本文采用微處理器MSP430F149控制帶8位易失性存儲(chǔ)器的四路SPI數(shù)字電位器MCP4351組成三級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波檢波信號(hào)放大增益的自動(dòng)控制。此方法工作效率高，適合寬動(dòng)態(tài)范圍的增益控制。下邊分別從硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)思路及總體實(shí)現(xiàn)方法等方面進(jìn)行分析。

　　1 增益自動(dòng)控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

　　智能微波開關(guān)接收部分對(duì)接收到的微波檢波器輸出信號(hào)進(jìn)行前置固定增益(增益約為1)放大以及濾波以后，通過三級(jí)程控放大電路放大，將信號(hào)幅值放大到要求的范圍，再由后續(xù)電路進(jìn)行解調(diào)和處理。放大器級(jí)聯(lián)模型如圖1所示。

　　為了適應(yīng)寬動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用，放大器的增益控制必須足夠的靈活。當(dāng)輸入幅值特別小的時(shí)候，放大電路要能夠?qū)⑿》敌盘?hào)放大到要求的范圍內(nèi);當(dāng)輸入幅值特別大的時(shí)候，放大電路還應(yīng)該能夠?qū)⒋蠓敌盘?hào)壓縮。因此，第一級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)最關(guān)鍵，要求對(duì)信號(hào)既可以放大也可以壓縮。而第二級(jí)和第三級(jí)放大電路僅具有放大能力就可以滿足實(shí)際應(yīng)用要求。

　　2 增益自動(dòng)控制電路硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)寬動(dòng)態(tài)范圍檢波器輸出信號(hào)的特點(diǎn)(輸出信號(hào)約為500μV～2.75 V)，本文設(shè)計(jì)的第一級(jí)程控增益放大電路要適應(yīng)如此寬動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的放大，同時(shí)又能夠?yàn)V除噪聲，故采用集成運(yùn)放、程控?cái)?shù)字電位器和電容組成了反相輸入的一階低通濾波電路，同時(shí)還具有增益調(diào)節(jié)功能，微處理器可以通過程序控制此電路的增益。所設(shè)計(jì)的第一級(jí)程控增益放大部分的電路原理圖如圖2所示(其中中R11和R12為程控?cái)?shù)字電位器R1)。

　　對(duì)圖1進(jìn)行分析，可以得到第一級(jí)程控放大電路的輸出電壓為：

　　在實(shí)際電路中，選用的集成放大器為L(zhǎng)M6154，它是四路高速低功耗集成運(yùn)放。選用的數(shù)字電位器為MCP4351，它是帶易失性存儲(chǔ)器的8位四路數(shù)字電位器。其電阻調(diào)節(jié)的步長(zhǎng)為：

　　式中：N1為0～256之間的十進(jìn)制整數(shù);Rw為電位器抽頭阻值(75 Ω)。

　　經(jīng)過計(jì)算可知：

　　通過以上分析可以看出，第一級(jí)程控增益放大部分不僅可以將信號(hào)幅值放大也可以將信號(hào)幅值壓縮，使得微波信號(hào)幅值始終保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。因此需要對(duì)程控增益進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制。

　　另外，由于R10非常小，且接近于Rw，所以當(dāng)剛上電時(shí)，N1取128(相當(dāng)于抽頭在中點(diǎn))，近似有g(shù)1=1。

第二級(jí)程控增益放大部分的電路原理圖#e#第二級(jí)程控增益放大部分的電路原理圖如圖3所示(其中R21和R22為程控?cái)?shù)字電位器R2)。

　　由圖2可以得到第二級(jí)程控放大電路的輸出電壓為：