高频报告-可调增益宽带放大器设计
可调增益宽带放大器设计

3 . 3面的构 成因素对室 内 设 计的影响
面 是 点和 线 的结合 ,也是 环境 艺术 设计 最 重要的造型元素,无论是实体面还虚面 ,它 们 不同的组合将会呈现不同空 间形态 ,给人 以 不 同的视 觉享受。例如 由直线构成的面使人会 产生 点的组合可 以构成面 , 这个面可 以是实体
E l e c t r o n i c t e c h n o l o g y・ 电子技术
可调增益宽带放大器设计
文/ 乔鼎恒 吴小林 叶青 庞学策
本 设 计 以宽 带放 大电路 、可 调 衰减 电路 为核 心 实现 微 小信 号 的宽带放 大功 能。系统主要 由:宽 带放 大模块 、功率驱 动输 出模 块、 衰 减 器模块 和键 盘 显 示模块 四 大 部 分组 成 。用 K 6 0 D N 5 1 2 Z V L Q 1 0 作 为 系统 主控 M C U , 实 现 键 盘 键 值 的 接 收,衰 减 器 系数 的发 送和 液 晶 显 示的发 送 等功 能; 系统 具有 A v 在0 - 6 O d B范围 内可调, 工作 频 带 0 . 3 M H z 一 1 O O M H z ,频带 内增益 起伏 <l d B 等特点,有较 高的实用性 。
宽 Βιβλιοθήκη 可 宽 可
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带 — — — _ — — 1 调 / — — — _ — 1 / 带 — — — — 1 / 调 — — — - — 1 / 带 放 — — — — 1 / 调 -> 带 放 衰 放 衰 衰 放
存在 的面 , 也 可 以 是视 觉 感 觉 所 产 生 的 虚 面 。
互衔接,相得益彰,不断地进行巧妙组合与排 列 ,就像音乐 中的七个音符 ,通过高 、中、低 音的或重复或间隔或有序的排列,就谱写 出无 数动人的音乐和华美的乐章 。同样 ,在设计的 过程 中 , 设计师要遵 守设计 形式 美的基本法则 , 把平面 构成的基 本原理有机 地运用在室内空间 的设计 中 , 充分发挥各 自的优势和特点,把点、 线 、面在平面 与室内空间充分融合在一起,加 之精心 设计 ,把这些元 素全面 展现在 室内空间 中,给人一种唯美的视觉享受 。
增益可调射频宽带放大器

毕业设计(论文)2016 届题目增益可调射频宽带放大器设计专业电子信息工程学生姓名朱崇尚学号********指导教师肖良军论文字数约1万1千完成日期2015年12月15日湖州师范学院教务处印制增益可调射频宽带放大器设计摘要:射频放大器是通信系统中与收发信号中的一块重要组成部分,其各个方面的性能好坏会直接影响整个系统的运行[1]。
随着当今社会信息化的发展,对于射频宽带放大器的要求也越来越高。
鉴于此,本文实现了一种以STC89C52为控制核心来实现增益可调的射频宽带放大器设计。
本设计的放大部分采用三级放大,高速运放OPA695作为前置固定增益放大,用于阻抗匹配并降低信号源输入的噪声,VCA821作为中间级的增益可调放大,THS3201作为后级的功率放大。
该放大器具有前后级工作互不影响,频率特性良好的特点,而且整个系统稳定性强,实现了宽带放大,最后根据实际测量的数据,本设计的放大器能够较好完成增益可调宽带放大。
关键词:宽带放大,增益可调,VCA821The Design of Gain Adjustable RF Broadband AmplifierAbstract: Radio frequency amplifier is an important part of the communication system, and the performance of the RF amplifier can directly affect the operation of the whole system. [1]. With the development of information technology in today's society, the requirements for RF broadband amplifiers are becoming higher and higher. In view of this, this paper realized a kind of RF broadband amplifier design with STC89C52 as the control core. The design of the amplifier using three amplifier, high speed operational amplifier OPA695 as a pre fixed gain amplifier for impedance matching and noise reduction signal input, VCA821 as the middle level adjustable gain amplifier, THS3201 power amplifier as post. The amplifier has the characteristics of good performance of the front and rear, the frequency characteristic is good, and the stability of the whole system is strong, and the broadband is amplified. Finally, according to the actual measurement data, the design of the amplifier can achieve a better gain adjustable broadband amplifier.Key words: Broadband amplification, gain adjustable, VCA821目录第1章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 射频放大器研究现状及发展趋势 (1)1.2.1 射频放大器研究现状 (1)1.2.2 发展趋势 (1)1.3 设计目标 (2)第2章系统硬件设计 (3)2.1 系统整体框图 (3)2.2 单片机最小系统 (3)2.2.1 单片机STC89C52RC简介 (3)2.2.2 复位电路 (4)2.2.3 晶振电路 (4)2.2.4 按键电路 (4)2.3 中间级可调增益模块 (5)2.3.1 方案讨论 (5)2.3.2 中间级增益可调放大模块 (5)2.4 前置固定增益放大模块 (6)2.5 后级功率放大模块 (7)2.6 DA数模转换模块 (8)2.7 显示模块 (9)2.8 供电模块 (9)2.9 系统硬件总结 (9)第3章系统软件设计 (11)3.1 系统软件流程图 (11)3.2 中断服务子程序 (12)3.3 按键处理子程序 (13)3.4 DA数模转化子程序 (13)3.5 系统软件总结 (14)第4章设计结果与总结 (15)4.1 设计总结 (15)4.2 设计结果 (15)4.3 检测结果 (16)参考文献 (18)致谢 (19)第1章绪论1.1选题背景及意义现在的社会是一个信息化极度爆炸的社会,所以对于信息的处理以及应用在社会上的各个行业都非常重视,并且投入相当大的人力与财力进行相应的研究与设计。
一种高增益步进可调的宽带直流放大器设计

一种高增益步进可调的宽带直流放大器设计【摘要】设计了一种宽带直流放大器。
该系统采用两级宽带压控可变增益放大器AD603和高精度、高分辨率的12位数模转换器TLV5638实现可靠的高增益及增益高精度连续步进可调。
输出级采用大电流输出运放THS6022,以提高带负载能力和输出电压。
在带宽选择上,使用高速运放构成有源滤波器和高灵敏的信号切换继电器实现不同带宽设置。
该系统采用了抗干扰措施有效地减少噪声、电源纹波并抑制自激。
经测试,系统增益最小0dB,最大增益80dB,步进1dB,并可预置增益,误差小于0.2dB,通过有效散热、增益调整,使得在50Ω负载下最大输出电压有效值能达到10V,并稳定工作。
该系统在自动化要求较高的系统中具有较好的实用性。
【关键词】增益;步进;宽带;放大器1.引言随着通信技术和微电子技术的发展,宽带放大器在科学研究、生产应用中扮演着重要的角色[1]。
宽带放大器主要应用于音响设备、有线电视、无线通信系统中,宽带通信技术的日益发展对宽带放大器的技术指标要求也逐渐增加。
由于宽带放大器具有低噪声、低非线性失真以及良好的匹配性等特点,目前已广泛应用现代无线接入技术和远程通信系统[2]。
传统宽带放大器的设计主要采用分立元件实现,如场效应管或三极管。
为提高放大倍数多采用多级放大电路实现。
由于大量采用分立元件,硬件电路本身比较复杂,致使工作点难以调整,电路重要的技术指标如增益控制和高带宽具都难以实现,特别对增益的定量调节复杂繁琐[3]。
本文采用集成芯片宽带压控可变增益放大器AD603和大电流输出运放THS6022,设计了一款高增益、步进连续可调的宽带放大器。
2.系统设计本文系统框图如图1所示,采用AT89S52单片机作为控制核心,采用红外遥控进行增益输入及带宽切换,显示模块采用TG12864,该模块具有可视面积大,美观大方等优点。
放大电路主要由可控增益模块、滤波器电路和固定增益驱动模块构成。
其中可控增益模块由2块AD603和1块12位DAC芯片构成,通过单片机运算控制12位的高精度D/A芯片输出,能够减少步进间隔和提高步进精度。
60GHz无线收发机中宽带可变增益放大器的设计

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2 0 1 3年 3月 下 C o n s u me r E l e c t r o n i c s Ma g a z i n e 计 算机 科 学
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的直流信号是直接连接 C h e r r y — H o o p e r放大器跨导级 的输 出或 者跨 阻级 的输入,以更小的功耗更好地抑制直流 失调 。整体电 路结构如 图 5所示, 它包括 四个 由电压 V c 控制 的可变增益放大 器核心单元 ( V G A ) 、一个缓冲器 ( B u f f e r )以及双负反馈直流 失调消除电路 。
一
图5 V G A系统结构框 图 三 、仿 真 结 果 当 g n ] 3 ・ R r ) >I ,g m 3 ・ R ) )1 , g m 3 ・ 见> >1 , 兄> > , A W 本文提 出的可变增 益放大器采用 T S M C 6 5 n m C M O S工艺进行 — g m ・ 兄。但是实际 由于低 电压的限制 ,上述条件不能满足 , 设计和仿真 ,仿真结果 由c a d e n c e S p e c t r e 工具仿真得 出。 该结 所 以直流增益不仅仅取决于 g m l 和 毗, 还受 g m 3 , R 1以及 R 2的 构在 1 . 2 V低电压下,工作总 电流 为 2 . 9 m A ,功耗仅为 3 . 5 m W 。 影响 ,为 R b和 R d增加 P N O S电流源分担偏置 电流也 是基于此, 在不同控制 电压下的频率特性 曲线如 图 6所示 。最大增益 3 2 d B 尽可能减小其对增益 的影响。传输 函数表达式中 R 1 、R 2 和c 1 、 时 ,带 宽为 2 . 2 8 G H z ,在 最 小 增益 l O d B时 ,带 宽达 到 3 . 2 6 G H z 。 c 2分别是 x 、Y节点的等效 电阻和 寄生 电容 ,R f 和C 3分别是跨 在 2 G H z 频率处,电压增益随控制 电压的变化如图 7 所示。增益 接在 M 3 和M 4栅漏两端 的电阻和 电容 。从传输 函数表达式可 以 随控制 电压基本呈 d B线性变化,控制 电压由 3 0 m y变化到 2 5 3 m 看 出,该结构包含两个左半平面极点以及一个右半平面零点, v ,增益可变范围为 2 2 d B ,最大增益误 差小于 2 d B 两极点分别 由 x 、Y点的等效 电阻和寄生电容决定,由 ( 3 )和 ( 4 )式可知 ,当 尼> > ,尼> > 时,等效 电阻为 1 / g m 3 ,相 对 于其他结构的负载阻抗较小 ,容易实现宽带。 ( 二 )直 流 失调 消 除 电 路设 计
可调增益宽带放大器的设计与制作

毕业创新设计论文奖---可调增益宽带放大器设计与制作(2009-06-29 17:20:25)转载标签:分类:设计作品宽带放大器pcb功率放大电路emc杂谈可调增益宽带放大器的设计与制作贾永福*指导教师:方允(广东工业大学物理与光电工程学院,广州,510006)摘要:本设计用高速电压反馈型运放OPA642组建前级跟随器以提高系统的输入阻抗,AD603构建两级可控增益放大,后接LM6361组成功率放大电路,并采用了多种PCB与电磁兼容技术。
当输入正弦信号电压20mV,实测输出6.48V左右,-3dB带宽5KHz~7MHz,最大不失真输出电压有效值达12.6V。
电路工作稳定,增益线性可调,噪声低。
关键词:宽带放大器电磁兼容增益可调评阅人评语:整体设计科学合理,所选核心器件具有良好的频率特性。
采用了AD603有源增益控制,提高了电路的稳定性;运用了电磁兼容EMC技术,确保电路抗干扰能力强,较有新意。
电路具有良好的高频特性。
整个设计构思严谨,层次分明,电路结构简单。
(评阅人:熊建文教授)1 宽带放大器设计背景近年来随着计算机和互联网的迅速普及,多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。
宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛[1]。
这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪声、工作稳定等特点[2]。
要同时满足这些性能指标,对电路设计提出了很高的要求,尤其是高频PCB和电磁兼容的设计要求。
2 整体设计思路本设计要在保证输入/输出电压动态范围的前提下,同时兼顾增益与带宽的要求[3],输入阻抗可以采用电压跟随器。
从带宽和带内增益可调和起伏要求来看,不能采用谐振电压放大器,而必须采用多级高阶有源带通滤波放大器,AD603为单通道、低噪声、增益变化范围连续可调的可控增益放大器。
从噪声性能要求来看,还必须选择低噪声器件及良好的电磁兼容设计。
从稳定性要求来看,末级大信号放大电路还必须采用适当深度的电压串联负反馈放大器,可以采用高速集成功率放大器。
宽带放大器设计报告参考模板

宽带放大器设计报告―-武汉大学电子设计基地设计组第1组:许可崔振威谢超摘要:本系统利用可变增益放大器AD600作为核心,通过模拟开关选通不同的控制电压的方式来达到增益步进6dB,总增益从0dB到30dB的目的,其控制电压均由2.5v电压基准MAX873经过精密电阻分压得到,有效的保证了控制电压的稳定度,获得良好的波形。
前置放大采用由AD844构成的正向放大器,可以有效的提高输入电阻,使输入电阻达到兆欧级别。
后级放大采用增益固定为10dB的同向放大器,从而使整个电路的增益能从10dB变化到40dB,该放大器由高精度宽带运放MAX477构成,在保证良好输出波形的同时,可以使输出电压有效值大于3V。
前置放大和后级放大的输出均采用峰值检测电路检测出正半周最大电压值,用于有效值的计算,采用AD603构成的AGC电路,在输入信号在0.05V~1.00V内变化时,能将输出有效值稳定在2.05~2.6 V。
整个系统的通频带为1K~14.6MHz。
由12位A/D 转换器MAX197对输出信号的峰值进行测量,分辨率达到1mV 。
AT89S52和CycloneFPGA 构成的单片机小系统板可以通过键盘,人为预置增益值来获取相应的放大倍数,同时实时显示实际增益值、输出有效值和当前增益误差。
整个系统采用中文显示,界面友好美观,控制方便。
一、方案论证与选择1.增益控制部分:方案一采用普通宽带运算放大器组成的放大电路,同时由分立元件构成的AGC控制电路,通过包络检波再反馈回放大器的方法来控制放大倍数,这种方法构成电路简单,但是反馈控制比较困难,难以实现步进,精度也很低。
方案二采用集成可变增益放大器AD600作为增益控制。
AD600是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器,温度稳定性高,最大增益误差为0.5dB,满足题目要求的精度,其增益(dB)与控制电压成线性关系,因此可以方便的采用控制电压的方式来控制放大器的增益.采用D/A变换装置输出电压控制高速压控放大器AD600来实现增益的步进,采用此种方法可以获得很小的步进。
一种高增益宽带视频放大器设计的开题报告

一种高增益宽带视频放大器设计的开题报告一、背景及研究意义视频信号的处理是数字信号处理中一项重要的应用。
对于视频信号放大器,需要具备高增益和宽带的特点。
这样可以让信号放大器在处理高清视频时具备更高的分辨率和更好的信噪比。
因此,本文将探讨一种高增益宽带视频放大器的设计方法,以解决当前视频信号处理面临的挑战。
二、国内外研究现状目前,已有许多研究者针对视频信号处理进行了研究。
针对金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的高增益和宽带等问题,有许多研究者提出了各种各样的解决方案。
例如,Benzerrouk、Bouchenak、Mathieu等人通过研究MOSFET的噪声性能,提出了一种将MOSFET噪声降低的解决方案。
此外,通过研究晶体管结构和材料,Wu、Li、Li等人提出了一种适用于宽带放大的晶体管设计方案。
三、研究内容及方案为了解决当前视频信号处理面临的技术挑战,本文将采用基于MOSFET晶体管的方法,设计一种高增益宽带视频放大器。
本文将通过以下步骤进行研究:1. 分析MOSFET晶体管的特性和本质,确定可用于高增益宽带放大器设计的材料和结构;2. 设计并优化晶体管的结构和材料,提高其噪声性能、稳定性和放大倍数,以实现高增益宽带信号放大;3. 利用EDA软件进行电路仿真,评估设计电路的性能和稳定性;4. 搭建实验平台,对设计电路进行实验验证,测试电路的增益和带宽等性能指标。
四、预期结果及意义通过本研究,预计可以获得一种高增益宽带视频放大器设计方案。
该方案针对目前视频信号处理中面临的技术挑战,具有较高的适用性和实用性,可应用于实际生产中。
该研究成果在视频信号处理领域将有着广泛的应用前景,对于进一步提升国内视频处理研究的水平以及视频技术的发展有着积极意义。
宽带高增益放大器的设计

宽带高增益放大器的设计首先,设计宽带高增益放大器前,需要明确放大器的使用要求,比如所需的增益范围和带宽。
这将有助于确定放大器的整体参数。
接下来,选择合适的放大器架构。
常见的宽带高增益放大器架构包括共源共栅架构、共基共射架构以及共发射共基架构等。
选择合适的架构要考虑电路的增益、带宽和稳定性等因素。
然后,确定放大器的基本参数,包括放大器的增益、带宽和输入/输出阻抗等。
增益的选择应根据具体应用的需求来确定。
带宽的选择要考虑到信号的频率范围,以及信号在带宽内的衰减限制。
输入/输出阻抗的选择要匹配信号源和负载的阻抗,以最大化信号的传输效率。
在设计过程中,还需要考虑放大器的稳定性。
放大器的稳定性通常通过稳定因子和稳定圆指标来判断。
稳定因子小于1表示放大器稳定,大于1表示存在振荡的风险。
稳定圆用于定性评估放大器的稳定性。
接下来,进行放大器的元件选取。
在放大器的设计中,主要考虑的元件包括晶体管和电容电感元件。
选择合适的晶体管要考虑到增益、噪声系数和带宽等参数。
同时,还要选择合适的电容电感元件来满足放大器的带宽和稳定性要求。
在完成元件选取后,进行电路的仿真与优化。
采用软件进行电路的仿真可以帮助我们更好地理解电路的性能,并进行参数调整和优化。
在仿真过程中,需要关注放大器的频率响应、增益、噪声系数和稳定性等方面。
最后,进行实际电路的布局和制造。
布局时应注意减少元件之间的互感和电容。
制造时要选择合适的工艺流程,并保证元器件的良好质量,以最大程度地实现设计的理论性能。
总结起来,宽带高增益放大器的设计过程包括确定使用要求、选择合适的放大器架构、确定基本参数、考虑稳定性、元件选取、电路仿真与优化以及最终的布局和制造。
通过以上步骤,可以设计出满足要求的宽带高增益放大器。
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可变增益宽带放大器设计1、应用背景随着社会发展,随着计算机和互联网的迅速普及,多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势,各类型放大器的运用领域不断扩展。
在当今科技和通讯高速发展下,各种自动化、智能化仪器装置对信号的要求越来越高,尤其在一些高精度的领域,对小信号的放大与处理要求更为严格。
普通的运放存在着本身不可忽略的缺点,用普通的运放设计的放大器一般具有频带窄、噪声系数大、低增益的特点。
宽带放大器可以对宽频带、小信号、交直流信号进行高增益的放大,广泛应用于军事、光纤通信、电子战设备及微波仪表和医用设备等高科技领域上,具有很好的发展前景。
研究和设计一款高增益、高精度、低噪声、增益可控性高的宽带放大器成为了人们的广泛关注。
[1]要同时满足这些性能指标,对电路设计提出了很高的要求,尤其是高频PCB 和电磁兼容的设计要求。
2、设计目的要求所设计的高频小信号放大器输入/输出电压处于动态可变范围的前提下,同时兼顾增益与带宽的要求,使其具有较宽的频带,同时具备低噪声、工作稳定的特点。
3、系统设计根据设计要求,可将系统分为以下几部分模块:前置放大电路、中间级增益可调放大电路、后级功率放大电路。
为降低噪音,在多级放大电路中,应注意第一级放大电路的降噪设计,可通过选用低噪声芯片设计固定增益放大电路,并注意设计反馈电路。
中间级增益可调放大电路可选择可编程增益芯片,通过调整接入电阻调整增益。
[2]图表一 系统设计框图 4、方案选择4.1芯片类型选择4.1.1AD603AD603是一种具有程控增益调整功能的芯片。
它是美国ADI 公司的专利产品,是一个低噪、90MHz 带宽增益可调的集成运放,它提供精确的引脚可选增益,90 MHz 带宽时增益范围为-11 dB 至+31 dB ,9 MHz 带宽时增益范围为+9 dB 至+51 dB 。
用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。
折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz ,采用推荐的±5 V 电源时功耗为125mW 。
两片AD603级联时,总增益的控制范围为84.28dB ,因此符合增益可调,带宽较宽、低噪声的设计要求。
图 1AD609引脚图4.1.2AD811AD811是一款宽带电流反馈型运算放大器,-3 dB 带宽为120 MHz (G=+2),带宽达到35 MHz (0.1dB,G = +2)。
低失真特性(带宽最高可达10 MHz)和宽单位增益带宽,使AD811非常适合用作数据采集系统中的ADC 或DAC 缓冲器。
该放大器还具有1.9 nV/√Hz 的低电固定增益放大电路 可调增益 放大电路功率放大 电路 输入信号 输出信号压噪声、20 pA/√Hz 的低电流噪声以及出色的直流精度。
但考虑到输出信号幅值随频率增大而减小,系统需采用数控电位计X9C102 来实现可变增益放大,即依据输出信号频率的不同来改变数控电位计的值,以改变增益,实现增益可控的目的。
图 2AD811引脚图4.1.3VCA820VCA820是高增益调节范围的宽带可变增益放大器,具有±40dB 的高增益调节范围,具有2.4nV/√Hz 的低输入噪声电压,具有恒定带宽与增益,可达到35MHz 。
温度稳定高,其增益与控制电压呈线性关系,但是电路稳定的线性特性很难控制,增益调节精度不高,芯片性价比不高。
且市面较难购得此款芯片,因此不采用这款芯片。
[3]图 3VCA820引脚图4.1.4OPA690OPA690是宽带电压反馈运算放大器,常用于高频小信号放大电路,单位增益稳定为500MHz ,小信号输入时,当放大倍数大于10时,高频放大性能变差。
常用于高速成像通道、ADC 缓冲器、便携式仪器等。
[4]增益与带宽关系如下:表 1OPA690增益和带宽的关系 增益带宽(MHz )图 4OPA690引脚图 1500 3220 10 304.1.5OPA820OPA820是单位增益稳定,低噪音电压反馈运算放大器,有一个很低的输入噪声电压和使用一个低的5.6mA 供应电流产生高输出电流。
在单位增益里, 当峰值<1dB 时 OPA820给出一个>800MHz 的带宽。
在低功耗情况下,OPA820补充这一高速操作装置具有优良的直流精度。
最坏的情况下的偏置电压为±750μV 和偏置电流为±400nA ,它们给脉冲放大器应用程序一个优秀的绝对直流精度。
图5OPA820引脚图4.2固定增益放大电路方案选择4.2.1使用分立元件搭建共基极放大器在三极管搭建的三类放大电路中,共基极放大器电压增益大,电流增益小,输出电阻小,适合于高频工作。
但由于设计要求为宽带放大器,要求带宽较高,故对于三极管型号的选择以及电路的搭建布线等都要求较大,实行起来比较困难。
4.2.2采用集成运算放大器集成芯片电路简单,使用方便,性能稳定,超高速集成运放放大电路OPA690 增益为63 dB,具有1 800 V/μs 的摆率。
单位增益带宽积为500 MHz,3 dB时带宽为220 MHz,平坦度较好,符合相关要求,故选择此方案。
[5]4.3功率放大器方案选择4.3.1使用分立元件搭建功率放大器这种采用多级分立高频的放大电路路缺点十分明显,由于线路比较复杂,相互之间的影响比较大,难以精确地对参数进行调节,设计要求的带宽难以保证,因此不采用此方案。
4.3.2采用集成运算放大器THS3091驱动负载能力较大,是一个高电压,低失真,电流反馈运算放大器,该方法电路简单,增益可调,且可以通过运放并联的方法增加其驱动负载的能力,此方法电路简单,容易调试,故选择此方案。
4.4电源电路方案选择该系统提供+5V单电源。
若采用单电源VCC供电,则需将运放的输入端的一端电压抬高为VCC/2,这样才能获得最大幅值,但是这样的设计方案会增加系统的复杂性,运放的工作电流会非常大,运放发热量大,使系统难以保证稳定工作。
为此,应采用双电源供电。
4.4.1方案一如图6所示,采用两只阻值一样的大功率电阻,用电阻分压的方式获得正负电源,但是这种电路自身消耗大,阻值较大时带负载的能力又太弱。
图6电源设计方案一4.4.2方案二在方案一上加以改进,如图7增加两个三极管,加强了电路的带负载能力,其输出电流的大小取决于Q1和Q2的最大集电极电流ICM。
通过反馈回路可使两路负载不相同时也能保持正负电源基本对称,故采用此方案。
图7电源设计方案二4.5稳压电路方案选择由于宽带放大器的频率非常高,对电源的要求也十分苛刻,必须保证能提供低纹波的电源。
因此需要设计稳压电路。
4.5.1采用7905,7805芯片设计正直流稳压电源此系列芯片最大输出电流1.5A,能满足系统的电源要求,但是该系列稳压芯片的输出纹波比较大。
4.5.2采用LM317和LM337和四输出变压器组成两组直流可调稳压电源此系统调压范围在1.26-37V之间,纹波可低于4mv,最大输出电流为1.5A,带负载能力强。
可满足设计要求,故采用此方案。
5、理论分析与参数计算5.1各级增益分配本系统以可控增益放大器AD603为核心,两级级联其增益调节范围理论值为-20-60dB,其他各单元电路都是根据AD603性能进行设计。
由于中间级采用的可控增益放大器对输入、输出电压均有所限制,所以必须合理分配各级放大器的放大倍数。
由于单级AD603在90M输出模式下,其增益变化范围为-11dB到30dB,因此系统采用两片AD603做增益可控部分,理论增益为-22dB-60dB,所以前级放大和后级功放总的固定增益为22dB,这样系统的总增益为0-82dB。
由于输入和输出部分总增益为22dB,为留一定余地,选择将输入、输出部分总增益设为20dB,考虑到AD603的输出电压有所限制,且幅值不宜过大,因此第一级放大级采用OPA690构成增益为两倍的放大器,后级功率放大级采用具有高驱动能力的THS3091构成,其放大倍数为五倍。
5.2频带内增益起伏的控制为了更好地保障系统工作的稳定性,需要使用高稳定性的宽带放大器,OPA690单位增益稳定为500MHz,THS3091在正常供电情况下,在65M内有低于0.1dB的增益起伏,因此满足要求。
5.3阻抗匹配阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。
当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。
如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射。
当阻抗不匹配时,便会导致放大器不工作甚至损坏。
可以通过在两级之间接入LC型电路,构成匹配网络,以实现阻抗匹配。
图8匹配网络5.4放大器提高稳定性措施本系统为宽带放大器,频率很高,并且放大倍数较大,为不影响宽带,采用多级级联,但是系统稳定性容易受到影响并且容易产生自激现象。
为了提高放大器的稳定性,必须要将供电电压滤波,否则容易混入高频噪声,这里我们通过屏蔽盒进一步对外界影响进行巩固。
系统的稳定性主要取决于系统的相位裕量,所以必须要留有适当的相位裕量。
在本系统中,将高频信号部分全部采用双面板印制,并且采用铜板大面积接地,减小接地回路,电容电阻全部采用贴片封装,减小元器件的影响。
[6]6、电路设计6.1前级固定增益放大电路图9前级固定增益放大电路6.2中间级增益可调放大电路图10中间级增益可调放大电路6.3后级功率放大电路图11后级功率放大电路7、电路仿真输入为5MHz,振幅为1mv的正弦波。
7.1前级固定增益放大电路第一级放大倍数约为2-3倍,基本符合预期结果。
图12前级固定增益放大电路仿真7.2中间级可调增益放大电路7.2.1当频率为5MHz时中间级第一级增益为48dB,两级级联增益为74dB,但波形有所失真。
图145MHz中间级后级仿真7.2.2当频率为50MHz时中间级第一级增益为12dB,两级级联增益为45dB,增益不满足预期结果。
图15 50MHz中间级前级仿真7.2.3当频率为20MHz时,两级级联增益为60dB,当频率为30MHz时,两级级联增益为52dB,说明随频率增加增益减小,说明有效带宽较小。
图17 20MHz两级级联仿真图18 30MHz两级级联仿真7.3后级功率放大电路7.3.1经过后级功率放大后,波形失真严重,增益为76dB。
图19 总电路波形仿真7.3.2若函数发生器直接接后级功率放大电路,波形没有失真,增益为13dB,基本符合预期要求。
图20后级功率放大电路仿真8、结果分析OPA690放大效果较好,可通过微调电阻调整其放大倍数;单级AD603放大效果较好,但两级级联后,后级受前级影响,会导致结果有所偏差,主要表现在波形失真与增益达不到预期结果。
而后级功率放大电路单独运行无误,但在整个电路中却效果不佳,分析原因如下:8.1系统稳定性不佳,导致波形失真。