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方波放大电路的设计

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高频放大电路的设计—方波放大电路

专业：信息工程学号：1328405023姓名：刘胜金

一、设计原理

运算放大器（OperationalAmplifier,简称OP、OPA、OPAMP是一

种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出

（Differential-in,single-endedoutput）的高增益（gain）电压放大器，

因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想

的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等于零的输出

阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的

频宽。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输

入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端

（invertinginputnode）连接，形成一个负反馈（negativefeedback）

组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不

等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大

器不能连接成正回馈（positivefeedback），相反地，在很多需要产生

震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。

闭环负反馈

将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来，放大器电路就处在负

反馈组态的状况，此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。闭环

放大器依据输入讯号进入放大器的端点，又可分为反相（inverting）

放大器与非反相（non-inverting）放大器两种。

反相闭环放大器如图1。假设这个闭环放大器使用理想的运算放

大器，则因为其开环增益为无限大，所以运算放大器的两输入端为虚

接地（virtualground），其输出与输入电压的关系式如下：

Vout=-(Rf/Rin)*Vin

图1

通过Rf与Rin的值就可以控制放大的倍数。为了保证电路的稳定工

作，我们采用两级放大来达到所需要的增益要求。

二、设计要求

1.

设计内容

设计一个方波放大电路，输入信号频率在上下限频率之间。

2.设计指标

增益：217

下限频率：460kHz

上限频率：4.6MHz

输出幅度：10Vpp

三、所需元器件

1.电阻若干

2.电容若干

3.电感若干

4.运算放大器MAX4107两片

四、根据具体要求设计电路

1.进行在multisim中设计电路并进行仿真，设计模块包括放大和

滤波两个部分。实验采用芯片MAX4107，双电源供电

2.放大部分仿真电路图如图1示

一级放大为22倍，二级放大为10倍，两级一共放大为220倍

图1

仿真设置：

图2

仿真结果与分析：

如图3所示，可以看到，仿真结果与设计要求符合，放大倍数到达要

求，只是输出的电压较小，这跟所选择的芯片有关。之所以选择这个

是因为，该电路的仿真结果最好。输出波形失真较小，能达到放大倍

数要求。

图3

3.滤波部分仿真电路如图4

图4

滤波部分采用三阶LC无源带通滤波器，一个高通加一个低通形成带

通滤波器。

仿真结果与分析：

如图5，图6所示为滤波器的下、上限频率，如仿真可以看到，

上、下限频率与设计目标接近。图7为滤波器的仿真输出波形。

图5