低频低噪声高增益放大器
一种高增益低噪声低功率跨阻放大器的设计与实现
第３２卷 第３期２００９年６月电子器件ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌＯｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌ．３２ Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２００９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＨｉｇｈＧａｉｎＬｏｗＮｏｉｓｅａｎｄＬｏｗＰｏｗｅｒＴｒａｎｓ－ＩｍｐｅｄａｎｃｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ倡ＴＡＮＧＬｉｔｉａｎ，ＺＨＡＮＧＨａｉｙｉｎｇ倡，ＨＵＡＮＧＱｉｎｇｈｕａ，ＬＩＸｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎｊｉａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｈｉｇｈｇａｉｎ，ｌｏｗｎｏｉｓｅａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｉｍｉｎｇａｔｓｏｍｅｐｒａｃｔｉｃｅｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｈａｖｉｎｇａｈｉｇｈｐａｒａｓｉｔｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆ３ｐＦ，ＲＧＣｉｎｐｕｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｏｕｔｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｇｏｏｄｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｇａｉｎ，ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｎｏｉｓｅ，ｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅａｎｄｌｏｗｅｒｐｏｗｅｒｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ：ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ－ｅｎｄｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅｇａｉｎｉｓ７８ｄＢ・Ω，ｔｈｅ－３ｄＢｂａｎｄ－ｗｉｄｔｈｉｓｂｅｙｏｎｄ３００ＭＨｚ，ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙａｔ１００ＭＨｚｉｓ６．３ｐＡ／Ｈｚ，ａｎｄｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｓｏｎｌｙ１４．４ｍＷ．Ｔｈｅｄｉｅｓｉｚｅ（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｌｌｔｈｅＰＡＤｓ）ｉｓａｓｓｍａｌｌａｓ５００μｍ×４６０μｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓ－ｉｍｐｅｄａｎｃｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｒｅｇｕｌａｔｅｄｃａｓｃｏｄｅ（ＲＧＣ）；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｉｎｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｎｏｉｓｅｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ；０．１８μｍＣＭＯＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥＥＡＣＣ：２５７０Ｄ；１２２０；５２３０一种高增益低噪声低功耗跨阻放大器设计与实现倡唐立田，张海英倡，黄清华，李 潇，尹军舰（中国科学院微电子研究所微波器件与电路研究室，北京１０００２９）收稿日期：２００９－０２－２０基金项目：国家自然科学基金资助（６０２７６０２１）；国家重点基础研究发展规划项目资助（Ｇ２００２ＣＢ３１１９０１）作者简介：唐立田（１９８３－），男，目前为中国科学院微电子研究所硕士研究生，主要研究方向为模拟与射频集成电路设计，ｔａｎｇ２００３８３１＠１６３．ｃｏｍ；张海英，女，研究员，中科院微电子所微波器件与集成电路实验室副主任，ｚｈａｎｇｈａｉｙｉｎｇ＠ｉｍｅ．ａｃ．ｃｎ摘 要：采用ＴＳＭＣ０．１８μｍＣＭＯＳ工艺设计并实现了一种高增益、低噪声和低功耗跨阻放大器。
低频低噪声高增益放大器讲解
低频低噪声高增益放大器一、基本要求（1）放大器a．电压放大倍数200~2000倍，放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍），有数字显示额外加分。
b．通频带3kHz~5kHz。
c．放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰—峰值等效到输入端小于800nV。
d．最大不失真输出幅度不小于8V。
e．输入电阻不小于1kΩ，输出电阻不大于20Ω。
（2）自制供电电源。
单相交流220伏电压供电，电源波动±10%时可正常工作。
（3）自制适合于本放大器测试用的信号源。
发挥部分（1）电压放大倍数更高、步长更小（2）等效输入噪声不大于200nV。
（3）等效输入电阻大于10kΩ。
（4）数字显示精度进一步改善二、方案设计2.1方案流程图2.2 信号源制作模块信号源原理图信号源效果图说明：单片机制作4.5KHZ的信号源，为电路提高信号源。
2.3 π网络衰减射随器带通滤波器模块制作衰减网络说明：由于单片机制作的信号源输出幅度很大，4V左右，而题目的要求知，信号源提供的电压幅度在10mV左右，因此通过衰减网络达到目的。
射随器说明：射随器提高输入阻抗，以达到题目指定的要求。
带通滤波器说明：带通滤波器的范围为3kHz~5kHz，因此可以满足通频带3kHz~5kHz的要求。
2.4 DAC0832程控网络说明：通过DAC0832实现电压放大倍数200~3000倍的控制，把放大3000倍后的信号作为DAC0832的参考电压，通过数字量实现步进100倍的增益控制。
2.5 后级放大说明：放大倍数进一步放大，固定放大1000倍。
2.6 电源制作模块电源电路图说明：制作电源给电路供电。
三、软件设计软件设计部分的程序流程框图程序流程框图键盘扫描有键按下keyflag=1Key=ox0e Key=ox0d Key=ox0b Key=ox0f 置倍数3000 倍减倍加置倍数200LED显示仿真效果图及原理图说明：通过键盘控制达到改变增益的目的。
宽带高增益低噪声放大器
２ 设计要求 工作频率： ａ 波段ｆ ± ． Ｇ ｚ增 益＞５ ｄ ， ｏ ２５ Ｈ ， ￣ ５ Ｂ 带 内平 坦度 ≤ ±１ ５ Ｂ 噪声 系数 ≤３ ５ Ｂ ＿Ｂ ．ｄ ， ． ｄ ，Ｐ １ ≥ ｄ １ｄ ｍ 输入接 口：Ｊ２ ； ０Ｂ ； Ｂ３０ 输出接 口： Ｋ接头 ； 外形尺寸 ≤ｌ． × ３８ ６ ｍ ’ 不包括 Ｋ型头的尺寸 ） ３８ １ ． ｘ Ｏ ｍ （ 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｏｖ ｄ ｔｅ ｐ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｌ ｅ ｍ￣ｅ ｏ ｒ ａ ｂ ｎ ｌ ｍｅｅ —ｗ ｖ ｔｒａ ｅ ｃ ｒｕ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ａ ｅ ｕｄ ｓ ｈ ｍ ｆ ｏ ｄ ａ ｄ ｍｉ ｉ ｔｒ ｂ ｌ ａ ｅｉ ｅｆ ｃ ｉ ｉ ｄ ｓｇ ｆ ｖ ｇ ｉ ｅ—ｔ ｎ ｃ ｗ ｏ—ｍｉｒ ￣ｒ ａ ｓｔ ｎ ｅｏ ｉ ｔ ｎ ｉ ｏ ｐｒ ｉ ｉ （ ｎｌ ａ—ｂ ｎ ｎ ｅ ｉｎ ｄ ｂ ｏ ｄ ａ ｄ ａ ｄ ｈ ｇ ａｎ ｌ ｗ ｏｓ ｍｐｉ ｅ ａ—ｂ ｎ ｙ Ａｎ ｏｔＨＦ Ｓ ｓ ｆ ｒ ｐ ｉ ｚ ｄ ａ ｄ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｅ ｒａ ｂ ｎ ｎ ｉｈ ｇ ｉ ｏ ｎ ｉ ａ ｌ ｒｉ Ｋ ｅ ｉ ｆ ｎ ａ ｄｂ ． ｆ ｓ Ｓ ｏ ｔ ｅ ｏ ｔ ｗａ ｍｉｅ ．
作者简介： 张迎春（ ９０ ， 工程师 ， １７ 一） 女， 主要从事微波毫米波的研究 。
维普资讯
・
２ ０・ ７
其 它
Ｏ ｈｒ ｔｅｓ
第３ 期
小、 频带宽 ， 且结 构 紧凑 、 工 方 便 、 卸容 易 ， 别 适 加 装 特
ＲＦ珊
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｌｉ ｔ ｒ ｙ ｒ ｓ Ｍｉ ｍｅｅ —ｗａ ｅ， ｏ ｐ ｅ ｎ ｆ ｌ ｅ， ａ ｅ ｕｄ ｌ ｖ Ｃ ｕ ｌ ｒｉ ｎｉ Ｗ ｖ ｇ ｉ ｅ ｉ ｎ
低频低噪声高增益放大器
第一部分：系统要求与指标一、任务设计并制作一个低频低噪声高增益放大器。
二、要求1．基本要求（1）放大器A．电压放大倍数200~2000倍，放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍，并有数字显示。
B．通频带3kHz~5kHz。
C．放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰—峰值等效到输入端小于800nV。
D．最大不失真输出幅度不小于8V。
E．输入电阻不小于1kΩ，输出电阻不大于20Ω。
（2）自制供电电源。
单相交流220伏电压供电。
（3）电源波动±10%时可正常工作。
（4）自制适合于本放大器测试用的信号源。
2．发挥部分（1）电压放大倍数更高、步长更小。
（2）等效输入噪声不大于200nV。
（3）等效输入电阻大于10kΩ。
（4）数字显示精度进一步改善(5) 其它。
第二部分系统分析低频低噪声高增益放大器设计包含6部分，信号发生器，稳压电源模块、前置放大级、功率放大级，单片机控制和显示模块。
信号发生器是产生适合放大器使用的信号；前置放大级主要任务是完成小信号电压放大任务，同时要求低噪声；功率放大级主要任务是在允许的失真限度内,尽可能高效率地向负载提供足够大的功率，进一步对信号进行放大；控制和显示部分提供步放大进控制和可视化的人机界面。
通过详尽的资料查询和严密的方案论证后，我们选择通过集成运放NE5532、TDA2030、80C51、DAC0832的配和使用来使本电路系统设计简洁、实用并且达到低频、低噪声、高增益、高保真、高效率、宽频带、快响应的指标。
第三部分：电路方案设计与论证模块一：信号发生器方案一、由简单的分立元件产生，可以利用晶体管、LC振荡回路，积分电路的实现正弦波的产生。
此方案原理简单但是调试麻烦，不稳定，受干扰严重。
方案二、采用集成运放如（LM324）搭建RC文氏正弦振荡器产生正弦波，正弦波的频率，幅度均可调。
此方案电路简单，在集成运放的作用下，可以较容易的测到所需的波形。
通过调整参数可以得到较完美的小信号波形。
电路中的运算放大器有哪些特点和应用
电路中的运算放大器有哪些特点和应用运算放大器是电路中应用广泛的一种电子器件，它具有许多特点和应用。
本文将介绍运算放大器的特点，并探讨其在电路中的各种应用。
一、特点1. 高增益：运算放大器的主要特点之一是具有较高的电压增益。
它能够将输入信号增加到一个较高的水平，以便于后续的处理和分析。
2. 宽频带宽：运算放大器的频带宽度较宽，能够处理较高频率的信号。
这使得它在许多应用中都能够提供精确和有效的放大功能。
3. 低噪声：运算放大器通常具有较低的噪声水平，这使得它在信号处理中非常有用。
低噪声的特性使得运算放大器能够提供更清晰和准确的信号放大。
4. 高输入阻抗和低输出阻抗：运算放大器的输入阻抗很高，可以减小对输入信号源的负载，保持传输信号的完整性。
同时，输出阻抗较低，能够驱动负载电路。
5. 可调节增益和偏置：运算放大器通常具有可调节的增益和偏置特性，这使得它在不同应用场景下能够灵活应对和满足需求。
二、应用1. 信号放大和滤波：运算放大器广泛应用于信号放大和滤波电路中。
通过调节放大器的增益和频率响应，可以实现对信号的放大和滤波功能，使得信号的频率范围和振幅得到控制和优化。
2. 模拟计算：运算放大器也常用于模拟计算电路中。
其高增益和精确性能使其成为模拟电路中一种重要的元器件，例如用于模拟加法、乘法、积分和微分等运算。
3. 电压比较和开关：运算放大器的高增益和灵敏度使其非常适合于电压比较和开关电路的应用。
通过将运算放大器配置为比较器或开关，可以实现对电压信号的比较和控制。
4. 反馈控制系统：运算放大器在反馈控制系统中起着至关重要的作用。
通过引入适当的反馈电路，可以实现对电路稳定性、增益和响应速度的控制。
5. 传感器信号处理：运算放大器还广泛应用于传感器信号处理中。
传感器常常输出微弱的信号，而运算放大器能够对这些信号进行放大和处理，以提高信号的灵敏度和稳定性。
6. 精密测量仪器：运算放大器也被广泛应用于精密测量仪器中。
高增益运算放大器放大电路的低噪声处理
输入 信号 ，
ｍ 是 模信号 ，ｕ 表示为差模信号 ，所 以 共模信号可 以表示为 ：ｌ ＝ ＋ ／ ￣ （ “ ）２ ｉ ． ｃ 是输 出信号 ，在这里 ，设 ，
设计 ．北京：科学 出版社 ，２ ０ ０４
是输 出噪声 ，由四个运算放大器构成的高增益
差模信号可以表示为：Ｕ ＝ “１ ｆ ｉ （ｆ ２ ｄ 一“ ）
、
用 ，抑制噪声干扰信号 ，最大程度 的降低输 出 噪声 电压。保证初级 运算放大器 的超低噪声 ，
根据
Ｕ Ｔ≈ Ｇ １ ，从而保 证整个 电路 的
组成的 ， 因此两个晶体管具有相 同的工作
输出噪声的 电压达到最低，满足高增益运算放 大 电路的低噪声性能 。
点。也就是说 ，当外界环境变化时 （ 如温度 ）， 两边的集 电极 电压发生相 应的变化 ，确保 输出
【 关键词 】运算放 大器 运算放 大电 低噪声 路
Ｇ Ｇ 》 》＂ 且 简要放 大电路如 图 ２所示 ： １３ ， 》 么 且 ３ 茜 Ｎ
ｔ》
因此
咿 ≈Ｇ １ ，即
高 增益 运算放 大 电路在信 号尤 其微 弱信
输出的噪声 电压近似为总增益与初级运算放大
号检 测与放大上 的应用越来越多 ，但是存在于 器等效噪声电压 的乘积 ，也就是说 ，初级运算
２ ０ Ｏ７
在图 １ 中，
。 、
、 ， 、
为各级
运算放大器 的等效输入 噪声 电压 ， Ｇ ．、 Ｇ 、 ２ Ｇ 、 Ｇ 为各 个运算放 大器的 闭环增益 。
其 中 Ｕｌ ｆ是输人信号 ， ｕ ｆ 、“２ 表示 为共
【】［日 ］ ２ 铃木 雅 臣著 周南生译 ，晶体管 电路
低频低噪声高增益放大器
低频低噪声高増益放大器滁州学院电信(齐欢韩旭陈培磊一、任务设计并制作一个低频低噪声高増益放大器。
二、要求1•基本要求(1放大器a.电压放大倍数200-2000倍；b .放大倍数可预置步进(间隔不大于200倍；c •并有数字显示；d .通频带3kHz~5kHz;e •放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰一峰值等效到输入端小于800nV。
f •最大输出幅度不小于8V。
g •输入电阻不小于lk Q,输出电阻不大于20Q。
(2电源波动±10%时可正常工作。
(3自制适合于本放大器测试用的信号源。
2.发挥部分(1电压放大倍数更高、步长更小。
(2等效输入噪声不大于200nV o(3等效输入电阻大于10k Gc(4数字显示精度进一步改善。
(5其他。
题目分析在仔细阅读考题之后，对设计的任务、系统功能和主要技术指标归纳如下。
—、设计任务设计一个低频低噪声高増益放大器。
二、系统功能1、放大器a.电压放大倍数200-2000倍；b.放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰一峰值等效到输入端小于800nV oc.最大输出幅度不小于8V。
d.输入电阻不小于lk G,输出电阻不大于20Q。
e.电源波动±10%时可正常工作。
2、通频带通频带3kHz~5kHz。
3、控制显示a.放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍 b ・并有数字显示3、自制信号源自制适合于本放大器测试用的信号源。
方案论证放大器系统方案图如下图1。
它由按键、控制器、显示器、放大器、输入信号 组成一、控制部分方案一：采用中小规模继承电路构成的控制电路 方案二:采用以单片机为核心的单片机最小系统 方案三:采用可编程逻辑器件构成的控制器方案一外围期间多，容易出故障，方案三价格昂贵•而方案二有外围器件不算多，而 且价格偏激•容易掌握•可靠性高等优点•故本系统采用方案二即采用at89s52为核心 的控制器。
T —器 rn域外接8位DA 数模转换器採用性能稳定价格合理的DAC0832.202 P1.0 匚40 □ VCCCREX) P1.1C 230 □ PCQ(ADO) PT2U 3 38 □ POKADU P13C 437 DPQ.2 22) P14匚 5 北 □ PC.3 23) (MOSI - P1.5 匚S 36 □ PC® 心)(MISO. P1.8匚 7□ PO5(AD5>(SCM i P17 匚833 □ P06(A£X> RSTE 0 3i □ PC7(AD7> (RXD P3.0 匚 10 31 □ ES VPP (TXD) P3.?匚 11 30 □ ALE J PRCG :r<rc>P3.2C 12 29 □ PG£h:fW P33C 13 28 □ P2 71A15) 4TD) P3.4C 14 2? ZJP2CIAU) <TbP3.5Q 15 2fl □ P2.S(A13) 萨 P3.8E 18 25 □ P24 (A12J P3.7匚 1734 □ P2 3,A11) XTAL2C 1820 □ P2 2(A10) XTALTC 19 22 □ P2 1 (A0)GhD匚2021□ P2C (A8)放大器部分FM.3 (匚 :INTC ：(T0)P3.4 (空)P36 VCCPC.O (AEO) PC.1 (ADI) PC.3：i PC .4 (AD4) P0.5 (AD5)PC.6 (AD6) PC.7 (AD7) EA.VPPPSENP2.7 (A15> P2.0 (A14) P2.5 (A13} P2.4 (A12} P2.3 (A11} P2.2 (A10} P2.1 (A9)方案一采用数控増益放大器AD603,如下图该程控增益放大器是高度集成模块，价格较高不符合比赛对节约绿色要求和动 手能力，对电路的分析深透的要求，顾不采用。
低频低噪声高增益放大器
低频低噪声高增益放大器——设计与报告总结2022年7月15日目录：一．方案设计与论证A.题目要求和指标分析B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大模块F.功率放大模块G.负反响放大模块二．电路设计A.整体电路设计B.信号源部分C.前级放大部分D.滤波器部分E.压控放大部分F.功率放大部分G.负反响部分三．测试方法与测试结果a.仿真部分b.实测部分本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。
带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍，能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。
信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进展压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。
而由Msp430单片机进展AD采样和DA输出，实现负反响。
设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，到达了设计要求，实在可行。
一．方案论证1.题目要求和指标分析根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。
综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反响模块；详细设计框图如下：2. 信号源部分方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，本钱低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。
方案2：采用555芯片设计，由555定时器所构成的多谐振荡器产生方波，方波经过积分电路产生三角波，三角波再经过差分放大电路的非线性转换产生正弦波。
设计过程较繁琐。
方案3：采用ICL8038芯片设计，该芯片是专用的函数发生芯片，波形原理上和555类似，集成度高，可以很好的实现波形的产生，且稳定度高，失真低，但本钱较高。
充分考虑本钱，设计难易，以及设计要求等指标，选择方案1；3. 前级放大部分方案1：利用低噪声运放OP37搭建的同相放大器，元件少，放大效果明显，原理简单，是目前最为常见的放大模块。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低
频
低
噪
声
高
增
益
放
大
器——设计与报告总结
2012年7月15日
目录：
一．方案设计与论证
A.题目要求和指标分析
B.信号源部分
C.前级放大部分
D.滤波器部分
E.压控放大模块
F.功率放大模块
G.负反馈放大模块
二．电路设计
A.整体电路设计
B.信号源部分
C.前级放大部分
D.滤波器部分
E.压控放大部分
F.功率放大部分
G.负反馈部分
三．测试方法与测试结果
a.仿真部分
b.实测部分
本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。
带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍，
能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。
信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进行压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。
而由Msp430单片机进行AD采样和DA输出，实现负反馈。
设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，达到了设计要求，切实可行。
一．方案论证
1.题目要求和指标分析
根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。
综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反馈模块；
具体设计框图如下：
2. 信号源部分
方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，成本低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。
方案2：采用555芯片设计，由555定时器所构成的多谐振荡器产生方波，方波经过积分电路产生三角波，三角波再经过差分放大电路的非线性转换产生正弦波。
设计过程较繁琐。
方案3：采用ICL8038芯片设计，该芯片是专用的函数发生芯片，波形原理上和555类似，集成度高，能够很好的实现波形的产生，且稳定度高，失真低，但成本较高。
充分考虑成本，设计难易，以及设计要求等指标，选择方案1；
3. 前级放大部分
方案1：利用低噪声运放OP37搭建的同相放大器，元件少，放大效果明显，原理简单，是目前最为常见的放大模块。
缺点是带宽有限，不适合高频。
方案2：利用BJT管搭建的放大器，运算过程较方案一较繁琐，精确度没方案1高，成本高，适合高频；
根据题目的设计指标，选择方案1；
4. 压控方案放大模块
方案1：采用压控放大芯片VCA810和DA芯片TLV5638配合。
引入噪声小，设计方便，放大倍数调节方便，步进小，但
成本较高。
方案2：使用低噪声运放OP37为主体，用多个反馈电阻，并用继电器选择步进。
元器件多，设计复杂，引入噪声大，但
成本较低。
根据题目的设计指标，选择方案1；
5. 滤波器部分
方案1：LC窄带带通滤波器。
比较适合高频，对输入输出的阻抗有较大的要求，设计原理简单，精确度较高，缺点是电感,电容的匹配较难。
方案2：有源窄带带通滤波器。
适合10KHz以下的信号，精确度很高，过渡带小，衰减快，电路设计较方案1 稍繁琐。
根据题目的要求及精确度方面的考虑，选择方案2；
6. 功率放大模块
方案1：使用BJT管搭建，波形失真度小，噪声低，功率放大效率高，原理简单，但对BJT管的选择有较大的要求，计算较繁琐，元器件使用较多。
方案2：使用集成功率放大芯片，对芯片的要求高，要求芯片噪声低，放大效果明显。
考虑到噪声，放大倍数等因素，采样方案2；
7. 负反馈模块
主要采用单片机MSP430对输入输出信号进过一定比例分压后进行AD采样，通过DA控制vca810进行压控放大，实现精密控制放大倍数，预置步进等，同时单片机实现数字显示，要求单片机运行速度快；
二．电路设计
1.整体电路设计
考虑到此次设计对噪声的要求很高，所以本次设计采用PCB制板，元件安装近，布线简洁，集成电路主要退耦，尽最大的可能把噪声降到最小。
信号源由lm358为核心的正弦振动器产生，经过前级放大后由vca810进行压控放大实现精密控制，再经过由3个op07组成的3阶有源带通滤波器，最后通过tda2030为核心的功放电路，输出给负载，由msp430控制AD和DA功能，实现反馈，具体电路如下：
2.信号源部分：
3.前级放大部分：
电路设计如下：
同相输入，要求放大倍数为10倍，而Vout = (1+R4/R3)Vin，所以选择R4 为9K，R3 为1K，为降低噪声，运放选择噪声系数较低的op37，正负电源连接运放时，做退耦处理。
4. 滤波器设计
运放采用op07，因为噪声小，带宽适宜。
因为要求通频带为3kHz~5kHz,上下截止频率小于1倍，所以滤波器采用窄带滤波器设计，根据设计要求，我们选择的3阶0.25dB等波纹切比雪夫滤波器，考虑到元件的精度，所以采用MFBP电路，实现谐振频率的精确可调，具体的电路设计如下：
参数计算如下：
几何中心频率为：√（3*5） = 3.873kHz；
Q bp = f0/BW3db = 1.9365
3阶0.25dB等纹波切比雪夫的极点如下：
要求增益为1，所以计算各阶的参数如下：
选择合适的参数，计算各节的参数为：
第一节：R2 = 670K，R1a = 110K, R1b = 4.1K,C = 0.001uF
第二节：R2 = 430K，R1a = 38K, R1b = 2.3K,C = 0.001uF 第三节：R2 = 28K，R1a = 13K, R1b = 684 ,C = 0.01uF
考虑到电阻精度为5%，所以把控制频率的R1b参数控制成可调，
通过示波器把各节X，Y设为输入输出，调节李萨如图，使椭圆成为1条直线即可；
5.压控放大部分：
电路图如下：
6.功率放大部分：
本次设计采用tda2030芯片，这块芯片在音频放大中有广泛的应用，噪声低，功率放大系数明显，具体电路图如下：
功率放大倍数为20倍。
7.负反馈部分
使用TI公司的MSP430实现功能，具体功能为测频，AD采样， DA输出，步进预置，和数字显示，程序框图如下：
中断部分：
三测量方法与测试结果
仿真部分：
A.滤波器仿真：
3kHz：-3.048dB 5kHz -3.016dB B振荡器仿真：
幅度，频率皆可调
实测部分：
输入信号频率为4kHz
噪声测试：。