程控宽带放大器

1芯片介绍

本次课程设计主要用到AT89C52，AD603，DAC8032三种芯片。

1.1 AT89C52简介

单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。

单片机最小系统是能补足单片机工作的最简单电路，它由单片机、电源、晶体振荡器、复位电路等构成。它是本系统的处理单元也是控制单元，负责处理信号、外设的接口与控制，同时它也是所有软件的载体。

本系统采用AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复檫写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于

AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。

主要管脚有：

XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。

RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。

P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。

其管脚如下图1所示：

图1 AT89C52单片机管脚图

本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接。单片机正常工作时，都需要有一个时钟电路和一个复位电路。本设计中选择了内部时钟方式和按键电平复位电路，来构成单片机的最小电路。

1.2 AD603简介

AD603是美国AD公司推出的一款宽频带、低噪声、低畸变、增益变化范围连续可调的可控增益放大器，其内部结构如图2所示。

图2 AD603内部结构图

AD603的封装引脚及各引脚功能分别如图5和表1所示。

图3 AD603引脚图

表1 AD603各引脚功能

脚号符号功能

1 Vg+ 增益控制输入正端

2 Vg- 增益控制输入负端

3 Vin 运放输入

4 GND 运放公共端

5 FDBK 反馈端

6 -Vcc 负电源输入

7 +Vout 运放输出

8 +Vcc 正电源输入

工作模式

一般，利用反馈网络(VOUT与FDBK端的连接方式)来设计AD603的增益时，可设置为以下3种模式：

模式1：将VOUT与FDBK短路，即宽频带模式(90MHz带宽)时增益变化范围为一10～+30dB；

模式2：VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT，FDBK与COMM端之间接一个5．6pF的电容用于频率补偿．根据放大器的增益关系式，选取合适的REXT，可获得所需要的模式1与模式3之间的增益值．当REXT=2．15kΩ时，增益变化范围为0～+40dB；

模式3：VOUT与FDBK之间开路，FDBK与COMM连接一个18pF的电容用于扩展频率响应，该模式为高增益模式，增益范围为10～50dB，带宽为9MHz。

单个的AD603的增益可以用下式进行计算：Gain(dB)=40+，其中是差动式入的增益控制电压(1脚到2脚)，范围是-500一+500mV，为统一单位量纲，在公式中单位应当使用伏特，即一0.5V～+0.5 V，是增益起点，接不同的反馈网络有所不同。

本设计采用AD603典型接法中通频带最宽的一种（即第二种工作模式），通频带为90MHz，增益为－10～+30dB，输入控制电压U的范围为－0.5～＋0.5V。图6为AD603接成90MHz带宽的典型方法。

图4 AD603接成90MHz带宽的典型电路

1.3 DAC0832电压输出电路

DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件，芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。其内部结构和引脚图如图12所示。

图5 DAC0832内部结构和引脚图

DAC0832引脚功能说明：

DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。

ILE ：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。

CS ：片选信号输入线，低电平有效。

WR1：为输入寄存器的写选通信号。

XFER ：数据传送控制信号输入线，低电平有效。

WR2：为DAC 寄存器写选通输入线。

Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。

Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。

Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.

Vcc:电源输入线 (+5v~+15v)。

Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)。

AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。

DGND:数字地。

2 设计方案

2.1 总体方案框图

本系统原理方框图如图6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6 系统原理框图

前置放大器 中间放大器 末级放大器 键盘 51单片机控制器

Ui Uo

稳压源

220V

50HZ