武汉大学-射频宽带放大器分析.ppt

射频宽带放大器;主要内容;1. 设计要求;2.方案选择与论证;3.系统总体设计方案;具体模块设计;具体模块设计;具体模块设计; 系统采用了电压反馈和电流反馈运算放大器。接下来就这两种放大器的增益设置和稳定性做理论分析。 一、增益设置 1，正常工作频带内，电压反馈运放的增益和-3dB截止频率表达式分别为： ， 即带宽增益积为常数。所以电压反馈运放的-3dB带宽位置受增益的影响，电压增益增大时，带宽成比例下降。在使用电压反馈运放时，要充分权衡电压增益与带宽的关系。 ; 2，系统输出需要驱动50Ω电阻，最大输出电压有效值不小于1V,则运放输出电流不小于20mA。本方案最后一级采用了THS3901，THS3091是一款电流反馈运算放大器，其增益和-3dB截止频率表达式分别为： 由上式可见，电流反馈运放的增益和带宽是相互独立的，其-3dB带宽位置仅受反馈电阻Rf的影响，因此选取合适的反馈电阻非常重要，设计中采用的是官方推荐的电阻大小。 ;二、放大器稳定性 设反馈放大器的稳态频率响应为: 其中， 为开环增益函数， 为反馈函数。若在某一频率 上，满足环路增益为 当 ，即环路增益为0db时， ，则 此时即使输入信号为零，仍有某一频率的信号输出，即反馈放大器出现自激。要保证反馈放大器稳定工作，必须使其远离自激状态，这种远离程度可用相位裕量 表示，其定义式为 ，显然，相位裕量越大系统越稳定。因此，在实际设计电路中，应预有足够的相位裕量。; 尝试过在普通电路板上焊接电路，结果发现非常容易自激，最后决定采用PCB制作。利用Altium designer设计原理图和PCB。比赛过程中由于时间和器材的限制，只能在实验室内部就地取材，将铜板改做成最基本的印制电路板，由于器材限制不能使用过孔、通孔、双层板等，对本次设计增加了一定的难度。 PCB底层和顶层大面积铺地，降低接地总线的分布阻抗，在每个运放的电源管脚处用0.1uF和10uF的电容并联去耦，同时??信号尽量在同一平面甚至是同一直线上，增强系统的稳定性，降低噪声。 ;5. 系统模块设计;5. 系统模块设计;5. 系统模块设计;5. 系统设计之实物图;5. 系统设计 之实物图;测试条件 9K~3.2GHz函数信号发生器：型号ROHDE SCHWARZ SMBV100A 500M数字存储示波器：型号Tektronix TDS3052C 测试结果 系统测试输入输出出阻抗为50Ω， -3dB通频带 , 。在9KHz~102MHz频带内增益起伏小于1dB。本系统增益调节范围0dB~65dB之间，最大不失真输出电压有效值为1.30V。输出噪声峰峰值最大为105mV。 ; 整个系统选取宽带、低噪声器件，采用多种抗干扰措施以及自制印制电路板，实现了射频宽带放大器系统的基本部分和大部分发挥部分。 ;谢谢！