目前,，國內(nèi)現(xiàn)有模擬電路實驗平臺均為較簡單的模擬單元電路，如單管放大器(共射,、共基),、負(fù)反饋放大器、集成運算放大器基本運算電路,、場效應(yīng)管電路,、OTL功率放大器等較為簡單的模擬電路單元。

普通單管放大器不能同時對輸入輸出電阻進行匹配,，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,；場效應(yīng)管電路采用電壓控制元件，它的放大倍數(shù)小,，一級放大只能做到幾倍,，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。這些實驗項目,，學(xué)生在做實驗的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果差,，并且有些較復(fù)雜的實驗項目根本無法開出。現(xiàn)市場上出售的模擬電子技術(shù)實驗裝置,，雖然運用了先進技術(shù),，但價格昂貴，并且改裝,、升級不方便,，并且用于學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練、各類學(xué)科競賽常用的新型模擬器件,，如高速運放,、

高精度運放、濾波器,、高速AD／DA,，可控增益放大器等，縱觀國內(nèi)的模擬電路實驗箱此類資源卻較為貧乏,。

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

1．總體設(shè)計方案

高性能模擬電路實驗箱總體設(shè)計框圖如圖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,、單片機控制模塊、FPGA控制模塊,。這些模塊均可以獨立開設(shè)相對應(yīng)的實驗項目,。

2．部分單元電路功能子模塊

2．1信號檢測功能的實現(xiàn)

信號檢測功能的實現(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,，輸入信號經(jīng)過信號放大，再經(jīng)過同相比例運算處理后,，從ADS805芯片輸出,，zui終實現(xiàn)信號檢測。

應(yīng)用TI公司的雙電源運算放大器TL082芯片作為前級放大,，放大電路可以實現(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實現(xiàn)差分放大器,。

圖1總體設(shè)計框圖

圖2信號檢測功能框圖

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,，包含一路信號輸入和一路信號

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輸入和一路信號輸出。差分放大器包含兩路信號輸入和一路信號輸出,。

2．2 自動增益測試功能的實現(xiàn)

自動增益測試功能的實現(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,，可以實現(xiàn)自動增益測試,。

圖3自動增益測試功能框圖

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)信號發(fā)生器功能的實現(xiàn)

函數(shù)信號發(fā)生器的實現(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，實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器,。

圖4函數(shù)信號發(fā)生器功能框圖

AGC+VCA模塊包括單元電路供電模塊,、自動增益控制(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)計特點和技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計特點：

(1)配套性強，實驗箱可以完成模擬電子電路的多項實驗,；

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

(3)直觀性強,，面板示意圖線分明,，布置合理，插接方便,，有利學(xué)生獨食操作實驗,，提高實際動手能力。

技術(shù)指標(biāo)：

(1)輸入電源：雙電源正負(fù)12V,；

(2)信號采集：輸入信號頻率1Hz～5MHz,，交流信號波形；

(3)自動增益控制：輸入信號頻率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,。

高性能模擬電路實驗平臺已經(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)計性的實驗環(huán)境，為大學(xué)生電子設(shè)計大賽提供軟硬件資源,，也可以為教師開發(fā)新的實驗項目提供有力條件,。