射频宽带放大器(D题).doc

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1、.2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）【本科组】2013年9月7日..摘要本系统以程控增益调整放大器AD603为核心，外加宽带放大器OPA690的配合，实现了高增益可调的射频宽带放大器。系统主要由六个模块构成：前置放大电路、一阶RC高通滤波电路、可控增益放大电路、输出缓冲电路、直流稳压电源以及单片机显示控制模块。系统通过第一级OPA690两级级联电路放大20dB，再通过单片机程控两级级联的AD603实现-20～60dB的动态增益变化，从而满足电压增益Av在0～60dB围可调的要求。整

2、个系统放大器可放大1mV有效值信号，增益可达80dB，通频带增益起伏1dB,放大器在Av=60dB的时候，输出噪声电压峰-峰值为80mV，通过单片机控制可实现电压增益Av可预置并显示的功能。整个系统工作可靠、稳定，且成本低。关键词：射频宽带放大；可控增益；AD603..目录1系统方案论证11.1方案比较与选择11.1.1前置放大电路11.1.2可控增益放大电路11.1.3直流稳压电源21.2方案描述22理论分析与计算32.1宽带放大器设计32.2频带增益起伏控制32.3射频放大器稳定性32.4增益调整

3、33电路与程序设计43.1电路的设计43.1.1前置放大电路43.1.2可控增益放大电路43.1.3输出缓冲电路53.1.4自制直流稳压电源模块53.2程序的设计53.2.1程序功能描述与设计思路53.2.2程序流程图64测试方案与测试结果74.1测试仪器74.2放大器增益测试74.3最大输出有效值测试84.4通频带增益起伏测试84.5放大器噪声电压测试84.6输入电阻与负载电阻阻值测试8附录1：源程序9..射频宽带放大器（D题）【本科组】1系统方案论证1.1方案比较与选择1.1.1前置放大电路方案一

4、：使用分立元件三极管、电阻、电容、电感等构成前置放大电路。该电路在元件参数设置不精准的情况下，误差较大，且电路结构复杂，设计困难，调试繁琐，故不采用。方案二：使用仪表放大电路。仪表放大器具有低输入失调电压、高共模抑制比、可用单电阻实现增益大围调节等优点，但是专用的仪表放大器价格通常比较昂贵，所以不予采用。方案三：采用OPA690运放电路。OPA690为低噪声、低直流零点漂移运放，且结构简单，调试容易，电路稳定，效果较好。综合以上三种方案，选择方案三。1.1.2可控增益放大电路方案一：利用高速运放加数字

5、电位器构造可程控放大器，通过控制数字电位器阻值来控制放大器增益。但数字电位器建立时间最快也需几us，加之数字电位器3db截止频率一般在几百KHz，当输入信号为MHz数量级下阻值准确性会产生失真，使得程控变得困难，而且高速运放在低频下的响应远不能满足要求。因此，此方案可行性较差。方案二：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围的精密增益控制

6、，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。方案三：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的增益控制围，两级级联后理论上可达到-20dB到+60dB的增益控制围，精度达到0.5dB,带宽60MHz，可以满足题目基础部分指标要求。综合以上三种方案，选择方案三集成可控增益放大器AD603实现增益

7、控制，外围电路简单，便于调试，而且具有较高的增益调节围和精度。..1.1.3直流稳压电源方案一：线性稳压电源。串联型电路比较简单，效率较高，尤其是若采用集成三端稳压器，输出电压纹波很小，可靠性高，可为后级小信号放大电路输出波形不失真提供保障。方案二：开关稳压电源。此方案效率高，但电路复杂,开关电源的工作频率通常为几十～几百KHz，基波与很多谐波均在本放大器通频带，极容易对小信号高频放大电路带来干扰，使波形失真。综合考虑采用方案一。1.2方案描述输出输入输入缓冲两级OPA690前置放大两级AD603程控

8、增益放大输出缓冲Buf634扩流A/D电压采集STC12LE5A60S2单片机D/ATLC5615增益电压控制键盘TFT电源一阶RC高通滤波电路图1系统方框图最终确定的系统详细方框图如图1所示。系统增益调节围为0～60dB。前级放大电路增益为20dB,由两级OPA690构成，实现输入阻抗匹配，增大了后级输入电压。可控增益放大电路由两级AD603构成，实现了-20～60dB的增益调节围。再通过两个缓冲器BUF634并联，扩大输出电流，提升放大器的带负载能力