李增益可控射频放大器设计报告解读.doc

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增益可控射频放大器(题) 【参赛队编号】 (题) 摘要 关键词: 1 设计目标 ( 1)放大器的电压增益 Av≥40dB,输入电压有效值 Vi≤20mV, 其输入阻抗、 输出阻抗均为 50?, 负载电阻 50?,且输出电压有效值 Vo≥2V,波形 无明显失真; ( 2) 在 75MHz~108MHz 频率范围内增益波动不大于 2dB; ( 3) - 3dB 的通频带不窄于 60MHz~130MHz, 即 fL≤60MHz、 fH≥130MHz; ( 4)实现 AV 增益步进控制,增益控制范围为 12dB~40dB, 增益控制步长为 4dB,增益绝对误差不大于2dB,并能显示设定的增益值。 2系统论证与比较 本系统主要由模块、模块、模块、电源模块组成,实现了,系统框图如图所示。 图 系统总体框图的论证与选择 方案一:方案二: 综合比较,由于方案一设计简单,但容易产生自激振荡,电路稳定性差。而OPA847具有0.85nv/Hz噪声电压,同时具有3.9GHZ的增益带宽积,适合高倍数的放大,更适合题目要求,故选择方案二。 (3)中间级程控放大模块的论证与选择 方案一: 固定增益与电阻网络衰减。通过前级放大电路进行固定增益放大,后 级由电阻网络衰减,如电位器,实现 0~0dB 范围内增益可调。 方案二:dB的调节,可以采用高速乘法器型D/A 实现,比如AD7420。利用D/A 转换器的VRef 作信号的输入端,D/A 的输出端 做输出。用D/A 转换器的数字量输入端控制传输衰减实现增益控制。 方案三:使用宽带程控集成放大器,利用VCA821进行程控放大,VCA821在增益为10dB时带宽可达到710MHz,控制电压在0V~2V。 方案一中由于大量分立元件的引入,使得电路复杂且稳定性差。方案二虽然简单易行,精确度高,但查阅相关资料可知:转化非线性误差大,带宽只有几kHz,而且当信号频率较高时,系统容易发生自激,因此未选此方案,方案三在增大可调范围的同时,为了保证中间级有足够大的带宽,稳定性好。 综合以上种方案,选择方案。的论证与选择方案一: 方案二:最快的5V固定增益放大器高达700MHz的带宽 综合考虑采用。2系统硬件设计及相关分析计算 2.1 带宽和增益存在一定关系:直流到由反馈回路决定得主极点Fc之间,带宽增益积恒定,在该频率以上,如果频率升高一倍增益就会降低一半,运算放大器的3db宽频率就是Fc放大器带宽增益积BW*Au=C常数,所以设计电路时进行折衷选择。题目要求通频带范围为20HZ-5MHZ,增益大于等于40dB,即Gain=100V, 故考虑多级放大器级联。 假设放大电路的高频响应用下面单极点函数表示: 带宽增益积(GBP)是衡量放大器性能的一个重要参数。电压反馈型运放 A()=/(1+/); (2--1) 式中为放大器的中频增益,w为角频率,为上限角频率,当引入正反馈并假设反馈网络的反馈系数与频率无关的实数B时,则有: ()=A()/[1+BA()]; (2--2) 将式(2--1)代入式(2--2)中得 = (2--3) 由此,反馈中频增益为Am=Am/(1+AmB),上限角频率为W hf=Wh(1+AmB) 这说明引入负反馈后,放大电路的上限频率扩展了扩展程度与反馈深度F有关。对本系统直流放大器,放大器下限角频率为零赫兹,所以无馈时放大器通频带为BW=接入正反馈后,放大器通频带为 B==(1+B) B (2--4) 式(2—4)表明:引入负反馈后放大器通频带扩展到无反馈时的(1+AmB)倍。而且带宽增益积为一常数。 改善系统幅频特性不仅考虑带宽增益积就足够,还有其他因素的考虑,如运放的摆率,驱动负载的能力小信号的放大后输出信号的质量等。 3电路与程序设计 3.1前级放大电路 第一级的作用主要是进行阻抗匹配和噪声抑制,所以信号输入端加了50Ω电阻接地进行匹配,并且使用屏蔽线连接信号源,从而

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