 宽带；直流放大器 ；Ａ ６ ３ Ｄ １ Ｄ ０ ；Ａ ８ ８ 中图分类 号：Ｔ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ７ ￣７ ９ ２ １ ）０ ２ ０ ６ ０ Ｎ２ ６ １ ５ ７（ ０ ０ ９ ０ ４ － １
１系 统设计 １ １方案 的选 择 ．
Ｇ＝
＋ Ｇ， ４ ．４【 （ ＝ ２ １ Ｇ） ． 】 一０ ５ ＋Ｇ，
ｆ Ｖｏ （ ０ ５《 － ． 《 ０ ５ ．）
（ ２） （ｒ ｉａ＜ 一 ０ ５ ．）
基于AD603的直流宽带放大器设计
基于AD603的直流宽带放大器设计直流宽带放大器可以对宽频带、小信号、交直流信号进行高增益的放大，广泛应用于军事和医用设备等高科技领域上，具有很好的发展前景。
在很多信号采集系统中，经放大的信号可能会超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大倍数，在自动化程度要求较高的场合，需要程控放大器的增益。
AD603是由美国ADI公司生产的压控放大器芯片，具有低噪声、宽频带、高增益精度（在通频带内增益起伏小于等于1dB）的特点。
压控输入端电阻高达50MΩ，在输入电流很小时，片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响较小，适于实现程控增益调节。
故该系统选择AD603为核心实现高增益、低噪声的程控直流宽带放大器。
1系统设计1.1技术指标输入电阻Ri≥50Ω；输入电压有效值Ui≤10mV;带宽0～10MHz,0～9MHz范围内，增益起伏小于等于1dB;程控增益40dB和60dB,以5dB步进；在60dB放大，带载50Ω时，最大输出10V,且无明显失真。
1.2总体设计宽带直流放大器的实现原理框图如图1所示。
该系统主要由宽带运放级联组成，输入信号经由AD603及外围电路构成的放大网络输出，输出增益为36.5dB,带宽15.6M,再由AD811放大，两级可实现40dB增益，在0～10MHz范围内无明显失真。
经AD811放大电路放大的信号再经过AD829实现60dB增益，输出电压有效值10V,信号经过AD829之后进入扩流电路，实现带载50Ω电阻。
单片机mega16通过DAC0832来控制预置增益，编程实现步进增益5dB,实时液晶显示。
图1总体设计框图1.3单元电路分析与参数计算1.3.1前置放大电路分析与设计AD603是一款8引脚的高增益、带宽可调放大器，带宽最大为90MHz.在-1～+41dB 的增益范围内，带宽可达30MHz;在9～51dB的增益范围内，带宽为9MHz.由于带宽增益积的关系，一级AD603无法实现60dB放大，需采取多级级联实现。
ad603手册
AD603是一款低噪声、电压控制型放大器，适用于射频（RF）和中频（IF）自动增益控制（AGC）系统。
以下是AD603的手册概述：
1. 功能特点
-低噪声：AD603具有极低的噪声系数，可提供优异的信号放大性能。
-电压控制型：AD603采用电压控制型放大器设计，可提供精确的增益控制。
-高增益：AD603的增益范围为+31dB至-11dB，可满足不同应用的需求。
-宽带宽：AD603的带宽可达到90MHz，可满足高频信号放大的需求。
2. 技术指标
-电源电压：+5V至+15V
-输出功率：最大2W（+20dBm）
-增益：+31dB至-11dB
-噪声系数：≤1.2dB@1MHz，≤1.8dB@10MHz
-工作温度：0℃至70℃
3. 应用
AD603适用于射频和中频自动增益控制系统，可广泛应用于雷达、卫星通信、无线电广播、卫星导航等领域。
4. 注意事项
-在使用AD603前，应仔细阅读手册，确保正确连接电路和电源。
- AD603的输入和输出阻抗应匹配，否则会影响放大效果。
-在使用AD603时，应注意保护器件和电路，避免过载和损坏器件。
以上是AD603的手册概述，如果需要更详细的操作指南，请查阅AD603的官方手册或在线教程。
基于AD603的程控放大器
本科课程设计题目：宽带程控放大器姓名卢少林学号2008130330院（系）物理与信息科学学院电子系专业、年级电子信息科学与技术 2008级指导教师朱晋二○一一年十月概要本设计是采用AD603可控增益放大器芯片设计的一款高增益，高宽带直流放大器，采用两级级联放大电路了，提高了放大增益，扩展了通频带宽，而且具有良好的抗噪声系数，采用AT89S52芯片控制数模转换(DAC0832芯片)进行程控放大控制，在0—20MHz频带内，放大倍数在0-40dB之间进行调节，增益起伏为1dB。
系统具有键盘输入预置，增益可调和液晶显示，具有很强的实际应用能力。
关键词：AD603,AT89S52,DAC0832，宽带直流放大器，程控放大器，高增益放大器系统方案框图设计原理：本设计采用模块化组合而成，共有十个模块，各模块的分析如下所示，采用模块分析的原因是便于检测，容易对系统进行进一步的改进与研究。
小信号（10MHz ，50mV ）从函数发生器进入信号输入，经衰减50倍后被送入AD603进行放大处理，然后送入AD811功率放大外加20欧姆的负载电阻，AD603的放大倍数由单片机AT89S52芯片经过D/A 模数转换模块，控制电压转换模块控制，放大倍数有键盘输入，并在1602液晶上显示出来，函数信号发生器输出的信号和系统输出信号分别通过峰值检波电路，将信号的峰值读入单片机中，并在1602液晶上显示出来，以便于验证实验的正确性。
信号输入衰减电路由于函数信号发生器产生的小信号经过信号线输出到电路输入端的过程中，由于环境干扰可能导致干扰信号的幅度较输入信号的幅度还大，从而导致程控放大器不能正常工作，因此本实验增加了高宽带的衰减电路，衰减幅度是50倍，使函数信号发生器产生较大的信号，经过衰减电路进入系统中，能够有效的减小干扰而使程控放大器正常工作。
本实验采用OPA642芯片作为衰减电路的核心，OPA642具有高宽带，抗干扰能力强等优点，能够很好保证电路的性能指标。
AD603_DataSheet_CH
特征线性dB增益控制引脚可编程增益范围-11 dB至+31 dB，带宽为90 MHz9 dB至51 dB，带宽为9 MHz任何中间范围，例如-1 dB至+41 dB，带宽为30 MHz带宽独立于可变增益1.3 nV /√Hz输入噪声频谱密度±0.5 dB典型增益精度应用RF / IF AGC放大器视频增益控制A / D范围扩展信号测量一般说明AD603是用于RF和IF AGC系统的低噪声，压控放大器。
它提供-11 dB至+31 dB的精确的引脚可选增益，带宽为90 MHz或+9 dB至51+ dB，带宽为9 MHz。
可以使用一个外部电阻器来布置任何中间增益范围。
输入参考噪声频谱密度仅为1.3 nV /√Hz，推荐的±5 V 电源功耗为125 mW。
分贝增益为dB，线性精确校准，温度和电源稳定。
增益控制在高阻抗（50MΩ），低偏置（200 nA）差分输入;缩放比例为25 mV / dB，需要仅1 V的增益控制电压才能跨越增益范围的中心40 dB。
无论选择的范围如何，都会提供1 dB的超范围和小范围。
对于40 dB的变化，增益控制响应时间小于1μs。
差分增益控制接口允许使用差分或单端正或负控制电压。
这些放大器中的几个可以级联并且它们的增益控制增益偏移以优化系统SNR。
AD603可以将低阻抗低至100Ω的负载阻抗驱动。
对于分压为5 pF的500Ω负载，10 MHz ±1 V正弦输出的总谐波失真通常为-60 dBc。
峰值指定输出在500Ω负载下最小为±2.5 V。
AD603采用专利专有电路拓扑--X-AMP®。
X-AMP包括0 dB至-42.14 dB的可变衰减器，然后是固定增益放大器。
由于衰减器，放大器从来不必处理大量输入，并可以使用负反馈来定义其（固定）增益和动态性能。
衰减器的输入电阻为100Ω，激光修整为±3％，并包含7级R-2R梯形网络，导致点距6.021 dB之间的衰减。
AD603两级增益放大器
电压跟随器作用：为了匹配功率或者阻抗采用的方法。
比如输入信号虽然幅度够，但是带负载能力差，为了能有效驱动负载，就得加一级跟随。
这个跟随也用来隔离后级对前级造成的干扰。
用作跟随器的运放的选择与跟随器的作用，网上找了一下，转述至如下：
集成放应具有以下特点：
集成运放是个双端输入、单端输出、具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能较好地抑制温度漂移的差动放大电路。而电压跟随器要求，从字面了解，是个电压复制，但隔离影响的器件，集成运放正具有高输入电阻、低输出电阻的用于电压跟随器所需的最大用点，当然抑制温度漂也是个很好的优点。
这几天用AD603做了一个两级增益放大器，有一点小感触，把自己总结的东西拿出来晒晒，大家分享。
将AD603配置在模式一：增益在- 11～+ 30dB时的带宽为90MHz ,下面说一点感触最深的东西，我是按照经典电路搭接的，电路原理图见附件。电路做完后就开始测试，先测衰减性能，基本是按照要求的倍数衰减的，我说基本是因为有以下几方面的原因：1.选用的C8051f020单片机内部自带DA/AD转换模块，使用内部基准源作为基准，实际使用时发现内部的基准源并不很稳定理论输出电压为2.5V，实际使用时输出为电压为2.44V，有些摆动，结果导致DAC0输出的控制电压Vgpos有波动，而此电压直接影响到增益；2.由于电路是由多个模块组成的，结果测试时发现各模块地对地之间有些压降，大约为10mv，导致Vgpos对低电压有波动，这也让我明白，电路精简的重要性，庞大的系统本身也会带来不稳定因素的增加；3.Vgneg控制端电压是由分压电阻分压后得到的，电阻选择的精度不够，有一些温漂，导致此端控制电压也有微小波动，故而整体增益控制精度不够。不确定因素多，因此要用压控增益放大器AD603实现精确增益控制，有些困难。
基于AD603低噪声可编程放大器电路
3.5.1 基于AD603的90MHz低噪声可编程放大器电路1. AD603的主要技术性能与特点AD603是ADI公司生产的90MHz低噪声可编程放大器电路，采用线性dB的增益控制，可控增益范围从-11dB ～+31dB（90MHz带宽），或者9dB～51dB（9MHz带宽），增益精度为±0.5dB，输入噪音为 1.3nV/Hz。
电源电压范围为±4.75～±6.3V，电流消耗为17mA。
工作温度范围为-40℃～+85℃。
2. AD603的引脚功能与封装形式AD603采用SOIC-8封装，引脚端VINP为放大器输入端。
COMM为放大器接地端。
FDBK引脚端连接到反馈网络。
VNEG为电源电压负端。
VOUT为放大器输出端。
VPOS为电源电压正端。
GPOS 为增益控制引脚端，加正电压增益增加；GNEG为增益控制引脚端，加负电压增益增加。
GNEG、GPOS引脚端电压范围为-1.2V～+2.0V，增益调节系数为39.4～40.6dB/V。
3．AD603的内部结构与应用电路AD603的芯片内部包含有增益控制接口、固定增益的放大器、电阻网络等电路。
（1）-10dB～+30dB、90MHz带宽放大器电路AD603构成的-10dB～+30dB、90MHz带宽放大器电路如图3.5.1所示。
图3.5.1 AD603构成的-10dB～+30dB、90MHz带宽放大器电路（2）0dB～+40dB、30MHz带宽放大器电路AD603构成的0dB～+40dB、30MHz带宽放大器电路如图3.5.2所示。
图3.5.2 AD603构成的0dB～+40dB、30MHz带宽放大器电路（3）低噪声AGC放大器电路125AD603构成的两级低噪声AGC放大器电路如图3.5.3所示。
图3.5.3 AD603构成的两级低噪声AGC放大器电路3.5.2 基于VCA2612的可编程80MHz低噪声前置放大器电路1. VCA2612的主要技术性能与特点VCA2612是TI公司生产的（原BURR-BROWN公司）双通道、可编程80MHz低噪声前置放大器电路，芯片中包含低噪声前置放大器和低噪声可变增益放大器，其中：低噪声前置放大器的输入噪声为1.25 nV/Hz，80 MHz带宽，增益范围为5～25dB，差分输入／输出方式；低噪声可变增益放大器的噪声VCA为3.3nV/Hz，增益范围为24～45dB，40MHz带宽，差分输入／输出，串扰为52dB（最大增益，5 MHz时）。
ad603工作原理
AD603工作原理简介AD603是一款高性能、低功耗、低噪声的可编程增益放大器。
它是由Analog Devices公司设计和生产的，广泛应用于无线通信、雷达、医疗设备等领域。
AD603的工作原理基于可变增益放大器（VGA）的原理，通过控制增益来调节输入信号的幅度。
AD603的组成部分AD603由多个关键组件组成，包括可编程增益放大器、控制电路、输入/输出接口等。
可编程增益放大器可编程增益放大器是AD603的核心部件，它负责放大输入信号并提供可调的增益。
该放大器由多级差分放大器和可编程电阻网络组成。
差分放大器是一种常见的放大器电路，它通过将输入信号分为两个相位相反的信号进行放大，从而提高放大器的增益和抗干扰能力。
AD603中的差分放大器采用了高精度的运算放大器和电流镜电路，以实现高增益和低功耗。
可编程电阻网络用于调节放大器的增益。
它由一系列有源和无源元件组成，通过改变电阻值来改变放大器的增益。
AD603中的可编程电阻网络通常由开关和电阻阵列构成，可以通过控制电路来选择不同的电阻组合，从而实现不同的增益。
控制电路控制电路用于控制AD603的工作模式和增益。
它由多个模块组成，包括电流源、比较器、计数器等。
电流源用于为AD603的差分放大器提供稳定的工作电流，以保证放大器的线性度和稳定性。
比较器用于将输入信号与参考电压进行比较，以判断输入信号的幅度。
比较器通常采用高速运算放大器构成，可以快速响应输入信号的变化。
计数器用于记录输入信号的幅度，并根据设定的增益范围和步进值来调节可编程电阻网络。
计数器通常由数字逻辑电路实现，可以实现快速、精确的增益调节。
输入/输出接口AD603的输入/输出接口用于连接外部信号源和目标设备。
它通常包括输入端口、输出端口、电源接口等。
输入端口用于接收外部信号源提供的输入信号。
AD603的输入端口通常支持不同的信号类型，如差分信号、单端信号等。
输出端口用于输出放大后的信号。
AD603的输出端口通常具有低输出阻抗和高驱动能力，以便连接到后级设备，如滤波器、模数转换器等。
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基于AD603的直流宽带放大器设计直流宽带放大器可以对宽频带、小信号、交直流信号进行高增益的放大，广泛应用于军事和医用设备等高科技领域上，具有很好的发展前景。
在很多信号采集系统中，经放大的信号可能会超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大倍数，在自动化程度要求较高的场合，需要程控放大器的增益。
AD603是由美国ADI公司生产的压控放大器芯片，具有低噪声、宽频带、高增益精度（在通频带内增益起伏小于等于1dB）的特点。
压控输入端电阻高达50MΩ，在输入电流很小时，片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响较小，适于实现程控增益调节。
故该系统选择AD603为核心实现高增益、低噪声的程控直流宽带放大器。
1系统设计
1.1技术指标
输入电阻Ri≥50Ω；输入电压有效值Ui≤10mV;带宽0～10MHz,0～9MHz范围内，增益起伏小于等于1dB;程控增益40dB和60dB,以5dB步进；在60dB放大，带载50Ω时，最大输出10V,且无明显失真。
1.2总体设计
宽带直流放大器的实现原理框图如图1所示。
该系统主要由宽带运放级联组成，输入信号经由AD603及外围电路构成的放大网络输出，输出增益为36.5dB,带宽15.6M,再由AD811放大，两级可实现40dB增益，在0～10MHz范围内无明显失真。
经AD811放大电路放大的信号再经过AD829实现60dB增益，输出电压有效值10V,信号经过AD829之后进入扩流电路，实现带载50Ω电阻。
单片机mega16通过DAC0832来控制预置增益，编程实现步进增益5dB,实时液晶显示。
图1总体设计框图
1.3单元电路分析与参数计算
1.3.1前置放大电路分析与设计
AD603是一款8引脚的高增益、带宽可调放大器，带宽最大为90MHz.在-1～+41dB 的增益范围内，带宽可达30MHz;在9～51dB的增益范围内，带宽为9MHz.由于带宽增益积的关系，一级AD603无法实现60dB放大，需采取多级级联实现。
由于低噪声的特性，选择AD603作为第一级放大。
根据芯片技术手册，当VG在-500mV～+500mV范围内以40dB/V（即25mV/dB）进行线性增益控制，增益G（dB）与控制电压VG之间的关系为：G（dB）=40VG+G0i（i=1,2,3）。
这里要求增益5dB步进，故VG=5325mV=125mV,其中VG=VGPOS-VGNEG（单位为伏特），G0i分别为三种不同模式下的增益常量：
G01=10dB,G02=10～30dB,G03=30dB.
Ri=R1‖100=100‖100=50Ω，系统要求带宽为10M,前置放大器的带宽应大于
10M,采用G02模式，通过计算调试选定AD603的5、7脚接2.15kΩ，4、5连接5pF电容，实现频率补偿。
第一级放大器的最高频率为：
AD603芯片内部有100Ω电阻，在反向输入端与地之间加入100Ω电阻，实现输入电阻为50Ω，第一级实现增益36.5dB.
1.3.2中间级放大设计
AD603的供电电压最大为±7.5V,经AD603放大的信号幅度最大为5V左右，带载能力差。
AD811是一款视频驱动放大器，在满足通频带内增益起伏小于等于0.1dB,增益小于等于2时，具有25M带宽，供电电压选用±15V,可实现10V有效值输出。
满足系统10M通频带的指标要求，具有较强的带载能力，在满足40dB增益的前提下，还要考虑到与后级放大器一起实现60dB增益，且满足带宽要求，这里选择AD811的增益为1.5倍（3.5dB）。
增益由电阻RFB和RG来决定：
为了便于精确调整放大倍数，RFB选用1kΩ滑动电位器，前两级放大后，在10M带宽范围内，实现了40dB增益。
1.3.3第三级放大设计
为了满足60dB放大要求，第三级采用AD829放大器芯片，AD829也是一款视频放大芯片，具有高速、低噪声、带载能力强的特点。
但更值得一提的是，它具有优秀的直流特性和动态特性，其增益带宽积可达750,在20倍放大时，带宽为37.5MHz,完全能够满足指标要求，最高供电电压可达±18V,采用±17V.AD829是一款高速芯片，在高速电路中信号的振幅要尽量小，否则容易使信号发生畸变。
在使用时，必须考虑转换速率SR的频率。
为了获得无失真输出，可先将信号衰减一半，（此时放大50倍，34dB）再送给AD829的同向端，为满足60dB的增益要求，第三级应放大20倍（26.5dB）：
根据实际情况，可选用40dB和60dB两种放大倍数，若要提高带载能力，在40dB和60dB两个输出端均可接扩流驱动电路。
为便于使用，在第二级放大器后接入数控开关，根据需要选择直接带载输出或者再放大到60dB后带载输出。
鉴于篇幅，下文只对60dB带载输出详述。
1.3.4扩流电路
根据转换速率SR的频率计算公式，fFP=,对于AD829,带载50Ω时的SR 约为300,若输出10V有效值，即峰值14.1V,代入上式计算，fFP约为6.7MHz,无法满足系统要求的带宽，因此不能直接通过AD829实现10V输出，为此，选用扩流电路（如图2），实现50Ω负载在0～10MHz频带内实现10V输出。
在运放输出端加入两个并联的高速电流缓冲器来驱动负载。
电流缓冲器BUF634在负载为100Ω时最大输出电流250mA,其单位增益带宽可在30～180M变化，使用BUF634完全可以满足指标要求。
图2三级放大及扩流电路
1.3.5DAC0832电路
Mega16单片机控制DAC0832,输出信号经放大后，经过继电器送给AD603,控制增益由负到正变化，具体电路如图3所示。
图3单片机最小系统与DA0832的接口电路
2软件设计
系统软件主要包含了系统初始化程序、LCD12864显示程序、键盘程序、DA转换程序等。
程序流程如图4和图5所示。
液晶显示程序对单片机处理数据进行显示处理，实现友好人机界面的信息交换。
DA转换主要将键盘输入的键值经过相应的处理以后，转换成二进制数据输送给DA芯片的数据口进行转换，经过转换后输出连续可调的模拟电压，用以控制AD603的1脚电压，实现程序控制。
通过查询方式实现键控增益，并可实时液晶显示。
图4程控增益主程序设计流程图
图5液晶显示程序流程图
3数据测试
3.1输入电阻测试
在信号源与输入端串一个50Ω的电阻（如图6），在信号源输入为10mV时，测量放大器输入端的电压值为5.12V,大于等于信号源显示电压的一半，从而判断系统的输入电阻大于等于50Ω，满足指标要求。
图6输入电阻测量电路
3.2通频带测试
对表1（见下页）数据进行分析，系统在0～9MHz频率范围内，增益误差小于等于5%,对应的误差电压值为0.5V≤1dB=1.12V,满足系统指标要求。
当频率继续增大，在10MHz 的截止频率处，输入电压为10mV,最大增益误差将达到15%,对应的最大输出电压误差为
ε=
故认为该放大器的通频带Δf≥10MHz,满足指标要求。
3.3带载能力测试
表2所示数据是输入电压峰峰值为10mV,经三级放大及扩流驱动，50Ω负载在通频带内一些典型频率点上的测试数据。
表中数据表明，0～9MHz频率范围内，负载上基本可以获得10V的电压值，在10MHz频率的截止频率点，输出电压值误差为14.1%,满足系统要求。
表1放大器在0～10MHz频率范围内的输出
表2带载能力测试结果
4结语
本设计采用三级放大器直接耦合级联方式，利用数字技术实现增益的步进和预置，通频带在0Hz～10MHz时能稳定输出。
通过使用数控双路开关实现在0～40dB和0～60dB两种增益范围内连续和步进可调，在0～9MHz增益起伏小于1dB,系统噪声小于20mV,放大器输出电阻小，带载能力强，实现了增益稳定控制自动化，增益调节数控化。
该放大器可广泛应用于微弱信号检测和视频驱动等处理电路中。