成都电子机械高等专科学校学报 Journal of Chengdu Electromechanical College 第12卷 第3期
2009年9月 Vol. 12. No. 3Sep. 2009
张 霆
（成都电子机械高等专科学校 中国 四川 成都 601131）
摘 要： DDS 芯片产生的信号幅值不可控制，且随着频率改变，输出信号幅值在一 www.wifiok.info定范围内改变，然而作为信号源常常需要信号幅值的精确控制。本文利用TI 公司的可控
增益放大器VCA822设计了增益自动调整电路和程控放大电路。实现将DDS 芯片产生的 不确定幅值的正弦波通过增益自动调整电路后，变化为固定幅值的正弦信号，再通过程控
放大器完成输出正弦信号幅值0.5V~5V 程控可调。
关键词：DDS；可控增益放大器；峰值检波；程控放大器
中图分类号：TN74 文献标识码：A 文章编号：1008-5440 (2009) 03-0008-04
信号发生器是一种常用仪器，能够实现多种波形、多种频率、多种幅值的信号输出。在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。目前，大多数的信号发生器采用了DDS 原理实现正弦波、方波、三角波的产生。特别是DDS 芯片的出现，大大方便了设计者，通过MCU 直接对DDS 芯片进行控制，便可产生高频率、高精度正弦信号。
但是DDS 器件（本设计中选用AD9851）输出的正弦信号只有固定幅值，无法满足幅值可调，并且DDS 器件的输出信号会随着输出频率的不断上升，其幅值成滚降趋势，也就是说频率越高，输出波形的幅值越小，因此利用普通的可编程放大器难以实现幅值精确控制。笔者提出的程控放大器方案可以完美的解决这一问题。
1 程控放大器设计方案
程控放大器的系统设计框图如图1所示。
图1 程控正弦波发生器设计框图
该方案采用AT89S51单片机作为控制核心，由AT89S51编程控制AD9851生成不同频率和相位的正弦波形，本文主要针对程控放大器的设计，对DDS 的部分不做说明。
收稿日期：2009－08－26
作者简介：张霆（1979－ ），男，汉族，四川成都人，通信工程系助教，本科，研究方向：电子与信息工程。
张 霆：基于VCA822的正弦信号发生器程控放大器
2009年第3期
DDS输出正弦信号经过可控增益放大器VCA822构成的程控放大电路，实现10Hz~10MHz的正弦波发生器，正弦波幅值0.5V~5V程控可调，步进20mV。根据AD9851的性质可知，要实现频率从10Hz~10MHz 的控制，其输出的正弦波幅值将在0.5V~1V之间变化，为了做到输出信号幅值的精确控制，本方案采用了增益自动调整电路把AD9851的不确定输出幅值转化为0.25V的固定幅值正弦波，再通过程控增益放大电路完成正弦波幅值0.5V~5V程控可调，步进20mV。
1.1 增益自动调整电路
该方案的核心是TI公司的可控增益放大器VCA822。VCA822是TI公司的新出品的一款DC耦合的、宽频带、V/V线性、持续可变增益的放大器。其最大频带宽度可达150MHz，在G=10V/V时峰峰值输出5V的全功率情况下，带宽仍然可达137MHz。对于我们要求的10MHz的最高输出频率，VCA822完全能达到要求。同时VCA822具有40dB的增益可调能力，既可完成我们要求的信号衰减功能，又可完成信号的0.5V~5V可调的放大功能。其增益自动调整电路方案如图2 所示。
图2 自动增益调整电路
1.2 VCA822构成的增益可调电路
在此方案中，VCA822实现增益控制功能，通过峰值检波电路所产生的控制电压VG把0.5V~1V的
粽子机正弦信号衰减为0.25V的固定峰峰值信号，VCA822构成的增益可调电路，如图3所示。
图3 VCA822构成的增益可调电路
1.3 OPA300构成的固定增益放大电路光纤器件
由于输入信号的幅值是变化的，为了实现增益自动控制，在前一级输出后，我们采用了固定增益放
大器、峰值检波电路以及电压比较电路组成的反馈电路，实现VCA822的增益自动控制。在输入信号变
化的情况下，自动衰减为固定峰峰值0.25V的信号输出。固定增益放大器采用TI公司的OPA300运放作
为固定增益放大器，OPA300是一种低噪声高速CMOS运算放大器，具有高带宽（180MHz）、低噪声
（3nV/rtHz）、极短建立时间（150ns到0.0015%）以及低谐波失真等特性。OPA300非常适合用于低噪声
前置放大器、IF/RF放大器及有源滤波应用。这里OPA300把输入信号，放大到2V左右，这样可以更好
的进行峰值检波，如图4 所示。
成都电子机械高等专科学校学报 第12卷2009年9月
1.4 峰值检波电路
将OPA300的信号通过二极管进行整流后会发生
0.7V的管压降，在通过RC电路的组合进行检波。经
过由OPA727构成的比较器处理后输出，反馈给前级
的VCC822的VG端，完成对输入信号的自动增益控
点火装置制，如图5所示。
1.5 数控增益放大器
oadm
由于前级电路已经把幅值可变的正弦信号调整
为固定幅值为0.25V的正弦信号，该级电路只需要完苯丙酮合成
成增益的数字化控制就行了，VCA822构成的增益可
调电路前面已经介绍，通过DA芯片可以精确得到
VG端的控制电压。D/A转化模块如图6所示。通过图4 OPA300构成的固定增益放大电路
AT89S51对ADI公司的8位数模转换器AD558控制，输出256级的可变的控制电压，实现对VCA822的VG端的控制，完成对0dB~40dB的程控放大。由于
VCA822的输出电压可达5V，这样就完成了对正弦信号的0.25V~5V的峰值电压控制。
图5 峰值检波电路
张 霆：基于VCA822的正弦信号发生器程控放大器
2009年第3期
2 结束语
作为DDS原理设计的正弦信号发生器后级放大电路，由于该级的输入信号幅值在一定范围内变化，普通的增益放大电路只能完成输出正弦信号的幅值可调，不能实现幅值精确可调。该设计很好地解决了
信号幅值的精确可调，可调范围达到0.25V~5V，步进20mV，频带宽度达到了10MHz以上，很好的完成设计要求。但是还有很多问题值得我们进一步思考，如放大电路与DDS芯片之间的隔离问题，放大电路两级之间的隔离问题，以及输出负载能力的进一步提高等。
参考文献：
[1] 嵚
马海洋，曾真，徐广. 正弦信号发生器[J]. 国外电子元器件，2008，12.
[2] 周大敏. 一种低噪声可变增益放大器[J]. 微电子学，2000，04.
[3] 宋宁美，陈斌. 一种高频宽带增益控制模块的设计与实现[J]. 电子电气教学学报，2008，12.
[4] 徐柳娟，朱应煌. 基于ARM2132的高精度信号发生器的设计[J]. 浙江水利水电专科学校学报，2009，03.
Digital Programmable Amplifier of the Sine Signal Generator
Based on VCA822
Zhang Ting
(Chengdu Electromechanical College, Chengdu 610031, China)
Abstract: The signal amplitude produced by DDS chip is generally uncontrollable, and the output signal amplitude changes within a certain range with frequency changes. However, precise control of signal amplitude is needed as signal source. Using controllable gain amplifier VCA822 of TI, the author designed an automatic gain adjustment circuit and a programmable amplifier. This makes it possible that the amplitude uncertain sinusoidal wave produced by DDS chip is changed into amplitude fixed sinusoidal signal through the gain automatic adjustment circuit and then the programmability and adjustability is realized through outputting sinusoidal signal amplitude 0.5V-5V by the programmable amplifier.
Key words: DDS；Controllable gain amplifier；Peak detector；Program-controlled amplifier
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议