D題射頻寬帶放大器(題目解析)

1、Tianjin University1射頻寬帶放大器射頻寬帶放大器Tianjin University2各位老師上午好！各位老師上午好！Tianjin University3第一部分第一部分 概述概述第二部分第二部分 基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識第三部分第三部分 賽題解析賽題解析Tianjin University4第一部分第一部分 概概 述述Tianjin University5 放大器是出現(xiàn)較多的一類競賽題。如：放大器是出現(xiàn)較多的一類競賽題。如：1995年的實用低頻功率放大器；年的實用低頻功率放大器；1999年的測量放大器；年的測量放大器；2001年的高效率音頻功率放大器；年的高效率音頻功率放大器；2

2、003年的寬帶放大器；年的寬帶放大器；2009年的寬帶直流放大器；年的寬帶直流放大器；2013年的射頻寬帶放大器。年的射頻寬帶放大器。同時綜合測評和其他賽題也包涵的放大器內(nèi)容。同時綜合測評和其他賽題也包涵的放大器內(nèi)容。 概概 述述Tianjin University6該類競賽題目的特點：1、題目涵蓋了電子信息各類學(xué)生必需掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知題目涵蓋了電子信息各類學(xué)生必需掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對專業(yè)知識要求相對較低。所以，以放大器為載體識，對專業(yè)知識要求相對較低。所以，以放大器為載體構(gòu)成的電子競賽題，適用的專業(yè)、年級范圍寬泛，容易構(gòu)成的電子競賽題，適用的專業(yè)、年級范圍寬泛，容易構(gòu)成構(gòu)成“基本要求部分上

3、手容易，發(fā)揮要求部分制作難度基本要求部分上手容易，發(fā)揮要求部分制作難度有梯度，整體工作量適當有梯度，整體工作量適當”的賽題；的賽題；2、放大器是指標型的題目，參數(shù)要求靈活，實現(xiàn)方法多、放大器是指標型的題目，參數(shù)要求靈活，實現(xiàn)方法多樣。對參賽學(xué)生的基本功、實踐經(jīng)驗、接受新技術(shù)、新樣。對參賽學(xué)生的基本功、實踐經(jīng)驗、接受新技術(shù)、新器件的能力要求高；器件的能力要求高；概概 述述Tianjin University7該類競賽題目的特點：3 3、放大器是組成各類電子系統(tǒng)的重要單元電路，其應(yīng)用、放大器是組成各類電子系統(tǒng)的重要單元電路，其應(yīng)用背景明顯，并對新技術(shù)、新器件發(fā)展、工藝制作質(zhì)量敏背景明顯，并對新技術(shù)

4、、新器件發(fā)展、工藝制作質(zhì)量敏感。分析近年的考題，我們可以清晰看出放大器類題目感。分析近年的考題，我們可以清晰看出放大器類題目跟隨業(yè)界技術(shù)發(fā)展的趨勢：即寬帶、高增益和高性能跟隨業(yè)界技術(shù)發(fā)展的趨勢：即寬帶、高增益和高性能（較高的輸出電壓、較高的效率、較寬的動態(tài)范圍、較（較高的輸出電壓、較高的效率、較寬的動態(tài)范圍、較低的噪聲性能），以及采用新型器件的導(dǎo)向。低的噪聲性能），以及采用新型器件的導(dǎo)向。概概 述述Tianjin University8第二部分第二部分 基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識 Tianjin University9 放大器設(shè)計是各類競賽題中均包含的放大器設(shè)計是各類競賽題中均包含的內(nèi)容，每個參賽隊肯定

5、會賽前訓(xùn)練。目內(nèi)容，每個參賽隊肯定會賽前訓(xùn)練。目前設(shè)計放大器基本均采用集成電路運算前設(shè)計放大器基本均采用集成電路運算放大器的方案，所以關(guān)鍵是選擇合適的放大器的方案，所以關(guān)鍵是選擇合適的芯片。這使得訓(xùn)練應(yīng)分為普通訓(xùn)練和專芯片。這使得訓(xùn)練應(yīng)分為普通訓(xùn)練和專項訓(xùn)練。項訓(xùn)練。一、基本放大器一、基本放大器Tianjin University10 普通訓(xùn)練主要是采用通用芯片，結(jié)合傳感器等，普通訓(xùn)練主要是采用通用芯片，結(jié)合傳感器等，設(shè)計普通放大器、差分放大器、儀用放大器和小功率設(shè)計普通放大器、差分放大器、儀用放大器和小功率的驅(qū)動電路，以滿足相關(guān)系統(tǒng)對模擬信號采集、調(diào)理的驅(qū)動電路，以滿足相關(guān)系統(tǒng)對模擬信號采集

6、、調(diào)理的需求。的需求。 當選擇設(shè)計放大器為訓(xùn)練方向時，則需要在寬帶、當選擇設(shè)計放大器為訓(xùn)練方向時，則需要在寬帶、高增益（可調(diào)）、高輸出電壓（或有輸出功率要求）、高增益（可調(diào)）、高輸出電壓（或有輸出功率要求）、阻抗匹配、失真、低噪聲、帶內(nèi)增益起伏、矩形系數(shù)阻抗匹配、失真、低噪聲、帶內(nèi)增益起伏、矩形系數(shù)等指標提高上下功夫。等指標提高上下功夫。 一、基本放大器一、基本放大器Tianjin University11 包含信號調(diào)理電路、信號發(fā)生電路、有源濾包含信號調(diào)理電路、信號發(fā)生電路、有源濾波器、比較器。這部分內(nèi)容還要考慮波器、比較器。這部分內(nèi)容還要考慮NE555NE555芯片的芯片的應(yīng)用。將運放應(yīng)用

7、電路單獨提出來，是因為該部應(yīng)用。將運放應(yīng)用電路單獨提出來，是因為該部分非常重要且范圍寬，誰也無法限定范圍，但題分非常重要且范圍寬，誰也無法限定范圍，但題目中肯定會用上。在培訓(xùn)時，訓(xùn)練的典型電路越目中肯定會用上。在培訓(xùn)時，訓(xùn)練的典型電路越多越好。多越好。一、運算放大器應(yīng)用電路一、運算放大器應(yīng)用電路Tianjin University121.1.選好合適的芯片，能取得事半功倍的效果。如選好合適的芯片，能取得事半功倍的效果。如0303年寬帶放大年寬帶放大器一題，功能完成較好的作品均是采用了器一題，功能完成較好的作品均是采用了AD603AD603作為中間放大級。作為中間放大級。0909年寬帶直流放大器

8、一題，對帶寬和輸出功率提出新的要求。年寬帶直流放大器一題，對帶寬和輸出功率提出新的要求。該題的寬帶、高增益且可調(diào)指標仍然是采用該題的寬帶、高增益且可調(diào)指標仍然是采用AD603AD603等芯片實現(xiàn)，等芯片實現(xiàn)，但輸出電壓（功率）指標有新要求，需要采用但輸出電壓（功率）指標有新要求，需要采用THS3092THS3092，LT1210LT1210，BUF634BUF634等性能好的新型集成芯片。今年的題目對新型、高性能等性能好的新型集成芯片。今年的題目對新型、高性能集成電路的依賴更加明顯。集成電路的依賴更加明顯。2 2需要設(shè)計好整體方案。包括增益分配（動態(tài)范圍），阻抗匹需要設(shè)計好整體方案。包括增益分

9、配（動態(tài)范圍），阻抗匹配、帶內(nèi)增益波動，配、帶內(nèi)增益波動，0909年和年和1313年放大器均要求了帶內(nèi)增益波動年放大器均要求了帶內(nèi)增益波動1dB1dB，噪聲抑制和功率驅(qū)動。，噪聲抑制和功率驅(qū)動。3. 3. 良好的制作工藝。布局、屏蔽、去耦、接地等。良好的制作工藝。布局、屏蔽、去耦、接地等。二、放大器設(shè)計制作二、放大器設(shè)計制作Tianjin University13第三部分第三部分-賽題解析賽題解析射頻寬帶放大器（射頻寬帶放大器（D題）題） Tianjin University14出題思想出題思想1.1.上手容易，整體要有難度，并且難度要有梯度。上手容易，整體要有難度，并且難度要有梯度。2. 2

10、. 改變目前學(xué)生培養(yǎng)的弱項，推動實驗教學(xué)改革的改變目前學(xué)生培養(yǎng)的弱項，推動實驗教學(xué)改革的發(fā)展（高頻段）。發(fā)展（高頻段）。3. 3. 體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展趨勢，和工程實際應(yīng)用背景。（寬體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展趨勢，和工程實際應(yīng)用背景。（寬帶，新器件，新技術(shù)，動態(tài)范圍，阻抗匹配，工帶，新器件，新技術(shù)，動態(tài)范圍，阻抗匹配，工藝）。藝）。4. 4. 重點要求基本指標，包括增益（增益可調(diào)）、帶重點要求基本指標，包括增益（增益可調(diào)）、帶寬和帶負載能力（輸出電壓）。寬和帶負載能力（輸出電壓）。Tianjin University15一、任務(wù)一、任務(wù)設(shè)計并制作一個射頻寬帶放大器。設(shè)計并制作一個射頻寬帶放大器。二、要求二、要求1

11、1基本要求基本要求（1 1）電壓增益）電壓增益A Av 20dBv 20dB，輸入電壓有效值，輸入電壓有效值U Ui i 20mV20mV。A Av v在在0 020dB20dB范圍內(nèi)可調(diào)。范圍內(nèi)可調(diào)。（2 2）最大輸出正弦波電壓有效值）最大輸出正弦波電壓有效值U Uo200mVo200mV，輸出，輸出信號波形無明顯失真。信號波形無明顯失真。（3 3）放大器）放大器BWBW-3dB-3dB的下限頻率的下限頻率f fL L 0.3MHz 0.3MHz，上限，上限頻率頻率f fH20MHzH20MHz，并要求在，并要求在1MHz1MHz15MHz15MHz頻帶內(nèi)增益頻帶內(nèi)增益起伏起伏1dB1dB。

12、 （4 4）放大器的輸入阻抗）放大器的輸入阻抗 = 50= 50 ，輸出阻抗，輸出阻抗 = 50 = 50 。題目Tianjin University162 2發(fā)揮部分發(fā)揮部分（1 1）電壓增益）電壓增益A Av 60dBv 60dB，輸入電壓有效值，輸入電壓有效值U Ui i 1 mV 1 mV。A Av v在在0 060dB60dB范圍內(nèi)可調(diào)。范圍內(nèi)可調(diào)。（2 2）在）在A Av 60dBv 60dB時，輸出端噪聲電壓的峰峰值時，輸出端噪聲電壓的峰峰值U UoNppoNpp 100mV100mV。（3 3）放大器）放大器BWBW-3dB-3dB的下限頻率的下限頻率f fL L 0.3MHz

13、 0.3MHz，上限頻，上限頻率率f fH100MHzH100MHz，并要求在，并要求在1MHz1MHz80MHz80MHz頻帶內(nèi)增益起伏頻帶內(nèi)增益起伏1dB1dB。該項目要求在。該項目要求在Av 60dBAv 60dB（或可達到的最高電（或可達到的最高電壓增益點），最大輸出正弦波電壓有效值壓增益點），最大輸出正弦波電壓有效值UoUo 1V 1V，輸，輸出信號波形無明顯失真條件下測試。出信號波形無明顯失真條件下測試。（4 4）最大輸出正弦波電壓有效值）最大輸出正弦波電壓有效值U Uo o 1V 1V，輸出信號，輸出信號波形無明顯失真。波形無明顯失真。 （5 5）其他（例如進一步提高放大器的增益

14、、帶寬等）。）其他（例如進一步提高放大器的增益、帶寬等）。題目Tianjin University173. 3. 說明說明1 1）要求負載電阻兩端預(yù)留測試端子。最大輸出正弦波）要求負載電阻兩端預(yù)留測試端子。最大輸出正弦波電壓有效值應(yīng)在電壓有效值應(yīng)在R RL=50L=50 條件下測試（要求條件下測試（要求R RL L阻值誤差阻值誤差5 %5 %），如負載電阻不符合要求，該項目不得分。），如負載電阻不符合要求，該項目不得分。2 2）評測時參賽隊自備一臺）評測時參賽隊自備一臺220V220V交流輸入的直流穩(wěn)壓電交流輸入的直流穩(wěn)壓電源。源。3 3）建議的測試框圖如圖）建議的測試框圖如圖1 1所示，可采

15、用點頻測試法。所示，可采用點頻測試法。基本技能信號源射頻寬帶放大器示波器/高頻毫伏表自備直流穩(wěn)壓電源UiUo圖圖1 測試框圖測試框圖Tianjin University18圖圖2 2 幅頻特性示意圖幅頻特性示意圖 Tianjin University19 該題目的考點主要有：該題目的考點主要有：帶寬、增益帶寬、增益（高增益、可調(diào)、（高增益、可調(diào)、帶內(nèi)波動）、帶內(nèi)波動）、帶負載能力、動態(tài)范圍帶負載能力、動態(tài)范圍（增益分配）、（增益分配）、阻阻抗匹配、降低噪聲、測量方法。抗匹配、降低噪聲、測量方法。 帶寬指標主要通過選擇新型高性能的運算放大器實帶寬指標主要通過選擇新型高性能的運算放大器實現(xiàn)，如現(xiàn)，

16、如OPA847OPA847、OPA690OPA690、THS3091THS3091、OPA2694 OPA2694 、AD8321AD8321 高增益均采用多級放大器實現(xiàn)，典型的設(shè)計方案是高增益均采用多級放大器實現(xiàn)，典型的設(shè)計方案是采用采用3 3級放大器，也有采用級放大器，也有采用4 4級放大的方案。級放大的方案。 由于今年題目對增益可調(diào)功能沒有程控、步進的要由于今年題目對增益可調(diào)功能沒有程控、步進的要求。所以，可簡單的使用手動調(diào)整方案。如選擇程控增求。所以，可簡單的使用手動調(diào)整方案。如選擇程控增益解決方案，有兩種實現(xiàn)方法。益解決方案，有兩種實現(xiàn)方法。1.1.采用可程控增益運放；采用可程控增益

17、運放；2.2.采用可程控衰減器實現(xiàn)。采用可程控衰減器實現(xiàn)。 帶內(nèi)增益波動指標通過極間阻抗匹配、補償?shù)冉鉀Q。帶內(nèi)增益波動指標通過極間阻抗匹配、補償?shù)冉鉀Q。三、題目分析三、題目分析Tianjin University20 動態(tài)范圍（增益分配）指標主要是做好增益分配。今動態(tài)范圍（增益分配）指標主要是做好增益分配。今年全國復(fù)測時比賽區(qū)測試多了一項輸入年全國復(fù)測時比賽區(qū)測試多了一項輸入20mV20mV時測輸出電壓。時測輸出電壓。結(jié)果，不少的隊因為增益分配不太合理，輸出失真，丟了結(jié)果，不少的隊因為增益分配不太合理，輸出失真，丟了分。主要原因是一些隊為了降低噪聲，將第一級的增益設(shè)分。主要原因是一些隊為了降低

18、噪聲，將第一級的增益設(shè)置過高且不可調(diào)。結(jié)果輸入稍大，第一級就飽和了，后面置過高且不可調(diào)。結(jié)果輸入稍大，第一級就飽和了，后面再衰減或調(diào)整也起不了作用，造成輸出失真。再衰減或調(diào)整也起不了作用，造成輸出失真。 阻抗匹配。該題目要求輸入、輸出阻抗均為阻抗匹配。該題目要求輸入、輸出阻抗均為50 50 ，并，并要求負載為要求負載為50 50 。所以，需要在輸入端和輸出端設(shè)置阻抗。所以，需要在輸入端和輸出端設(shè)置阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。其中輸出端最好為可方便摘下來的負載電阻，匹配網(wǎng)絡(luò)。其中輸出端最好為可方便摘下來的負載電阻，但實際很少有這樣做的。當運放的輸出電阻很小時，還要但實際很少有這樣做的。當運放的輸出電阻很小時，

19、還要考慮先在運放輸出端串一個考慮先在運放輸出端串一個50 50 的電阻，然后再接的電阻，然后再接50 50 負負載。載。三、題目分析三、題目分析Tianjin University21 降低噪聲。主要是選器件、好布局。降低噪聲。主要是選器件、好布局。 測量方法。信號源內(nèi)阻為測量方法。信號源內(nèi)阻為50 50 ，先將，先將信號源信號幅度設(shè)置為信號源信號幅度設(shè)置為1mV1mV，然后，再設(shè)，然后，再設(shè)置為置為20mV20mV。示波器采用高阻輸入方式，作。示波器采用高阻輸入方式，作品帶著負載電阻測試。品帶著負載電阻測試。三、題目分析三、題目分析Tianjin University22系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案

20、設(shè)計 大多數(shù)作品采用固定增益放大器大多數(shù)作品采用固定增益放大器（THS3201THS3201）、可調(diào)增益放大器（）、可調(diào)增益放大器（AD8367AD8367）和）和輸出功率放大器（輸出功率放大器（THS3901THS3901）構(gòu)成的三級放大）構(gòu)成的三級放大方案。方案。 部分作品采用固定增益放大器（部分作品采用固定增益放大器（OPA847OPA847）、）、程控步進衰減模塊（程控步進衰減模塊（PE4306PE4306）、壓控增益放大）、壓控增益放大器（器（VCA821VCA821）和輸出功率放大器（）和輸出功率放大器（AD8009AD8009，THS3201THS3201）構(gòu)成的四級放大方案。）

21、構(gòu)成的四級放大方案。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University23 模塊設(shè)計模塊設(shè)計 可控增益放大器設(shè)計可控增益放大器設(shè)計 方案一：采用場效應(yīng)管或三極管控制增益。主要利用場效應(yīng)管可方案一：采用場效應(yīng)管或三極管控制增益。主要利用場效應(yīng)管可變電阻區(qū)（或三極管等效為壓控電阻）實現(xiàn)增益控制，由于題目變電阻區(qū)（或三極管等效為壓控電阻）實現(xiàn)增益控制，由于題目要求的頻帶較高。該方案采用大量分立元件，電路復(fù)雜，穩(wěn)定性要求的頻帶較高。該方案采用大量分立元件，電路復(fù)雜，穩(wěn)定性差。差。 方案二：采用多路選擇器來來改變放大器跨接的電阻的值實現(xiàn)增方案二：采用多路選擇器來來改變放大器跨接的電阻的

22、值實現(xiàn)增益控制。該方案需求每一級放大器都要加多路選擇器，不能實現(xiàn)益控制。該方案需求每一級放大器都要加多路選擇器，不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，影響高頻的頻率特性。連續(xù)調(diào)節(jié)，影響高頻的頻率特性。 方案三：根據(jù)放大電路增益可控的要求，考慮直接選取可調(diào)增益方案三：根據(jù)放大電路增益可控的要求，考慮直接選取可調(diào)增益的運放實現(xiàn)（如的運放實現(xiàn)（如VCA820VCA820，VCA821VCA821，AD603 AD603 ，AD8367AD8367）。其特點是）。其特點是以以dBdB為單位進行調(diào)節(jié)，可控增益約為單位進行調(diào)節(jié)，可控增益約40dB,40dB,可以用單片機方便的預(yù)可以用單片機方便的預(yù)制增益。制增益。四、作品設(shè)計

23、舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University24 寬帶放大模塊設(shè)計寬帶放大模塊設(shè)計 方案一：采用電壓反饋放大器方案一：采用電壓反饋放大器OPA846OPA846、OPA847OPA847、OPA657OPA657、OPA690OPA690等電壓放大器，該系等電壓放大器，該系列的運算放大器的增益帶寬積很高，需要仔細列的運算放大器的增益帶寬積很高，需要仔細設(shè)計設(shè)計PCBPCB電路板。電路板。 方案二：采用電流反饋放大器方案二：采用電流反饋放大器OPA691OPA691，OPA2694OPA2694、THS3201THS3201。 四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin Univ

24、ersity25輸出級電路設(shè)計輸出級電路設(shè)計方案一：使用雙極型三級管組成互補乙類推挽功率放大方案一：使用雙極型三級管組成互補乙類推挽功率放大器，單倍增益跟隨，增大輸出電流，提高帶負載能力。器，單倍增益跟隨，增大輸出電流，提高帶負載能力。匹配、調(diào)試復(fù)雜。匹配、調(diào)試復(fù)雜。方案二：使用壓擺率高、電流輸出能力較大的電流反饋方案二：使用壓擺率高、電流輸出能力較大的電流反饋運算放大器，如運算放大器，如THS3091THS3091等。此種方案可以提供一定的等。此種方案可以提供一定的輸出電流，利于系統(tǒng)穩(wěn)定。輸出電流，利于系統(tǒng)穩(wěn)定。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University26 系統(tǒng)穩(wěn)

25、定性設(shè)計系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計（1 1）放大器板上運放電源線及數(shù)字信號線均加磁珠和電）放大器板上運放電源線及數(shù)字信號線均加磁珠和電容濾波，磁珠可濾除電流上的毛刺，電容濾除較低頻率的容濾波，磁珠可濾除電流上的毛刺，電容濾除較低頻率的干擾，它們配合在一起可較好地濾除電路上的串擾。安裝干擾，它們配合在一起可較好地濾除電路上的串擾。安裝時盡量靠近時盡量靠近ICIC電源和地。電源和地。（2 2）信號耦合用電解電容兩端并接高頻瓷片電容以避免）信號耦合用電解電容兩端并接高頻瓷片電容以避免高頻增益下降。高頻增益下降。（3 3）在兩個焊接板之間傳遞模擬信號時用同軸電纜，信）在兩個焊接板之間傳遞模擬信號時用同軸電纜，信號

26、輸入輸出使用號輸入輸出使用SMA-BNCSMA-BNC接頭以使傳輸阻抗匹配，并可減接頭以使傳輸阻抗匹配，并可減少空間電磁波對本電路的干擾，同時避免放大器自激。少空間電磁波對本電路的干擾，同時避免放大器自激。（4 4）數(shù)字電路部分和模擬電路部分的電源嚴格分開，同）數(shù)字電路部分和模擬電路部分的電源嚴格分開，同時數(shù)字地和模擬地電源地一點相連。時數(shù)字地和模擬地電源地一點相連。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University27增益控制模塊設(shè)計增益控制模塊設(shè)計 方案一：在電源方案一：在電源+5V+5V和地之間使用可調(diào)電位器來和地之間使用可調(diào)電位器來給集成壓控增益放大器的電壓控制管腳（

27、給集成壓控增益放大器的電壓控制管腳（1 1號管腳）號管腳）提供一個穩(wěn)定的電壓，改變可變電位器的分壓即可控提供一個穩(wěn)定的電壓，改變可變電位器的分壓即可控制增益的變化。改變可變電位器的分壓即可控制增益制增益的變化。改變可變電位器的分壓即可控制增益的變化。此方案為手動調(diào)節(jié)。的變化。此方案為手動調(diào)節(jié)。 方案二：通過單片機進行運算并控制方案二：通過單片機進行運算并控制D/AD/A芯片輸芯片輸出來給提供控制電壓，從而實現(xiàn)較精確的數(shù)控。此方出來給提供控制電壓，從而實現(xiàn)較精確的數(shù)控。此方案為程序控制。案為程序控制。 綜合比較這兩種方案，各有優(yōu)勢。手動控制能綜合比較這兩種方案，各有優(yōu)勢。手動控制能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，

28、而程序控制又比較直觀、方便。實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，而程序控制又比較直觀、方便。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University28 4.4.增益分配增益分配 由于要求輸入電壓有效值由于要求輸入電壓有效值1mV1mV U Ui i 20mV 20mV；輸出端噪聲電壓的峰峰值輸出端噪聲電壓的峰峰值U UoNppoNpp 100mV 100mV；在；在1MHz1MHz80MHz80MHz頻帶內(nèi)增益起伏頻帶內(nèi)增益起伏1dB1dB。 某設(shè)計選擇低噪輸入級某設(shè)計選擇低噪輸入級OPA690OPA690增益為增益為5 5倍，倍，第二級為第二級為-10dB30dB-10dB30dB，第三放大級，第三

29、放大級OPA847OPA847增益為增益為1010倍，輸出驅(qū)動級倍，輸出驅(qū)動級THS3091THS3091增益為增益為2 2倍。倍。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University29頻帶內(nèi)增益起伏控制頻帶內(nèi)增益起伏控制1 1） 選增益曲線平坦的器件選增益曲線平坦的器件 如如THS3092THS3092。2 2） 極間阻抗匹配。極間阻抗匹配。 3 3） 輸出頻率補償。輸出頻率補償。4 4） 合理利用芯片的特性。合理利用芯片的特性。四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin University30系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖四、作品設(shè)計舉例四、作品設(shè)計舉例Tianjin Unive

30、rsity31可控電壓增益電路可控電壓增益電路可控增益調(diào)節(jié)部分使用壓控增益放大器可控增益調(diào)節(jié)部分使用壓控增益放大器VCA820VCA820，VCA820VCA820在寬頻在寬頻帶工作模式下，增益控制范圍為帶工作模式下，增益控制范圍為-20dB-20dB+20dB+20dB。前級電壓增益放大電路前級電壓增益放大電路由于由于OPA657OPA657的增益帶寬積高達的增益帶寬積高達1.6GHz,1.6GHz,并且其輸入失調(diào)電流僅并且其輸入失調(diào)電流僅有有0.25mV0.25mV，對于后級電路的調(diào)理起到相當大的簡化作用。，對于后級電路的調(diào)理起到相當大的簡化作用。后級電壓增益放大電路后級電壓增益放大電路作

31、為末級放大電路，一方面需要滿足題目要求電壓增益作為末級放大電路，一方面需要滿足題目要求電壓增益Av60dBAv60dB，另一方面為了避免放大倍數(shù)過大而自激，引入干擾。，另一方面為了避免放大倍數(shù)過大而自激，引入干擾。末級放大電路的增益應(yīng)盡可能小但又必須達到要求?？蛇x擇大末級放大電路的增益應(yīng)盡可能小但又必須達到要求?？蛇x擇大功率帶寬，單位增益穩(wěn)定，高輸出電流的運放功率帶寬，單位增益穩(wěn)定，高輸出電流的運放OPA2694OPA2694。四、其他設(shè)計舉例四、其他設(shè)計舉例Tianjin University32可控電壓增益電路可控電壓增益電路 方案一：以高增益精度的壓控方案一：以高增益精度的壓控VGAVG

32、A芯片芯片AD603AD603作為核心作為核心放大器，但頻率再高時，效果很不理想，并且在級聯(lián)時，放大器，但頻率再高時，效果很不理想，并且在級聯(lián)時，很容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。很容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。 方案二：采用寬帶可變增益方案二：采用寬帶可變增益FETFET放大電路，其缺點是放大電路，其缺點是增益步進控制難以實現(xiàn)，高頻時頻率的穩(wěn)定性不好，在增益步進控制難以實現(xiàn)，高頻時頻率的穩(wěn)定性不好，在20KHz5MHz20KHz5MHz頻帶內(nèi)增益起伏較大，不能滿足設(shè)計要求。頻帶內(nèi)增益起伏較大，不能滿足設(shè)計要求。 方案三：選用方案三：選用AD8321AD8321和和ATmega48ATmega48為核心對信號進行處為核

33、心對信號進行處理。由于理。由于AD8321AD8321輸出電壓具有足夠高的幅度以滿足輸出電壓具有足夠高的幅度以滿足Vo1VVo1V的要求，所以無需增加功率放大部分。的要求，所以無需增加功率放大部分。其他設(shè)計舉例其他設(shè)計舉例Tianjin University33某作品的系統(tǒng)整體框圖某作品的系統(tǒng)整體框圖 其他設(shè)計舉例其他設(shè)計舉例Tianjin University34寬帶放大器設(shè)計寬帶放大器設(shè)計 AD8321 AD8321為高頻段放大器，含為高頻段放大器，含SPISPI總線接口，其帶寬總線接口，其帶寬235MHz235MHz，增益可調(diào)，其最大增益為，增益可調(diào)，其最大增益為24dB24dB。為滿足

34、題目。為滿足題目60dB60dB的要求，系統(tǒng)采取三級級聯(lián)的措施。理論上的要求，系統(tǒng)采取三級級聯(lián)的措施。理論上Gain=24+24+24=72dBGain=24+24+24=72dB。因此可以實現(xiàn)題目中對增益的要。因此可以實現(xiàn)題目中對增益的要求。系統(tǒng)由單片機通過求。系統(tǒng)由單片機通過SPISPI總線發(fā)送數(shù)據(jù)控制其增益?？偩€發(fā)送數(shù)據(jù)控制其增益。其他設(shè)計舉例其他設(shè)計舉例Tianjin University352.2.通頻帶內(nèi)增益起伏控制通頻帶內(nèi)增益起伏控制 在通常的寬帶放大電路中，要想使頻帶內(nèi)增益起伏在通常的寬帶放大電路中，要想使頻帶內(nèi)增益起伏1db 1db 是比較困難的，在本電路中就巧妙的利用芯片本

35、身特性，和是比較困難的，在本電路中就巧妙的利用芯片本身特性，和外圍器件的共同作用，先將信號輸入后進行相應(yīng)的放大和補外圍器件的共同作用，先將信號輸入后進行相應(yīng)的放大和補償，即利用第一級輸出后的電感、電容、電阻網(wǎng)絡(luò)進行補償，償，即利用第一級輸出后的電感、電容、電阻網(wǎng)絡(luò)進行補償，再經(jīng)第二、三級后面的電阻網(wǎng)絡(luò)（即每一級輸出后面的電阻再經(jīng)第二、三級后面的電阻網(wǎng)絡(luò)（即每一級輸出后面的電阻網(wǎng)絡(luò)），將整體相應(yīng)的拉低，從而實現(xiàn)了頻帶內(nèi)增益起伏網(wǎng)絡(luò)），將整體相應(yīng)的拉低，從而實現(xiàn)了頻帶內(nèi)增益起伏1db1V。8.均衡器均衡器在系統(tǒng)中，傳輸信號的衰減量與信號頻率的平方根成正比，即衰減隨著信號在系統(tǒng)中，傳輸信號的衰減量與信號頻率的平方根成正比，即衰減隨著信號頻率的升高而增加，均衡器則是對同軸電纜