基于MSP430F449單片機寬帶直流放大器的設計

　　1．數據處理和控制核心選擇
　　
　　方案一：采用單片機AT89S52+FPGA來(lái)實(shí)現信號增益控制、數據處理和人機界面控制等功能。由于本系統不涉及大量的數據存儲和復雜處理，FPGA的資源得不到充分利用，成本較高。

　　方案二：采用單片機MSP430F449實(shí)現整個(gè)系統的統一控制和數據處理。而單片機MSP430F449是一種16位超低功耗微處理器，具有豐富的片上外設和較強的運算能力，支持在線(xiàn)編程，使用十分方便，性?xún)r(jià)比高。故采用方案二。
　　
　　2．信號增益控制及功率放大方案設計
　　
　　方案一：采用三極管構成多級放大電路實(shí)現≥60dB的增益，并使用分立元件自行搭建后級功放。本方案成本低，但晶體管配對困難，電路設計復雜，增益的步進(jìn)調節難以實(shí)現，工作點(diǎn)調試繁瑣，且電路穩定性差，容易產(chǎn)生自激現象。
　　
　　方案二：采用集成芯片，如采用低噪聲、精密控制的可變增益放大器AD603作增益控制核心器件，采用高電壓輸出的寬帶運放完成功率輸出。
　　
　　AD3603溫度穩定性高，其增益(dB)與控制電壓(V)成線(xiàn)性關(guān)系，使用D／A輸出控制電壓能實(shí)現精確數控。但成本較高。電路集成度高、設計簡(jiǎn)潔，設計周期短。
　　
　　綜上所述，采用方案二。

　　二、總體方案設計及系統方框圖

　　系統總體框圖如下圖所示。
　　
　　總體方案描述：本系統輸入信號經(jīng)過(guò)前級放大電路、后級程控放大和末級功率放大，實(shí)現了90dB的最大電壓增益。后級功率放大器使用高電壓輸出的寬帶運放，提高了輸出電壓有效值。采用單片機MSP430F449作為數據處理和控制核心。通過(guò)D／A轉換器調整AD603的控制電壓，程序控制調節增益，通過(guò)繼電器切換后級程控放大電路通道，實(shí)現了放大器增益×1，×10，×100……的控制功能。
　　
　　通過(guò)繼電器切換兩路橢圓濾波器實(shí)現了通頻帶選擇。手動(dòng)調節連續可調電位器，連續改變AD603的控制電壓，實(shí)現了增益連續調節功能。
　　
　　零點(diǎn)漂移問(wèn)題。放大器零漂、失調主要由AD603輸入端產(chǎn)生，每當調節AD603不同的增益時(shí)，輸出的直流偏離電壓也不同。本系統在每次測試前先將AD603輸入短路，用MSP430F449內部ADC對調零放大器輸出電壓采樣，利用單片機和數字算法控制D/A轉換器輸出對應的調節電壓，控制調零放大器輸出為零。這樣既抑制了直流零點(diǎn)漂移，又實(shí)現了自動(dòng)調零校準功能。