随着微电子技术的进步，宽带放大器在科研领域扮演着重要角色。其广泛应用于A/D转换器、D/A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。这些电路对运算放大器的频带宽度和电压增益提出了高要求。基于此，我们设计了一种可编程宽带放大器，其增益调节范围为-6至70 dB，步进间距为6 dB，AGC为60 dB，-3 dB通频带则为40 Hz至15 MHz。
该系统主要由可控增益放大器、功率放大与峰值检波、单片机显示和控制三大部分组成。其中，可变增益放大器以THS7001和AD603为核心。单片机控制THS7001实现增益粗调，通过D/A转换控制AD603实现增益细调，从而确保总增益在-6至70 dB的宽频带范围内线性变化。前置放大器采用宽带电压型反馈运放THS4011构成的射极跟随器，有效提高输入电阻；后级功率放大器则采用电流型反馈运放AD811，增强系统带负载能力。二极管峰值检波电路用于测量峰值，并通过A/D转换、D/A转换实现自动增益控制。系统界面友好，操作简便。
在选型方面，我们选择了电压反馈型运放THS4011作为前级输入，因为其具有同相和反相输入端阻抗相同、低噪声、增益带宽积为常数等优点。峰值检波电路则由二极管电路和电压跟随器组成。检波管在输入电压正半周通过时导通，对电容C1、C2充电至峰值。三极管基极由FPGA控制，产生10μs高电平使电容放电，减少前一频率测量对后一频率测量的影响，提高幅值测量精度。适当选择电容值，使得电容放电速度大于充电速度，从而实现峰值检波。
系统软件设计遵循结构化和层次化原则，由主程序及若干子程序构成。主程序通过调用子程序控制子程序间的时序，确保整个程序正常运行。系统软件设计部分由单片机和FPGA组成。单片机主要完成读取键值、控制增益和显示功能。FPGA则作为总线控制器，管理键盘、液晶和A/D转换器与单片机之间的数据交换。
AGC部分采用循环结构，将A/D转换采样得到的数据与预设值循环相比较，再通过D/A转换控制增益倍数，实现自动增益控制。测试结果显示，该系统总增益调节范围为-6至70 dB，-3 dB通频带为40 Hz至15 MHz。AGC动态范围大于60 dB，输出电压噪声小于300 mV。
通过使用专门的测试仪器，包括单片机仿真器、双踪示波器、PC机、多功能函数信号发生器和交流电压表等，我们成功验证了系统的各项性能指标。系统界面友好，操作简便，现已投入实际应用。
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