目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有模擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)均為較簡(jiǎn)單的模擬單元電路，如單管放大器(共射、共基)、負(fù)反饋放大器、集成運(yùn)算放大器基本運(yùn)算電路、場(chǎng)效應(yīng)管電路、OTL功率放大器等較為簡(jiǎn)單的模擬電路單元。

普通單管放大器不能同時(shí)對(duì)輸入輸出電阻進(jìn)行匹配，導(dǎo)致放大電路的帶寬受限；負(fù)反饋放大器的電流補(bǔ)償電路要消耗一定的功率，并且容易受到溫度等外界條件的影響，容易產(chǎn)生自激，從而導(dǎo)致放大倍數(shù)受限；場(chǎng)效應(yīng)管電路采用電壓控制元件，它的放大倍數(shù)小，一級(jí)放大只能做到幾倍，并且輸入端由于靜電感應(yīng)容易擊穿。OTL功率放大器輸出端采用大容量電解電容，體積龐大，笨重，消耗有色金屬，且效率較低，低頻和高頻特性均較差。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果差，并且有些較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根本無法開出。現(xiàn)市場(chǎng)上出售的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，雖然運(yùn)用了先進(jìn)技術(shù)，但價(jià)格昂貴，并且改裝、升級(jí)不方便，并且用于學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練、各類學(xué)科競(jìng)賽常用的新型模擬器件，如高速運(yùn)放、

高精度運(yùn)放、濾波器、高速AD／DA，可控增益放大器等，縱觀國(guó)內(nèi)的模擬電路實(shí)驗(yàn)箱此類資源卻較為貧乏。

本實(shí)驗(yàn)箱利用TI公司的芯片，研制出一種高性能的模擬電路實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱既能模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的需要，提高當(dāng)代大學(xué)生模擬技術(shù)水平，掌握模擬信號(hào)的實(shí)際調(diào)試情況，又可以作為綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生進(jìn)行電子競(jìng)技比賽提供開發(fā)平臺(tái)，提高大學(xué)生電子競(jìng)技能力，奠定未來工程師道路。

1．總體設(shè)計(jì)方案

高性能模擬電路實(shí)驗(yàn)箱總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。其中包括低頻放大器模塊、有源濾波器模塊、可控電流源模塊、高速放大器模塊、高速緩沖器模塊、AGC+VCA模塊、串行DAC

模塊、、并行DAC模塊、并行ADC模塊、單片機(jī)控制模塊、FPGA控制模塊。這些模塊均可以獨(dú)立開設(shè)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2．部分單元電路功能子模塊

2．1信號(hào)檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)

信號(hào)檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示，其中低頻放大器模塊和串行ADC模塊依次連接，輸入信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大，再經(jīng)過同相比例運(yùn)算處理后，從ADS805芯片輸出，zui終實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)。

應(yīng)用TI公司的雙電源運(yùn)算放大器TL082芯片作為前級(jí)放大，放大電路可以實(shí)現(xiàn)雙電源放大、直流耦合反向放大、交流耦合反向放大、直流耦合同向放大、交流耦合同向放大，采用TI公司

的儀表放大器INA128實(shí)現(xiàn)差分放大器。

圖1總體設(shè)計(jì)框圖

圖2信號(hào)檢測(cè)功能框圖

低頻放大器模塊包括雙電源放大器、單電源放大器1、單電源放大器2和差分放大器四部分。雙電源放大器部分，正電源接+l2v電壓，負(fù)電源接．12V電壓，包含一路信號(hào)輸入和一路信號(hào)

輸出。單電源放大器1是反向放大器包含直流耦合型和交流耦合型，兩種都設(shè)有輸入端和輸出端。單電源放大器2是同向放大器包含直流耦合型和交流耦合型，兩種都包含一路信號(hào)輸入和一路信號(hào)輸出。差分放大器包含兩路信號(hào)輸入和一路信號(hào)輸出。

2．2 自動(dòng)增益測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)增益測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)框圖如圖3所示，高速放大器模塊、高速緩沖器模塊、AGC+VCA模塊依次連接，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益測(cè)試。

圖3自動(dòng)增益測(cè)試功能框圖

高速放大器模塊包括電壓反饋同相電路、電壓反饋反相電路、電流反饋同相電路和電流反饋同相電路，所有的電路均設(shè)有輸入端和輸出端。

2．3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器功能的實(shí)現(xiàn)

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)框圖如圖4所示，F(xiàn)PGA模塊、并行DAC模塊和高速放大器模塊依次連接，實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。

圖4函數(shù)信號(hào)發(fā)生器功能框圖

AGC+VCA模塊包括單元電路供電模塊、自動(dòng)增益控制(AGC)電路和可控增益放大器(VCA)，單元電路供電模塊分別與自動(dòng)增益控制(AGC)電路和可控增益放大器(VCA)相連接，為各

模塊提供電源。
3．設(shè)計(jì)特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

(1)配套性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)箱可以完成模擬電子電路的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；

(2)可靠性高，實(shí)驗(yàn)插口座的固定由螺絲擰緊式改為焊接式，克服實(shí)驗(yàn)插孔座松動(dòng)的現(xiàn)象：

(3)直觀性強(qiáng)，面板示意圖線分明，布置合理，插接方便，有利學(xué)生獨(dú)食操作實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際動(dòng)手能力。

技術(shù)指標(biāo)：

(1)輸入電源：雙電源正負(fù)12V；

(2)信號(hào)采集：輸入信號(hào)頻率1Hz～5MHz，交流信號(hào)波形；

(3)自動(dòng)增益控制：輸入信號(hào)頻率lⅢz~8Ⅷz，幅度lmV-5VPP，控制輸出幅度固定輸出1VPP；

(4)函數(shù)信號(hào)源：頻率范圍1Hz~10MHz，幅值0～5 VPP：

(5)工作環(huán)境：溫度-10攝氏度-+50攝氏度。

高性能模擬電路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)研制成功，并已經(jīng)開始投入使用。其既可以為不同層次的學(xué)生提供綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽提供軟硬件資源，也可以為教師開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供有力條件。