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如何设计一个基本的调制电路在现代通信技术中，调制是一项关键的技术，它允许将低频信号转换为高频信号以在传输中传送。
调制电路是实现调制的关键组件。
本文将介绍如何设计一个基本的调制电路。
一、什么是调制电路调制电路是指将低频信号（如音频信号）与高频载波信号相结合，形成一个适合于无线传输的复合信号。
调制电路的设计目的是将低频信号转换为高频信号的形式，以便在无线传输中传送。
二、调制电路的基本原理调制电路的基本原理是利用调制器件（如二极管、场效应管等）来改变载波信号的某种特性，使其与低频信号产生合适的调制关系。
常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
在设计调制电路时，需要考虑到以下几个方面：1. 载波信号源：选择适当的载波信号源，可以是振荡器、信号发生器等。
2. 调制器件：选择合适的调制器件，如二极管、场效应管等。
根据不同的调制方式选择不同的器件。
3. 低频信号源：提供需要调制的低频信号源，如音频信号或其他信号源。
4. 滤波器：使用滤波器来滤除调制后的信号中的杂散频率，提高信号的质量。
5. 放大器：使用放大器来增强调制后的信号的强度。
三、调制电路的设计步骤1. 确定调制电路的调制方式：根据应用需求确定所需的调制方式，如AM、FM或PM。
2. 选择合适的器件：根据所选的调制方式选择合适的调制器件，如二极管、场效应管等。
3. 设计载波信号源：选择适当的载波信号源，并进行设计。
4. 设计低频信号源：提供所需的低频信号源，并进行设计。
5. 连接调制器件：将载波信号源与低频信号源连接到调制器件上，实现调制效果。
6. 添加滤波器：在调制电路中添加滤波器，滤除杂散频率。
7. 添加放大器：使用放大器来增强调制后的信号的强度。
8. 测试调制电路：对设计好的调制电路进行测试，确保其能够正常工作。
四、调制电路的应用调制电路广泛应用于各种通信系统中，包括广播、电视、手机和卫星通信等。
通过调制电路，可以将低频信号转换为可以在无线传输中传送的高频信号，实现远距离的无线通信。
高速数据采集系统信号调理电路的设计上海交通大学电子信息与电气工程学院(200030) 乔 巍 杜爱玲 陈 春 叶 生摘 要 文章针对基于微控制器和PC 的高速数据采集系统,在讨论了信号调理电路功能及必要性的基础上,给出了包括信号放大、衰减、隔离和滤波的设计方案,并对滤波电路的拓扑设计进行了研究。
此外,针对广泛存在的电力信号采集与分析,以电能质量为分析、研究对象,给出了基于Sallen 2Key 和状态变量拓扑的滤波方案。
对高速数据采集系统精度的提高和采集设备的保护具有实际意义。
关键词 信号调理 高速数据采集 Sallen 2Key 拓扑 状态变量拓扑 目前,基于微控制器及基于PC 和内插板卡的数据采集系统在很大领域内得到了应用[1]。
数据采集卡和微控制器前端的高速A/D 转换作为信号采集设备非常适合用来测量电压信号。
但是,许多传感器和变送器输出的信号必须经过调理之后,才能进入数据采集卡、高速A/D 转换器或设备,以实现有效精确的测量。
这种前端的预处理,一般就称为信号调理,包括信号放大衰减、滤波、电气隔离和多路技术。
图1为基于PC 和内插板卡的数据采集系统框图[2]。
图1 基于PC 和内插板卡的数据采集系统框图1 信号调理电路的组成1.1 放大衰减电路由于很多信号幅度比较小,所以需要通过放大器来提高测量的精度。
放大器通过匹配信号电平和A/D 转换器的测量范围,来达到提高测量分辨率的目的。
出于这个原因,现在许多数据采集卡都包括了板载放大器。
同样情况,当需要数字化的电压超过了允许输入范围时,衰减就不可缺少了。
1.2 隔离电路数据采集系统中不合适的接地是造成测量问题和数据采集卡损坏的最普遍原因。
对信号进行电气隔离可以防止这些问题的发生。
隔离破坏了接地环路,避免了高的共模电压,并且保护了价格不菲的数据采集设备。
通常的隔离方法有利用光耦、磁或者容性隔离器。
磁或容性隔离器将信号从电压形式调制成频率形式。
频率能够在转回成电压之前以非直接物理连接的方式通过变压器或者电容。
如何设计一个简单的解调电路解调电路是电子设备中常见的一个电路模块，用于将调制信号转换为原始信号。
设计一个简单而高效的解调电路，对于实现信号恢复和传输具有重要意义。
本文将介绍如何设计一个简单的解调电路，以便读者能够了解解调电路的基本原理并进行实际应用。
一、解调电路的基本原理解调电路的基本原理是通过将调制信号的频率、相位或幅度等信息提取出来，实现信号的恢复和传输。
根据调制信号的类型不同，解调电路可以分为调幅解调、调频解调和调相解调等。
二、解调电路的设计要点1. 选择合适的整流电路整流电路是解调电路中的重要组成部分，用于将调制信号中的信息提取出来。
根据实际需要选择合适的整流电路类型，如单相桥式整流电路、全波整流电路等。
2. 设计滤波电路解调电路中的滤波电路用于去除整流电路输出信号中的高频噪声或杂散成分，保证输出信号的稳定性和纯净性。
常见的滤波电路包括低通滤波电路、高通滤波电路等。
3. 调试与优化在完成解调电路的设计后，需要进行调试和优化，以确保电路性能的稳定和可靠。
可以采用示波器、信号发生器等工具进行测试和分析，根据实际测试结果进行电路参数的调整和优化。
三、解调电路的实际应用解调电路在通信、广播、电视等领域有着广泛的应用。
以调幅解调为例，它常用于无线电通信中，将调制信号中的语音、数据等信息提取出来，并进行恢复和传输。
在无线电广播中，解调电路用于将调制信号中的音频信息恢复，以便人们能够收听到清晰的广播节目。
在电视机中，解调电路用于将调制信号中的视频和音频信息提取出来，实现高清晰度的图片和声音播放。
此外，解调电路还广泛应用于调制解调器、手机通信等设备中，以实现信号的传输和互联。
四、解调电路的进一步发展随着科技的发展和应用的需求，解调电路也在不断演进和发展。
目前，数字解调技术、软件定义无线电技术等已经成为解调电路发展的热点领域。
这些新技术和新应用将进一步提高解调电路的性能和可靠性，推动科技的进步和社会的发展。
研华信号调理电路信号调理是把来自前端的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算并显示读出和其他目的的数字信号。
通常前端原始的模拟信号不能直接转换为数字数据，这是因为它们一般都是相当小的电压、电流信号，必须对其进行信号调理。
调理就是放大、缓冲、滤波或定标模拟信号，使其适合于后级模/数转换器（ADC）的输入。
也就是利用内部的电路(如滤波器、转换器、放大器)来改变输入的信号类型并输出之。
因为工业信号有些是高压，过流，浪涌等，不能被系统正确识别，必须调整理清之。
然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。
一般的采集卡上都带有可编程的增益，但具体要不要作信号调理，要视待采信号的特点而定，若信号很小，则要经过放大将信号调理到采集卡能够识别的范围，若信号干扰较大，就要考虑采集之前作滤波了。
放大放大器提高输入信号电平以更好地匹配模拟－数字转换器(ADC)的范围，从而提高测量精度和灵敏度。
此外，使用放置在更接近信号源或转换器的外部信号调理装置，可以通过在信号被环境噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号－噪声比。
衰减衰减，即与放大相反的过程，在电压(即将被数字化的)超过数字化仪输入范围时是十分必要的。
这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度，从而经调理的信号处于ADC范围之内。
衰减对于测量高电压是十分必要的。
隔离隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术，无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。
除了切断接地回路之外，隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压，从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。
多路复用通过多路复用技术，一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪，从而提供了一种节省成本的方式来极大地扩大系统通道数量。
多路复用对于任何高通道数的应用是十分必要的。
滤波滤波器在一定的频率范围内去处不希望的噪声。
几乎所有的数据采集应用都会受到一定程度的50Hz或60Hz的噪声(来自于电线或机械设备)。
信号调理电路工作原理一、引言信号调理电路是指对输入信号进行处理和调整，使其能够适应后续电路的工作要求。
它是电子系统中非常重要的一部分，能够对信号进行放大、滤波、增益控制等操作，以保证信号在传输过程中的稳定性和准确性。
本文将从信号调理电路的基本原理、常见的调理方法以及应用案例等方面进行介绍。
二、信号调理电路的基本原理信号调理电路的基本原理是通过对输入信号进行各种操作，以使得信号能够适应后续电路的工作要求。
其核心思想是根据输入信号的特点和要求，选择合适的电路结构和参数，对信号进行放大、滤波、增益控制等处理，以达到信号传输的目的。
三、常见的信号调理方法1. 放大放大是信号调理电路中最常见的操作之一。
通过放大电路，可以将输入信号的幅度增大，以增强信号的强度和稳定性。
常见的放大电路有运算放大器、差分放大器等。
2. 滤波滤波是对信号进行频率选择性处理的方法。
通过滤波电路，可以去除输入信号中的杂波和干扰信号，保留需要的有效信号。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3. 增益控制增益控制是调节信号放大倍数的方法。
通过增益控制电路，可以根据需要调整信号的放大倍数，以满足不同信号传输要求。
常见的增益控制电路有可变增益放大器、自动增益控制器等。
4. 去噪去噪是对输入信号中的噪声进行消除或减弱的方法。
通过去噪电路，可以提高信号的信噪比，使得信号更加清晰和可靠。
常见的去噪电路有降噪滤波器、自适应滤波器等。
四、信号调理电路的应用案例1. 传感器信号调理在传感器应用中，信号调理电路起到了至关重要的作用。
传感器常常输出微弱的信号，需要通过信号调理电路进行放大和滤波，以提高信号的可靠性和准确性。
2. 通信系统中的信号调理在通信系统中，信号调理电路用于对输入信号进行放大、滤波和增益控制等处理。
通过信号调理电路，可以保证信号在传输过程中的稳定性和完整性，提高通信质量。
3. 生物医学信号调理生物医学领域中的信号调理电路常常用于对生物信号进行处理和分析。
一种LVDT信号调理电路的设计作者：李阳程陶然来源：《电脑知识与技术》2019年第10期摘要：该文介绍了一种五线制LVDT信号调理电路的设计方案，其中包括正弦波激励电路、整流电路以及滤波电路。
通过对该电路方案进行功能测试，结果表明该设计方案具有较高的测试精度，并且在理论上可用于其他类型LVDT传感器信号的调理，实用性强。
关键词：LVDT传感器；整流电路；调理电路中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）10-0246-02開放科学（资源服务）标识码（OSID）：1 概述线性可调差动变压器（Linear Variable Differential Transformer，LVDT）是一种常见类型的位移传感器，可将以机械方式耦合的物体的直线运动转换为对应的电气信号，其主要由铁芯、初级线圈和次级线圈等部件组成，在工业控制和航空发动机控制等领域得到了广泛应用[1]，其特点是原理和结构简单、性能可靠、精度和灵敏度较高、具有较强的适用性等特点，线性可调差动变压器的输出信号为两个线圈的差动电压信号，能够实时地、高准确性地将机械位移信号转化成电信号。
LVDT传感器信号调理电路一般包括正弦波激励信号、LVDT传感器、全波整流电路以及滤波电路等。
本文介绍了一种五线制LVDT传感器信号调理电路的设计。
2 五线制LVDT传感器五线制LVDT 传感器是一种常用的LVDT传感器，其结构如图1所示，整个传感器主要由铁芯、初级线圈、次级线圈等组成，工作原理为通过次级线圈VA和VB的振幅来计算铁芯的位移。
当铁芯处于中间时，VA 和VB的感应电动势相等，此时输出电压为0。
当铁芯在线圈内部来回移动时，VA和VB的感应电动势不相同，铁芯位移的大小决定了VA和VB差值的大小，同时VA与VB振幅之间的差和铁芯位移大小具有线性关系，所以在实际应用中通过VA和VB感应电动势的振幅差值即可计算出铁芯的在传感器内部的位移变化值[2] [3]。
什么是信号调理？信号调理电路的原理，信号调理模块的功能[导读] 信号调理电路往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。
但是传感器信号不能直接转换为数字数据，因为传感器输出是相当小的电压、电流或变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。
信号调理电路原理信号调理电路往往是把来自的模拟信号变换为用于、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。
但是传感器信号不能直接转换为数字数据，因为传感器输出是相当小的电压、电流或变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。
调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。
然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。
信号调理电路技术1.放大提高输入信号电平以更好地匹配模拟-数字转换器(ADC)的范围，从而提高测量精度和灵敏度。
此外，使用放置在更接近信号源或转换器的外部信号调理装置，可以通过在信号被环境噪声影响之前提高信号电平来提高测量的信号-噪声比。
2.衰减衰减，即与放大相反的过程，在电压(即将被数字化的)超过数字化仪输入范围时是十分必要的。
这种形式的信号调理降低了输入信号的幅度，从而经调理的信号处于ADC范围之内。
衰减对于测量高电压是十分必要的。
3.隔离隔离的信号调理设备通过使用变压器、光或电容性的耦合技术，无需物理连接即可将信号从它的源传输至测量设备。
除了切断接地回路之外，隔离也阻隔了高电压浪涌以及较高的共模电压，从而既保护了操作人员也保护了昂贵的测量设备。
4.多路复用通过多路复用技术，一个测量系统可以不间断地将多路信号传输至一个单一的数字化仪，从而提供了一种节省成本的方式来极大地扩大系统通道数量。
ASK调制与解调电路设计调制与解调电路是无线通信中的重要组成部分，用于将信息信号转换为适合传输的高频信号，并在接收端将高频信号还原为原始信息信号。
接下来将详细介绍调制与解调电路的设计。
一、调制电路设计：调制电路主要用于将低频信息信号调制到高频载波上进行传输，常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
1.AM调制电路设计：AM调制主要包括信号放大、频率变换、调幅和输出滤波等环节。
具体设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，一般使用运放进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调幅：将频率变换后的高频信号经过调幅电路进行调幅，常用的调幅电路有晶体二极管调制器和集成电路调制器等。
(4)输出滤波：将调幅后的信号通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
2.FM调制电路设计：FM调制是将信息信号的频率变化转换为载波频率的变化，并将其用于传输。
FM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调频：将频率变换后的高频信号进行调频，一般采用三角调制电路进行调频。
(4)输出滤波：将调频后的信号经过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声和杂波。
3.PM调制电路设计：PM调制是将信息信号的相位变化转换为载波相位的变化，并将其用于传输。
PM调制电路的设计步骤如下：(1)信号放大：将输入的低频信号经过放大电路进行放大，使用运放或差动放大电路进行放大。
(2)频率变换：将放大后的信号通过频率变换电路转换为所需的高频信号，常见的频率变换方式有上、下变频和乘法变频等。
(3)调相：将频率变换后的高频信号进行调相，一般采用集成电路调相器进行调相。
1．信号调理电路信号调理电路是接口板的重要组成部分，信号精度决定了系统控制性能的优劣。
如果直接采用DSP2812的采样模块进行设计存在以下缺点：只能接收0~3V 的单极性信号输入，对于交流信号需要另外设计限幅抬压电路；同一排序器内各通道串扰严重；12位的转换精度难以满足高性能系统的要求。
综合考虑后，本文选用合众达的DSP2812M电力应用控制板，其AD输入范围为-10V至+10V，12路16位高精度外扩A/D模块能够很好满足用户对采样的需求。
为了最大程度地让信号无失真地进行传输，我们采用的传感器均为电流型，下图为接口电路板上的信号调理电路图。
为了最大限度利用控制板采样电压为正负10V，电流信号由取样电阻转换成电压信号后，经过稳压管（保证输入电压小于10V，保护AD芯片），再加一级运放将电压信号放大至10V后，输入2812控制板，这样既能很好利用开发板也能提高采样精度和准确度。
a）负载电流取样电路原理图b）APF输出电流取样电路原理图c）APF直流侧电压取样电路原理图反向比例运算放大电路放大倍数A=120/1/R R u u i +=RC 滤波电路的时间常数τ=RC=10k ⨯0.1⨯10-6=1ms 。
2．保护电路系统工作过程中，由于外部原因造成逆变模块直流侧电压的抬高甚至电压的飙升，进而影响到系统的补偿性能，甚至危及系统的安全。
同时，如果逆变器的输出补偿电流大于所要补偿的电流值造成过补，也会对整个系统的补偿性能和安全带来危害。
为确保上述状况发生后装置的安全，设置了大功率逆变模块过压过流保护电路，其原理图如图4.13所示a ）直流侧电压过压保护检测电路b ）APF 输出电流过流保护检测电路图4.13 保护电路原理图电压电流信号经电流传感器和电压传感器及取样电路一并转化为输入信号在-10V 到+10V 的电压信号，考虑到采用有效值芯片的成本较高，该论文选择使用整流电路将传感器检测的三路APF 电流信号进行整流后变换成一直流电压信号，后端接一大电容平波，再与LM393比较器芯片进行比较，如果任何一路电流、电压值超过安全设定则保护电路驱动继电器跳闸。
采样调理电路设计方案一、设计目标。
咱这个采样调理电路啊，主要就是要把那些乱七八糟的输入信号给整得规规矩矩的，让后面的电路能准确地处理。
比如说，把那些微弱的信号放大到合适的程度，把噪声啥的给去掉，就像把一块粗糙的石头打磨成精美的玉石一样。
二、输入信号分析。
1. 信号类型。
首先得搞清楚输入的是啥信号。
是模拟电压信号呢，还是电流信号？如果是电压信号，它的范围大概是多少，像有的可能是0 5V这种比较常见的，也有的可能是毫伏级的微弱信号。
要是电流信号，是毫安级还是微安级的呢？这就好比我们要去照顾一个小动物，得先知道它是猫还是狗，是温顺的还是调皮的。
2. 噪声情况。
然后要看看信号里带了多少噪声。
这噪声就像小虫子一样，会干扰我们的信号。
是高频噪声多呢，还是低频噪声多？比如说，要是在一个有很多电子设备的环境里，可能就会有很多高频噪声，就像一群嗡嗡叫的小苍蝇。
三、电路模块设计。
# （一）前置放大电路。
1. 放大器选择。
如果输入信号很微弱，咱就得找个合适的放大器来放大它。
就像给一个小声音找个大喇叭。
如果是毫伏级的电压信号，那可能得选一个低噪声、高增益的运算放大器，像OP07这种。
它就像一个强壮的大力士，能把微弱的信号变得强壮起来。
2. 放大倍数确定。
根据输入信号的大小和我们想要的输出信号范围来确定放大倍数。
比如说，输入信号最大是10mV，我们想让它放大到1V，那放大倍数就得是100倍。
这就像我们要把一个小水坑里的水变成一个小池塘里的水，得计算好要扩大多少倍。
# （二）滤波电路。
1. 滤波器类型选择。
如果是高频噪声多，那就搞个低通滤波器。
它就像一个筛子，能把那些高频的“沙子”（噪声）筛掉，只留下我们想要的低频信号，就像把细沙子从粗沙子里分离出来。
要是低频噪声多呢，就用高通滤波器。
2. 滤波参数确定。
# （三）采样保持电路。
1. 采样保持芯片选择。
这个电路就像一个小仓库，能把信号暂时存起来。
我们可以选像LF398这样的芯片。
如何进行电路的信号调理和增强电路的信号调理和增强是一项重要的技术，能够有效地提高电路的性能和信号质量。
本文将介绍电路信号调理和增强的基本概念、方法和应用，帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
一、信号调理的基本概念信号调理是指对原始信号进行采集、滤波、放大等处理，以获得更稳定和符合需求的信号。
在电路设计和应用中，信号调理是非常重要的环节，能够提高信号的抗干扰能力和传输质量。
1. 信号采集信号采集是将原始信号转化为电压或电流信号的过程。
常见的信号采集方式包括传感器输入、模拟电路输入和数字信号输入等。
通过合理选择采集方式和采集元件，可以保证信号的准确性和可靠性。
2. 信号滤波信号滤波是对采集到的信号进行去除杂波、滤除噪声的处理。
常见的信号滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等。
通过滤波处理，可以提高信号的纯净度和稳定性。
3. 信号放大信号放大是指对滤波后的信号进行增益放大，使其达到适合后续处理或传输的水平。
放大电路通常使用放大器或运放来实现，通过合理选择放大电路参数和增益大小，可以获得合适的信号放大效果。
二、信号调理的方法信号调理的方法包括模拟信号调理和数字信号调理两种。
模拟信号调理主要应用于模拟电路和传感器系统，数字信号调理适用于数字电路和嵌入式系统。
1. 模拟信号调理模拟信号调理主要包括信号放大、滤波、匹配、线性化等处理。
常用的模拟信号调理电路包括共射放大器、差动放大器、滤波电路等。
模拟信号调理的关键是选择适当的电路拓扑和元件参数，以满足信号处理的要求。
2. 数字信号调理数字信号调理主要利用数字信号处理器（DSP）或专用芯片进行信号处理。
常见的数字信号调理方法包括滤波、采样、编码、解码、时域分析等。
数字信号调理的优势在于信号处理灵活性高、精度高和可重复性好。
三、信号增强的应用信号增强在实际应用中具有广泛的应用领域，包括通信、音频、视频、医疗等。
1. 通信领域在通信系统中，信号调理和增强是确保传输质量和通信稳定性的关键步骤。
1 宽带放大器的设计方案 本设计由直流稳压电源、前置放大电路单元、增益控制部分、功率放大部分、单片机自动增益控制部分几个模块构成。输入部分采用高速电压反馈型运放OPA642作跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。同时利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大AGC控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。功率输出部分采用分立元件制作，提高了负载阻值以及输出有效值。控制部分由51系列单片机、A/D、D/A和基准源组成。整个系统通频带为1kHz～20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB。增益步进1dB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。不失真输出电压有效值达9.5V，输出4.5～5.5V时AGC控制范围为66dB，应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了设计的所有基本要求并做适当的发挥，使设计更完善。 1总体方案 方案一： 简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图3.1为分立元件放大器电路图。为了满足增益60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件，如三极管等，电路比较复杂，工作点难于调整，尤其增益的定量调节非常困难。此外，由于采用多级放大，电路稳定性差，容易产生自激现象。 方案二： 为了易于实现最大60dB增益的调节，可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D／A转换芯片，其输出Vout=Dn×Vref/1024，其中Dn为10位数字量输入的二进制值，可满足1024挡增益调节，满足题目的精度要求。它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求，为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整，再通过AD7520衰减后进行相应的后级放大，并使前后级增益积为1024，与AD7520的衰减分母抵消，即可实现程控放大。但AD7520对输入范围有要求，具体实现起来比较复杂，而且转化非线性误差大，带宽只有几kHz，不能满足频带要求。 方案三： 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集成运放实现，如运放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。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作带宽，单级实际工作时可提供超过20dB的增益，两级级联后即可得到40dB以上的增益，通过后级放大器放大输出，在高频时也可提供超过60dB的增益。这种 2
方法的优点是电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理，选择此方案。
图3.2 总体设计方案 1.1增益控制电路设计方案 方案一：采用场效应管或三极管控制增益。主要利用场效应管的可变电阻区（或三极管等效为压控电阻）实现增益控制，电路简单，调试复杂。 方案二：采用高速乘法器型D/A实现。利用D/A转换器的VRef作信号的输入端，D/A的输出端做输出。用D/A转换器的数字量输入端控制传输衰减实现增益控制。此方案简单易行，但经实验知：当信号频率较高时，系统容易发生自激。 方案三：利用能够压控增益的放大器实现。其特点是可以用单片机方便地预置增益。 由于主放大器可以找到压控增益的器件AD603,故选用此方案。 1.2功率输出部分设计方案 放大器通频带从10kHz到6MHz，单纯用音频或射频放大的方法来完成功率输出，要做到6V有效值输出难度较大，而用高电压输出的运放来做又很不现实，因为市面上很难买到宽带功率运放。AD603输出最大有效值在2V左右，选用两级三极管进行直流耦合和发射极直流负反馈来构建末级功率放大，第一级进行电压放大，整个功放电路的电压放大在这一极，第二级进行电压合成和电流放大，将第一级输出的双端信号变成单端信号，同时提高带负载的能力。这时候采用分立元件就能显示出优势来了。 1.3有效值测量电路设计方案 方案一 利用高速ADC对电压进行采样，将一周期内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得出电压有效值：
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此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样难且计算量大，增加了软件难度。 方案二 对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值显示。只用了简单的 3
整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。 方案三 采用集成真有效值变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。这样可 以实现对任意波形的有效值测量。 综上所述，采用方案三，变换芯片选用AD637。AD637是真有效值变换芯片，它可测量的信号有效值可高达7V，精度优于0.5％，且外围元件少，频带宽，对于一个有效值为1V的信号，它的3dB带宽为8MHz,并且可以对输入信号的电平以dB形式指示，该方案硬件、软件简单，精度也很高，但不适用于高于8MHz的信号。此方案硬件易实现，并且8MHz以下时候测得的有效值的精度可以保证，在题目要求的通频带10kHz～6MHz内精度较高 1.4自动增益控制（AGC）设计方案 利用单片机根据输出信号幅度调节增益。输出信号检波后经过简单2级RC滤波后由单片机采样，截止频率为100Hz。由于放大器通频带低端在1kHz，当工作频率为1kHz时，为保证在增益变化时输出波形失真较小，将AGC响应时间设定为10ms，用单片机定时器0来产生10ms中断进行输出有效值采样，增益控制电压也经过滤波后加在可变增益放大器上。AGC控制范围理论上可达0～80dB，实际上由于输入端加了保护电路，在不同输出电压时AGC范围不一样，输出在4.5～5.5V时AGC范围约为70dB，而当输出为2～2.5V时AGC范围可达80dB。 2系统各模块的电路设计 2.1直流稳压电源部分 电源部分输出正负5V、正负15V电压供给整个系统。本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，正负15V,正负5V固定输出的三端稳压芯片，如LM7815、 LM7915、LM7805 、LM7905。 2.2输入缓冲和增益控制部分 输入缓冲和增益控制电路，由于AD603的输入电阻只有100Ω，要满足输入电阻大于2.4kΩ的要求，必须加入输入缓冲部分用以提高输入阻抗；另外前级电路对整个电路的噪声影响非常大，必须尽量减少噪声。故采用高速低噪声电压反馈型运放OPA642作前级跟随，同时在输入端加上二极管过压保护。输入部分先用电阻分压衰减，再由低噪声高速运放OPA642放大，整体上还是一个跟随器，二极管可以保护输入到OPA642 的电压峰峰值不超过其极限（2V）。其输入阻抗大于2.4kΩ。OPA642的增益带宽积为400MHz，跟随线性度好，这里放大3.4倍，100MHz以上的信号被衰减。输入输出端口用同轴电缆连接，以防自激。级间耦合采用电解电容并联高频瓷片电容的方法，兼顾高频和低频信号。 2.3增益控制部分 该部分采用AD603典型接法中通频带最宽的一种，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。该部分将AD603接成90MHz带宽的典型方法。增益和控制电压的关系为：AG(dB)=40×U+10，一级的控制范围 4
只有40dB，使用两级串联，AD603的2脚GNEG外接一个经TL431精密参考产生的0.5V精密参考电压。增益为AG(dB)=40×U1+40×U2+20，增益范围是－20～+60dB，满足题目要求。由于两级放大电路幅频响应曲线相同，所以当两级AD603串联后，带宽会有所下降，串联前各级带宽为90MHz左右，两级放大电路串联后总的3dB带宽对应着单级放大电路1.5dB带宽，根据幅频响应曲线可得出级联后的总带宽为60MHz。
图2.1输入缓冲和增益控制电路 2.4输出功率放大部分 选用两级三极管进行直流耦合和发射极直流负反馈来构建末级功率放大，第一级进行电压放大，整个功放电路的电压放大在这一级，第二级进行电压合成和电流放大，将第一级输出的双端信号变成单端信号，同时提高带负载的能力。电路放大倍数为：AG≈1＋R10/R9 ，整个功放电路电压放大约10倍。通过调节R10来调节增益，根据电源电压调节R7可调节工作点。
图2.2 功率放大电路 2.5单片机控制部分 控制部分（如图2.3）是由51系列单片机、A/D转换器、D/A转换器、键盘以及LCD12864液晶显示组成。使用12位串行A/D芯片MAX531和12位串行D/A芯 5
片MAX187，内部均包含一个基准源。 图2.3 单片机控制部分框图 系统软件设计与流程图 本系统单片机控制部分采用反馈控制方式，通过输出电压采样来控制电压增益。由于的设定增益有误差，所以软件上还需要进行校正。软件流程如图6.2所示。
图2.4系统软件流程图 有键按下 按键识别 N
增益增加 系统初始化 增益减少 AGC 取消AGC
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Y
A/D转换 D/A转换单片机 显示器 4*4键盘
