基于MSP430的直流寬帶放大器設計

摘要：以壓控增益寬帶放大器VCA810為主，配合低噪聲高速運放OPA820ID和高輸出電壓低失真運放THS3091D，設計并制作一個基于超低功耗單片機MSP430F155的5 V單電源供電的寬帶低噪聲放大器。由單片機軟件實現VCA810增益控制及輸出波形幅值顯示。電壓增益為-20～+60 dB可調，在最大增益下，通頻帶為10 Hz～10 MHz，負載50 Ω情況下可輸出峰峰值29 V的電壓。為解決寬帶放大器的自激問題及減小輸出噪聲，采用了多種形式的抗干擾措施，抑制噪聲，改善放大器的穩定性。
關鍵詞：寬帶放大器；VCA810；MSP430；單電源；峰值檢測

隨著社會生產力的發展，人們迫切地要求能夠遠距離隨時隨地迅速而準確地傳送多媒體信息。于是，無線通信技術得到了迅猛的發展，技術也越來越成熟。而寬帶放大器是上述通信系統和其他電子系統必不可少的一部分，低噪聲放大電路模塊很大程度上決定了系統的整體指標。由此可知，寬帶放大器在通信系統中起到非常重要的作用，于是人們對它的要求也越來越高。

1 總體設計方案
1．1 寬帶放大器設計技術指標
寬帶放大電路的設計中主要考慮增益、通頻帶、動態范圍，穩定性等。這里設計的主要指標如下：
(1)用5 V單電源供電，輸出為50 Ω阻性負載；
(2)放大器電壓增益大于等于40 dB(100倍)，并盡量減小帶內波動；
(3)在最大增益下，放大器下限截止頻率不高于20 Hz，上限截止頻率不低于10 MHz；
(4)在輸出負載上，放大器最大不失真輸出電壓峰峰值大于等于10 V。放大器輸入為正弦波時，可測量并數字顯示放大器輸出電壓的峰峰值和有效值。
1．2 總體方案描述
系統組成框圖如圖1所示。系統主要由4個部分構成：前置放大電路、可控增益放大電路、后級功率放大電路和單片機顯示控制模塊。第一級用OPA820ID構成的放大電路增益為6 dB，實現了輸入阻抗匹配；可控增益放大電路由VCA810組成，實現了-40～+40 dB的動態增益變化；后級放大電路增益為14 dB；單片機顯示控制模塊完成對VCA810的控制以及輸出電壓檢測功能并用液晶顯示輸出電壓的峰峰值和有效值。