低噪聲AGC放大器的設(shè)計與實現(xiàn)開題報告

1、 西南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學院信息工程學院專業(yè)班級通信0703姓名曹琳學號20074952題目低噪聲AGC放大器的設(shè)計與實現(xiàn)題目類型設(shè)計型、選題背景及依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求狀況，說明題目的、意義，列出主要參考文獻）二十一世紀是一個信息高速發(fā)展的時代，回顧通信的發(fā)展，通信的規(guī)模已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信已經(jīng)進入了數(shù)字時代，在信息和知識已成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略資源和基本要素的時代中，人們更加需要隨時隨地獲取信息，人類需要寬帶的無線通信技術(shù)，來滿足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個性化的信息交流。無線通信是指采用電磁波進行信息傳遞的通信方式。無

2、線通信技術(shù)以其不受時空限制、高度的機動性、可用性、可靠性等特點廣泛的應用于生活，經(jīng)濟及軍事各個領(lǐng)域。無線通信系統(tǒng)以發(fā)射裝置、傳輸介質(zhì)、接受裝置組成，而放大器就是這個系統(tǒng)中不可缺少的一個重要組成部分，放大器有很多種，本放大器設(shè)計主要實現(xiàn)低噪聲和AGC兩個功能，所謂低噪聲就是噪聲系數(shù)很低，在放大微弱信號的場合，放大器自身的噪聲對信號的干擾可能很嚴重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。隨著微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)和通信技術(shù)等行業(yè)的迅速發(fā)展，自動增益控制電路越來越被人們熟知并且廣泛的應用到各個領(lǐng)域當中。自動增益控制線路，簡稱AGC線路，A是AUTO（自動），G是GAIN（增益），C是CONT

3、ROL（控制）。它是輸出限幅裝置的一種，是利用線性放大和壓縮放大的有效組合對輸出信號進行調(diào)整。當輸入信號較弱時，線性放大電路工作，保證輸出聲信號的強度；當輸入信號強度達到一定程度時，啟動壓縮放大線路，使聲輸出幅度降低，滿足了對輸入信號進行衰減的需要。也就是說，AGC功能可以通過改變輸入輸出壓縮比例自動控制增益的幅度，擴大了接收機的接收范圍，它能夠在輸入信號幅度變化很大的情況下，使輸出信號幅度保持恒定或僅在較小范圍內(nèi)變化，不至于因為輸入信號太小而無法正常工作，也不至于因為輸入信號太大而使接收機發(fā)生飽和或堵塞。放大器是通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)中不可缺少的一部分，具有重要作用。由于放大器在各類電子系統(tǒng)

4、中的重要作用，近年來國內(nèi)外對放大器的研究都投入很多，無線通信頻率資源的日益緊張以及半導體技術(shù)的迅速發(fā)展，對低噪聲放大器的性能等各項指標也提出了更高的要求，因此，研究寬頻帶、低噪聲、高線性度的放大器具有重要意義。參考文獻:沈偉慈通信電路M.西安：西安電子科技大學出版社，2005：1-200.劉聘高頻電子技術(shù)M.北京：人民郵電出版社，2000：100-158.康華光，陳大欽電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）M北京：高等教育出版社，1999：67-135.高玉良.電路與模擬電子技術(shù)M北京：高等教育出版社，2008：24-165.楊世忠，邢麗娟增益可變運放AD603的原理及應用J.山西電子技術(shù),2001,（03

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6、7：23-156AnalogDevice.LowNoise.90MHzVariable-GainAmplifier.J.K.Washio,E.Ohue,K.Oda,M.Tanabe,H.Shimamoto,andT.Onai.95GHzfTself-alignedselectiveepitaxialSiGeHBTwithSMIelectrodeJ.IEEEInt.Solid-StateCircuitsConf.1998:312-313.T.Otsuji,K.Murata,T.Enoki,andY.Umeda.An80-Gbit/smultiplexerICusingInAlAs/InGaAs/

7、InPHEMTJ.IEEE.Solid-StateCircuits,vol.33,no.9,1997:13211327.二、主要研究（設(shè)計）內(nèi)容、研究（設(shè)計）思想及工作方法或工作流程1、主要設(shè)計內(nèi)容：（1）掌握無線通信過程的特點；（2）掌握接收機前端放大器的性能指標的要求；（3）完成低噪聲、具有AGC功能放大器的設(shè)計與仿真；（4）完成焊接電路和調(diào)試工作，并對相關(guān)調(diào)試數(shù)據(jù)做相關(guān)的理論分析；（5）撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；2、設(shè)計思想及工作方法：本設(shè)計大部分采用集成電路，具有硬件電路形式簡單，頻帶寬，增益高，AGC動態(tài)范圍寬的特點，且增益可調(diào)，步進間隔小。該寬帶放大器以可編程增益放大器AD603為核心,由

8、三級放大器組成，前級放大主要是提高輸入阻抗，對小信號進行放大；中間級為可變增益放大器，主要作用是實現(xiàn)增益可調(diào)及AGC功能，增益控制和AGC功能都由單片機控制，增益范圍-20dB60B，步進4dB，后級放大進一步增加放大倍數(shù)，擴大輸出電流，提升放大器的帶負載能力，提高輸出電壓幅度，后級輸出接峰值檢波電路?？傮w系統(tǒng)：根據(jù)題目要求，本設(shè)計決定采用多個集成運放級聯(lián)實現(xiàn)本題目，因為現(xiàn)在有的集成運算放大器可以實現(xiàn)增益可調(diào)及AGC功能，電路實現(xiàn)起來比較簡單。系統(tǒng)方框圖如圖1所示：豔一單片機一峰值蹴各模塊具體設(shè)計:放大器増后級放大圖1系統(tǒng)框圖前級放大電路設(shè)計本部分使用寬帶運算放大器，采用同相輸入形式可以抑制共

9、模信號降低噪聲，電路形式簡單，易于調(diào)試，能夠滿足題目的輸入阻抗的要求。前級放大的作用可以有效的降低噪聲和提高輸入阻抗。由于AD603的輸入阻抗只有100歐姆，因此需要加大輸入阻抗，而且前級信號比較微弱，容易受到噪聲干擾，綜合考慮，前級放大器采用AD811。AD811是一款寬帶電流負反饋視頻運算放大器，它可應用于視頻開關(guān)、視頻線路驅(qū)動器、分配放大器、直流恢復電路，以及ADC和DAC的輸入/輸出緩沖器等方面的視頻信號處理過程，亦能滿足在寬波段、低失真和高速時處理大信號的需要。增益控制電路設(shè)計本部分由單片機、D/A轉(zhuǎn)換器和可編程增益放大器AD603構(gòu)成壓控放大器。單片機通過對控制D/A輸出直流電壓來

10、控制AD603的內(nèi)部電阻衰減網(wǎng)絡，實現(xiàn)增益調(diào)節(jié)。其外圍元件少，電路簡單，由于AD603帶寬最大能達至U90MHz，增益范圍有40dB，增益精度在0.5dB,可精確實現(xiàn)增益控制。單片機部分采用MCS-51單片機來實現(xiàn)功能，MCS-51單片機是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器和多功能I/O等一臺計算機所需要的基本功能部件。利用可編程增益放大器AD603,通過單片機軟件轉(zhuǎn)換，可以將增益控制電路轉(zhuǎn)換成自動增益控制電路。即通過峰值檢波將輸出信號峰值對應的直流分量送入A/D,然后再送給單片機出處理，利用D/A輸出對應的直流信號控制增益調(diào)節(jié)放大器，加運算放大器改變輸出比例，可通過單片

11、機對增益控制電路進行簡單改進實現(xiàn)。由單片機控制的AGC電路圖如圖2所示：低畸變、咼增益精度的壓控VGA芯片?？捎糜赗F/IF系統(tǒng)中的AGC電路、視額增益控制、A/D范圍擴展和信號測量等系統(tǒng)中。AD603的簡化原理框圖如下圖3所示，它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖3中加在梯型網(wǎng)絡輸入端(VINP)的信號經(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電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān)，而僅與其差值V有關(guān)，由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻G高達相我W,因而輸入電流很小，致使片內(nèi)控制電路對提供增益控制電壓的外電路影響減小。而且，如果AD603的

12、增益用dB表示，則與控制電壓成線性關(guān)系，管腳間的連接方式?jīng)Q定了可控的增益范圍，增益在-11+30dB時的帶寬為90MHz，增益在+9+41dB時則有9MHz帶寬，只要改變管腳間的連接電阻，即可使增益在上述范圍內(nèi)變化。為加大中間級的放大倍數(shù)及增益調(diào)節(jié)范圍，我們使用兩片AD603級聯(lián)作為中間級放大。如果將AD603的5腳和7腳相連單級AD603增益調(diào)整范圍為，一10+30dB，帶寬為90MHz，兩級AD603級聯(lián)，使得增益可調(diào)范圍擴大到一20dB+60dB。根據(jù)AD603技術(shù)手冊可以知道在5腳和7腳短接的情況下，增益計算公式為：G(dB)40V10ainG式中V為控制電壓，即控制電GPOS/GNE

13、G端的差值，范圍為0.5V0.5V。GVPOSVNEGSCALINGREFERENCEPRECISIONPASSIVEINPUTATTEfrlVIATORTCNECCPUSGAINCONTR口LIHTERFACEFIXED忖AMPLIFIERVINPCOMM-&.02JE-1Z04dD-IS.tKriB-24.03cJEJ-30IcJB-J6J2dB-4ZJ4JBR-2RUDDERNETWORKanomimalVALUES圖原理框圖后級放大電路設(shè)計本部分采用單片集成寬帶運算放大器。后級放大可以進一步增加放大倍數(shù)，提供較高的輸出電壓，再擴流輸出，以滿足負載要求。本部分采用輸入阻抗較高的同相輸入放大形式。檢波電路設(shè)計由于本系統(tǒng)信號帶寬很寬，如果采用有源器件組成的峰值檢波電路，在低頻和高頻段均有較大失真，不能得到與峰值線性對應的直流電平。所以本設(shè)計采用無源峰值檢波電路,將采用二極管包絡檢波，電路既簡單又可以滿足設(shè)計要求。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度安排2011年1月5日2011年1月20日基礎(chǔ)理論知識的學習，查閱資料及寫作開題報告。2011年1月21日-2