[实用新型]一种基于VCA810的宽带直流放大电路系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电子工业技术领域，尤其涉及一种基于VCA810的宽带直流放大电路系统。

背景技术

宽带直流放大电路系统主要应用在电子工业技术领域，尤其是在测量类的仪器以及自动化控制系统中有着很重要的作用。例如，在一些反馈自动控制系统中，需要把被控制量(大多数为非电量)首先使用传感器转换为电信号，然后再与给定的电压量进行误差比较得到一个偏差信号，但是这个偏差信号在大多数情况下幅度和功率都比较微弱，不足以推动执行机构做出相应的反应，故需要把这个偏差信号进行适度的放大，用放大后的信号去推动执行机构，从而达到自动控制的目的。因为比较所得到的偏差信号多数为变化比较缓慢的直流信号，而经常使用的交流信号放大的放大器由于存在电容器这样的元件，不能有效的对这类低频变化的信号进行耦合，因此不能对这种低频变化的信号进行放大，故需要能够将低频信号进行有效放大的宽带直流放大器。

此外，在对一些信号进行采样时，信号变化的幅度都比较大，放大后的信号幅度有可能会超过ADC的量程，故应该根据信号的变化相应调整放大的增益。在一些自动化程度比较高的系统中，要求在程序中通过软件来控制放大器的增益，或者放大器本身可以自动将增益调整到要求范围内，因此需要宽带直流放大电路具有可控增益的功能。

实现增益可控宽带直流放大的方案有两个：一是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。二是选用可编程变量增益放大器VCA810实现增益控制，VCA810增益与控制电压成线性关系，控制电压由FPGA控制DAC产生。可编程变量增益放大器VCA810具有-40dB到+40dB的增益控制范围，与其他运放级联理论上可达到+60dB的增益控制范围。但采用第一种方案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。故基于第二种方案实现本次的宽带直流放大电路系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在0～9MHz频段内的进行信号放大，且放大增益可控的宽带直流放大电路系统，其通带内衰减小，运行稳定，人机交互良好。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于VCA810的宽带直流放大电路系统，包括依次连接的前置放大电路、程控放大电路、滤波电路和后级功率放大电路，以及与程控放大电路连接的DAC转换电路和FPGA控制，与FPGA控制连接的键盘输入和LCD显示。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，前置放大电路采用OPA690及其外围电路，OPA690使用±5V双电源供电，电源去耦，并具有电位器调零功能。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，程控放大电路包括反相电路和VCA810程控放大电路；反相电路采用OPA228芯片进行反相，接DAC转换电路的输出，控制VCA810程控放大电路的增益。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，滤波电路选用七阶无源巴特沃斯低通滤波器。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，后级功率放大电路包括放大电路和驱动电路，放大电路采用OPA820放大电路，驱动电路采用两块ths3091并联。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，OPA820放大电路包括放大电路和调零电路；放大电路接滤波器电路的输出，放大增益为10dB,用于补充信号经过滤波电路所受的衰减；调零电路选用一个电位器，接运放的反馈端，给运放一个反馈电压实现调零。

在上述的基于VCA810的宽带直流放大电路系统中，DAC转换电路包括参考电压产生电路和TLV5616转换电路；参考电压产生电路选用REF3140产生一个4.096V的恒定电压；TLV5616转换电路的基准电压由REF3140产生，输出0～2V的电压再经过OPA228反相得到0～-2V的控制电压Vc，从而控制VCA810程控放大电路的增益。

本实用新型的有益效果是：电压增益可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB，最大增益输出噪声电平小于0.5V。能够进行0～9MHz频段内的信号的放大，且放大增益可控。适用时钟频率范围0～9MHz，通带内衰减小，运行稳定，人机交互良好。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构框图；

图2为本实用新型一个实施例前置放大电路图；

图3为本实用新型一个实施例程控放大及DAC控制电路图；