一种程控放大器
阅读说明：本技术 一种程控放大器 (Program control amplifier ) 是由 甘永进 王强 李琼 罗杨静 于 2019-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种程控放大器,涉及放大器的技术领域,解决了现有技术中的放大器滤波效果差且工作不稳定的技术问题。它包括主控模块和功率放大模块；还包括前置放大模块、椭圆带通滤波模块、可控增益放大模块和数模转换模块,前置放大模块的输入端输入输入信号,前置放大模块通过椭圆带通滤波模块与可控增益放大模块连接,可控增益放大模块的输出端与功率放大模块连接,主控模块通过数模转换模块与可控增益放大模块的使能端连接。本发明可对放大器的增益进行调节,不仅工作稳定,而且滤波效果好、波形无失真,频带范围也较宽。(The invention discloses a program control amplifier, relates to the technical field of amplifiers, and solves the technical problems of poor filtering effect and unstable work of the amplifier in the prior art. The device comprises a main control module and a power amplification module; the power amplifier comprises a power amplification module, a main control module and a pre-amplification module, and is characterized by further comprising a pre-amplification module, an elliptical band-pass filtering module, a controllable gain amplification module and a digital-to-analog conversion module, wherein an input signal is input at the input end of the pre-amplification module, the pre-amplification module is connected with the controllable gain amplification module through the elliptical band-pass filtering module, the output end of the controllable gain amplification module is connected with the power amplification module, and the main control module is connected with the enabling end of the controllable gain amplification module. The invention can adjust the gain of the amplifier, and has the advantages of stable work, good filtering effect, no waveform distortion and wider frequency band range.)
技术领域
本发明涉及放大器的技术领域，更具体地说，它涉及一种程控放大器。
背景技术
随着科学技术的进步，放大器在制作工艺上有着显著的突破。目前各国科学工作者都持续的对放大器进行研究开发，希望可以制造出可靠性更强、成本更低的放大器模块。而具有低工作电源电压/电流、低噪声和失真度、具有集成功能的放大器在市场上，其前景乐观。目前市面上的放大器主要的通过主控模块的单片机直接对放大器的增益倍数进行调节，但这种调节方式对单片机的要求较高，不仅占用了单片机内部的资源，还容易受到外部的干扰，使系统工作不稳定。此外，现有的放大器还存在着对输入信号的滤波效果差，信号容易出现失真的问题，或者使滤波后的信号还夹带着不需要的频段，影响放大器的工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种程控放大器，工作时更加稳定，且滤波效果好。
本发明的技术方案是在于：一种程控放大器，包括主控模块和功率放大模块，所述主控模块用于生成数字信号，还包括前置放大模块、椭圆带通滤波模块、可控增益放大模块和数模转换模块；
所述前置放大模块用于将输入信号进行放大；
所述椭圆带通滤波模块对放大后的输入信号进行滤波，同时还将其位于椭圆带通滤波模块的频带以外的频段进行衰减，再将滤波衰减后的所述输入信号输送至可控增益放大模块；
所述数模转换模块根据由主控模块发送来的数字信号转换成模拟信号，并将所述模拟信号输送至可控增益放大模块的使能端，以控制所述可控增益放大模块的增益倍数；
所述可控增益放大模块根据模拟信号改变自身的增益倍数，并将滤波衰减后的所述输入信号以改变后的增益倍数进行增益，生成增益信号，再将所述增益信号输送至功率放大模块。
作进一步的改进，所述椭圆带通滤波模块为至少五阶的椭圆带通滤波模块。
进一步的，所述椭圆带通滤波模块包括第一电容和第三电感，所述第一电容的一端与前置放大模块的输出端连接，所述第一电容的另一端通过依次串联的第一电感、第二电容、第二电感和第三电容与第三电感的一端连接，所述第三电感的另一端与可控增益放大模块的输入端连接；所述第一电感与第二电容的连接端通过串联连接的第四电感和第四电容接地，所述第一电感与第二电容的连接端还通过串联连接的第五电感和第五电容接地；所述第二电感与第三电容的连接端通过串联连接的第六电感和第六电容接地，所述第二电感与第三电容的连接端还通过串联连接的第七电感和第七电容接地。
更进一步的，所述可控增益放大模块包括可控放大芯片和电源端，所述可控放大芯片的第三引脚通过第八电容与椭圆带通滤波模块的输出端连接，所述可控放大芯片的第四引脚通过第九电容接地；所述可控放大芯片的第十六引脚通过第十电容与功率放大模块的输入端连接，且所述可控放大芯片的第十六引脚还通过第一低通滤波单元与电源端连接，所述可控放大芯片的第十五引脚通过第十一电容接地，且所述可控放大芯片的第十五引脚还通过第二低通滤波单元与电源端连接；所述可控放大芯片的第二十四引脚与数模转换模块连接。
更进一步的，所述可控放大芯片的型号为ADL5330。
更进一步的，所述数模转换模块包括DAC7621转换芯片，所述DAC7621转换芯片的第三引脚与可控放大芯片的第二十四引脚连接。
更进一步的，所述前置放大模块包括第一放大单元和第二放大单元，所述第一放大单元的输入端接收输入信号，并将所述输入信号进行放大，所述第二放大单元的输入端接收经由第一放大单元放大后的输入信号，并将放大后的所述输入信号再次进行放大，所述第一放大单元与第二放大单元的增益倍数一致，且所述第一放大单元与第二放大单元的增益均为固定值。
更进一步的，本程控放大器还包括按键模块，所述按键模块产生触发信号，并将所述触发信号输送至主控模块，所述主控模块根据所述触发信号生成数字信号。
有益效果
本发明的优点在于：在前置放大模块与可控增益放大模块之间添加一椭圆带通滤波模块，以对经由前置放大模块放大后的输入信号进行滤波衰减，提高了本程控放大器的频带范围，有效的减少了波形失真的现象。而且通过椭圆带通滤波模块进行滤波，其截止特性好，有效的避免了位于频带范围之外的波形对本程控放大器造成的影响，使其工作效果更好。另外，在主控模块与可控增益放大模块之间增加一数模转换模块，避免了通过主控模块直接控制可控增益放大模块而占用其内部资源的问题，而且数模转换模块对数据的转换效果更好、更稳定，从而对可控增益放大模块使能端的控制更加稳定可靠，有效的提高了本程控放大器的工作稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构方框示意图；
图2为本发明的前置放大模块电路结构示意图；
图3为本发明的椭圆带通滤波模块电路结构示意图；
图4为本发明的可控增益放大模块电路结构示意图；
图5为本发明的功率放大模块电路结构示意图；
图6为本发明的数模转换模块电路结构示意图；
图7为本发明的按键模块电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
参阅图1，本发明的一种程控放大器，包括主控模块和功率放大模块，主控模块用于生成数字信号。其中，主控模块包括MSP430单片机，用于控制本程控放大器的增益倍数。参阅图5，本实施例的功率放大模块包括第十四电容C14、第十五电容C15和AH101-G功率放大芯片U4，第十四电容C14的一端与可控增益放大模块的输出端连接。具体的，第十四电容C14的一端与可控放大芯片U3的第十六引脚连接。第十四电容C14的另一端通过第一电阻R1与AH101-G功率放大芯片U4的输入端连接，AH101-G功率放大芯片U4的输出端与第十五电容C15的一端连接，第十五电容C15的另一端为本程控放大器的输出端。AH101-G功率放大芯片U4的输出端还通过第十电感L10和第二电阻R2与电源端连接，第十电感L10与第二电阻R2的连接端通过第十六电容C16接地。本程控放大器还包括前置放大模块、椭圆带通滤波模块、可控增益放大模块和数模转换模块。
前置放大模块用于将输入信号进行放大。前置放大模块包括第一放大单元和第二放大单元，第一放大单元的输入端接收输入信号，并将输入信号进行放大，第二放大单元的输入端接收经由第一放大单元放大后的输入信号，并将放大后的输入信号再次进行放大。本实施例的第一放大单元与第二放大单元的增益倍数一致；且第一放大单元与第二放大单元的增益均为固定值。具体的，参阅图2，第一放大单元和第二放大单元的电路结构一致，且第一放大单元的第一放大芯片U1和第二放大单元第二放大芯片U2均为OPA695。本实施例的前置放大模块通过图2所述的电路结构，使其放大增益的值固定在20dB。
椭圆带通滤波模块对放大后的输入信号进行滤波，同时还将其位于椭圆带通滤波模块的频带以外的频段进行衰减，再将滤波衰减后的所述输入信号输送至可控增益放大模块。本实施例中，椭圆带通滤波模块为至少五阶的椭圆带通滤波模块。优选的，椭圆带通滤波模块为五阶的椭圆带通滤波模块，用以将前置放大模块的输出信号中的杂波滤除，使本程控放大器的工作更加稳定；同时，五阶的椭圆带通滤波模块大大的提高了本程控放大器的频带范围，有效的减少了波形失真的现象。
参阅图3，具体的，椭圆带通滤波模块包括第一电容C1和第三电感L3。第一电容C1的一端与前置放大模块的输出端连接，第一电容C1的另一端通过依次串联的第一电感L1、第二电容C2、第二电感L2和第三电容C3与第三电感L3的一端连接，第三电感L3的另一端与可控增益放大模块的输入端连接。第一电感L1与第二电容C2的连接端通过串联连接的第四电感L4和第四电容C4接地，第一电感L1与第二电容C2的连接端还通过串联连接的第五电感L5和第五电容C5接地。第二电感L2与第三电容C3的连接端通过串联连接的第六电感L6和第六电容C6接地，第二电感L2与第三电容C3的连接端还通过串联连接的第七电感L7和第七电容C7接地。本实施例的椭圆带通滤波模块可以提供频带宽在250MHz-350MHz的范围，并且频带内波动小。通过专业的滤波器设计软件FilterSolution对本实施例的椭圆带通滤波模块进行实验仿真，其频带内的信号波动小于2dB；且当输入信号的频率在≦200MHz或≧400MHz时，此时椭圆带通滤波模块对信号的衰减大于20dB，其波动小、截止特性好，有效的避免了位于频带范围之外的波形对本程控放大器造成的影响，使其工作效率更高，效果更好。
数模转换模块根据由主控模块发送来的数字信号转换成模拟信号，并将模拟信号输送至可控增益放大模块的使能端，以控制可控增益放大模块的增益倍数。在主控模块与可控增益放大模块之间增加一数模转换模块，用于增加本程控放大器的工作稳定性；并且通过数模转换模块还可避免过度的占用主控模块的资源，令其运行效果变差。可控增益放大模块根据模拟信号改变自身的增益倍数，并将滤波衰减后的输入信号以改变后的增益倍数进行增益，生成增益信号，再将增益信号输送至功率放大模块。
参阅图4，具体的，可控增益放大模块包括可控放大芯片U3和电源端VDD。其中，可控放大芯片U3的型号为ADL5330。可控放大芯片U3的第三引脚通过第八电容C8与椭圆带通滤波模块的输出端连接。具体的，可控放大芯片U3的第三引脚通过第八电容C8与第三电感L3的输出端连接。可控放大芯片U3的第四引脚通过第九电容C9接地；可控放大芯片U3的第十六引脚通过第十电容C10与功率放大模块的输入端连接，且可控放大芯片U3的第十六引脚还通过第一低通滤波单元与电源端VDD连接，可控放大芯片U3的第十五引脚通过第十一电容C11接地，且可控放大芯片U3的第十五引脚还通过第二低通滤波单元与电源端VDD连接；可控放大芯片U3的第二十四引脚与数模转换模块连接。其中，第一低通滤波单元包括第八电感L8和第十二电容C12，可控放大芯片U3的第十六引脚与第八电感L8的一端连接，第八电感L8的另一端与电源端VDD连接，且还通过第十二电容C12接地。第二低通滤波单元包括第九电感L9和第十三电容C13，可控放大芯片U3的第十五引脚与第九电感L9的一端连接，第九电感L9的另一端与电源端VDD连接，且还通过第十三电容C13接地。参阅图6，数模转换模块包括DAC7621转换芯片U5，DAC7621转换芯片U5的第三引脚与可控放大芯片U3的第二十四引脚连接。本程控放大器通过DAC7621转换芯片U5接收MSP430单片机发送来的数据信号，并根据该数据信号生成模拟信号，通过该模拟信号改变ADL5330可控放大芯片U3第二十四引脚的电压，从而改变ADL5330可控放大芯片U3的增益倍数，进而达到本程控放大器增益可控的目的。本实施例的ADL5330可控放大芯片U3的增益再-31dB至22dB范围内可调，可控增益的范围大，从而使其适用范围更广。
参阅图7，本程控放大器还包括按键模块，按键模块产生触发信号，并将触发信号输送至主控模块，主控模块根据触发信号生成数字信号。本实施例的按键模块包括四个电路结构一致的按键触发单元，四个按键触发单元与MSP430单片机的四个I/O引脚一一对应的连接。MSP430单片机通过读取四个按键触发单元的触发信号，并根据粗放信号生成用以控制ADL5330可控放大芯片U3增益的数字信号。本实施例的程控放大器，通过按键触发单元可使其以5dB为步进，从0dB到40dB增益可控。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。