基于TI芯片的宽带前置放大器设计与仿真

基于TI芯片的宽带前置放大器设计与仿真摘要本文从输入阻抗匹配单元、无源衰减网络、有源放大电路、单片机测频模块及显示装置4个模块设计电路，每一部分电路都实现相应的功能，达到技术要求。设计考虑电路实效性和具备一定的技术先进性。

关键词宽带；放大；tina-ti；msp430单片机

中图分类号tp2 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）42-0206-02

2010年浙江省大学生电子设计竞赛专科组题目宽带前置放大器电路。任务是设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性。电路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换，电路方框如图1所示。

1 模块方案选择与设计

1.1输入阻抗匹配单元

阻抗匹配是为了保证能量传输损耗最小。在低频电子电路中，输入阻抗一般都要求越大越好，但是在宽带电路中，因为要考虑电阻、电感、电容在不同频率下的作用，阻抗匹配的计算一般比较复杂，主要通过改变阻抗力与传输线来达到。本设计的频带在高频段，主要考虑电阻作用。

在同相跟随器基础上并联电阻网络。同相跟随器具有无穷大的

输入电阻和极小的输出电阻，跟随器起隔离缓冲的作用，使前后级电路信号不互相影响。输入阻抗单元采用opa820构成的同相跟随器，当它与电阻并联时，输入阻抗单元阻抗为电阻阻值。

1.2无源衰减网络

无源衰减网络能起到调整信号强度，控制阻抗的不匹配和作为电路级间的耦合与隔离作用。依据无源器件的连接方式有不同的方案如：pi型衰减、t型衰减、桥型衰减等。设计利用串联电路分压的性质设计电路，由于电路在不同信号频率下工作，频率的高低将对电路的性能产生不同的影响，在电路系统中放入多个去耦电容。利用串联电路分压的性质设计电路。电路如图2所示。

1.3有源放大电路

选用ti公司的宽带运算放大器，利用filterprotm有源滤波器设计软件与tina-ti模拟仿真软件仿真相结合，完成电路的设计与器件参数的选择。采用具有静态调零功能的ths4501运放做成二阶低通滤器。

图3所示为设计的二阶低通滤波电路图和仿真结果。

截止频率：，当频率低于fh时为正常的电压增益，频率高于fh 时，衰减斜率为每10倍频率40 db。

放大倍数。

1.4单片机测频模块及显示装置

ti的msp430单片机加显示。ti单片机具有16位定时器，控制

精度比较高。测频方案组成框图4。

1）信号整形与外部分频

对0.3v以下的输入正弦信号进行幅度放大，使放大后的正弦信号通过比较器转换成方波,比较器采用tlv3501实现，对比较器输出的大于20khz的方波信号通过1000分频的分频电路进行分频。

2）单片机测频原理

设计采用计时、计频相结合的方法对频率信号进行采集。如图5所示, 既要计频, 设定时间阈值, 并对该时间段内的脉冲进行计数，记为n；又要计时, 精确测量n 个脉冲所用的时间，记为t，计时计频法频率测量所遵循的公式为：

其中：f为频率； n为时间阈值内输入被测脉冲数；t 为n 个脉冲所用的时间。

所以测准频率的关键是准确测出在某时间阈值内脉冲个数n 和n 个脉冲的确切时间。

基准时钟的频率：8mhz，周期为0.125μs。设计运用msp430f155 单片机timera 的捕获功能实现上述功能，测频精度为1hz。

3）1602lcd显示模块

本设计采用1602lcd显示模块，显示内容：第一行显示“singal frequency”，第二行显示频率值。

2 系统软件设计

软件主要实现频率测量和显示功能，采用c语言设计程序。图6

所示为软件主流程图。

运用ti公司滤波器设计软件设计二阶低通滤波器，tina-ti模拟电路仿真软件测试电路，依据仿真结果进行实际电路调试，此设计所有核心器件全部采用ti器件，设计周期短，电路性能高，全部功能实现，参数指标最稳定的时候能符合甚至超过设计要求。

参考文献

[1]白玉.基于ad8065 和th4052 的宽带前置放大电路设计与实现[j].科技信息，2009(13)：104-105.

[2]贺虎，王万顺，田冬成，孙建会，熊成林.基于msp430 单片机的高精度测频模块设计[j].数据采集与处理，2009，24：242-244.

[3]洪利，章扬，等.msp430单片机原理与应用实例[m].北京航空航天大学出版社，2010.

[4]tlv3501.pdf；ths4501.pdf；opa820.pdf；sn74hc390.pdf；msp430f155手册；tina-ti帮助文件；filterpro手册.