基于MSP430的直流宽带放大器设计

　　摘 要： 以压控增益宽带放大器VCA810 为主， 配合低噪声高速运放OPA820ID 和高输出电压低失真运放TH S3091D,设计并制作一个基于超低功耗单片机MSP430F155 的5 V 单电源供电的宽带低噪声放大器。由单片机软件实现VCA810增益控制及输出波形幅值显示。电压增益为- 20~ + 60 dB 可调， 在增益下， 通频带为10 H z~ 10 M Hz, 负载50Ω情况下可输出峰峰值29 V 的电压。为解决宽带放大器的自激问题及减小输出噪声， 采用了多种形式的抗干扰措施， 抑制噪声，改善放大器的稳定性。

　　随着社会生产力的发展， 人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是， 无线通信技术得到了迅猛的发展， 技术也越来越成熟。而宽带放大器是上述通信系统和其他电子系统必不可少的一部分， 低噪声放大电路模块很大程度上决定了系统的整体指标。由此可知， 宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用， 于是人们对它的要求也越来越高。

　　1  总体设计方案

　　1. 1  宽带放大器设计技术指标

　　宽带放大电路的设计中主要考虑增益、通频带、动态范围， 稳定性等。这里设计的主要指标如下：

　　（ 1） 用5 V 单电源供电， 输出为50Ω阻性负载；

　　（ 2） 放大器电压增益大于等于40 dB（ 100 倍） , 并尽量减小带内波动；

　　（ 3） 在增益下， 放大器下限截止频率不高于20 Hz, 上限截止频率不低于10 MHz;

　　（ 4） 在输出负载上， 放大器不失真输出电压峰峰值大于等于10 V。

　　放大器输入为正弦波时， 可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值。

　　1. 2  总体方案描述

　　系统组成框图如图1 所示。系统主要由4 个部分构成： 前置放大电路、可控增益放大电路、后级功率放大电路和单片机显示控制模块。级用OPA820ID 构成的放大电路增益为6 dB, 实现了输入阻抗匹配； 可控增益放大电路由VCA810 组成， 实现了- 40~ + 40 dB的动态增益变化； 后级放大电路增益为14 dB; 单片机显示控制模块完成对VCA810 的控制以及输出电压检测功能并用液晶显示输出电压的峰峰值和有效值。

图1  系统总体框图

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参考文献:

[1]. VCA810  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/VCA810+_689127.html.
[2]. MSP430F155  datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MSP430F155+_1095591.html.
[3]. MSP430 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/MSP430_490166.html.