射頻寬帶放大器(d題)(編輯修改稿)
2025-04-21 23:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ......................................................................................................9. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手射頻寬帶放大器（D 題）【本科組】1 系統(tǒng)方案論證 方案比較與選擇 前置放大電路方案一：使用分立元件三極管、電阻、電容、電感等構(gòu)成前置放大電路。該電路在元件參數(shù)設(shè)置不精準(zhǔn)的情況下，誤差較大，且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)困難，調(diào)試繁瑣，故不采用。方案二：使用儀表放大電路。儀表放大器具有低輸入失調(diào)電壓、高共模抑制比、可用單電阻實(shí)現(xiàn)增益大范圍調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，但是專用的儀表放大器價(jià)格通常比較昂貴，所以不予采用。方案三：采用 OPA690運(yùn)放電路。OPA690 為低噪聲、低直流零點(diǎn)漂移運(yùn)放，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，電路穩(wěn)定，效果較好。綜合以上三種方案，選擇方案三。 可控增益放大電路方案一：利用高速運(yùn)放加數(shù)字電位器構(gòu)造可程控放大器，通過(guò)控制數(shù)字電位器阻值來(lái)控制放大器增益。但數(shù)字電位器建立時(shí)間最快也需幾 us，加之?dāng)?shù)字電位器 3db截止頻率一般在幾百 KHz，當(dāng)輸入信號(hào)為 MHz數(shù)量級(jí)下阻值準(zhǔn)確性會(huì)產(chǎn)生失真，使得程控變得困難，而且高速運(yùn)放在低頻下的響應(yīng)遠(yuǎn)不能滿足要求。因此，此方案可行性較差。方案二：采用可編程放大器的思想，將輸入交流信號(hào)作為高速 DAC的基準(zhǔn)電壓，用 DAC的電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成運(yùn)放反饋網(wǎng)絡(luò)的一部分，通過(guò)改變 DAC數(shù)字控制量實(shí)現(xiàn)增益控制。理論上講，只要 DAC的速度足夠快、精度足夠高就可以實(shí)現(xiàn)很寬范圍的精密增益控制，但是控制的數(shù)字量和最后的 20dB不成線性關(guān)系而成指數(shù)關(guān)系，造成增益調(diào)節(jié)不均勻，精度下降，因此不選用此方案。方案三：選用兩級(jí)集成可控增益放大器直接耦合作為增益控制，集成可控增益放大器的增益與控制電壓成線性關(guān)系，控制電壓由單片機(jī)控制 DAC產(chǎn)生。單級(jí)集成可控增益放大器 AD603具有10dB 到+30dBdB 的增益控制范圍，兩級(jí)級(jí)聯(lián)后理論上可達(dá)到20dB到+60dB 的增益控制范圍，精度達(dá)到 ,帶寬 60MHz，可以滿足題目基礎(chǔ)部分指標(biāo)要求。綜合以上三種方案，選擇方案三集成可控增益放大器 AD603實(shí)現(xiàn)增益控制，外圍電路簡(jiǎn)單，便于調(diào)試，而且具有較高的增益調(diào)節(jié)范圍和精度。 . . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 直流穩(wěn)壓電源方案一：線性穩(wěn)壓電源。串聯(lián)型電路比較簡(jiǎn)單，效率較高，尤其是若采用集成三端穩(wěn)壓器，輸出電壓紋波很小，可靠性高，可為后級(jí)小信號(hào)放大電路輸出波形不失真提供保障。方案二：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。此方案效率高，但電路復(fù)雜, 開(kāi)關(guān)電源的工作頻率通常為幾十～幾百 KHz，基波與很多諧波均在本放大器通頻帶內(nèi)，極容易對(duì)小信號(hào)高頻放大電路帶來(lái)干擾，使波形失真。綜合考慮采用方案一。 方案描述圖 1 系統(tǒng)方框圖最終確定的系統(tǒng)詳細(xì)方框圖如圖 1所示。系統(tǒng)增益調(diào)節(jié)范圍為 0～60dB。前級(jí)放大電路增益為 20dB,由兩級(jí) OPA690構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)輸入阻抗匹配，增大了后級(jí)輸入電壓?？煽卦鲆娣糯箅娐酚蓛杉?jí) AD603構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了20～60dB 的增益調(diào)節(jié)范圍。再通過(guò)兩個(gè)緩沖器 BUF634并聯(lián)，擴(kuò)大輸出電流，提升放大器的帶負(fù)載能力。通過(guò) STC12LE5A60S2單片機(jī)來(lái)控制鍵盤和 TFT顯示模塊，實(shí)現(xiàn)電壓增益手動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)功能和電壓增益 Av顯示功能。 2 理論分析與計(jì)算 寬帶放大器設(shè)計(jì) 寬帶放大器由兩級(jí) OPA690級(jí)聯(lián)構(gòu)成的輸入緩沖放大電路、兩級(jí) AD603級(jí)聯(lián)構(gòu)成的輸 出輸 入 輸入緩沖兩級(jí) OPA690前置放大兩級(jí) AD603程控增益放大輸出緩沖Buf634 擴(kuò)流A/D 電壓采集STC12LE5A60S2 單片機(jī)D/A TLC5615 增益電壓控制鍵 盤 T F T電 源一階 RC 高通濾波電路. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手程控增益放大電路組成。輸入部分先用電阻分壓衰減，再由 OPA690進(jìn)行輸入緩沖放大，后由 AD603進(jìn)行程控增益放大，且兩個(gè) OPA690為雙電源、交流耦合、G=+2 電路接法，寬帶為 220MHz。由于兩級(jí)放大電路幅頻響應(yīng)相同，所以當(dāng)兩級(jí) AD603串聯(lián)后，帶寬會(huì)有所下降，串聯(lián)前各級(jí)帶寬為 90MHz左右，兩級(jí)放大電路串聯(lián)后總的 3dB帶寬對(duì)應(yīng)著單級(jí)放大電路 ，根據(jù)幅頻響應(yīng)曲線可得出級(jí)聯(lián)后的總帶寬為 60MHz。 頻帶內(nèi)增益起伏控制 AD603是一種低畸變、高增益精度的增益可調(diào)的集成運(yùn)放，帶內(nèi)增益起伏 ，設(shè)計(jì)中采用兩級(jí) AD603串聯(lián)后，帶寬會(huì)有所下降，在這種連接方式下帶寬遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求，所以可以保證通頻帶內(nèi)電壓增益起伏小于 1dB的要求。OPA690 在 G=+2的情況下，帶寬為 220MHz,帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于題目要求的 ～15MHz 頻率范圍，所以系統(tǒng)保證了穩(wěn)定的電壓增益。 射頻放大器穩(wěn)定性放大器在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)自激，外部干擾等，影響放大器穩(wěn)定的工
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