宽带直流放大器
宽带直流放大器
ｃｎｉｕｕｌ ａ ｓ ｂｅ ｏ ｔ ｔ ａｅ ｒ ｉ ｏｔ ｉ ｉｃ ｉｏｔ ｎｅ ｅｔ ｅｙｓｐ ｒｓ ｒ ｄｉ ｎ ｏｓ．ｈ ｍ ｌ ｅ ｏｔ ｏｓ ￣ｕｔ ｌ，ｕｐ ｖｆ ｍ ｗｔ ｕ ｓ ｎｆ ￣ｔ ｓ ｒｏ ｆ ｃ ｖｌ ｕｐｅｓｚ ｏ ｒ ａｄｎｉ Ｔ ｅａ ｐｉ ｒ ｎ ｙ ａ ｕｗ ｏ ｈ ｇ ｉ ｄｔ ｉ ｆ ｉ ｅ ｆ ｔ ｅ ｉ ｆ
摘要 ： 针对 小信 号的 幅度 小 、 干扰 大 ， 线性 放 大难和提 取 难度 大 等 问题 ， 计一 种 宽带 直流放 大器 ， 以单 片机 Ａ ８ Ｃ ５ 设 是 Ｔ ９ ５ ＷＤ
和 Ｆ Ｇ 为 控 制 核 心 ， 可 变增 益 放 大 器 ＡＤ ０ Ｐ Ａ 由 ６ ３为 核 心 的放 大 电路 、 级 信 号 调 理 电 路 、 级 功 率 放 大 电路 和 滤 波 前 后
Ｗ ｉ ｂａ ｄ ＤＣ ｍ ｐ ｉ ｅ ｄｅ ｎ ａ ｌｆ ｒ ｉ
Ｓ ｉｎ ｘｎ ，ＭＡ ｈ ｎ － ａ ＵＮ Ｊａ － ｉ ｇ Ｚ ｅ ｇ ｙ ，Ｗ ＡＮＧ ａ ｇ Ｗ ｎ
（ｃｏｌｆＥｅｔ ｎｃＩ ｏｍ ｔ ｎ Ｗｕ ａ ｎ ｅｓｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ９ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｌ ｒ ｉ ｎ ｒ ａｉ ， ｈｎＵ ｉ ｒｔ， ｈｎ４ ０ ７ ，ｈｎ ） ｏ ｃｏ ｆ ｏ ｖ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｒ ｂ ｅ ｏ ｔｅ ｍａ ｌ ｍｐ ｉ ｄ ｌｒ ｅ ｉ ｕ ｂ ｎ ｅ， ｉ ｃ ｌ ｉ ｌ ｅ ｒ ｍｐ ｉ ｃ ｔ ｎ ｎ ｓｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ｔ ｈ ｐ ｏ ｌｍｓ ｆ ｈ ｓ ｌ ａ ｌ ｕ ｅ， ｇ ｄ ｓ ｒ ａ ｃ ｄ ｆ ｕ ｔ ｎ ｉ ａ ａ ｌ ａ ｉ ａ ｄ ｔ ａ ｔ ｉ ｆ ｙ ｎ ｉ ｆ ｏ
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基于AD603的可控直流宽带放大器
２Ａ ６ ３ ． Ｄ ０ 放大 电路及 原理 Ａ ６３的放大 电路如上图 ２所示。Ａ ６ ３由无源 输入衰减 Ｄ０ Ｄ０ 器、增 益控制界面和 固定增益放大器三部分组成。从第 ３脚
输入的信号经衰减后 ，由固定增益放大器输出，衰减量是 由 加 在增益控制接 口的电压决定 。增益的调整与其 自身 电压值 无关，而仅 与其差值 Ｖ １ ｇ（ 脚和 ２脚的 电压差）有关 ，由于 控制电压 １ 脚和 ２脚 的输入 电阻高达 ５ Ｍ 因而输入 电流很 ０ Ｑ， 小，致使片 内控制 电路对提供增益控制电压的外 电路影响减 小。当第 ７ 和第 ５两管脚的连接不 同电阻时，其放大器的增 益 范围也不一样 ，当两脚短接 时，增益 为 ４ Ｖ ＋ ０ ｇ在 ０ ｇ １ ，Ｖ ５ ０Ｖ Ｏ ｍ ０ ｍ ￣５ Ｏ Ｖ时的增益范围在－ Ｏ Ｂ Ｏ Ｂ ｌ ｄ ￣３ ｄ ，本设计就应用
大倍数。该放 大器宽频 带、低噪声 、高增益、性能稳 定。 【 关键 词】宽带直流放 大器；Ａ ０ ；单片机 ；可控增益放 大器 Ｄ６ ３
【 中图分类号 】Ｔ ９ Ｎ４ ５ 【 文献标识码 】Ａ 【 文章编号】１０ — １ １２ １）４ ０ ３ — ２ ０ ８ １ ５（０ ００ — ０ ６ ０ Ａ ６ ３是 一种具有 程控增 益调整 功能 的芯片， Ｄ０ 它是美 国 Ａ Ｉ公司的专利产 品，是一个低 噪、９Ｍ ｚ Ｄ ０ Ｈ 带宽增益可调的集 成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制 电压成线性关系，
图 １ 系统 总体设计框架
（ ）放 大 电路工 作原 理 二 １Ａ６３ ．Ｄ０ 筒介
次性 能。 选用 Ａ ６ ３作为主放大器 ，两 片 Ａ ６ ３采用顺序级联形 Ｄ０ Ｄ０ 式， 充分发挥每一片 Ａ ６ ３的增益控 制功能。 Ｄ ０ Ｄ０ Ａ ６ ３的 ２脚对 地压降 固定 ，从而 １ 、２脚的 电压差 Ｖ ｇ受 １ 电压的控制。 脚 Ａ ６ ３的增益 可表 示为：Ｇ ｉ＝ ０・ ｇ ｌ 。由此可见，随着 １ Ｄ０ ａｎ４ Ｖ＋Ｏ 脚 电压 的增加，ｖ ｇ也增加，则 Ａ ６ ３的增益变大 ，相反 ，若 Ｄ０ ｉ 电压减小 ，Ｖ 也减小 ，则 Ａ ６ ３的增益变小，从而使两 脚 ｇ Ｄ０ 级 Ａ ６ ３的输出恒 定在某个信号强度上 。 Ｄ０ 两片 Ａ ６ ３ Ｄ ０ 采用顺序 级联模式有利于控制精度和信噪比 的提高。而顺序级联模式要求在放大信号时先启用第 一片 Ａ ６ ３的增益 ， Ｄ０ 用尽后再用第二片的增益。由 Ａ ６ ３的增益计 Ｄ０ 算公式 可知 ，当 Ｖ ｇ在－ ０ｍ ￣５ ＯＶ之 间时 ， ５０Ｖ Ｏｍ 其增益在一 ０ １～ ３ｄ ０ Ｂ范围 内变化 ， 则两片 Ａ ６ ３的 Ｖ Ｄ０ ｇ之间应有 １ Ｖ的 电压差， 在图 ２中可 见，即两 片 Ａ ６３的 ２脚之间有 １ Ｄ０ Ｖ的压 降。将第 片 Ａ ６ ３的增益范 围定为 － Ｏ ０ Ｂ Ｄ０ ｌ ￣３ｄ ，则相应 的 Ｖ ｇ为 ５ ０ Ｖ Ｏｍ ，而其 ２ 已固定在 ２ ，故 １ 的控制 电压应 ０ ｍ ￣５ Ｏ Ｖ 脚 Ｖ 脚 为 ｉ ～２ ５ 。第二片 Ａ ６ ３的增益范围也应定为一 Ｏ ０ Ｂ ．Ｖ ｖ Ｄ０ ｌ ￣３ｄ ， 则相应 的 Ｖ ｇ与第一 片 Ａ ６ ３相 同， Ｄ０ 而其 ２脚 已固定在 ３ ，故 Ｖ １ 的控制电压即应为 ２ ５Ｖ ． Ｖ 脚 ． ～３ ５ ，两片顺序级联后的总增
宽带直流放大器设计
Ｏ 引 言
随着通信技术和微电子技术的发展 ， 宽带放大器在科研应用中起着越来越重要 的作用【 宽带放大器 ” 。 是音响、 有线电视、 无线通信等系统 中必不可少的部分 ， 宽带通信技术 的不断发展对宽带放大器 的要求也 越来越高。 宽带放大器 以低噪声 、 低非线性失真以及 良好的匹配性等特点 ， 成为现代无线接入技术和远程
通信系统中的一类极为重要的放大器圆 。 传统宽带放大器的设计主要采用分立元件 ， 应用场效应管或三极管 ， 采用多级放大电路实现。 由于大 量采用分立元件 ， 电路 比较复杂 ， 工作点难 以调整 ， 增益控制和高带宽均难以实现 ， 尤其增益的定量调节 非常困难。 不可控因素较多造成了调试难度增大。 此外 ， 由于采用多级放大 ， 电路稳定性差 ， 容易产生 自激 现象。 本文采用集成芯片 ＩＡ １ 、 Ｄ ０ 进行可控增益放大 ， Ｎ ２７ Ａ ６３ 设计了一款低噪声宽带直流放大器 。 该方案 电路集成度高 ， 稳定性好 ， 工作点容易调整， 控制方便 。
第 １ 年 ‘ 月 ６卷第３ ３期 ２ １ ００
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ Ｒ Ａ Ｆ ＪＡ Ｇ Ｕ Ｔ Ａ ＨＥ Ｓ Ｕ Ｉ Ｅ Ｉ Ｙ Ｏ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ ０Ｕ Ｎ Ｌ Ｏ Ｎ Ｓ Ｅ Ｃ Ｒ Ｎ Ｖ Ｒ Ｔ Ｆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｉ Ｓ
Ｖｏ ＿６． ． ｌ１ Ｎｏ３
过 Ａ ６ ３ Ａ １ 放大 后接 到负 载 。 Ｄ ０ 和 Ｄ８ １ １１ 压 ／ 转 换 电路 ． 频
为 了能够 自动地连续测量 ０ １ Ｈ 的信号 ， 系统将信号分为高 、 ０ ｚ Ｍ 本 低频两部分 ， 通过压频转换器
收稿 日期 ： ０ ９ １— ２ 修 回日期 ： ０ ９ １ — ９ ２０—２ ０ ； ２０—２２ 基金项 目： 江苏省高等学校大学生实践创新训练计划 项 目； 江苏技术师范学 院青年科研基金资助项 Ｈ（Ｙ ０ ０３ Ｋ Ｙ ７３）
宽带直流放大器
宽带直流放大器摘要：本系统主要由五个模块电路构成：前级放大、中级程控放大、宽带预制、单片机显示与程控模块。
前级放大由电压反馈型放大器OPA820进行小信号放大，中间级由可程控放大芯片VAC810对前级信号进行放大，最后通过低噪声电流反馈型运放THS3091进行功率放大以达到有效值10V的输出。
宽带预置部分由继电器控制滤波部分来达到放大器宽带0~5M，0~10M的预制。
程控模块对放大的0~60dB的程控，宽带的预置与液晶的显示。
关键词：MSP430f449 OPA820 VAC810 THS3091目录一、方案设计与论证 (3)1、增益控制部分 (3)2、低通滤波器部分 (3)3、功率放大部分 (4)二、方案总体描述 (4)三、理论分析与计算 (5)1、增益分配 (5)2、通频带内增益起伏的控制 (6)四、模块电路设计 (6)1、前级放大电路 (6)2、程控放大电路 (7)3、低通滤波电路 (8)4、后级放大电路 (9)5、功率放大电路 (10)6、直流稳压源的设计 (11)五、程序设计 (13)六、测试数据与结果分析 (13)1、通频带测试 (13)2、预制电压增益测试 (14)3、噪声电压测试 (15)七、参考文献 (16)一、方案设计与论证1、增益控制部分方案一：AD603是一款低噪声高增益的压控芯片，AD603增益与控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5，增益范围为-10dB~30dB。
单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数。
但是AD603的零漂比较大，顾方案待定。
方案二：VAC810具有宽带低噪声，宽带25MHZ，并且以dB为单位的线性增益的特点，增益控制范围为-40dB~40dB，增益与电平关系为：G（dB）=-40（Vc+1），Vc为VAC810的增益控制电压，范围为-2V~0V。
宽带直流放大器设计报告
宽带直流放大器第三组：陈吉洋、杨在然、周佳佳本设计以超低功耗单片机STM32为控制核心，通过可控增益放大器AD603与OPA642分别实现信号增益的调节和末级的功率放大，在0～10M带宽范围内的小信号进行有效放大，实现增益0dB～100dB 范围内的步进程控可调和手动连续可调，最大不失真输出电压有效值达10V。
系统主要由六个模块组成:直流稳压源、前置缓冲电路、可控增益放大电路、滤波器模块、功率放大模块和控制与显示模块。
本设计在前置缓冲电路对信号进行初步处理，减小后续模块中的噪声来源，同时在后级放大电路中利用软件对后级放大器电路进行补偿，把系统的失调和漂移抑制在较低的限度之内。
关键词：可控增益放大器功率放大带宽一、系统方案论证1.总体方案论证分析放大器设计要求的指标，带宽和增益要求高，放大器带宽为10MHz 以上，增益在0dB～60dB之间可调，并且要求能够在50Ω的负载提供有效值为10V 的正弦波输出。
针对上述特点，我们将整个放大器分为五个模块：前置缓冲级，增益可调的中间放大级，末级功率放大级，控制显示电路和直流稳压电源。
系统整体框图如图1所示。
其中难点是增益可调放大级和末级功率放大级，下面对这两个部分的方案分别进行设计论证。
图1、系统整体框图2.1放大器的论证与选择方案一：单运放电路。
简单的测量放大器是由仪器放大器和可变增益放大器级联而成，该放大电路的优点是电路简单，易于实现，但其零漂很大，放大精度也差。
方案二：精密斩波稳零电路。
精密斩波稳零运放具有更加理想化的性能指标，一般情况下不需要调零就能正常工作，大大提高了精度，但其带宽很小，难以满足设计要求。
方案三：模拟增益可编程运放电路。
使用微控制器控制模拟增益可编程运放可以灵活的实现增益的步进，同时可以实现比较大的增益，但其结构和指令比较复杂，开发周期较长。
方案四：多级运放电路。
应用多级运放可以得到很大的增益，并且对单个运放的性能要求较低，系统总增益等于各运放增益的和，可以将信号放大和功率放大分开处理；带宽也比较好控制，可以选择多种耦合方式，充分的发挥出电路的性能；电路结构也比较简单。
宽带直流放大器实验报告
宽带直流放大器摘要：本项目制作了一个宽带直流放大器。
宽带直流放大器主要由输入缓冲级、程控增益放大器、调零电路、功率放大四部分构成。
输入缓冲级采用THS4001高宽带运放对输入高频小信号放大输出给下一级，输入电阻50Ω与信号源进行阻抗匹配；程控增益放大器由AD603构成(-10dB~30dB)增益的高频放大电路，同时由80C51f0202的单片机为核心主控放大器的增益调节；然后再经THS3091对放大信号进行功率放大，使得输出电压达到10V有效值以上的电压，驱动50Ω的负载电阻。
本项目设计的放大器可以达到5MHz以内电压1dB波动，10MHz 以内3dB的衰减；纹波电压（V pp）0.2V；最大不失真输入电压（V pp）59mV；最大不失真输出电压（V pp）5.6V；增益可控范围0~32dB，步进1dB。
关键字：高频；放大器；程控增益；单片机；1、设计任务与实验要求1.1 设计任务设计并制作一个宽带直流放大器1.2 基本要求（1）电压增益A V≥40dB，输入电压有效值V i≤20mV。
A V可在0～40dB范围内手动连续调节。
（2）最大输出电压正弦波有效值V o≥2V，输出信号波形无明显失真。
（3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB。
（4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。
1.3发挥部分（1）最大电压增益A V≥60dB，输入电压有效值V i≤10 mV。
（2）在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP≤0.3V。
（3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB。
（4）最大输出电压正弦波有效值V o≥10V，输出信号波形无明显失真。
（5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。
（6）电压增益A V可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、10MHz 两点）。
宽带直流放大器的增益控制设计与研究
ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ． Ｔｈｅ ｆ ｉ ｎ ａｌ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ｏｓ ｅ ｔ ｈｅ ｌ ｏ ｗ－ ｎ ｏｉ ｓ ｅ， ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂｌ ｅ — ｇ ａｉ ｎ， ｉ ｎｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｏｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ Ａ Ｄ６ ０３ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｃ ｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｅ ｅ ｄｂ ａ ｃ ｋ
ＤＣ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ．Ｔｈ ｅ Ｍ ＣＵ ｃ ａ ｎ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏｌ ｔ ｈｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ａ ｍ ｐｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ． Ｔ ｈｅ ｉ ｎｐｕ ｔ ｕｓ ｅ ｔ ｗｏ ｌ ｅ ｖｅ ｌ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｄ Ａ Ｄ６ ０３，ｂ ａ ｎｄ ｗｉ ｄｔ ｈ ｏ ｆ ｏｕ ｔ ｐｕ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ — ｓ ｉ ｏｎ ｂａ ｎｄ ｓ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｆ ｒ ｏｍ ０ ｔ Ｏ １ ０ Ｍ Ｈｚ ． Ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｈ ａｓ ｔ ｈｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｗｉ ｄｔ ｈ ｂ ａ ｎｄ， ｈｉ ｇ ｈ ｐ ｏ ｗｅ ｒ， ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ － ｇａ ｉ ｎ ａ ｎｄ ｂａ ｎ ｄｗｉ ｄ ｔ ｈ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ — ｔ ｉ ｏ ｎ． Ａｄｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｌ ｙ， ｓ ｅ ｖｅ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｍ ｅａ ｓ ｕｒ ｅ ｓ ａｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖｅ ｔ ｈｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ＤＣ ａ ｍ ｐｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈａ ｓ ｍ ｏｒ ｅ ｉ ｎｔ ｅ ｌ — ｌ ｉ ｇｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎｄ ｈｉ ｇｈ ｐ ｒ ａｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ，ｉ ｎ ｈｉ ｇｈｅ ｒ ｒ ｅ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： Ｍ ＣＵ ；Ｃ８０ ５１ ＦＯ ００； ｗｉ ｄｔ ｈ － ｂａ ｎｄ ＤＣ ａ ｍ ｐｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ； ＡＤ ６ ０ ３； ｌ ｏ ｗ－ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ
优质宽带直流功率放大器的研究
学
院
学 ＋报 （ 自然 科学 版 ）
Ｖｏ ． ６№ ． １２ ３
Ｓｅ ．， ０１ ｐ ２ ２
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ｎ ｊ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｌ ｇｉ ｇＩ ｓｉ ｔ ｆ Ｈｅ ｏ ａ ｔ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ
优 质 宽 带 直 流 功 率 放 大 器 的 研 究
盛 程 潜
（ 龙 江 工 程 学 院 电 气与 信 息 工 程 学 院 ， 黑 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ５ ） ５ ０ ０
摘
要： 对宽带直 流放大器进行分析和研究 。提 出基于差分 型双渥尔 曼组合 电路 的解决 方案 ， 方案 电路 简单实 用 ，
低， 而且 通频 带常 常设计 在人 耳能 听见 的范 围内 ， 因 此， 只能 在本 专业 场合应 用＿ ］ ２ 。而宽频 带直 流放 大
器 ， 能作宽 带直 流放 大器 ， 既 又可作 为优 质 的音 响放
大使用 。本 文 中的宽 带 直 流放 大 器 ， 用 分立 元 件 采
图 １表示 在 晶体 管 内部存 在 的电阻 和 电容 。实
市 场上质 优 的放大 器大多 采用集 成 电路＿ 。 由 １ ］
于集 成 电路通 用性 强 ， 多 参数 均 在 某 一 范 围 内符 许 合 其性 能 指 标 。但 常 用 的集 成 电路 电 源 耐 压 值 较
１ 差分 放 大共 射 放 大器 原理
１ １ 影 响通频 带 的原 因 ．
巧妙地解决 了直流放大器 中的零点漂移 问题 ， 有效抑 制共模信 号的影 响， 并 确保 直流工作状 态稳定 。同时 ， 在交流 状态情况下 ， 能有效地扩展通频带宽 。
宽带直流放大器设计课件
1 绪论1.1概述放大器能把输入信号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
放大器的原理是高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。
乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
1.2宽带直流放大器的应用前景随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。
于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。
而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。
由此可知，宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用，于是人们也对它的要求也越来越高。
直宽带放大器在科研中具有重要作用，宽带运算放大器广泛应用于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。
ATA-1200B 宽带放大器说明书
简介液晶面板显示输入Input数控增益输出Output应用领域ATA-1200B 宽带放大器带宽（-3dB）DC~25MHz 最大输出电压30Vp-p(±15Vp)最大输出电流1Ap 压摆率1665V/μsATA-1200B 是一款理想的可放大交、直流信号的单通道宽带放大器。
最大输出电压30Vp-p (±15Vp)，输出电流1Ap，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的完美放大。
ATA-1200B 采用液晶面板显示，设备状态及参数动态显示，操作界面一目了然，简洁易懂。
ATA-1200B 宽带放大器电压增益20dB （0.5dB step）可调，客户可根据自己的需求进行快速调节。
输入为后面板的BNC 接口；输入波形幅度0~10Vp-p （MAX），输入电阻50Ω、1MΩ两档可选，完美匹配高、低内阻信号源。
输出为前面板的香蕉插座（Rout 1Ω）、BNC(Rout 50Ω)两种接口可选。
电子类教学实验磁性材料的磁化特性(B-H 曲线)测量声纳系统超声波探伤EMC 信号加注规格参数其他订货信息型号:ATA-1200B指标描述:DC~25MHz（-3dB）宽带放大器附件:电源线*1根，BNC 线*2根，输出线*1套，保险管*1个，产品说明书、合格证、装箱清单、出厂测试报告各1份。
联系我们:************型号ATA-1200B 输出形式单端输出带宽（-3dB ）DC~25MHz 最大输出电压30Vp-p（±15Vp）最大输出电流500mAp（DC~50Hz）1Ap（＞50Hz）最大输出功率15Wp负载R L 上限≥15Ω（50Hz 以上）压摆率1665V/μs 输出电阻1Ω/50Ω(可定制）输入电阻50Ω/1MΩ输入幅度0~10Vp-pMAX 输出电压误差≤±3%FS@1kHz 谐波失真（THD ）≤0.1%@1kHz，30Vp-p输出电压零点漂移≤0.1V 信噪比≥80dB输出接口BNC、4mm 香蕉插座保护过流保护信号地与机壳、电源线地相连保险丝1A/250V供电电压:AC220V±10%，50Hz 工作温度:0°C ~45°C 存储温度:-20°C ~50°C 工作湿度:≤80%RH，无冷凝质保:1年尺寸:262*163*365mm （宽*高*深）。
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增益控制模块
在两级6.3倍(16dB)单闭环放大器级联后,再级联一级可变增益放大器 (AD603),以实现对电压增益预置和步进 电压增益预置和步进的控制,如图5所示.AD603增益与 电压增益预置和步进 控制电压的关系为AG(dB)=40Ug+10,输入控制电压Ug由AD603的1脚输入, 控制电压范围为-0.5~+0.5.单片机可以通过D/A(将数字量转换为对应的模拟 电压量Ug)来控制AD603的放大倍数,中放的最大增益=AGdB+16dB×2.设 计时Ug取值范围为-0.5~0,从而实现增益从22dB到42dB可控,并能实现增益 为5dB步进.
2009年全国大学生电子设计 大赛
图6 末级放大原理图
2009年全国大学生电子设计 大赛
(4)各级增益控制 )
通过放大电路,系统总增益可调范围是42 dB~62 dB,不能满足题目的要求.利用 两组衰减网络分别将系统增益衰减20 dB和42 dB,如图7所示,可实现系统增益分别在 0~20 dB,22 ~42 dB和42~62 dB间变化,再结合增益控制模块实现了系统增益手动连 续可调,5 dB步进和预置.实验测试得,经42 dB衰减网络后,系统频率特性仍较好. 而经20 dB衰减网络后,输入信号频率在1MHZ以上时,增益有所下降,为稳定增益, 在衰减电阻上并联15pF的电容进行频率补偿.采用三组继电器对增益范围进行切换, 由单片机的I/O口P2.0,P2.1和P2.2控制继电器的动作.
图5 增益控制模块 原理图
2009年全国大学生电子设计 大赛
补充: 补充:AD603
当脚5和脚7短接时,AD603的增益为40Vg+10,这时的增益范围在-10～ 30dB.当脚5和脚7断开时,其增益为40Vg+30,这时的增益范围为10～50dB. 如果在5脚和7脚接上电阻,其增益范围将处于上述两者之间. AD603的增益控制接口的输入阻抗很高,在多通道或级联应用中,一个控 制电压可以驱动多个运放;同时,其增益控制接口还具有差分输入能力,设计 时可根据信号电平和极性选择合适的控制方案.
U2 P= Ro
2 max
AV =
(1 + β ) R2 1 [rbe + ( + β) R6 // R7 ] // R1 1 × 2
≈ 18
在实际制作过程中通过调节可变电阻R10调整反馈深度获得20dB增益, 使整个放大器的总增益为62dB,在10MHz以下的通频带内增益非常稳定, 可有效抑制通频带内增益起伏的变化.
若同时获得60dB电压增益,至少需要四级放大.第一级放大器,取 R1=100,R2 =100,由公式 20lgAv1 = 20lg(1 + R 3 ) = 16 dB,得R3=530,
R2
Av1 =6.3倍;同理可得第二级放大器: R6 =630, Av2 =6.3倍.
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(3)末级放大电路 )
当系统负载电阻为(50±2)时,最大输出电压Vo≥10V,则由公式 10 , 可得,系统输出功率的最大值为 P = 50 2 = 2.08W .经前置放大和中放电 路放大后,不具备驱动负载的能力,需经末级功率放大电路放大后才能达到 系统对输出功率的要求.参考音频放大器中驱动级电路,考虑到负载电阻为 (50±2),输出有效值大于10V,末级采用两级三极管直接耦合功率放大 器,如图6所示.末级放大电路的电压增益在第一级,第二级采用了一对孪 生功放管D669A和B649A(特征频率fT=140MHz,Ic=1.5A)进行功率放大. 整个电路设计有频率补偿,可对0到10MHz的信号进行线性放大,放大倍数
OPA620集成运放的开环增 益带宽积为200MHz,为满足系 统最大通频带为10MHz的要求, 由OPA620构成的单级闭环放大 器的最大增益不能大于
A ( dB ) = 增益带宽积 10 MH z = 200 MH z = 20 d B 10 MH z
图3 OPA620的幅频和相频特性
由OPA620的幅频和相频特 性(如图3所示)得,当单级闭 环放大器的增益为20dB时,线 性相位为零的最大频率约为 3MHz<10MHz,由此得出当单 级闭环增益16dB时,通频带为 12.5MHz,满足通频带带宽的 设计要求.
图7 增益衰减网络
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(5)通频带选择网络 )
通过对继电器L1和L2触点的控制实现了系统通频带0~5MHz和0~10MHz两个范围 预置,如图8所示.系统默认选择10MHz通频带.通过键盘选择通频带,当单片机的 P0.5和P0.6口分别向三极管T1和T2的基极送高电平时,继电器的触点动作,使输入信 号V2经5MHz的低通滤波器输出,即实现了预置0~5MHz的通频带
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2,硬件电路设计 ,
(1)前级放大电路 )
前置放大电路使用电压跟随器实现,如图2所示. 考虑到本系统的通频带为0~10MHz,为避免引入噪声, 其输入阻抗必须限定在50~100之间,若电压跟随器的 阻抗为Rj,图2电路的输入阻抗为.
图2
Ri n = R j // Rk =
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三,试题分析及准备知识
4,零点漂移 零点漂移:由于直流放大器直接耦合,其中有任何一点静态电位的变动,都 零点漂移 有会经耦合放大后在输出中呈现出来,即使没有输入信号,由于温度的变化和电 源电压不稳定的影响,输出端也会出现电压的缓慢变动,这种现象叫做零点漂移. 直流放大器中,前级的零点漂移会被逐级放大,以致在最后一级的输出端产生很 大的漂移电压,而这种漂移信号与直流放大器所放大的缓慢变化的信号又十分相 似,所以当漂移严重时,就无法分辨清输出电压的变化性质,它究竟是由于输入 信号的变化引起的,还是因零点漂移而造成的. 5,线性相位 线性相位:一个单一频率的正弦信号通过一个系统,假设它通过这个系统的 线性相位 时间需要t,则这个信号的输出相位落后原来信号wt的相位.可以看出,一个正弦 信号通过一个系统落后的相位等于它的w*t;反过来说,如果一个频率为w的正弦 信号通过系统后,它的相位落后delta,则该信号被延迟了delta/w的时间.在实际 系统中,一个输入信号可以分解为多个正弦信号的叠加,为了使得输出信号不会 产生相位失真,必须要求它所包含的这些正弦信号通过系统的时间是一样的.因 此每一个正弦信号的相位分别落后,w1*t,w2*t,w3*t.落后的相位正比于频率 w,如果超前,超前相位的大小也是正比于频率w.
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二,评分标准
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三,试题分析及准备知识
1,直流放大器 直流放大器:在自动控制及自动测量系统中,需要把一些非电量(如温度,转 直流放大器 速,压力)等参数通过传感器转变成电信号,这些微弱的电信号经放大后就可以推 动测量,记录机构或控制执行机构,从而实现自动控制或自动测量.这些电信号大 都是变化极为缓慢,且极性固定不变的非周期性信号(直流信号),它需要直流放 大器放大.宽带直流放大器通频带必须从0开始 . 2,电压增益 AV=20LOG(Vo/Vi) 电压增益: 电压增益 电压增益AV≥40dB,不是指输出电压幅值除以输入电压幅值,而是指20×LOG (输出电压幅值/输入电压幅值),也就是输出输入电压的商的10为底的对数的20 倍.40db表示输出电压与输入电压之比为100倍.
宽带直流放大器
——2009年全国大学生电子设计大赛(C题)
一,赛题要求
1.基本要求 . (1)电压增益AV≥40dB,输入电压有效值Vi≤20mV.AV可在0～40dB范围内 手动连续调节. (2)最大输出电压正弦波有效值Vo≥2V,输出信号波形无明显失真. (3)3dB通频带0～5MHz;在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB. (4)放大器的输入电阻≥50,负载电阻(50±2). (5)设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源. 2.发挥部分 . (1)最大电压增益AV≥60dB,输入电压有效值Vi≤10 mV. (2)在AV=60dB时,输出端噪声电压的峰-峰值VONPP≤0.3V. (3)3dB通频带0～10MHz;在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB. (4)最大输出电压正弦波有效值Vo≥10V,输出信号波形无明显失真. (5)进一步降低输入电压提高放大器的电压增益. (6)电压增益AV可预置并显示,预置范围为0～60dB,步距为5dB(也可以连 续调节);放大器的带宽可预置并显示(至少5MHz, 10MHz 两点). (7)降低放大器的制作成本,提高电源效率. (8)其他(例如改善放大器性能的其它措施等).
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3,系统难点实现 ,
Rk R j Rk + R j
≈ Rk
实际电路取Rk=100,则>50.此前置放大电路还具有 缓冲,隔离的功能,其电压增益接近于1,运算放大器选 用OPA642,此放大器的增益带宽积为400MHz.
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补充: 补充:电压跟随器
电压跟随器,顾名思义,就是输出电压与输入电压是相同的,就是说,电压跟 随器的电压放大倍数恒小于且接近1. 电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻 抗要达到几兆欧姆是很容易做到的.输出阻抗低,通常可以到几欧姆,甚至更低. 在电路中,电压跟随器一般做缓冲级及隔离级.因为,电压放大器的输出阻抗 一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就 会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中.在这个时候,就需要电压跟随器来从中 进行缓冲.起到承上启下的作用.应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输 入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提 保证. 电压跟随作用:由于它的高输入电阻,低输出电阻,所以电压跟随器起缓冲, 隔离,提高带载能力的作用,完成阻抗匹配的功能.