南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽放大器類賽題分析.

1、南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)20122013電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽放大器類”賽題分析1. 歷屆的放大器類”賽題在10屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，放大器類”賽題除了 1994年外，其它每屆都有，共有10題： 實(shí)用低頻功率放大器（1995年A題） 測(cè)量放大器（1999年A題） 高效率音頻功率放大器（2001年D題） 寬帶放大器（2003年B題） 程控濾波器（2007年D題）【本科組】 可控放大器（2007年I題）【高職高專組】 寬帶直流放大器（2009年C題）【本科組】 數(shù)字幅頻均衡的功率放大器（2009年F題）【本科組】 低頻功率放大器（2009年G題）【高職高專組】 LC諧振放大器（2011年D題）【本科組】其中：與音頻（

2、低頻）功率放大器有關(guān)的有4題。與寬帶放大器有關(guān)的有2題。與直流、低頻放大器有關(guān)的有 3題，LC諧振放大器有1題。放大器類”賽題工作原理不復(fù)雜，比較歷屆賽題可以看到，放大器類”賽題的技術(shù)參數(shù)（性能指標(biāo)）要求是越來(lái)越高，使得制作難度越來(lái)越高。如：在 程控濾波器（2007年D題本科組）”中要求放大器電壓增益為 60dB，輸入信號(hào)電壓 振幅為10mV。制作 簡(jiǎn)易幅頻特性測(cè)試儀”，其掃頻輸出信號(hào)的頻率變化范圍是100Hz200kHz，頻率步進(jìn) 10kHz。在數(shù)字幅頻均衡的功率放大器（2009年F題）”中要求：當(dāng)輸入正弦信號(hào) Ui電壓有效 值為5mV、功率放大器接 8】電阻負(fù)載（一端接地）時(shí)，要求 輸出功

3、率 10W。功率放大電 路的-3dB通頻帶為20Hz20kHz。功率放大電路的 效率6%。寬帶直流放大器（2009年C題）”中要求最大電壓增益 Av為0dB,輸入電壓有效值 Ui 10W； 帶寬BW （ 5010000） Hz;在Por下和BW內(nèi)的非線性失真系數(shù) 55% 在前置放大級(jí)輸入端交流短接到地時(shí)，Rl=8 Q上的交流聲功率 10mW自行設(shè)計(jì)并制作滿足本設(shè)計(jì)任務(wù)要求的穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等請(qǐng)登錄www. 查詢。 實(shí)用低頻功率放大器設(shè)計(jì)方案實(shí)用低頻功率放大器系統(tǒng)由低頻功率放大器（包括前置放大器和功率輸出放大器）、波形變換電路、直流穩(wěn)壓供電電路、保護(hù)電路等組成。低頻功率放大器用來(lái)

4、提供10 W以上的輸出功率。波形變換電路將正弦信號(hào)電壓變換成規(guī)定要求的方波信號(hào)電壓，用來(lái)測(cè)試放大器的時(shí)域特性指標(biāo)。穩(wěn)壓電源為功放電路和變換電路等提供穩(wěn)定的直流電源。a. 前置放大器電路：采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的前置放大器電路設(shè)計(jì)前置放大級(jí)時(shí)可供選用的集成運(yùn)算放大器有很多， 如 National Semiconductor 公司 的 LF347 、LF353、LF356 、LF357 ， Precision Monolithics 公司的 OP-16、OP-37， Signetics 公司的 NE5532 、 NE5534 等等。主要考慮的技術(shù)指標(biāo)是帶寬、電壓增益、轉(zhuǎn)換速率、噪聲、 電流消耗等。

5、 為提高前置放大器電路輸入電阻和共模抑制性能， 減少輸出噪聲， 采用集成運(yùn) 算放大器構(gòu)成前置放大器電路時(shí)，必須采用同相放大電路結(jié)構(gòu)。采用專用前置放大器 IC 構(gòu)成的前置放大器電路目前有很多性能優(yōu)越的專用低頻前置放大器IC,如日本夏普公司的IR3R18 , IR3R16 ,工作電壓分別為 13.2 V和8V單電源，閉環(huán)增益均為 45 dB,頻帶BW = 30 Hz20 kHz , 在輸出峰值v om= 1.5 V時(shí)，失真系數(shù) 丫三1%NEC公司的 卩PC1228H Vcc = 10 V，閉環(huán)增 益 40 dB, BW = 30 Hz 20 kHz , vm= 2V 時(shí) 丫三 1%富 士通公司的

6、MB3105 , Vcc = 13 .2V , 閉環(huán)增益 42 dB , BW = 30 Hz 20 kHz , vm= 2V 時(shí) 丫三 1%MB3106 , Vcc = 6V，閉環(huán)增益 42 dB , BW = 30 Hz 20 kHz , v om= 1.6 V 時(shí) 丫三 1%b. 功率放大器電路設(shè)計(jì)采用分立元件構(gòu)成的低頻功率放大器電路分立元件構(gòu)成的低頻功率放大器電路可分為輸入級(jí)、 功率激勵(lì)級(jí)和 OCL 輸出級(jí)三部分， 有采用分立元件構(gòu)成的 OCL 低頻功率放大器電路形式，采用分立元件構(gòu)成的DC（DirectCoupled，直接耦合）低頻功率放大器電路形式，采用MOSFET構(gòu)成的低頻功率放

7、大器電路形式。采用集成功放構(gòu)成的低頻功率放大器電路例如，采用集成功放 LM 1875、卩PC1188H HA 1397等構(gòu)成的低頻功率放大器電路。C 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)前置放大器電路需要的 12V可由LM7812T和LM7912T加散熱器組成，保護(hù)電路需要 的+ 12V電源由一片LM7812T提供，+5V電源由+12 V穩(wěn)壓電源經(jīng)限流、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓 提供。功率放大器電路需要的 18V電源由精密穩(wěn)壓器 LM317T和LM337T經(jīng)功率三極管擴(kuò)流 組成，改變可調(diào)電阻 RW，輸出電壓從1.25 V至19.5 V連續(xù)可調(diào)。南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn) 2013 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “放大器類 ”賽題分析2. 歷屆

8、“低頻功率放大器類 ”賽題要求與設(shè)計(jì)方案 二（ 2）高效率音頻功率放大器（ 2001 年 D 題） 高效音頻功率放大器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)高效率音頻功率放大器及其參數(shù)的測(cè)量、顯示裝置。功率放大器的電 源電壓為+5V （電路其他部分的電源電壓不限），負(fù)載為 8Q電阻。功率放大器3dB通頻帶 為300Hz3400Hz，輸出正弦信號(hào)無(wú)明顯失真，最大不失真輸出功率 1W在輸出功率500mW時(shí)測(cè)量的功率放大器效率（輸出功率/放大器總功耗） 50%輸入阻抗10k Q,電壓放大倍數(shù) 1 20 連續(xù)可調(diào)。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等請(qǐng)登錄 www. 查詢。 高效音頻功率放大器設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，高效率功率放大

9、器采用 D 類功率放大器形式， D 類功率放大器是用音 頻信號(hào)的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度（例如， TLC4502+ LM311+ CD40106 ），功率輸出 管（例如 IRFD9120 和 IRFD9120 高速 VMOSFET 對(duì)管）工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò) LC 低 通濾波器后輸出音頻信號(hào)。 由于輸出管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 具有極高的效率， 理論上為 100%， 實(shí)際電路也可達(dá)到 80%95%。信號(hào)變換電路采用差動(dòng)式減法電路， 由于功放輸出具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力， 故對(duì)變換電 路輸人阻抗要求不高， 選用較簡(jiǎn)單的單運(yùn)放組成的差動(dòng)式減法電路形式， 可滿足具有雙端變單端的功能，且增益為 1 的設(shè)

10、計(jì)要求。功率測(cè)量電路采用真有效值轉(zhuǎn)換專用芯片 AD637 組成，先得到音頻信號(hào)電壓的真有效 值，再用 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣該有效值，直接用單片機(jī)計(jì)算出平均功率。南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn) 20122013 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “放大器類 ”賽題分析2. 歷屆 “低頻功率放大器類 ”賽題要求與設(shè)計(jì)方案三（3）低頻功率放大器（2009年G題）【高職高專組】 低頻功率放大器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)低頻功率放大器，輸入電阻為600Q，通頻帶為10Hz50kHz，輸出功率5W 輸出噪聲電壓有效值Vonikq單端輸入，單端輸出；放大器負(fù)載電阻600 Q; 3dB通頻帶10kHz6MHz，在20kHz5MHz頻帶內(nèi)增益起伏

11、 3V數(shù)字顯示輸出正弦電壓有效 值。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等請(qǐng)登錄 www. 查詢。 寬帶放大器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案寬帶放大器的輸入級(jí)采用OPA642寬帶低噪聲電壓反饋型運(yùn)算放大器，以提高輸入阻抗；在輸入端增加輸入緩沖電路起保護(hù)作用；可變?cè)鲆鎸拵Х糯笃鞑捎肁D603。輸入級(jí)和可控增益放大器電路使用屏蔽盒封閉。利用單片機(jī)系統(tǒng)完成AGC控制，通過(guò)軟件補(bǔ)償減小增益調(diào)節(jié)的步進(jìn)間隔和提高準(zhǔn)確度。功率輸出部分采用分立元件制作?？紤]到放大器通頻帶從 10 kHz6 MHz，負(fù)載電阻為600Q時(shí)，輸出有效值大于 6V , 而AD603輸出最大有效值在 2V左右，參考音頻放大器中驅(qū)動(dòng)級(jí)電路形式，選用兩級(jí)三極 管直流耦合

12、電路和發(fā)射極直流負(fù)反饋電路組成末級(jí)功率放大電路，第一級(jí)進(jìn)行電壓放大，完成整個(gè)后級(jí)放大電路的電壓增益，第二級(jí)將第一級(jí)輸出的雙端信號(hào)變成單端輸出信號(hào)，同時(shí)提高帶負(fù)載的能力。晶體管選用2N3904和2N3906三極管（特征頻率 仃=250300 MHz ）可達(dá)到25 MHz的帶寬。整個(gè)電路沒(méi)有使用頻率補(bǔ)償，可對(duì)DC到20 MHz的信號(hào)進(jìn)行線性放大，在20 MHz以下增益非常平穩(wěn)，為穩(wěn)定直流特性，可將反饋回路用電容串聯(lián)接地，加 大直流負(fù)反饋，但這會(huì)使低頻響應(yīng)變差， 實(shí)際上可將通頻帶的下限頻率從DC提高到1 kHz ,則可提高電路的穩(wěn)定性。整個(gè)功率放大電路電壓放大約10倍。南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)201220

13、13電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽放大器類”賽題分析3. 歷屆寬帶放大器類”賽題要求與設(shè)計(jì)方案二（2）寬帶直流放大器（2009年C題）【本科組】 寬帶直流放大器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)寬帶直流放大器，其最大電壓增益 Av為0dB ,輸入電壓有效值 VW10 mV。在Av = 60dB時(shí)，輸出端噪聲電壓的峰峰值 VonppW）.3V。最大輸出電壓正弦波有效值 V0V。電壓 增益AV可預(yù)置并顯示，預(yù)置范圍為 060dB，步距為5dB （也可以連續(xù)調(diào)節(jié)）；放大器的帶 寬可預(yù)置并顯示（至少5MHz、10MHz兩點(diǎn)）。放大器的輸入電阻 為0門，負(fù)載電阻（50+2） 門。設(shè)計(jì)并制作滿足放大器要求所用的直流穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評(píng)

14、分標(biāo)準(zhǔn)等請(qǐng)登錄www. 查詢。 寬帶直流放大器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)賽題要求，選擇多級(jí)運(yùn)放電路。應(yīng)用多級(jí)運(yùn)放可以得到很大的增益，并且對(duì)單個(gè) 運(yùn)放的性能要求較低，系統(tǒng)總增益等于各運(yùn)放增益的和，可以將信號(hào)放大和功率放大分開(kāi)處 理；帶寬也比較好控制，可以選擇多種耦合方式，充分的發(fā)揮出電路的性能，電路結(jié)構(gòu)也比 較簡(jiǎn)單。性價(jià)比也比較高。根據(jù)賽題要求，選擇直接耦合方式。賽題的難點(diǎn)在功率放大器部分，要達(dá)到帶寬超過(guò)10MHz，負(fù)載電阻（50+2） 輸出有效值10V，電源電壓需要土 18V，輸出電流達(dá)到 300mA?？蛇x擇的芯片有 AD811（150mA）、 AD818（100mA），采用三片并聯(lián)輸出形式；THS30

15、91（250mA） 、THS3092（兩路的運(yùn)放）、THS3001，采用兩到三片并聯(lián)輸出形式；BUF364、LME49600、LME49610 (250mA),兩片并聯(lián)輸出形式；并且芯片一定得加足夠大的散熱片，否則根本達(dá)不到所要求的性能。a. 寬帶直流放大器設(shè)計(jì)方案 1寬帶直流放大器設(shè)計(jì)方案 1主要由三級(jí)AD811構(gòu)成信號(hào)放大電路和一級(jí) BUF634寬帶 功率放大器電路組成多級(jí)放大器、 LCD128 64顯示模塊、預(yù)置開(kāi)關(guān)、ADC MCP3202、MCU NXP P89V51、DAC TLV5618、調(diào)零電路等組成。b. 寬帶直流放大器設(shè)計(jì)方案 2寬帶直流放大器設(shè)計(jì)方案 2主要由前置放大，可控

16、增益放大器、功率放大、單片機(jī)顯示 和控制等幾大模塊組成。其中以可編程增益放大器 THS7001和AD603為核心，單片機(jī)控制THS7001實(shí)現(xiàn)增益粗調(diào)，并通過(guò)D / A轉(zhuǎn)換控制AD603實(shí)現(xiàn)增益細(xì)調(diào)，從而使總增益在 -6 76 dB的寬頻帶范圍內(nèi)線性變化。前置放大器采用由寬帶電壓型反饋運(yùn)放OPA642構(gòu)成的射極跟隨器，可有效提高輸入電阻；后級(jí)功率放大器采用 AD811和BUF634寬帶功率放大器，提高系統(tǒng)帶負(fù)載能力。通過(guò)濾波器單元式部件LT1568改變通頻帶，可通過(guò)鍵盤連續(xù)程控增益?？刂破鞑捎没趦?nèi)核 Cotex-M3的Luminary615微控制器。南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)20122013電子設(shè)計(jì)

17、競(jìng)賽放大器類”賽題分析4. 程控濾波器”賽題要求與設(shè)計(jì)方案 程控濾波器設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作程控濾波器，有可設(shè)置增益的放大器、程控濾波器、簡(jiǎn)易幅頻特性測(cè)試儀組 成。放大器增益可設(shè)置；低通或高通濾波器通帶、截止頻率等參數(shù)可設(shè)置。放大器電壓增益 為60dB，輸入信號(hào)電壓振幅為 10mV ;增益10dB步進(jìn)可調(diào)，電壓增益誤差不大于5%，通頻帶為100Hz40kHz ;濾波器可設(shè)置為低通濾波器，其-3dB截止頻率 仁在1kHz20kHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為 1kHz , 2fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB,RL=1k門；濾波器可設(shè)置為高通濾波器，其-3dB截止頻率fc在1kHz20k

18、Hz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為1kHz , 0.5fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB, RL=1k；制作一個(gè)四階橢圓型低通濾波器，帶內(nèi)起伏 1dB -3dB通帶為50kHz，要求放大器與低通濾波器 在200kHz處的總電壓增益小于 5dB, -3dB通帶誤差不大于 5% ;制作一個(gè)簡(jiǎn)易幅頻特性測(cè) 試儀，其掃頻輸出信號(hào)的頻率變化范圍是100Hz200kHz，頻率步進(jìn)10kHz。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等請(qǐng)登錄 www. 查詢。 程控濾波器設(shè)計(jì)方案根據(jù)賽題要求分析，所設(shè)計(jì)制作的一個(gè)程控濾波器應(yīng)包含有可控增益放大器電路、濾 波器電路、幅頻特性測(cè)試電路、以及人機(jī)接口幾部分。a.可控增益放大

19、器實(shí)現(xiàn)方案可控增益放大器可以采用增益可調(diào)的儀表放大器電路、采用數(shù)字電位器和運(yùn)放組成放 大電路、采用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器PGA等。(例如AD620 )可以實(shí)現(xiàn)增益在11 000AD620單位增益帶寬積只有 12 MHz ),可以通過(guò)控制數(shù)字電位器來(lái)改變放大器 但受數(shù)字電位器的精度限制，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)字電位器的帶寬會(huì)直接影響放大器的根據(jù)賽題要求，選擇增益可調(diào)的單片儀表放大器 倍之間可調(diào)，但受其單位增益帶寬積的限制(例如 不能滿足系統(tǒng)要求的放大器的通頻帶特性。選擇使用數(shù)字電位器和運(yùn)放組成放大電路方案， 的反饋電阻實(shí)現(xiàn)可控增益。這種方案的電路較簡(jiǎn)單, 增益的精確控制，同時(shí)也受數(shù)字電位

20、器帶寬的限制， 通頻帶特性。采用控制電壓與增益成線性關(guān)系的可編程增益放大器PGA是較好的選擇，例如選擇集成 AD603 、 AD605 等可控增益放大器?？煽卦鲆娣糯笃鞯膬?nèi)部由 R-2R 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和固 定增益放大器構(gòu)成， 加在其梯形網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號(hào)經(jīng)衰減后， 由固定增益放大器輸出， 衰減 量是由加在增益控制接口的參考電壓決定；利用單片機(jī)控制 DAC 芯片的輸出電壓作為這個(gè) 參考電壓，可以實(shí)現(xiàn)較精確的增益控制。DAC 可以選擇 MAX542 等芯片。 AD603 、AD605等可控增益放大器的輸出電壓幅度一般在1.5V 左右，放大器需要末級(jí)放大電路，末級(jí)放大電路可以采用 MAX427 等集成

21、電路芯片或者分立元器件組成的放大電路。設(shè)計(jì)方案可以參考 4.1 寬帶放大器。b. 濾波器電路實(shí)現(xiàn)方案 根據(jù)賽題要求，需要設(shè)計(jì)制作一個(gè)截止頻率可調(diào)的低通濾波器和一個(gè)截止頻率可調(diào)的 高通濾波器，以及一個(gè) 4 階橢圓低通濾波器。常用的濾波器的設(shè)計(jì)方案有無(wú)源 LC 濾波器、有源 RC 濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器、數(shù)字 濾波器等。采用電感和電容可以搭建各種類型的無(wú)源 LC 濾波器。 參照濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)上的相關(guān)參 數(shù)，可以比較容易地設(shè)計(jì)出理想的濾波器。 但要實(shí)現(xiàn)截止頻率可調(diào)， 只有改變電感和電容參 數(shù)，控制電路將是非常復(fù)雜的。采用運(yùn)算放大器和電阻、電容等分立元件可以構(gòu)造有源RC低通濾波器和有源 RC高通濾波器

22、，利用繼電器或模擬開(kāi)關(guān)來(lái)切換不同的電阻值和電容值， 可以改變?yōu)V波器的截止頻率。 但為了達(dá)到賽題的基本要求，必須多個(gè)參數(shù)進(jìn)行切換，控制電路也將是非常復(fù)雜的。數(shù)字濾波器具有精度高、 截止特性好等優(yōu)點(diǎn)， 采用數(shù)字濾波器是一個(gè)好的選擇。 數(shù)字濾 波器可以利用 Matlab 的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) FIR 或者 IIR 濾波器，然后在 FPGA 中用 Verilog HDL 或者 VHDL 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是 FIR 或 IIR 濾波器需要較多的 FPGA 資源，而且 要使截止頻率可調(diào)， 必須使用不同的參數(shù)， 編程的工作量比較大。 對(duì)參賽的學(xué)生而言不是最 好的選擇。采用開(kāi)關(guān)電容濾波器。開(kāi)關(guān)電容濾波器是由

23、MOS開(kāi)關(guān)、MOS電容和MOS運(yùn)算放大器構(gòu)成的一種大規(guī)模集成電路濾波器。其等效電阻R與開(kāi)關(guān)電容和時(shí)鐘頻率有關(guān)，當(dāng)改變?yōu)V波器的時(shí)鐘頻率fc時(shí)，可以改變等效電阻 R,從而可以改變?yōu)V波器的時(shí)間常數(shù)。采用開(kāi)關(guān)電 容濾波器的方案電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。目前市場(chǎng)上有集成的開(kāi)關(guān)電容濾波器芯片可以選用，例如MAX263 、 MAX297 、LTC1068 等，使用這些集成電路芯片， 可以滿足設(shè)計(jì)要求， 并可以大大的節(jié)約設(shè)計(jì)制作時(shí)間。例如：可以利用開(kāi)關(guān)電容濾波器芯片 MAX297 實(shí)現(xiàn)低通濾波器，利用開(kāi)關(guān)電容濾波器 芯片 MAX263 實(shí)現(xiàn)高通濾波器。例如：可以利用 LTC1068 完成低通濾波器和高通濾波器，

24、以及一個(gè) 4 階橢圓低通濾波 器設(shè)計(jì)。 LTC1068 包含有四個(gè)通用二階模塊， 四種不同的工作模式， 在確定外部元件參數(shù) （電 阻）后，可以使用時(shí)鐘來(lái)調(diào)節(jié)截止頻率。低通濾波器可以采用LTC1068 兩級(jí)濾波器模塊構(gòu)成的四階巴特沃茲低通濾波器，第一級(jí)濾波器的Q = 1.3066,第二級(jí)濾波器的 Q= 0. 541 2,fo= 20 kHz。高通濾波器可以采用LTC1068兩級(jí)濾波器模塊構(gòu)成的四階巴特沃茲高通濾波器，第一級(jí)濾波器的 Q= 0. 541 2,第二級(jí)濾波器的 Q = 1. 306 6, f= 20 kHz。橢圓濾波器可 以采用 LTC1068 兩級(jí)濾波器模塊構(gòu)成的四階橢圓函數(shù)低通濾波

25、器， 第一級(jí)濾波器的參數(shù)： Q =3. 126 7, f0= 51.557 8 kHz , fn= 161. 674 0 kHz ;第二級(jí)濾波器的參數(shù) Q= 0. 712 6, f0 =30. 735 6 kHz , fn= 382. 331 7 kHz。c. 幅頻特性測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案幅頻特性測(cè)試儀實(shí)際上就是一個(gè)頻譜分析儀，設(shè)計(jì)方案可以參考5.9 簡(jiǎn)易頻譜分析儀，一個(gè)典型的設(shè)計(jì)方案如圖 4.7.2 所示，利用單片機(jī)或者 FPGA 控制 DDS 芯片構(gòu)成掃頻源， 以一定步進(jìn)產(chǎn)生掃頻信號(hào)， 同時(shí)測(cè)量并記下其通過(guò)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后的有效值， 根據(jù)各個(gè)頻點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)后的有效值，可在液晶顯示器上畫出其幅頻特性圖。D

26、DS掃頻源可以采用專用的DDS芯片實(shí)現(xiàn)，如 AD9850等。有效值的測(cè)量可以采用AD637等專用的有效值測(cè)量芯片完成。南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)20122013電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽放大器類”賽題分析5. 一些建議（1）主攻 放大器類”賽題方向的同學(xué)在訓(xùn)練過(guò)程中，以歷屆賽題為基礎(chǔ)，完成相關(guān)模 塊的設(shè)計(jì)制作，以備競(jìng)賽需要。放大器原理簡(jiǎn)單，制作困難，電源、屏蔽、PCB設(shè)計(jì)等都有要求，處理不當(dāng)，就會(huì)引起自激振蕩。（2）主攻 放大器類”賽題方向的同學(xué)還應(yīng)該注意與放大器特性和指標(biāo)參數(shù)測(cè)試有關(guān)的儀器儀表的設(shè)計(jì)與制作。一些賽題會(huì)包含這方面的內(nèi)容，如2007年D題 程控濾波器”。（3）主攻其他方向的同學(xué)，注意信號(hào)處理放大器的設(shè)

27、計(jì)與制作。南華大學(xué)黃智偉備戰(zhàn)20122013電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽放大器類”賽題分析6. 歷屆的 放大器類”賽題中使用到的一些放大器芯片和網(wǎng)址注：包括其他賽題使用到的一些放大器（包含 0P）芯片AD526精確程控放大器，ADI公司，AD603，低噪聲、90 MHz可變?cè)鲆娣糯笃?，ADI公司，AD605雙通道、低噪聲、單電源可變?cè)鲆娣糯笃?，ADI公司，AD620低漂移、低功耗儀表放大器，增益設(shè)置范圍110000 ADI公司，AD783，采樣保持電路，ADI 公司，AD811高性能視頻運(yùn)算放大器（電流反饋型寬帶運(yùn)放），ADI公司，AD818高速低噪聲電壓反饋型運(yùn)放，ADI公司，AD8011 300 MHz

28、、1 mA 電流反饋放大器，ADI 公司，AD8056雙路、低成本、300 MHz電壓反饋型放大器 ADI公司，AD8564，四路7 ns單電源高速比較器，ADI公司，AC524/AC525 5500 MHz 級(jí)聯(lián)放大器，teledyne 公司，www.teledyne-BUF634 , 250mA 高速緩沖器，TI 公司，.en/cnCA3140 單運(yùn)算直流放大器，Intersil Corporation , HFA1100 850MHz、低失真電流反饋放大器，Intersil Corporation , INA118精密低功耗儀表放大器，TI公司，LF356 JFET 輸入運(yùn)算放大器，Na

29、tional Semiconductor Corpora , LM311 具有選通信號(hào)的差動(dòng)比較器，National Semiconductor Corpora , LF356, JFET 輸入運(yùn)算放大器，National Semiconductor Corpora , LM393 電壓比較器， National Semiconductor Corpora , LM7171 高速電壓反饋運(yùn)算放大器，National Semiconductor Corpora , LM358/LM158/LM258/LM2904雙運(yùn)算放大器，National Semiconductor Corpora ,www

30、 .n ati on LM2902丄M324/LM324A,LM224/ LM224A四運(yùn)算放大器， National Semiconductor Corpora ,www .n ati on LT1210 1.1A , 35MHz 電流反饋放大器，linear 公司，MAX4256 , UCSP封裝、單電源、低噪聲、低失真、滿擺幅運(yùn)算放大器，Maxim 公司，www.maxim-.c nMAX912, MAX913 單/雙路、超高速、低功耗、精密的TTL比較器，Maxim 公司，www.maxim-.c nMAX477 ， 300MHz、高速運(yùn)算放大器，Maxim 公司，www.maxim-

31、MAX427/ MAX437 低噪聲、高精度運(yùn)算放大器，Maxim 公司www.maxim-MAX900高速、低功耗、電壓比較器，Maxim 公司www.maxim-NE5532雙路低噪聲高速音頻運(yùn)算放大器，TI公司，NE5534低噪聲高速音頻運(yùn)算放大器，TI公司，OP27低噪聲、精密運(yùn)算放大器ADI公司，OP37低噪聲、精密運(yùn)算放大器ADI公司，OPA637，精密、高速、 低漂移、高增益放大器，TI公司，OPA637，精密、高速、 低漂移高增益放大器，TI公司，OPA642高速低噪聲電壓反饋型運(yùn)放，TI公司，OPA690，寬帶 50MHz、電壓反饋運(yùn)算放大器，TI 公司，OPA690高速、電

32、壓反饋型運(yùn)放（大于等于50MHz） ， TI公司，PGA202KP，數(shù)字可編程儀表放大器，TI 公司，THS3091單路高壓低失真電流反饋運(yùn)算放大器，TI公司，.en/cnTHS3092高壓低失真電流反饋運(yùn)算放大器，TI公司，TL084， JFET 輸入運(yùn)算放大器，TI 公司，（jA741 標(biāo)準(zhǔn)線性放大器，TI 公司，以上各放大器IC和OP的更多資料，可以登錄有關(guān)網(wǎng)站查詢得到（以運(yùn)算放大器的型 號(hào)為關(guān)鍵詞）。7. 南華大學(xué)黃智偉在“競(jìng)賽專版”中發(fā)表的與“放大器”有關(guān)的一些文章下面的一些資料供參考，也許對(duì)你有幫助。南華大學(xué)黃智偉系列-如何設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器的PCB南華大學(xué)黃智偉系列-一些典型的運(yùn)算放

33、大器OP應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)（精華版）主攻放大器類”賽題方向的同學(xué)注意了 -南華大學(xué)黃智偉系列黃智偉 利用旁路電容減少輸出電壓VO經(jīng)電源反饋到放大器前級(jí)輸入 南華大學(xué)黃智偉系列 -在放大器反饋回路中增加一個(gè)電容器可以消除放大器電路的自激振 蕩 南華大學(xué)黃智偉系列 -使用放大器芯片 THS3091 THS3095 的同學(xué)注意了 南華大學(xué)黃智偉系列 放大器級(jí)聯(lián)時(shí)注意芯片的輸出電流與后一級(jí)放大器的輸入電阻 南華大學(xué)黃智偉系列 -放大器的精度和穩(wěn)定性 南華大學(xué)黃智偉系列 - 注意去耦電路中電容器的使用 南華大學(xué)黃智偉系列 選擇 LDO 和 DC-DC 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器電路可以提高電源效率 南華大學(xué)黃智偉系列 選擇

34、低功耗的電源電路結(jié)構(gòu)可以提高效率 南華大學(xué)黃智偉系列 -找到和選擇合適的 IC 器件對(duì)取得好的競(jìng)賽成績(jī)很重要 南華大學(xué)黃智偉系列 -模數(shù)混合系統(tǒng)的電源和接地布局考慮 南華大學(xué)黃智偉系列 - 接地對(duì) ADC 性能的影響 南華大學(xué)黃智偉系列 -數(shù)?；旌舷到y(tǒng)的接地處理 南華大學(xué)黃智偉系列 -好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是取得好的競(jìng)賽成績(jī)的保證 南華大學(xué)黃智偉系列 -電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽必須掌握的一些基本技能 南華大學(xué)黃智偉系列 -電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品制作過(guò)程中故障檢測(cè)的一般方法 南華大學(xué)黃智偉系列 -電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品制作過(guò)程中的一般調(diào)試方法 南華大學(xué)黃智偉系列 -為競(jìng)賽準(zhǔn)備好一些常用的電路模塊 南華大學(xué)黃智偉系列 -在電子

35、設(shè)計(jì)競(jìng)賽中需要準(zhǔn)備幾種微控制器 主攻 “高頻無(wú)線電類 ”賽題方向的同學(xué)注意了 -南華大學(xué)黃智偉系列 主攻 “儀器儀表類 ”賽題的同學(xué)注意了 -南華大學(xué)黃智偉系列 南華大學(xué)黃智偉系列 -高頻應(yīng)該準(zhǔn)備哪些中周型號(hào) 南華大學(xué)黃智偉系列 - 高職高專類賽題的特點(diǎn) 南華大學(xué)黃智偉系列 -高頻應(yīng)該準(zhǔn)備哪些中周型號(hào) 南華大學(xué)黃智偉系列 - 注意設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告有幾十分，不能丟?。?南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn) 20122013 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “放大器類 ”賽題分析 8推薦幾本教材“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“十二五規(guī)劃”教材” 系列叢書由黃智偉編著，北京航空 航天大學(xué)出版社 2011.1 出版，其特點(diǎn)是以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)

36、競(jìng)賽所需要的知識(shí)點(diǎn)和競(jìng)賽 技能為基礎(chǔ)，內(nèi)容豐富實(shí)用，敘述簡(jiǎn)潔清晰， 工程性強(qiáng)， 突出了設(shè)計(jì)制作競(jìng)賽作品的方法與 技巧。 “系統(tǒng)設(shè)計(jì) ”、 “電路設(shè)計(jì) ”、“技能訓(xùn)練 ”、“制作實(shí)訓(xùn) ”、“常用電路模塊制作 ”和 “ARM 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐 ”六本書互為補(bǔ)充，構(gòu)成一個(gè)完整的訓(xùn)練體系?！叭珖?guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第 2版） ”（黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出 版社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“十二五規(guī)劃”教材）通過(guò)對(duì)歷年的競(jìng)賽設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行系統(tǒng)方案分析、 單元電路設(shè)計(jì)、 集成電路芯片選擇， 全面系統(tǒng)地介紹電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品 的基本設(shè)計(jì)方法， 目的是使學(xué)生建立一個(gè) “系統(tǒng)概念

37、”，在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中能夠盡快的拿出系 統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 電路設(shè)計(jì)（第 2版） ”（黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出 版社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “十二五規(guī)劃” 教材） 通過(guò)對(duì) 9 類 140 多個(gè)電路設(shè)計(jì) 實(shí)例所采用的集成電路芯片的主要技術(shù)性能與特點(diǎn)、 芯片封裝與引腳功能、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 工作 原理和應(yīng)用電路等內(nèi)容進(jìn)行介紹， 目的是使學(xué)生全面、 系統(tǒng)地掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法， 能 夠在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中盡快的 “找到 ”和 “設(shè)計(jì) ”出適用的電路。“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 技能訓(xùn)練（第 2 版）”（黃智偉編著， 北京航空航天大學(xué)出 版社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子

38、設(shè)計(jì)競(jìng)賽“十二五規(guī)劃”教材）通過(guò)對(duì)元器件的選用，印制電路板的設(shè)計(jì)與制作， 元器件和導(dǎo)線的安裝和焊接； 元器件的檢測(cè)， 電路性能參數(shù)的測(cè)量，模 擬電路、數(shù)字電路和整機(jī)的調(diào)試與故障檢測(cè)， 設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的寫作，培訓(xùn)學(xué)生全面、系統(tǒng)地 掌握在電子競(jìng)賽作品制作過(guò)程中必需的一些基本技能?！叭珖?guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 制作實(shí)訓(xùn)（第 2 版）”（黃智偉編著， 北京航空航天大學(xué)出 版社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“十二五規(guī)劃”教材）與 “技能訓(xùn)練 ”相結(jié)合，通過(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)、 FPGA 最小系統(tǒng)、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、電源電路等 30 多個(gè)制 作實(shí)例，掌握主要元器件特性、電路結(jié)構(gòu)、印制電路板、制作

39、步驟、調(diào)試方法、性能測(cè)試方 法等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生制作、裝配、調(diào)試與檢測(cè)等基本技能，使其具有一定的實(shí)際動(dòng)手能力， 能夠順利的完成電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作品的制作?！叭珖?guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 常用電路模塊制作 ”（黃智偉編著， 北京航空航天大學(xué)出版 社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “十二五規(guī)劃” 教材） 指導(dǎo)學(xué)生完成電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中所 常用的微控制器電路模塊、微控制器外圍電路模塊、放大器電路模塊、 傳感器電路模塊、電 機(jī)控制電路模塊、 信號(hào)發(fā)生器電路模塊和電源電路模塊的制作， 所制作的模塊可以直接在競(jìng) 賽中使用。“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 ARM 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐 ”（黃智偉編著，北京航 空航天大

40、學(xué)出版社 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“十二五規(guī)劃”教材）以 ARM 嵌入式系統(tǒng)在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽應(yīng)用所需要的知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)， 以 LPC214x ARM 微控制器最 小系統(tǒng)為核心， 以 LED 、LCD 和觸摸屏顯示電路， ADC 和 DAC 電路，直流電機(jī)、步進(jìn)電 機(jī)和舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，光電、超聲波、圖像識(shí)別、色彩識(shí)別、電子羅盤、傾角傳感器、角度 傳感器， E2PROM ，SD 卡，無(wú)線收發(fā)器模塊， CAN 總線模塊的設(shè)計(jì)制作與編程實(shí)例為模板， 目的使學(xué)生能夠簡(jiǎn)單、快捷的掌握 ARM 系統(tǒng)，并且能夠在電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中應(yīng)用?！扒度胧较到y(tǒng)中的模擬電路設(shè)計(jì)” （ 黃智偉編著，電子工業(yè)出版

41、社， 2011.1）。模擬無(wú)處 不在， 模擬電路是嵌入式系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。本書共分 5章，著重介紹了模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC ）的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ DAC ）的輸出電路設(shè)計(jì)，抗混疊濾波器電 路設(shè)計(jì)，電壓基準(zhǔn)電路的選擇與設(shè)計(jì)，以及模數(shù)混合系統(tǒng)的 PCB 設(shè)計(jì)。本書內(nèi)容豐富，敘 述詳盡清晰， 圖文并茂， 通過(guò)大量的設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)中的模擬電路設(shè)計(jì)中的一些技 巧與方法、 以及應(yīng)該注意的問(wèn)題，工程性好， 實(shí)用性強(qiáng)。 本書可以作為本科院校和高職高專 電子信息工程、 通信工程、自動(dòng)化、 電氣、 計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的教 材，以及作為全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的培訓(xùn)教材

42、?！案咚贁?shù)字電路設(shè)計(jì)入門” （黃智偉編著，電子工業(yè)出版社， 2012.3） 是一本介紹高速 數(shù)字電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)要求與方法的參考書。全書共分 10 章，著重介紹了在高速數(shù) 字電路中電阻元件、 電容元件、 電感元件、 鐵氧體元件的特性與應(yīng)用， 高速數(shù)字電路的 PDN 設(shè)計(jì)，高速數(shù)字電路的去耦電路設(shè)計(jì)， FPGA 的 PDN 設(shè)計(jì)，高速數(shù)字電路的信號(hào)完整性， 高速數(shù)字電路的 EMI 抑制，高速信令標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求、特性與應(yīng)用等內(nèi)容。本書內(nèi)容豐富， 敘述詳盡清晰， 圖文并茂， 通過(guò)大量的設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的一些技巧與方法、 以及應(yīng)該注意的問(wèn)題，工程性好，實(shí)用性強(qiáng)?！坝≈齐娐钒澹?PC

43、B ）設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐” （黃智偉編著，電子工業(yè)出版社， 2009.4） 是本書共分14章，著重介紹了印制電路板（PCB）的焊盤、過(guò)孔、疊層、走線、接地、去 耦合電路、電源電路、時(shí)鐘電路、模擬電路、高速數(shù)字電路、射頻電路的PCB 設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、設(shè)計(jì)要求、方法和設(shè)計(jì)實(shí)例，以及PCB的散熱設(shè)計(jì)、PCB的可制造性與可測(cè)試性設(shè)計(jì)， PCB 的 ESD 防護(hù)設(shè)計(jì)。本書內(nèi)容豐富，敘述詳盡清晰，圖文并茂，通過(guò)大量的設(shè)計(jì)實(shí) 例說(shuō)明PCE設(shè)計(jì)中的一些技巧與方法、以及應(yīng)該注意的問(wèn)題，工程性好，實(shí)用性強(qiáng)。南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn) 20122013 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “放大器類 ”賽題分析9. 參考文獻(xiàn)1.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)

44、競(jìng)賽組織委員會(huì).歷屆題目EB/OL. ， 2010.52.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（19941999)M. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2003.33.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2001 )M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2003.14.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2003)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.35.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2005)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.26.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 全國(guó)

45、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2007)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.127.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì). 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2009)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2010.78.黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)教程（修訂版） M. 北京：電子工業(yè)出版社， 2010.6，規(guī)劃教材9. 黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第2 版） M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “十二五 ”規(guī)劃教材10. 黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電路設(shè)計(jì)（第2版） M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2011.1，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 “十二五 ”規(guī)劃教材11. 黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽常用電路模塊制作 M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版