宽带直流放大器的设计方案
带宽直流放大器
参赛队号:
宽带直流放大器(C题)
摘要
本作品三个模块电路构成:前级放大电路、后级功率放大电路和单片机显示与控制模块。在前级放大电路中，用宽带可控增益运算放大器AD603两级级联放大输入信号以达到足够的电压增益，再经过后级功率放大电路提供足够的功率输出。AT89S52单片机的显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外，还可以预置并显示输出电压增益及放大器的带宽。作品完成了题目的基本要求和大部分发挥要求。
，藉此提高整体电路的性价比，是本设计的一大特色。
一、方案论证与比较
1.可控增益放大器部分
方案一：放大电路可由分立器件搭建而成，由于60dB的增益要求较高，单级放大电路较难实现，故可采用多级放大电路级联。输出端采用三极管射极包络检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于采用分立元件较多，而且必须采用高速BJT或FET，电路较为复杂，设计难度大，工作点难于调整，增益的定量调节、AGC自动增益控制和高带宽均非常困难，而且电路稳定性差，容易产生自激现象，不可控因素较多，调试难度大，故不予考虑。
方案二：为了易于实现发挥部分中要求的最大60dB的增益调节，本着优质低价的原则，可以采用较为廉价的D/A芯片DAC0832，利用DAC0832当中的电阻T型网络改变反馈电压，进而控制环路增益。同时考虑到DAC0832是一种廉价的8位D/A转换芯片，其输出V out=Dn×Vref/256，其中Dn为8位数字量输入的二进制值，可满足256挡增益调节，满足题目的精度要求。它由CMOS电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用DAC0832来实现信号的程控衰减。但由于控制的数字量和最后的增益不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度降低，故放弃此方案。
方案三：由于题目要求放大电路的增益可控，以此可以考虑直接选取增益可调的运放实现，如AD603。其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯型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嵌入式系统进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得来，从而实现较精确的数控。此外根据芯片手册，AD603在模式二工作条件下能够提供由直流到30MHz的工作带宽以及0-40db 的增益，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、总体电路较为简单，根据芯片手册即可迅速搭建高性能的实际电路，所需要解决的问题就是极间的调试及外围电路的去耦，合理的级联、阻抗匹配及去耦技术，其工作量在四天三夜之内应该可以完成，而且总体思路较为清晰、控制方便、易于数字化，便于使用嵌入式系统进行处理，故此方案可行性较高。
综上所述，选用方案三。AGC稳定性高，增益可控范围大，加入后级负反馈互补输出电路，完成增益带宽积的提高与功率提升。因为AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0。5db，满足题目要求的精度，其增益（db）与控制电压（V）成线性关系，因此可以很方便的使用D/A输出电压控制放大器的增益。
2.后级功率放大部分
由两片AD603级联构成的前级放大电路，对不同大小的输入信号进行前级放大。由于AD603的最大输出电压较小，不能满足题目要求，所以前级放大信号需经过后级放大达到更高的输出有效值。
方案一：使用分立元件自行搭建后级放大器。使用分立元件设计困难，调试繁琐，本题要求信号频谱宽度较大，普通晶体管高频响应较差，即便使用高速功率管稳定性依然较差，必然对反馈信号造成影响，且容易产生自激而又较难消除，不可控因素较多，因此放弃此方案。
方案二：使用集成电路芯片。使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、有详细的文档说明，只需按照题目要求的指标选取合适的芯片即可。而且本题题眼并不在此，因而不应将主要精力放在此处，故而使用集成电路芯片是快速完成后级功率放大部分的最佳选择。
二、系统设计
按照题目的要求，结合前期的方案论证比较，我们小组充分利用模拟系统与
数字系统各自的特点，发挥其优势，采用单片机预置和控制放大器增益的方法，大大提高了系统的精度和可控性;后级放大器使用由高带宽的集成电路芯片设计的功率放大器，提高了输出电压有效值，再辅以电阻与地之间串接的小电感在信号高频时提供的额外阻抗，进一步提高了输出电压有效值及带宽。通过单片机的数字算法控制使信号能够得到最合理的前级放大，使其放大倍数精确。图1所示即为本系统原理框图。
图1
输入信号通过前级可控增益放大，放大倍数由单片机通过D/A转换提供的电压控制。AD603在模式2时的Vg(=V1-V2)根据公式:增益GAIN=40×Vg+20(dB)来设定，而在AGC模式下，此控制电压Vg是由AGC电路的反馈电压得到，不受单片机控制。经过前级放大后的信号最后经过后级放大得到需要的输出信号，前级和后级增益的搭配，都是经过精确的测量和计算的。输出电压经峰值检波电路得到，反馈到单片机，经运算和线性补偿得到有效值，同时又由单片机进行显示。为了使得人机交互界面更加人性化,我们决定采用12864大液晶进行显示，由于本系统中单片机资源过剩,而控制所需要的按键又比较少,所以我们采用独立按
键控制,以降低软件设计的复杂程度。工作流程可简单概括为：采用键盘输入初值,然后通过DA转换来控制AD603的增益并通过显示器件来显示预置初值，从而达到人机交互的目的。
三、主要电路以及原理分析
1.直流稳压电源
本电源采用桥式整流、大电容滤波、三端稳压器件稳压的方法，产生各种直流电压，我们设计的电路需要的电压为正负15V和正负5V，而市面上很容易买到相应的固定输出的三端稳压芯片，如LM7815、LM7915、LM7805、LM7905。因此我们采用固定输出的稳压芯片，典型电路图如图2。
图2
2.前级放大器和AGC
前级由两级AD603级联而成，AD603是美国AD公司推出的一款宽频带、低噪声、低畸变、增益变化范围连续可调的可控增益放大器其内部结构如图3所示。
图3
AD603的封装引脚图如图4所示。图4
AD603的管脚功能如图5所示。
图5
一般,利用反馈网络(VOUT与FDBK端的连接方式)来设计AD603的增益时,可设置为一下三种模式：
模式一: 将VOUT与FDBK短路,即宽频带模式(90MHz带宽)时增益变化范围为-10dB～+30dB；
模式二: VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT, FDBK与COMM端之间接一个5.6pF的电容用于频率补偿.根据放大器的增益关系式,选取合适的REXT,可获得所需要的模式一与模式三之间的增益值.当REXT=2.15kΩ时,增益变化范围为0～+40dB；
模式三: VOUT与FDBK之间开路, FDBK与COMM连接一个18pF的电容用于扩展频率响应,该模式为高增益模式,增益范围为10dB～50dB,带宽为9MHz。
参考以上三种模式，我们选择了使用模式二作为两个AD603的工作模式，此模式兼顾带宽与增益，其原理电路如图6所示。
图6
使用AD603制作前置放大器时，主要考虑了共模干扰问题。前置放大器采用
单端输入方式，这时要求运算放大器的另一个输入端与信号输入端阻抗平衡，否则在相位相同的电磁干扰情况下，将产生共模信号输出。AD603输入阻抗为100Ω，低的输入阻抗将带来如功率、阻抗匹配等若干问题，因此我们在输入前级用AD847搭设了射极跟随器，用以提高输入阻抗，使输入阻抗大于50Ω。
有时由于接收环境的不同、外界干扰的影响，接收到信号的强弱可能变化很大。特别是在研究本题要求的信号时，由于频带宽、电磁干扰严重，不可能无失真地放大。为了较好地解决这个问题，可使用自动增益控制电路，即AGC电路。它取出放大器输出的峰值作为增益的控制电压，使最终输出的电压信号保持在某一峰峰值之间，输出较稳定的信号。
在图6中，两级AD603可构成具有自动增益控制的放大电路，其输出信号送到由2N3904和R7组成的三极管包络检波器当中（图6中未画出，我们制PCB 版时只先做了前级放大），用于检测输出信号幅度的变化。由C11形成自动增益控制电压Vagc，流进电容C11的电流为2N3906和2N3904两管的集电极电流之差，而且其大小随第二级AD603输出信号的幅度大小变化而变化，这使得加在两级放大器1脚的自动增益控制电压Vagc随输出信号幅度变化而变化，从而达到自动调整放大器增益的目的。
3.手动增益预置和控制的实现
开环增益手动控制的基本思路是由单片机数字程控，经D/A转换产生控制输出电压，加到图5中两块AD603的1脚来控制。我们本想利用ADUC812单片机自带的D/A转换功能，但经实践发现其D/A输出很不稳定，难以滤除，而控制电压要求纹波非常小，否则就会给输出信号带来很大噪声。故我们改变了设计，考虑使用电阻网络AD7520进行控制，其原理如图7所示。单片机通过74LS373给AD7520赋值，电阻R0用于调节AD7520的参考电压，从而由AMP1得到D/A结果，再由AMP2幅度搬移至前放所需的控制电压-0。5～+0。5V之间，提供给AD603。
图7
4.后级放大原理
后级放大电路由AD847构成的电压跟随器构成，因为前级放大器仅能放大电压，而不能放大电流，如果直接带上50欧负载会导致输出电压迅速降低。而加入电压跟随器后电压输出不变，但是电流放大能力大大增强，从而保证了足够
的功率输出。
5.峰值检波电路
将取样回来的输出电压经过二极管和电容进行峰值检波，并经过高精度运算放大器进行衰减和保持后输入A/D转换器转换为数字信号进行显示，这样精度可以得到保证，不过会有一定的管压降，使用检波用肖特基二极管大概会有0。2V压降，完全可以通过单片机进行显示上的补偿。
6.单片机系统
单片机是整个放大器控制的核心部分，它主要完成以下功能:接收用户按键信息以控制增益;接收峰值检波电路的反馈电压以计算有效值;对AD603的增益控制电压进行控制。程序流程图如附录中图8所示。各个功能由不同的模块实现：键盘检测模块记录用户对键盘的操作，将设定的增益数值记录下来。
控制电压模块根据用户对增益的设置，查表得到对D/A转换器的控制字串，输出给D/A转换器以产生精确的控制电压。
有效值模块由于输入输出是标准的正弦信号，峰值检波电压值根据经验公式V max=√2Vrms计算，并经过线性修正得到有效值，经测试显示误差不超过0。5%。显示模块按用户需要将预置增益值或者有效值显现在液晶屏上。
四、总结
本次设计通过综合运用模电、数点、单片机等技术完成了基本设计要求，发挥部分大部分达到设计要求。下面就设计当中出现的一些问题谈谈自己的体会。
存在的问题及未完成的原因：高频干扰还是设计当中存在的最大障碍。本设计偏重于模拟电路处理，需要得到很高的增益和较小的噪声。采用多种抗干扰措施来处理前级放大，选用集成芯片作增益控制，利用高带宽集成芯片作后级功率放大，对于基本的理论知识和实际动手能力提出了很高的要求，从指标来看我们各方面的指标基本都达到了或超过了赛题要求。由于时间仓促，用来测量输出电压有效值的峰值检波电路没有试验成功，实际增益为45.667dB，离发挥要求还有一定差距。在软件上，我们参考了一些资料，编制了我们的程序。
最后的结果让我们有些激动，想到我们这么长时间的付出终于有了收获。心中有说不出的高兴。这几天的竞赛我们确实付出了全部的精力，尽了我们最大的努力，也从中学到了不少的知识。这些知识都是书本上所学不到的，我们也体会到了团队的力量，一个人的力量是有限的，但一个团队却可以创造一个人无法达到的力量。也正是我们能够同心协力，才使得我们最后有所收获。虽然比赛只有仅仅的四天的时间，但我们学到的知识是我们以前花更多时间都学不到。我们组员之间的感情也越加深厚了，通过这次的比赛，以及这么长时间的培训，对于电子竞赛又有了不一样的认识，通过参与电路的设计与制作，学会了很多，包括硬件电路的设计，电路板的制作，程序的编写以及小车硬件的制作，特别是我们队队员之间的合作以及与知道老师的交流，都受益非浅。
我想用我的亲身经历告诉那些准备参加竞赛的同学，只要你付出了，就一定会有收获！哪怕得不到奖项，你在竞赛培训中所学习到的知识，那都是受用一生的！
在以后的学习和工作中，我们将从实践中不断的完善提高自己！
最后对各位评委老师表示最最衷心的感谢，感谢各位老师对我们的悉心指导！
（附录）
一、系统调试及测试结果
1.测试条件：
信号发生器：GFG-8250A
示波器：VP-5220A-1 20MHz
万用表:粤制 MC 03000125
负载电阻:RL=50
测试方法：将各部分电路连接起来，先调整0dB，使输出信号幅度与输入信号幅度相等。接上50的负载电阻进行整机测试。
2.测试结果：
（附录）
二、扫频仪显示结果
0 10MHz 20MHz
三、程序流程图
图8
（附录）
五、关于本作品中采用的几处技巧与特色
1.跳线帽的使用
（1）基本要求中的Av可在0-40dB范围内手动连续调节。
我在AD603的可变增益调节引脚1、2之间加装了一个跳线，通过跳线即可实现通过滑动变阻器调节增益或者使用键盘通过单片机控制实现增益的变化。
（2）基本要求中负载电阻>50欧。
为了方便测量，我把负载电阻上端接在电路输出端，而下端插在插槽中并与跳线中间位置相连。这样在需要测量负载电阻的时候只需要将电阻下端从插槽中取出便可准确测量负载电阻的大小，可以避免电路输出电阻对测量结果的影响。
（3）上面（2）中的跳线左端通过一个电感接地，而右端直接接地。这样即可方便的测试负载与地之间串接电感对电路性能的改善。
2.电感对电路性能的改善
由于603内部结构的原因，输出电流取决于内部R-2R梯形网络的接法，因此外部输出电压Vo=输出电流*外部负载。当信号频率较低时，电感不起作用，电阻起主要作用，将电流输出转化为电压有效值输出：当信号频率增大时，由于器件的非线性与高频响应，会造成输出电流减小，若外接阻抗不变，必然导致输出电压有效值的降低。如果在负载与地之间加入合适的电感，电感会在信号频率升高的同时增大感抗，从而补偿了部分由于输出电流减小带来的输出电压有效减小问题。
3.关于为什么使用8位A/D、D/A
本着“少花钱、多办事，低功耗、价比的”的精神，经过缜密的计算，我认为完全没有必要使用10位甚至12位的A/D、D/A。
计算过程如下：
AD603的2脚加0.5V电压，那么1脚电压应控制在0~1V这个范围以内，因此我的DAC0832只需1.28V，作为一个8位的D/A，2的8次幂为256，那么其分辨率为1.28V/256=5mV。题目要求0~40地dB可调，首先假设步进为1dB，那么Av=40Vg+20。从而算出Av变化1dB,则要求Vg变化量为25mV。与刚才的DAC控制精度5mV相比，发现8位DAC已经能够胜任本题的控制精度。而发挥的第六小题才要求按照5dB进行步进，比刚才1dB的假设粗糙的多。因而得出结论，8位DAC已经足够完成精度控制要求。至于转换速率本题并没有要求，而且联系实际也发现没有使用高速DAC的必要，故而我们使用的是8位DAC0832.
宽带直流放大器的设计
第29卷第1期湖北民族学院学报（自然科学版）Vol．29No．1 2011年3月Journal of Hubei University for Nationalities（Natural Science Edition）Mar．2011 宽带直流放大器的设计 刘三军，樊江川，宴佳治，廖红华 （湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施445000） 摘要：宽带直流放大器在无线通信领域，尤其是发射机的末级有重要的用途．通过各种方案的比较，系统采用运放OPA690作为前级和中间级放大，输出级采用?15V供电的视频运放AD811，辅以相应的偏置电路和程控可调电阻实现增益的调节，以单片机MSP430为控制核心；设计出电压增益A V范围为0 60dB，最大输出电压有效值V o ≥10V，3dB通频带为0 10MHz的宽带直流放大器．人机接口采用红外遥控及LCD液晶显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能． 关键词：宽带放大器；带宽增益；MSP430；OPA690 中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1008－8423（2011）01－0103－05 Design of Wideband DC Amplifier LIU San－jun，FAN Jiang－chuan，YAN Jia－zhi，LIAO Hong－hua （School of Information Engineering，Hubei University for Nationalities，Enshi445000，China） Abstract：Wide band DC Amplifier can be widely used in wireless telecommunication field，especially in the output side of a transmitter．Based on the comparison of various methods，the system uses OPA690as front and middle amplifiers and AD811as the output amplifier，and uses the adjustable resistors to change gain of wide band DC Amplifier．The experiment shows that voltage gain ranges from0dB to 60dB．The maximum output sine voltage is more than10volts．The3dB pass band is from0to10MHz． The whole system is controlled by MSP430which is of low power consumption，and the infrared remote module is used as interface，LCD is used as display module that is convenient for interaction． Key words：wideband DC amplifier；pass band gain；MSP430；OPA690 随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离、迅速而准确地传送多媒体信息．于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟．而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分，随之，人们对它的设计要求也越来越高．宽带放大器广泛应用于A/D转换器、D/A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路；例如在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中，宽带放大器都有十分广泛的应用和良好的市场前景［1］． 放大器是能把输入信号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成．宽带放大器可以作为高频功率放大器使用，高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出；因而可以用宽带放大器作为发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平．按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器［2］． 收稿日期：2010－10－20． 基金项目：湖北省教育厅科学研究项目（DZ0101903）． 作者简介：刘三军（1980－），男，硕士，主要从事嵌入式、SOPC技术的研究．
09年C题实验报告(宽带直流放大器)要点
2009年全国大学生电子设计竞赛 【本科组】 宽带直流放大器（C题）
摘要：本宽带直放大器使用一片ad8039两级前置放大然后经过由VCA810组成的程控放大电路经过5M和10M的三阶无源滤波器再通过AD811精密运放和BUF634缓冲电路接负载输出，整个系统由单片机通过键盘控制，可以在手动与步进放大倍数之间调节，也可以通过按键调节5M和10M通道的滤波器，该系统性能指标良好，增益可以在0~66.8dB之间调节，在规定的带宽范围内幅度波动没有超过1dB,完成了题目的要求。 关键词：前置放大无源滤波步进放大 Abstract:The broadband amplifier using a straight ad8039 two levels of preamplifier and then through a programmable amplifier circuit composed of VCA810 through a 5 m and 10 m of third-order passive filter through AD811 precision op-amp and BUF634 load output buffer circuit, the whole system is controlled by a single-chip microcomputer by keyboard, can step between magnification and manual adjustment, can also use buttons adjust the filter of 5 m and 10 m channel, the system performance is good, can be between 0 ~ 66.8 dB gain adjustment, amplitude fluctuations within the bandwidth of the provisions of no more than 1 dB, completed the topic request. Key Word：pre-amplification Passive filter Step amplification
宽带直流放大器设计
宽带直流放大器（C题） 摘要 本系统以两级直接耦合的可控增益放大器AD603为核心，外加跟随器OPA642和电压放大器AD811配合，实现了增益可调的宽带直流放大器。系统主要由四个模块构成：前置放大电路、可控增益放大电路、后级功率放大电路、单片机显示控制模块。可控增益放大电路由两级直接耦合的可控增益放大器AD603构成，可实现-20dB到40dB的增益调节范围，配合AD811的固定增益实现0dB到60dB的增益调节范围；后级功率放大电路由高速缓冲器BUF634扩大输出电流，提升放大器的带负载能力。第二级AD603与固定增益模块间加入直流偏移调零模块，最大限度地减小了整个放大器的直流偏移。为解决宽带放大器自激问题及减小输出噪声，本系统采用多种形式的抗干扰措施，抑制噪声，改善放大器的定性。 关键词：宽带放大器，可控增益，调零电路，固定增益，功率放大
一、系统方案 1. 方案比较与选择 （1）可控增益放大 方案一：采用可编程放大器的思想，将输入交流信号作为高速DAC 的基准电压，用DAC 的电阻网络构成运放反馈网络的一部分，通过改变DAC 数字控制量实现增益控制。理论上讲，只要DAC 的速度足够快、精度足够高就可以实现很宽范围的精密增益控制，但是控制的数字量和最后的20dB 不成线性关系而成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降，因此不选用此方案。 方案二：选用两级集成可控增益放大器直接耦合作为增益控制，集成可控增益放大器的增益与控制电压成线性关系，控制电压由单片机控制DAC 产生。单级集成可控增益放大器AD603具有-10dB 到+30dBdB 的增益控制范围，两级级联后理论上可达到-20dB 到+60dB 的增益控制范围，精度达到0.5dB,带宽90MHz ，可以满足题目指标要求。 采用集成可控增益放大器AD603实现增益控制，外围电路简单，便于调试，而且具有较高的增益调节范围和精度，故采用此方案。 （2）功率放大电路 方案一：采用分立元件实现宽带功率放大器，可以实现较大输出电压，但需采用多级高频放大电路，受电路分布参数影响，调试难度大，带宽难以保证，所以不选用此方案。 方案二：采用单片集成宽带运算放大器提供较高的输出电压,再由高速缓冲器 BUF634实现扩流输出,提升放大器带负载能力。此方案电路较简单,容易调试,故采用此方案. （3）低通滤波器方案论证 方案一：采用有源滤波器，通带内没有可以没有能量损耗，电路相对有源滤波复杂，需要直流电源供电。 方案二：采用无源低通LC 滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。无源LC 滤波器的优点是电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高，为了使通带尽量平坦，选用了通带比较平坦的巴特沃斯滤波器。同时在滤波器后加入固定增益放大器，弥补信号通过滤波器时幅度的衰减。 2. 方案描述 系统框图如图1所示，系统主要由五个模块构成：前置放大电路、可控增益放大电路、低通滤波电路、后级功率放大电路、单片机显示控制模块。系统增益调节范围为0～60dB ，
宽带直流放大器开题报告 -
HEFEI UNIVERSITY 毕业设计（论文） 开题报告 题目宽带直流放大器的设计与研究系别电子信息与电气工程系 专业通信工程 班级 09 级通信工程（ 2 ）班 姓名 指导老师 完成时间 2013 —03 —29
合肥学院电子信息与电气工程系 毕业设计(论文)开题报告 学生：汪皖春班级：09通信工程 2 班论文题 目 宽带直流放大器的设计与研究导师姓名李翠花 可行性方案分析 要求包含以下几个主要部分：（不少于1500字） 研究背景、主要内容、设计方案、技术路线、关键问题、时间安排 见附页 参 考 文 献 [1]黄智伟. 全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版 社，2006. [2]全国大学生电子设计竞赛组委会编.全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编 [M].北京：北京理工大学出版社，2006. [3]沈伟慈. 通信电路(第2版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007. [4]高吉祥. 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程:模拟电子线路设计[M].北京： 电子工业出版社，2007. [5]第六届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社， 2003. 开 题 小 组 及 教 研 室 意 见 开题小组签名： 年月日
研究背景： 随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。由此可知，宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用，于是人们也对它的要求也越来越高。宽带直流放大器在科研中具有重要作用，宽带运算放大器广泛应用于A∕D转换器、D∕A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。例如在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。因此宽带直流放大器应用十分广泛，有非常好的市场前景。宽带直流能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器，电子测量仪器等。目前在无线通信、移动电话、卫星通信网、全球定位系统(GPS)、直播卫星接收(DBS)、ITS通信技术及毫米波自动防撞系统等领域有着广阔的应用前景，在光传输系统中，宽带直流放大器也同样占有重要地位。 主要内容： 本系统利用 C8051F120单片机作为主控制器，设计并实现了一宽带直流放大器，通过三级直接耦合放大和一级功率放大，放大倍数为0～40dB，通频带为0～10MHZ可预置。通频带内增益起伏≤3 dB；由外置键盘实现增益可控预置，步距为5dB；由LCD12864同步显示增益预置值和增益步进值；利用单个元器件的零点漂移特性，巧妙采用放大级正向、反向输入端，有效的抑制了零漂。整个系统实现简单，操作界面友好。 设计方案： 方案一：集成运放和分立元件相结合。宽带集成运放级联构成前置放大电路，实现小信号的前置放大及增益要求；运算放大器加分立器件三极管构成功率扩展型电路实现末级功率放大。 方案二：采用分立元件，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，末级采用大功率器件来保证输出功率，通过负反馈电路来确定增益。该方案可实现的放大器工作频率高、功率大，但其电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。此外，由于电路采用了多级放大，其稳定性差，容易产生自激现象。 方案三：采用集成运算放大器芯片级联构成。集成运放芯片使用简单，精度高，但是采用这种方案，放大器可能会出现输出功率不够，因此我们采用两个功率集成运放并联的方式实现增大输出功率。 方案选定：经三种方案比较，考虑到集成运放高增益、低直流漂移的优点和增益容易控制，决定采用方案三。 技术路线： 1、设计框图 以单片机为控制器，输入信号通过前置放大、中间级放大，再经过通频带选择网络完成对通频带带宽的选择，由末级放大器输出。通过键盘控制选择通频带带宽、电压增益等参数，并由显示器同步显示增益预置值和增益步进值。
宽带直流放大器的设计
宽带直流放大器地设计 电子信息工程专业学生：陈朝霞指导老师：许岳兵 摘要：本文以TI 公司地压控放大器VCA810 为核心，外加ADI 公司地运算放大器AD806 5 作前级，采用ST 公司地89C52 单片机控制系统增益，通过按键实现对小信号放大增益± 6 dB 步进可调，并通过1602 液晶实时显示.系统主要由前级缓冲模块，程控放大模块，人机交换模块，显示模块组成.整个系统结构简单，性能稳定，操作简单可靠. 关键词：程控放大；VCA810 ；STC89C52 1 引言 宽带放大器在自动控制系统，电子测量技术，智能仪表等领域应用非常广泛.传统放大 器由分立元件器搭建而成，且有地采用电容级间耦合方式，因此不具有直流放大能力，但在仪器仪表地应用中，也需要对直流信号或者偏置信号进行采集和还原，因此设计一款具有直流放大功能地宽带直流放大器是很有必要地.而宽带直流放大电路地发展中，为了满足 电路地更高性能与控制地便捷性，准确性，程控宽带直流放大电路应时而生.本文就是对程 控宽带直流放大器进行研究. 2 系统方案设计与论证 本文所设计地宽带直流放大器基本要求是3dB带宽为OHz?6MHz ;最大增益>40dB （100倍），增益值6dB步进可调，并实时显示增益；最大输出电压有效值>3V负载电 阻600 Q.根据设计功能要求，系统分为信号放大模块，控制模块和人机交换模块 2.1 方案比较与选择方案一：采用分立元件构成，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，通过负反馈电路来确定增益.但电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号地放大. 方案二：采用集成运放芯片级联.集成运放芯片使用比较简单，但精度高，且集成运放具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻等优良性能.而对于实用地放大电路，通常要求 其输入电阻大，输出电阻小，集成运放刚好能满足上述要求. 方案选定：比较上述地两种方案,决定采用方案二. 2.2 系统方案描述 系统框图如图 1 所示，系统分为信号处理电路和控制电路两部分.信号处理电路主要由前级缓冲模块、可变增益放大模块组成.前级缓冲模块采用AD8065 电压反馈型芯片.可变增益放大器采用可控增益放大器VCA810. 系统通过STC89C52 实现控制，通过STC89C52 和按键控制DAC0832 地输入数字量，并在LCD1602 上实时显示该放大器地增益.
AD603的直流宽带放大器
基于AD603的直流宽带放大器设计直流宽带放大器可以对宽频带、小信号、交直流信号进行高增益的放大，广泛应用于军事和医用设备等高科技领域上，具有很好的发展前景。在很多信号采集系统中，经放大的信号可能会超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大倍数，在自动化程度要求较高的场合，需要程控放大器的增益。AD603是由美国ADI公司生产的压控放大器芯片，具有低噪声、宽频带、高增益精度（在通频带内增益起伏小于等于1dB）的特点。压控输入端电阻高达50MΩ，在输入电流很小时，片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响较小，适于实现程控增益调节。故该系统选择AD603为核心实现高增益、低噪声的程控直流宽带放大器。 1系统设计 1.1技术指标 输入电阻Ri≥50Ω；输入电压有效值Ui≤10mV;带宽0～10MHz,0～9MHz范围内，增益起伏小于等于1dB;程控增益40dB和60dB,以5dB步进；在60dB放大，带载50Ω时，最大输出10V,且无明显失真。 1.2总体设计 宽带直流放大器的实现原理框图如图1所示。该系统主要由宽带运放级联组成，输入信号经由AD603及外围电路构成的放大网络输出，输出增益为36.5dB,带宽15.6M,再由AD811放大，两级可实现40dB增益，在0～10MHz范围内无明显失真。经AD811放大电路放大的信号再经过AD829实现60dB增益，输出电压有效值10V,信号经过AD829之后进入扩流电路，实现带载50Ω电阻。单片机mega16通过DAC0832来控制预置增益，编程实现步进增益5dB,实时液晶显示。
图1总体设计框图 1.3单元电路分析与参数计算 1.3.1前置放大电路分析与设计 AD603是一款8引脚的高增益、带宽可调放大器，带宽最大为90MHz.在-1～+41dB 的增益范围内，带宽可达30MHz;在9～51dB的增益范围内，带宽为9MHz.由于带宽增益积的关系，一级AD603无法实现60dB放大，需采取多级级联实现。由于低噪声的特性，选择AD603作为第一级放大。根据芯片技术手册，当VG在-500mV～+500mV范围内以40dB/V（即25mV/dB）进行线性增益控制，增益G（dB）与控制电压VG之间的关系为：G（dB）=40VG+G0i（i=1,2,3）。这里要求增益5dB步进，故VG=5325mV=125mV,其中VG=VGPOS-VGNEG（单位为伏特），G0i分别为三种不同模式下的增益常量： G01=10dB,G02=10～30dB,G03=30dB. Ri=R1‖100=100‖100=50Ω，系统要求带宽为10M,前置放大器的带宽应大于 10M,采用G02模式，通过计算调试选定AD603的5、7脚接2.15kΩ，4、5连接5pF电容，实现频率补偿。第一级放大器的最高频率为： AD603芯片内部有100Ω电阻，在反向输入端与地之间加入100Ω电阻，实现输入电阻为50Ω，第一级实现增益36.5dB. 1.3.2中间级放大设计 AD603的供电电压最大为±7.5V,经AD603放大的信号幅度最大为5V左右，带载能力差。AD811是一款视频驱动放大器，在满足通频带内增益起伏小于等于0.1dB,增益小于等于2时，具有25M带宽，供电电压选用±15V,可实现10V有效值输出。满足系统10M通频带的指标要求，具有较强的带载能力，在满足40dB增益的前提下，还要考虑到与后级放大器一起实现60dB增益，且满足带宽要求，这里选择AD811的增益为1.5倍（3.5dB）。增益由电阻RFB和RG来决定： 为了便于精确调整放大倍数，RFB选用1kΩ滑动电位器，前两级放大后，在10M带宽范围内，实现了40dB增益。
宽带直流放大器设计报告-江帆
宽带直流放大器 江帆、胡斌、王泽强 摘要: 本系统采用宽带压控增益放大器VCA810来实现增益可调，由前级放大模块、增益控制模块、带宽预置模块、后级功率放大模块、键盘及显示模块和电源模块组成，具有宽带数字程控放大功能。在前级放大电路中，用宽带电压反馈型运算放大器OPA690和宽带压控运算放大器VCA810放大输入信号，再经后级 THS3091功率放大电路将电压放大十倍，并增大输出电流，增强负载驱动能力，提高输出电压有效值X围。经验证，本方案完成了全部基本功能和部分扩展功能。关键字：压控增益放大器；功率放大；宽带数字程控 一．系统方案论证 1.1可控增益放大器部分 方案一：采用场效应管或三极管控制增益。只要利用场效应管的可变电阻区（或三极管等效为压控电阻）实现程控增益，本方案由于采用大量分立元件，电路复杂，稳定性差。 方案二：为了易于实现最大60dB增益的调节，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作为信号的输入端，D/A的输出端做为输出。用D/A转换器的数字量输入端控制传输衰减信号实现增益控制。此方案简单易行，精确度高，但经实验知：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：根据题目对放大电路增益可控的要求，考虑直接选取压控增益运算放大器VCA810实现，其特点是以dB为单位进行调节，可调增益-40dB至+40dB，
可以用单片机方便地预置增益。 综合以上的分析可知，方案三电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化程控处理。所以本系统采用方案三。 1.2滤波部分 为了达到题目要求的5M和10M带宽，需制作两路低通滤波器电路。 方案一：由无源器件（电阻、电容、电感）构成八阶椭圆滤波器，电路比较简单，成本低，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应。 方案二：为达到通频带内增益起伏≤1dB，采用四阶巴特沃斯低通滤波器。巴特沃斯滤波器特点是通频带内频率响应曲线最大限度平坦，虽然阻带内缓慢下降，但可以增加阶数来加快阻带内的衰减。 由于用Tina仿真软件设计出来的八阶椭圆滤波器需用的器材（电阻、电容、电感）很难找到或组合成相近的值，而用Tina仿真软件设计出的四阶巴特沃斯低通滤波器幅频特性较好，所以选择了方案二。 1.3功率放大部分 方案一：用分立元件，此方案元器件成本低，易于购置。但是设计、调试难度太大，周期很长，尤其是手工制作难以保证可靠性及指标，故不采用此方案。 方案二：采用高输出电压运放作为功率输出部分的第一级，对信号进行电压放大；第二级采用推挽射级跟随器进行电流放大。由于采用分立元件，通频带内信号可能出现较大失真，线性度不好。 方案三：直接使用高电压输出、低失真、电流反馈型的运算放大器THS3091，可以大大提高输出电流，驱动50欧的负载。
宽带直流放大器(国赛报告)
宽带直流放大器 摘要： 本系统采用FPGA和AT89S52单片机构成的最小系统为控制核心，设计了一个输入电压有效值小于10mV的宽带直流放大器。其3dB通频带为0～10MHz，在0～9MHz通频带内增益起伏不超过1dB。系统的基本放大器部分主要由前置放大、可控增益放大和后级功率放大构成，其中前级放大采用高速低噪声电压反馈型运放芯片LM6172实现；可控增益放大以AD600为核心，通过12位串行DAC给予不同的控制电压的方式来达到增益步进5dB （手动连续可调）,总增益从0dB到60dB的目的；后级功率放大由3个电流反馈型放大器AD811构成，其输出电压正弦波有效值V o不小于10V，输出信号波形无明显失真。通过键盘输入控制、人为预置放大器的带宽值和 64*128点LCD显示，本系统界面友好美观，控制方便。 关键词：程控放大，AD600，功率放大
正文： 一、方案比较设计与论证 1.程控放大方案比较与论证 方案一：采用三极管搭接实现。为了满足增益60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。对电路输出采用二极管包络检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件，如三极管等，电路复杂，设计难度大，增益可控、高带宽均难以实现。而且不可控因素多，电路稳定性差，调试难度也大。故不采用。 方案二：采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为D/A的基准电压。理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高就可以实现很宽范围的精密增益调节。但是，由于控制量和增益呈指数关系，会造成增益调节不均匀。 方案三：使用控制电压与增益成线形关系的可编程放大器PGA，用控制电压和增益成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制。采用可控增益运放AD600实现。AD600的增益范围为0dB到40dB可调，具有低输入噪声、低失真、低功耗的良好，另外具有直流到35MHZ的高带宽范围，极能满足题目直流宽带放大器各方面的设计要求。这种方法的优点是电路集成度高，条理清晰，控制方便，易于用单片机处理，能实现系统要求。 鉴于以上分析，我们采用方案三。 2、直流偏置调零方案比较与论证 方案一：采用连接补偿电路来实现调零的功能，但偏置电压是随温度而变化的，无法自动实现电压偏置的调零。 方案二：采用一个加法电路，通过AD不断对加法器输出值进行采样，采用搜索算法，再通过DA输出，反馈到加法器的反相端与输入信号相加，直到输出的直流偏置为零，或者是在一个小的范围内变化。 方案三：可以采用低通滤波器，将直流偏置电压滤除，但由于设计的是直流宽带放大器，本系统还需对直流进行放大，因此不能采用该方案。 基于以上分析，我们采用方案二。 3、功率放大部分方案比较与论证 方案一：采用三极管等分立器件实现。该方法可以较为准确地调节放大倍数、输入输出阻抗等参数，但实际的调试过程比较复杂，而且由于分立元件的分布参数较大，会引入较大噪声和干扰。 方案二：采用驱动电流较大的放大器实现，如ADI公司生产的AD811、AD844等芯片。该方法电路简单，增益可调，且只要芯片性能优良可以达到很高的信噪比。 两种方案都可以达到题目的要求，但方案二实现较简单，方便调试，故采用方案二。 二、系统总体设计方案及实现方框图 1．系统总体设计方案 根据题目的要求和方案的选择，本系统主要由三个模块电路组成：可控增益放大电路、偏置调零电路、功率放大电路和单片机显示和控制模块组成。其中可变增益放大电路以AD600作为核心,通过12位串行DAC给予不同的控制电压实现增益范围为0～40dB。前置放大采用由高速低噪声电压反馈型运放芯片LM6172、带宽为100M的运放LM6172构成的同
宽带直流放大器设计报告
宽带直流放大器（杨秋云） 组员：李华卫毛丽君杨秋云肖茜雯谭平平 摘要：本作品以STM32F103VET6为控制核心，采用宽带放大芯片LMH6624和压控放大器VCA810结合方式，实现了设计中可调增益的要求；采用低噪声电流反馈运放THS3091芯片实现了10V有效值输出的功率放大；在系统设计中，采用了合理的阻抗匹配，规范的线路布局和有效的散热设置，并且综合考虑了去耦、滤波，以及使用同轴电缆屏蔽干扰，降低功耗，减少了高频信号的噪声和自激，全面提高了系统的稳定性。经测试，指标达到设计的要求。 关键词：STM32F103VET6 LMH6224 VCA810 THS3091
一、方案论证与选择 1、前级放大模块 方案一：采用三极管和各分立元件构成前级放大器。实现不小于22dB的增益，本方案成本低，但电路复杂，调试繁琐，且电路稳定性差，容易产生自激现象。 方案二：采用集成芯片。采用放大器LMH6624做前级放大的核心器件，具有低噪声、低功耗、高性能的优点。所以我们采用此方案。 2、可控增益放大模块 方案一：采用场效应管控制增益实现。采用单片机控制场效应管工作在可变电阻区，利用其电压与电阻的线性关系实现增益的控制，但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：采用程控放大器VCA810实现。因为VCA810的可调范围-40dB~+40dB，那么可直接采用VCA810作为放大的中间调节级对已进行小倍数放大的信号进行再次放大或衰减。更有一点就是VCA810具有宽带低噪声，并且以dB为单位的线性增益的特点。该方案方便、稳定，可操作性强，所以采用此方案。 3、低通滤波模块 方案一：采用集成芯片实现有源滤波电路。集成芯片成本较高，而且截止频率难达到设计的要求。 方案二：采用椭圆低通滤波器。椭圆低通滤波器是一种零、极点型滤波器，它在有限频率范围内存在传输零点和极点。同样的性能要求，椭圆低通滤波器的通带和阻带都具有等波纹特性，因此通带，阻带逼近特性较好，比其它滤波器所需用的阶数都低，而且它的过渡带比较窄，可以更好的达到设计的要求，所以采用此方案。 4、功率放大模块 方案一：采用三极管搭建。三极管成本低，使用灵活，但各种参数的选择过于复杂，会给电路的设计带来较大的难度，并且管子承受的电压要高，通过的电流要大，功率管损坏的可能性也比较大，不满足设计对放大器稳定性的要求。使用晶体管也不易控制其零点漂移。 方案二：采用电流反馈型集成芯片。电流反馈芯片THS3091具有210MHz 以上的带宽，压摆率达到7300 V/us，最大输出电流250mA，并且可以输出 15V 的高电压，若采用二片并联的形式可完全胜任10MHZ下10V有效的稳定输出和50Ω负载的驱动。该方案简单稳定、方便调试，因此采用方案二。 5、直流稳压电源模块
基于可调程控的宽带直流放大器设计
基于可调程控的宽带直流放大器设计 本系统采用可控增益放大器VCA810和宽带低噪声运放OPA2846结合的方式，通过主控芯STC12C5A60S2控制D/A输出电压调整VCA810增益，并且能够有效地实现0～60dB可调增益.还加入BUF634并联模块以提高系统的带载能力，之后使用巴特沃兹无源低通滤波电路对放大器的带宽进行限制，同时滤除噪声.末级采用THS3092两路并联功率放大模块对输出功率进行放大，使整个系统输出最大有效值达到6V本系统具有带宽增益可调范围大，能够有效抑制直流零点漂移，放大器稳定性高等特性。 标签：宽带放大器；可控增益；VCA810 本系统设计一个基于可调程控的宽带直流放大器，要求增益可调范围为0～60dB，信号的通频带保持在0～5MHz，最大带宽增益积为5GHz，输出电压有效值可达6V，具有通频带内增益平坦，能够抑制直流零点漂移，并且能够保持放大器的稳定性。文章根据上述要求设计的系统主要包括四个模块：固定增益放大模块、可变增益放大模块、低通滤波器模块及功率放大模块。 1 系统总体框架 如图1所示，本系统以STC12C5A60S2作为控制与运算核心，将输入信号输入到第一级放大电路进行增益放大，再经第二级放大电路滤除杂波和进行功率放大后得到符合要求的输出信号。其中，第一级放大电路主要包含固定增益放大模块和可变增益放大模块，第二级低通滤波器模块和功率放大模块。另外，STC12C5A60S2主要用于可变增益放大模块的程控和输出调制电压的实时显示。为使第一级放大电路和第二级放大电路不互相影响，文章在两级电路之间加入一个缓冲级。 2 实现原理 2.1 带宽增益积。本系统信号通频带为0～5MHz，最大电压增益Av≥60dB，V，故应尽量减少使用VCA810的数量，在增益控制中，本系统采用一片VCA810可变增益放大与OPA2846固定增益放大配合，通过单片机程控输出信号放大通路实现0～60dB可调增益，OPA2846的输入偏置电压仅为0.15mV，THS3092在±5V供电时输入偏置电压仅为0.3mV，均能够很有效地抑制零点漂移。 2.4 放大器稳定性 系统的稳定性取决于系统的相位裕量，相位裕量是指放大器开环增益为0dB 时的相位与180°的差值，放大器一般会有自激的问题，有的情况是由于在放大器的相移为180°时，其增益仍然大于1，这种情况可以在反馈环路中增加零点来做相位补偿.总体来说，自激振荡是由于信号在通过运放及反馈回路的过程中产生了附加相移，用？驻？准？住表示低频段的附加相移，？驻？准F表示高频段
宽带直流放大器设计方案
宽带直流放大器方案设计 一、方案的选择和论证 分析题目要求，设计需要满足以下几个技术指标：在输入电压有效值Vi≤10 mV 情况下放大器电压增益必须大于60dB，且电压增益为60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V。另外，3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB，能为50欧姆的负载输出正弦有效值10V的电压。 基于以上要求，我们把整个放大器分为5个板块来设计。前置缓冲级，中间增益可调放大级，后级功率放大电路，电源部分和滤波器。 系统总体框图： 1.前置缓冲级方案论证 方案一：采用宽带高精度集成运放。 缓冲级对整个放大电路来说尤为重要，高质量的前级是放大电路的基本保障，故本设计中采用宽带高精度低噪声运算放大器OPA620构成电压增益为6dB的缓冲级。该运放增益宽带乘积为200M赫兹，能很好的满足题目要求。 方案二：采用普通运放。 普通运放虽然价格稍低，但是带宽和精度都十分有限，理论上虽然能用反馈的方式扩宽通频带，但是题目要求的10M赫兹频带太宽，故普通低价的运放很难达到实验要求。 比较上述两种方案，方案一能更好的完善题要求的指标，方案二虽然成本较低，但是不容易达到题目要求，且前级配置的高低对后级电路影响很大。故选择方案一。 2.中间增益放大级方案论证 方案一：采用三极管构成多级放大电路
若用分立元件构成60dB放大器，则须采用三极管构成的多级放大器。此方案有选材方便和成本较低的优点，但是选择性能合适的三级管比较费时间，选择合适的三极管配对组合更是不容易，并且题目给出的指标较高，三级管构成的多级放大器容易引起更多的干扰，影响放大质量。此外，晶体管构成的多级放大电路不易实现大范围的增益连续可调，这是相比于集成运算放大器的又一大缺点。所以，我们对下一种方案进行论证。 方案二：使用集成运放OPA620构成2级放大 单个OPA620的增益可调范围为 -20bB — +20dB ，采用两级相连，则可以实现-40dB-+40dB的可调范围。从厂商的数据手册可以看出，OPA620外围电路简单，容易操控，通频带内增益起伏小于0.05dB，且放大效果较好。但是若要求实现提高部分0-60dB全范围的连续可调，两级OPA620放大则不能达到题目要求。 方案三：使用低噪声增益可控放大器AD603 使用两级AD603构成的增益可调放大电路。 AD603是主要用于RF和IF AGC系统的低噪声可调增益放大器，它具有引脚可编程增益功能，可以使用一个外部电阻设置增益范围内的任何增益子范围，控制接口可以输入差分电压，也可以输入单端的正控制或负控制电压，使用十分方便。单级AD603便可以实现0-40dB的电压放大，且该增益范围内有30MHz的频带宽，性能优异，如果采用两级连放，理论上可以实现0-80dB的增益可调范围，能满足题目要求。其次，AD603构成的增益可控放大电路有很大的提升空间，可以通过电位器获取基准电压进行手动控制，通过模拟开关连接电阻器实现增益程控，通过单片机配合DAC模块实现不同精度的增益数控。 所以比较上述两种方案，AD603与OPA620相比，容易实现增益数控，AD603有更高的性价比，我们最终选择方案三。 3.增益控制电路 方案一:单片机和数模转换芯片实现增益可调 使用89C51单片机，选择稳定的基准电压，配合DAC0832输出电压信号控制AD603，从而实现增益数控。 DAC0832是采样频率为8位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，D/A转换结果采用电流形式输出，理论精度为1/256，能满足增益步进5dB的要求。该芯片价格便宜，使用方便，算是较常用的8位DAC芯片。该芯片为电流输出型，若采用该芯片实现AD603的增益可控，则须在输出端加上运算放大器LM324，实现电流到电压的转换，从而稳定实现增益可调。 方案二：单片机、模拟开关和电阻网络实现增益可调 使用89C51单片机，配合模拟开关控制不少于12个串联的电阻，通过取得电阻上的稳定电压控制AD603，从而实现步进为5dB的增益数控。模拟开关控制电阻网络与DAC模块工作原理相似，但是精度就远远不如8位DAC，并且使用模拟开关和电阻网络扩大了控制电路，电路集成度降低，引入更多的干扰因素。再者，从成本上看来，该方案也是不经济的。 方案三：滑动变阻器实现增益手动可调 通过电位器获取与基准电压成一定比例的控制电压输入AD603控制端，实现手动增益可调。 该方案很容易实现增益连续可调，相比以上两种方案成本是最低的，理论控制精度最高，精度仅有电阻器可调精度决定，但是此方案仅适用于固定范围内的手动
本科毕业设计__宽带直流放大器的设计
宽带直流放大器的设计 电子信息工程专业学生：陈朝霞指导老师：许岳兵 摘要：本文以TI公司的压控放大器VCA810为核心，外加ADI公司的运算放大器AD8065作前级，采用ST公司的89C52单片机控制系统增益，通过按键实现对小信号放大增益±6dB步进可调，并通过1602液晶实时显示。系统主要由前级缓冲模块，程控放大模块，人机交换模块，显示模块组成。整个系统结构简单，性能稳定，操作简单可靠。 关键词：程控放大；VCA810；STC89C52 1 引言 宽带放大器在自动控制系统，电子测量技术，智能仪表等领域应用非常广泛。传统放大器由分立元件器搭建而成，且有的采用电容级间耦合方式，因此不具有直流放大能力，但在仪器仪表的应用中，也需要对直流信号或者偏置信号进行采集和还原，因此设计一款具有直流放大功能的宽带直流放大器是很有必要的。而宽带直流放大电路的发展中，为了满足电路的更高性能与控制的便捷性，准确性，程控宽带直流放大电路应时而生。本文就是对程控宽带直流放大器进行研究。 2 系统方案设计与论证 本文所设计的宽带直流放大器基本要求是3dB带宽为0Hz～6MHz；最大增益≥40dB（100倍），增益值6dB步进可调，并实时显示增益；最大输出电压有效值≥3V；负载电阻600Ω。根据设计功能要求，系统分为信号放大模块，控制模块和人机交换模块。 2.1方案比较与选择 方案一：采用分立元件构成，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，通过负反馈电路来确定增益。但电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。 方案二：采用集成运放芯片级联。集成运放芯片使用比较简单，但精度高，且集成运放具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻等优良性能。而对于实用的放大电路，通常要求其输入电阻大，输出电阻小，集成运放刚好能满足上述要求。 方案选定：比较上述的两种方案,决定采用方案二。 2.2系统方案描述 系统框图如图1所示，系统分为信号处理电路和控制电路两部分。信号处理电路主要由前级缓冲模块、可变增益放大模块组成。前级缓冲模块采用AD8065电压反馈型芯片。可变增益放大器采用可控增益放大器VCA810。系统通过STC89C52实现控制，通过STC89C52和按键控制DAC0832的输入数字量，并在LCD1602上实时显示该放大器的增益。
宽带直流放大器(电子设计竞赛)
摘要 本系统以单片机ST89C52为主控器件，分为前级放大、增益控制、程控滤波、功率放大、自制电源等模块。采用可变增益放大器AD603配合后级程控放大实现增益调节，通过软件校正提高增益精度，利用程控滤波模块实现5MHz、10MHz、15MHz的通带选择。选用温漂小的期间并采用自校零点路来抑制零点漂移。功率放大部分采用具有高驱动力的运放搭建，驱动50Ω负载时，输出电压有效值可达10V。电源模块采用低压差稳压芯片提高效率。系统的输入动态范围为0~10Vpp，增益调节范围为0~95dB，步进可预置，也可手动连续调节，预置增益与实际增益误差小于2%。系统还设置了输入信号的幅度测量功能。 关键词：功率放大高增益直流放大器低压差
设计报告 一、前言 随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。由此可知，宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用，于是人们也对它的要求也越来越高。直宽带放大器在科研中具有重要作用，宽带运算放大器广泛应用于A∕D转换器、D∕A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。例如在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。因此宽带直流放大器应用十分广泛，有非常好的市场前景。 宽带直流能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器，电子测量仪器等。目前在无线通信、移动电话、卫星通信网、全球定位系统(GPS)、直播卫星接收(DBS)、ITS通信技术及毫米波自动防撞系统等领域有着广阔的应用前景，在光传输系统中，宽带直流放大器也同样占有重要地位。在无线通信、电子战、电磁兼容测试和科学研究等领域，对射频和微波宽带放大器有极大需求，且这些领域对宽带放大器要求各不相同，特别是在通信系统和电子战系统的应用中，对宽带低噪声和功率放大器的性能指标有特殊要求。在设计上传统窄带放大器的端口匹配，一般是按照低噪声或者共扼匹配来设计的，以此获得低噪声放大器或者最大的输出功率。但是，在宽带的条件下，输入∕输出阻抗变化是比较大的，此时使用共扼匹配的概念是不合适的。 这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度，电压增值。为此，以可变增益放大器AD603为核心，设计一种可编程宽带运算放大器。 二、总体方案设计 在本系统中，输入信号先经过50Ω阻抗匹配和前级放大，将幅值调理到AD603的输入范围内，然后采用AD603与后级电路相配合实现0-95dB范围内的增益控制。使用继电器切换滤波器模块，实现5MHz、10MHz、15MHz的通带选择。信号经过滤波器后一路送模拟峰值检波电路检出峰值，由ST89C52单片机控制增益步进；另一路经三档放大后送入由搭建的功率放大电路，驱动50Ω负载，最大输出电压有效值为10V。
宽带直流放大器实验报告
宽带直流放大器 摘要：本项目制作了一个宽带直流放大器。宽带直流放大器主要由输入缓冲级、程控增益放大器、调零电路、功率放大四部分构成。输入缓冲级采用THS4001高宽带运放对输入高频小信号放大输出给下一级，输入电阻50Ω与信号源进行阻抗匹配；程控增益放大器由AD603构成(-10dB~30dB)增益的高频放大电路，同时由80C51f0202的单片机为核心主控放大器的增益调节；然后再经THS3091对放大信号进行功率放大，使得输出电压达到10V有效值以上的电压，驱动50Ω的负载电阻。本项目设计的放大器可以达到5MHz以内电压1dB波动，10MHz 以内3dB的衰减；纹波电压（V pp）0.2V；最大不失真输入电压（V pp）59mV；最大不失真输出电压（V pp）5.6V；增益可控范围0~32dB，步进1dB。 关键字：高频；放大器；程控增益；单片机； 1、设计任务与实验要求 1.1 设计任务 设计并制作一个宽带直流放大器 1.2 基本要求 （1）电压增益A V≥40dB，输入电压有效值V i≤20mV。A V可在0～40dB范围内手动连续调节。 （2）最大输出电压正弦波有效值V o≥2V，输出信号波形无明显失真。 （3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB。 （4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。 1.3发挥部分 （1）最大电压增益A V≥60dB，输入电压有效值V i≤10 mV。 （2）在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP≤0.3V。 （3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB。 （4）最大输出电压正弦波有效值V o≥10V，输出信号波形无明显失真。 （5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。 （6）电压增益A V可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB（也可