基于MSP430F449单片机宽带直流放大器的设计

　　三、主要单元电路介绍

　　1、AD603构成的前级放大电路
　　
　　如下图所示，信号经SMA接头输入放大器。
　　
　　由于AD603的输入阻抗为100Q，故在输入端接100Q的电阻R1到地，使放大器输入阻抗为50Q。
　　
　　电路增益由1、2脚间电压差VG控制，2脚接固定参考电压，1脚电压由D/A转换器控制，(或由单刀双掷开关转手动调节连续调节)。AD603的增益为G(dB)=40×VG+GO，AD603的5、7脚间接3k的反馈电阻Rf，使G0=2158dB，改变1脚电压使增益调节在1.58～4158dB范围内。

　　2、调零放大器电路
　　
　　该部分为电压反馈型运放OPA690构成的一个加法电路，如下图所示。OPA690具有1800V/μs摆率，单位增益带宽积为500MHz，完全能够将AD603输出信号放大3倍。一路输入是D/A输出调零电压，第二路是AD603信号输出，(当AD603输入短路时为零漂、失调信号)，第三路是一5V负偏压共同加在OPA690输入端，对失调电压进行校正。
　　
　　因为D/A输出是单极性电压(O～4096V)，第三路输入使OPA690第2脚偏压约(-005～+O15V)。
　　
　　调零用的采样ADC利用MSP430内部AD，节约了ADC，降低了系统的成本。

　　3．椭圆滤波器
　　
　　分别设计了一3dB截止频率为5MHz和10MHz的9阶无源椭圆滤波器。根据滤波器设计手册中的归一化设计表格，可以查表得到所需要的电容电感值。并通过滤波器软件仿真，根据仿真得到的幅频特性曲线对电容电感值做调整。下图为10MHz的椭圆滤波器的电路及仿真幅频特性曲线图。实际测试结果为：截止频率为10.02MHz，带内起伏≤O.8dB。
　　

　　4.程控放大电路
　　
　　如下图所示，该程控放大电路为降低成本，仅用到一款运放OPA699，构成增益为1和10两个挡，后面为两个继电器切换电阻衰减网络，一个衰减为0.1倍，另一个为O.01倍。该程控放大电路加上前级AD603的4158dB最大增益、14dB的末级功率放大等，最终整个系统实现了90dB的最大电压增益。

　　
　　5.后级功率放大电路
　　
　　采用电流反馈型运放THS3091做5倍功率放大，如下图所示。THS3091具有高达7300V/μs的摆率，带宽不小于200MHz，采用±18V供电。其最大输出电流为250mA，若采用一片THS3091，驱动不了题目要求的最大电压有效值不小于10V的输出，因此采用两片T卜tS3091并联，每片THS3091为50Ω负载提供一半电流。

　　6．直流稳压电源
　　
　　直流稳压电源核心部分包括：电源变压器、桥式全波整流电路、大电容滤波电路、低压差稳压器件稳压电路。电源变压器由一个初级线圈和三个次级线圈构成，为低压差稳压器件LTl963和LT1175提供三个独立转换电压。LTl963、LT1175均为可变输出的稳压芯片，LT1963输出正电压，LT1175输出负电压，调节每一稳压芯片外围的两个取样电阻值的比例，灵活得到±18V、±15V和±5V输出。
　　
　　低压差稳压器件的使用提高了直流稳压电源的效率。