宽带放大器的设计.ppt
文本预览下载声明
宽带放大器设计 (2003年全国大学生电子设计竞赛B题) ;一、任务
设计并制作一个宽带放大器。
二、要求
1.基本要求
(1)输入阻抗≥1k?;单端输入,单端输出;放大器负载电阻600 ? 。
(2)3dB通频带10kHz~6MHz,在20kHz~5MHz频带内,增益起伏≤1dB。
(3)最大增益≥40dB,增益调节范围10~40dB(增益值6级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB),需显示预置增益值。
(4)最大输出电压有效值≥3V,数字显示输出正弦电压有效值。
(5)自制放大器所需的稳压电源。;二、要求
2.发挥部分
(1)最大输出电压有效值≥6V。
(2)最大增益≥58dB(3dB带宽10kHZ~6MHz,在20kHz~5MHz频带内增益起伏≤1dB),增益调节范围10~58dB(增益值9级可调,步进间隔6dB,增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB)需显示预置增益值。
(3)增加自动增益控制(AGC)功能,AGC范围≥70dB,在AGC稳定范围内输出电压有效值应稳定在4.5V≤Uo≤5.5V内(详见说明4)。
(4)输出噪声电压峰一峰值Vp-p≤0.5V。
(5)进一步扩展频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调节步进间隔。
(6)其他。;三、评分标准
论文50分,完成基本要求制作部分50分,发挥部分50分。
四、说明
(1)基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表见下表。;四、说明
(3)宽带放大器幅频特性测试框图如图9.4.1所示。;四、说明; 题目分析 ;题目分析;一、总体方框图及指标分配
本系统原理方框图如图所示,由前置放大器、中间放大器、末级功率放大器、控制器、真有效值测量单元、键盘、
显示器及自制稳压电源等组成。;一、总体方框图及指标分配
其中前置放大器、中间放大器、末级功率放大器构
成了信号通道。其主要技术指标分配见下表。
本设计有三个重点和难点:一是增益控制;二是自
动增益AGC控制;三是末级功率放大器的设计。;二、增益控制部分
方案一:采用数字电位器取代反馈电阻的方法
中间放大器和末级功率放大器均采用电压负反馈电路,通过改变反馈电阻来改变放大器的增益。
例如采用1024个滑动端位置的数字电位器X9110或X9111。该方案采用两级控制比较麻烦。
方案二:采用D/A集成芯片的方法
为了易于实现最大60dB增益的调节,可以采用D/A芯片AD7520的电阻网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D/A转换芯片,输出Uout=Dn×Uref/210,其中Dn为10位数字量输入的二进制值,可满足210=1024档增益调节,满足题目的精度要求。;方案论证及比较;二、增益控制部分
方案二:采用D/A集成芯片的方法
但AD7520对输入参考电压Uref有一定幅度要求,为使输入信号在毫伏与伏之间每一数量级都有较精确的增益,最好使信号在到达AD7520前经过一适当的幅度放大调整,通过AD7520衰减后进行相应的后级放大,并使前后级增益积为1024,与AD7520的衰减分母抵消,即可实现程控放大。但AD7520对输入范围有要求,具体实现起来比较复杂,而且转化非线性误差大,带宽只有几千赫兹不能满足频带要求。;二、增益控制部分
方案三:采用可控增益放大器AD603的方法
根据题目对放大电路增益可控的要求,考虑直接选可调增益的运放实现,如运放AD603。其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成,加在其梯形网络输入端的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定;而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得来,从而实现较精确的数控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作带宽,单级实际工作时可提供超过20dB的增益,两级级联后即可得到40dB以上的增益,通过后级放大器放大输出,在高频时也可提供超过60dB的增益。这种方法的优点是电路集成度高,条理较清晰,控制方便,易于数字化处理。;二、增益控制部分
方案比较:
因方案一调整麻烦,方案二的带宽达不到题目要求,方案三
能满足题目要求,故选方案三。; 三、自动增益控制部分
增益控制部分选定采用可控增益放大器AD603。AD603内部结构方框图如图所示。
由增益控制界面、精确衰减器和固定增益放大器三部分组成。当引5脚与引7脚短路时,固定增益放大器的电压放大倍数为Au=1+694/20=35.
显示全部