李增益可控射频放大器设计报告解读.doc

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