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增益可控射频放大器

增益可控射频放大器
增益可控射频放大器

通用可变增益放大器

通用可变增益放大器(B题) 摘要 本着简单、准确、可靠、通用的原则,采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式,通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数;通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制,获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围;通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换,在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值,即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB;最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压,此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证,本系统可以对输出电压数值的漂移,零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量,使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想,设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。

目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2.1、前级放大电路 (6) 2.2、增益放大与控制电路 (6) 2.3、档位控制电路 (7) 2.4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8) 2、测试方法与测试数据 (8) 2.1、测前级放大电路 (8) 2.2、测增益放大与控制电路 (8) 2.3、各级电路调节好后,进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3.1、测试结果分析 (9) 3.2、误差分析 (9) 3.3、测试心得 (10) 四、总结 (10)

(整理)1-宽带放大器(03)(通).

宽带放大器 摘要 本设计全部采用集成电路,具有硬件电路形式简单,调试容易,频带宽,增益高,AGC动态范围宽的特点,且增益可调,步进间隔小。本宽带放大器以可编程增益放大器AD603为核心,由三级放大器组成,前级放大主要是提高输入阻抗,对小信号进行放大;中间级为可变增益放大器,主要作用是实现增益可调及AGC功能,增益控制和AGC功能都由单片机控制,可预置并显示增益值,增益可调范围10dB~58dB,步进1dB,由单片机自动调节放大倍数可实现AGC功能,使输出电压稳定在4.5V~5.5V 之间;后级放大进一步增加放大倍数,扩大输出电流,提升放大器的带负载能力,提高输出电压幅度。后级输出接峰值检波电路,检波电路输出由单片机采样并计算后,用液晶显示屏显示输出正弦波电压的有效值和峰峰值。由于宽带放大器普遍存在容易自激及输出噪声过大的缺点,本系统采用多种形式的屏蔽措施减少干扰,抑制噪声,以改善系统性能。

一、方案论证与比较 1、总体方案 方案一:选用结电容小,f T高的晶体管,采用多种补偿法,多级放大加深度负反馈,以及组合各种组态的放大电路形式,可以组成优质的宽带放大器,而且成本较低。但若要全部采用晶体管实现题目要求,有一定困难,首先高频晶体管配对困难,不易购买;其次,理论计算往往与实际电路有一定差距,工作点不容易调整;而且,晶体管参数易受环境影响,影响系统总体性能。另外,晶体管电路增益调节较为复杂,不易实现题目要求的增益可调。 方案二:使用专用的集成宽带放大器。如TITHS6022、NE592等集成电路。通过外接少数的元件就可以满足本题目要求,甚至远超过题目要求的带宽和增益的指标,但这种放大器难以购买,价格较贵,灵活性不够,不易满足题目扩展功能要求。 方案三:市面上有多种型号、各具特色的宽频带集成运算放大器。这些集成运算放大器有的通频带宽,有足够的增益,有的可以输出较高电压,使用方便,有的甚至可以实现增益可调及AGC的功能。总体上硬件的实现和调试较为简单,所以,我们决定采用多个集成运放级连实现本题目。系统方框图如图1-1-1

可变增益放大器

电 子 设 计 竞 赛 题目:可变增益放大器学院:自动化工程学院班级:08级自动化二班学号:200840604055 姓名:杨嘉伟 时间:2010年11月16日

设计任务 一、题目 设计制作一个增益可变的交流放大器。 二、要求 1.基本部分 (1)放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换,切换频率为1Hz; (2)可以随机对当前增益进行保持,保持时间为5s,保持完后继续巡回状态; (3)对指定的任意一种增益进行选择和保持(保持时间为5s),保持完后返回巡回状态; (4)通过数码管显示当前放大电路的放大倍数,用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍; 2.发挥部分 (1)对于不同的输入信号自动变换增益: a.输入信号峰值为0—1V,增益为3; b.输入信号峰值为1—2V,增益为2; c.输入信号峰值为2—3V,增益为1; d.输入信号峰值为3V以上,增益为0.5; (2)通过数码管显示当前放大电路的放大倍数,用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。 基础部分 一、设计方案及组成框图 分析设计要求,确定大致思路如下: ①这个电路可以采用反相比例放大器实现对输入信号进行放大。A u=-R f/R 控制反相比例放大电路的反馈电阻实现放大器增益的变换, 即控制R f的阻值。输出信号经过反相跟随器,使输入信号与放大信号同相。 ②想实现R f的自动变换,需的使用模拟开关进行控制。而要想实现电路的自动切换,需要使用多谐振荡器输出脉冲进行控制。 ③要想对一种增益进行选择和保持,需要用一个单稳态触发器来实现电路这一功能。 ④想随机和任意地对一种增益选择和保持,需要用到触发式单刀双掷开关以及逻辑与、逻辑或构成逻辑电路对其进行控制。 ⑤最后该电路主要部分,则通过计数器计数来控制模拟开关。另外想实现

增益可控射频放大器

增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1:以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器,但频率再高时,效果很不理想,并且在级联时,很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路,其缺点是增益步进控制难以实现,高频时频率的稳定性不好,在75MHz~108MHZ增益起伏较大,不能满足要求。 方案3:采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联,使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号,随着频率增加,幅度衰减增大,所以第二级加上可设置分贝衰减器,衰减器随着频率升高衰减效果明显,通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后,增益会稍微下降,最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器,所需输出增益由8比特串行字决定,方便STM32程控,输出增益范围为-27.4dB~26dB,增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平,上行带宽高达235 MHz(最小增益),符合题目200MHz要求。 综上考虑,AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程,易于与STM32进行串行通信等优点,选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求,本系统主要由:键盘控制,液晶显示、语音播报模块,三级AD8321级联,衰减器,第二级放大模块,滤波器电路,电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示:

图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求,带宽为40MHz~200MHz ,电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ,理论上总增益=26+26+26=78dB ,符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配,级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰,采用贴片式电路,原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多,包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等,为了降低增益波动,在三级放大输出加上衰减器,利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性,使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿,最后再加一级AD809,将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号,所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括:电源、外界环境、级间干扰,以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声,采用了不同的处理措施: (1)电源干扰:使用电感、电容构成滤波电路,能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 (2)外界环境干扰,为了防止外界干扰,可以将电源线和地线加宽,并且在制PCB 板时加以覆铜;对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩,提高其抗干扰性能。 (3)级间干扰,各级之间,采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC (9V ) DC-DC (5V ) AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器

可变增益放大器的研究

长江大学 毕业设计开题报告 题目名称:可变增益放大器的研究院系:物理与光电学院 专业班级:应用物理11103班 学生姓名: 指导教师:李林 辅导教师:李林 开题报告日期:2015年4月2日

可变增益放大器的研究 学生:王双全物理与光电工程学院 导师:李林物理与光电工程学院 一.题目来源 题目来源于老师的科研项目 二.研究目的和意义 在大自然的空气中由于存在着各种不可预测的非理想因素,从而导致通信系统传输过程中的信号会有较大的变化,导致天线从外部接受的信号的强弱会有不同(绝大多数信号被衰减了)。而且传输信道的非线性因素的存在使得信号衰减,同时信道中的噪声也会对信号的传输有影响,导致信号的强度时大时小。信号强度的大小差别有时会很大,甚至会有几十个分贝。信号强度最大值和最小值的差值范围称为接收机的动态范围,为了使接受到的信号尽可能的可靠,自动增益控制电路(Automatic Gain Control,简称AGC)通常都是接收机系统中必不可少的。AGC 的作用是当输入信号的幅度值偏低时,AGC 会选择较大的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围,同样当输入信号的幅度值偏高时,AGC 会选择较小的增益使其输出的幅度值限定在一个需要的范围,也就是说对于幅度值不固定的输入信号,AGC 可以保证输出幅度值在一定范围内,基本一致。性能优良的AGC 会把输出幅度值控制在下级ADC 最需要的输入信号动态范围内。而AGC 系统中最重要的部分就是可变增益放大器(Variable Gain Amplifier,简称VGA)。AGC 主要是由反馈控制器和控制对象(VGA)两部分组成,其中反馈控制器由电平检测器、低通滤波器、直流放大器、电压比较器、控制电压产生器构成的。而其控制着VGA 使得输出信号的幅度基本恒定不变。可变增益放大器不断的发展带动了AGC 的发展,使得AGC 在许多的测控设备、智能设备等领域的应用也越来越广泛。可变增益放大器的增益改变方式主要有连续变

可控增益放大器的应用

2012年TI杯上海赛区竞赛题目 可控增益放大器 1、任务 基于乘法器型DAC或压控增益放大器设计一个可控增益放大器,并将其用于自动增益控制器中。 2、基本要求: 设计一个负载为1K欧姆的可控增益放大器,可控增益放大器的放大倍数从1至128倍可调;通过按键短按,控制步进为4倍循环(1,4,16,64,128,1,…);(1)输入信号为频率为1KHz,200mVpp的正弦信号时,在所有增益条件下: a.增益精度高于1%; b.无明显波形失真; (2)输入一个1KHz,200mVpp的方波,在所有增益条件下, a. 输出方波没有形态失真(输出变为三角波/正弦波,或有寄生振荡频率); b. 输出方波的过冲不超过5%; c. 输出方波的上升到90%的上升时间应小于80uS; (3)制作一个100mV的直流电平(用万用表测量),做为可控增益放大器的输入,在增益为128倍时: a. 用万用表测量得到的输出电压误差不超过1%; b. 用示波器测量得到的电压纹波不大于1%; 3、发挥要求: (1)基于基本部分的可控增益放大器,设计一个自动增益控制器。长按按键可进入(LED亮)或退出(LED灭)自动增益控制器功能,当向可控增益放大器输入1KHz,200mVpp-2Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时: a.输出波形稳定在0.5Vpp,幅度精度为1%;

b.频率和波形不变; c.响应时间小于1s;并尽可能提高响应速度; (2)将输入信号扩展为1KHz,20mVpp – 20Vpp间变化的正弦信号或其他波形信号时,完成自动增益控制功能: a.输出波形稳定在0.5Vpp,幅度精度为1%; b.频率和波形不变; c.响应时间小于1s;并尽可能提高响应速度; d.在自动增益控制模式下,通过按键短按,输出信号的幅度可以在 0.5Vpp,1Vpp和2Vpp间切换; (4)减少器件使用的数量,降低成本; 5、说明 所有放大器的供电由实验室台式电源提供,供电电压自由选择;MSP430和乘法器型DAC的供电电源由运放供电电压转换后获取,可利用Launchpad上的线性稳压器(测试时不得挂USB数据线),注意调试时可能和Launchpad 上的USB 供电冲突。

一种增益可控的射频宽带放大器设计

一种增益可控的射频宽带放大器设计 射频宽带放大器是各类电子仪器与仪表里很常用、很重要的一个單元电路。为此,论述了一款增益可控的射频宽带放大器的设计选型的过程,给出了参数的计算过程和选型是要考虑的技术指标和功能。因此结论对模拟放大电路的设计具有一定的参考价值。 标签:射频;宽带放大器;参数计算;选型要求 doi:10.19311/https://www.sodocs.net/doc/9217037215.html,ki.16723198.2017.09.088 1理论计算 1.1设计要求 根据用户对高频、大信号的放大要求,课题研究小组进过分析和研究,得出下列的具体设计参数: (1)被设计的放大器的电压增益A V≥52dB,增益可控52dB,输入信号电压的有效值Vi≤5mV,其输入阻抗、输出阻抗均为50欧姆,负载电阻50欧姆,且输出电压有效值V o≥2V,波形无明显失真; (2)在50MHz~160MHz频率范围内增益波动不大于2dB; (3)-3dB的通频带不窄于40MHz~200MHz,即fL≤40MHz和fH≥200MHz; (4)电压增益A V≥52dB,当输入信号频率f≤20MHz或输入信号频率f≥270MHz时,实测电压增益A V均不大于20dB; (5)放大器采用+12V单电源供电,所需其它电源电压自行转换。 通过对上述设计要求的分析可知,此课题对宽带放大器的参数选型提出了很高的要求,诸如:压摆率、增益带宽积、最大输出功率、高频高输出摆幅等都要进行严格的计算。只有做到科学计算,才能为正确的集成放大器选型打下坚实的基础,为后续设计提供科学保障。 1.2放大器的参数计算 (1)最小增益需要达到52dB(400倍),带宽200MHz,系统增益带宽积高达8*109MHz(*此处应注意多级放大和增益分配*); (2)输入电压有效值最大5mv,需要做小信号低噪声放大;

2015年国赛D题-增益可控射频放大器

D 题增益可控射频放大器 电子科技大学 作者:谭文张育铭易嗣为

摘要 本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大,由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB~66dB总动态增益范围,后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V 以上且波形不失真。系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽,各个模块独立线性稳压电源供电,提高稳定性和抗干扰能力。经测试,本系统达到了题目的所有要求。 关键词:射频宽带放大器、HMC307、AD8009 Abstract This system consists of current feedback amplifier AD8009 and digital attenuator HMC307.The primary System achieve 46dB fixed gain by cascading 4 AD8009 and achieve 4dB~66dB gain dynamic rang with two digital attenuatores. To reach 2Vrms output without distortion,we use RF3827 as final amplifier . All parts of system are warped up by shielding box protected from EMI.Every module are supplyed by separate LDO to enhance system’s stability and anti-jamming capability.This system pass text andmeet all request of subject

基于vca820的压控增益放大器设计

基于vca820的压控增益放大器设计 摘要 对于压控增益放大器的设计,采用可调增益运放,并给出测试数据。关键词:VCA820 增益控制 一、设计要求 (一)设计要求采用压控增益放大(VCA820)。 (二)输入1mv输出1v。 (三)用TINA软件仿真,给出仿真结果,画出原理图。 二、方案设计 设计压控增益放大器有多种方案,本设计采用VCA820作为放大电路的核心部件。 VCA820的增益与控制电压成线性关系,最大带宽能达到150MHz,增益控制围为-20dB到20dB,精度较高。所以选用VCA820作为运放以达到实验的要求。

三、原理分析 电路前级可控增益放大,后级放大电路为OPA695控制的放大电路,VCA820放大电路接入反馈,经过后级放大输出达到设计的要求。系统实现框图如下: 图1 系统结构框图 四、系统硬件设计 (一)VCA820简介 TI公司的VCA820芯片是一款直流耦合、宽带宽线性放大器,通过改变控制电压能够连续改变放大倍数。它提供高阻抗单端转换的差分输入,增益控制一般通过设置增益电阻和反馈电阻从理论上最大值设定到40dB。VCA820的部结构由两个输入缓冲和集成了一个乘法器核的输出电路反馈放大级,该电路提供了一个无须外接缓冲就能有完整可变电压增益系统。最大增益由外部两个电阻设置,这为设计提供了很大灵活性。 VCA820带宽增益放大器,在控制电压作用下,该器件可以提供精确的增益,按Vout/Vin线性变化,基本增益为:Vout/Vin=RfRGVG+RfRG-RdR1,其中VG是控制电压输入,电压基本增益为(V/V),调节VG可实现对数增

增益可调差动放大器的设计(特别版)

说明:这篇课题设计是小酒花生为陈姐特别制作!如果需要可以进行修改,若觉得不是很满意,那么自己可以设计更好的;倘有不妥之处,还请多多指正,谢谢!!! 增益可调差动放大器的设计与仿真 物理信息学院08电科二班XXX20081030XX 摘要: 本课题设计利用增益可调放大器uA709芯片为设计核心,根据uA709的放大原理,利用公式计算出放大倍数,然后利用专业软件(如ORCAD)模拟和仿真增益可调放大器电路,并测出其电压及电压增益的实际值! 关键字:UA709LM709CN ORCAD 一﹑课题背景: 近年来随着计算机和互联网的迅速发展和普及,多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。放大器作为集成电路的一种重要的组成部分是国内外研究的热点。目前集成放大器的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法等这几个方向。但是可调增益放大器的研究国外开展较多,国内目前已有少量关于可调增益放大器的研究,主要是基于CMOS工艺的可调增益放大器的设计放大。宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪音、工艺稳定等特点。可调增益放大器是一种通过改变电路某一参对量对放大器增益进行调节的放大器,广泛应用于无线通讯、医疗设备、助听器、磁盘驱动等领域。 差动放大电路又叫差分电路,他不仅能有效的放大直流信号,而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移,因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路,他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成,该电路的输入端是两个信号的输入,这两个信号的差值,为电路有效输入信号,电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景,如果存在干扰信号,会对两个输入信号产生相同的干扰,通过二者之差,干扰信号的有效输入为零,这就达到了抗共模干扰的目的。 第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成,这个放大器可以执行加与减的工作。今日的运算放大器,无论是使用晶体管(transistor)或真空管 (vacuum tube)、分立式(discrete)元件或集成电路(integrated circuits) 元件,运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。早期 的运算放大器是使用真空管设计,现在则多半是集成电路式的元件。但 是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时,常常会利 用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。 1960年代晚期,仙童半导体(Fairchild Semiconductor)推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器,型号为μA709,设计者则是鲍伯?韦勒(Bob Widlar)。但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代,741有着更好的性能,更为稳定,也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征,历经了数十年的演进仍然没有被取代,很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。

(第4组)电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计(DOC)

题目: 电压控制增益可变放大器设计(VGA)设计 216第四组 摘要:基于压控增益放大器VCA822,设计一个能够对频率大于15MHz,幅值小于1V的信号进行调理的程控增益放大器。该放大器增益17~58dB可调,具有自动增益控制的功能。放大器的输出端用宽带运放AD811和分立元件搭建的推挽电路,加强该放大器的驱动负载的能力。 关键词:宽带放大器;VCA822;自动增益控制;推挽电路Abstract: Using FPGA as control core, a new method of designing a programmable gain amplifier which can handle with the signal that has the frequency more then 15MHz, and the amplitude less then 1V by using volt-controlling gain amplifier VCA822 is presented as following. The amplifier can be modulated from 10dB to 58dB, with the function of automatically controlling gain. The output side of this amplifier adopts the push-pull circuit constructed by wideband amplifier AD811 and discrete components, and enforces its ability of driving loads. Key words: wideband amplifier; VCA822; control of gain; push-pull circuit

宽带放大器(B题)

宽带放大器(B题) 本设计由三个模块电路构成:前级放大电路(带AGC部分)、后级放大电路和单片机显示与控制模块。在前级放大电路中,用宽带运算放大器AD603两级级联放大输入信号,输出放大一定倍数的电压,经过后级放大电路达到大于8V的有效值输出。ADUC812的单片机显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外,还可以实时显示输出电压有效值。 本设计采用高级压控增益器件,进行合理的级联和阻抗匹配,加入后级负反馈互补输出级,全面提高了增益带宽积和输出电压幅度。应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制,AGC稳定性好,可控范围大,完成了题目的所有基本和发挥要求。 方案论证与比较 1.可控增益放大器部分 方案一简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图1为分立元件放大器电路图。为了满足增益60dB的要求,可以采用多级放大电路实现。对电路输出用二极管检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。本方案由于大量采用分立元件,如三极管等,电路比较复杂,工作点难于调整,尤其增益的定量调节非常困难。此外,由于采用多级放大,电路稳定性差,容易产生自激现象。 方案二为了易于实现最大60dB增益的调节,可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D/A转换芯片,其输出V out=Dn×Vref/210,其中Dn为10位数字量输入的二进制值,可满足210=1024挡增益调节,满足题目的精度要求。它由CMOS 电流开关和梯形电阻网络构成,具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点,故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求,为使输入信号在mV~V每一数

通用可变增益放大器

-------------------------------------------- 加密号: 加密号: 学校编号:NEFU-B-001 学校名称:东北林业大学 队员姓名:姚金龙连建君谭婷 赛点负责人: 教务处章: 2008年8月17日

通用可变增益放大器(B题) 摘要 本着简单、准确、可靠、通用的原则,采用了分级设计匹配互连的思想。本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。全系统采用单一的模拟电路方式,通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数;通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制,获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围;通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换,在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值,即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB;最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压,此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。通过验证,本系统可以对输出电压数值的漂移,零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。通过全面的调试和测量,使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想,设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。

目录 摘要 (2) 目录 (3) 一、方案论证与比较 (4) 1、前级放大部分 (4) 2、增益放大与衰减控制电路 (4) 3、后级电压输出 (5) 二、系统设计 (5) 1、总体设计思路 (5) 2、主要电路原理分析与计算 (6) 2.1、前级放大电路 (6) 2.2、增益放大与控制电路 (6) 2.3、档位控制电路 (7) 2.4、电压输出电路 (7) 三、系统测试方法与测试数据 (8) 1、测试仪器 (8) 2、测试方法与测试数据 (8) 2.1、测前级放大电路 (8) 2.2、测增益放大与控制电路 (8) 2.3、各级电路调节好后,进行测量和详细记录 (8) 3、测试结果分析 (9) 3.1、测试结果分析 (9) 3.2、误差分析 (9) 3.3、测试心得 (10) 四、总结 (10)

高增益宽带放大器的研究与设计

南京师范大学中北学院 毕业设计(论文)(2013届) 题目:高增益宽带放大器的研究与设计 专业:电子信息工程 姓名:XXX 学号: XXX 指导教师:王兴和职称:教授 填写日期: 2013-5-10 南京师范大学中北学院教务处制

摘要 在无线通信系统中,高增益宽带放大是其重要的组成部分,它性能的好坏对整个系统起着重要的的作用。随着通信技术的发展,军用和民用对其提出了更高的要求,对射发系统的研制提出了更高的要求甚至是全新的要求。 文章介绍了一种基于模拟运算放大器实现的增益可控的宽带放大器。该器件由三个部分组成,第一部分由运算放大器OPA2613组成,第二部分中间级连续可调增益由放大器OPA842完成,第三部分功放由AD811完成。工作频带宽可达3.9MHZ,增益调节0dB-53dB。放大器噪声小, 动态范围宽。在通频带内增益起伏为1dB左右。通过反馈电阻可调,可实现增益的变化。通过Multisim的仿真能达到良好的效果。整个系统工作可靠,稳定,而且成本低效率高。 关键词:OPA2613 OPA8421 AD811 可控增益带宽放大器

ABSTRACT In a wireless communication system, high-gain broadband amplification is an important part of that, It is good or bad performance of the whole system plays an important role. With the development of communication technology, military and civilian put forward higher requirements for it, Hair on the radio system development put forward higher requirements even entirely new requirements. This paper presents a simulation-based operational amplifier gain controlled wideband amplifier. The device consists of three parts, the first part of the operational amplifier OPA2613, and the second part of the intermediate stage adjustable gain amplifier OPA842 completed by the third part of the amplifier by the AD811 is completed. Frequency band up to 3.9MHZ, gain adjustment 0dB-53dB. Amplifier noise, wide dynamic range. Ups and downs in the pass band gain is about 1dB.. Adjustable through the feedback resistor, the gain variation can be achieved. By Multisim simulation can achieve good results. The whole system is reliable, stable and cost-inefficient rate. Key words: OPA2613 OPA8421 AD811 Controllable gain Bandwidth amplifier

自动增益控制放大器

吉首大学信息科学与工程学院 课程设计报告书 课程单片机课程设计 课题:自动增益控制放大器 姓名: 学号: 专业: 年级: 指导教师: 基地指导教师: 2014 年11 月

一、项目介绍与设计目的 (1)此为2014年湖南电子设计大赛C题的设计报告,要求为: 一、基础部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的直流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) 2、输入一个电压为0.1V的直流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) 3、输入一个电压为10V的直流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) 二、提高部分 1、输入一个电压为0.01-0.03V的交流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) 2、输入一个电压为0.1V的交流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) 3、输入一个电压为10V的交流电压(峰值),要求输出电压为10V(峰值) (2)目的在于培养我们的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风;有助于我们工程实践素质的培养、提高我们针对实际问题进行电子设计制作的能力。

二、设计方案 1.项目环境要求 基于MSP430单片机 2.项目功能模块 1、放大电路: 考虑到负载电阻为10Ω,输出值要等于10V,所以电压仍需放大,第1部分为输入缓冲和固定增益放大模块,运放搭建电压跟随器作为输入缓冲,同时提高输入阻抗,固定增益放大部分将输入的微弱信号放大到适合后级处理的电压范围,前级放大将小信号放大50倍。VCA810增益控制电路增益后达不到所需要求,所以在后又加了一个放大电路图一为前级放大电路,图二为后级放大电路 图一 图二 2、压控增益电路 可控增益调节部分我们使用压控增益放大器 VCA810,VCA810 在宽频带工作模式下,增益控制范围为-40dB~+40dB ,且控制电压与增益dB 数成线性关系,满足设计要求。其中 1 脚为了匹配输入阻抗并接了50?的电阻,8 脚接25?的偏置电阻,其中 5 脚接 500?的负载电阻.......如图所示。

宽带直流放大器设计方案

宽带直流放大器方案设计 一、方案的选择和论证 分析题目要求,设计需要满足以下几个技术指标:在输入电压有效值Vi≤10 mV 情况下放大器电压增益必须大于60dB,且电压增益为60dB时,输出端噪声电压的峰-峰值VONPP≤0.3V。另外,3dB通频带0~10MHz;在0~9MHz通频带内增益起伏≤1dB,能为50欧姆的负载输出正弦有效值10V的电压。 基于以上要求,我们把整个放大器分为5个板块来设计。前置缓冲级,中间增益可调放大级,后级功率放大电路,电源部分和滤波器。 系统总体框图: 1.前置缓冲级方案论证 方案一:采用宽带高精度集成运放。 缓冲级对整个放大电路来说尤为重要,高质量的前级是放大电路的基本保障,故本设计中采用宽带高精度低噪声运算放大器OPA620构成电压增益为6dB的缓冲级。该运放增益宽带乘积为200M赫兹,能很好的满足题目要求。 方案二:采用普通运放。 普通运放虽然价格稍低,但是带宽和精度都十分有限,理论上虽然能用反馈的方式扩宽通频带,但是题目要求的10M赫兹频带太宽,故普通低价的运放很难达到实验要求。 比较上述两种方案,方案一能更好的完善题要求的指标,方案二虽然成本较低,但是不容易达到题目要求,且前级配置的高低对后级电路影响很大。故选择方案一。 2.中间增益放大级方案论证 方案一:采用三极管构成多级放大电路

若用分立元件构成60dB放大器,则须采用三极管构成的多级放大器。此方案有选材方便和成本较低的优点,但是选择性能合适的三级管比较费时间,选择合适的三极管配对组合更是不容易,并且题目给出的指标较高,三级管构成的多级放大器容易引起更多的干扰,影响放大质量。此外,晶体管构成的多级放大电路不易实现大范围的增益连续可调,这是相比于集成运算放大器的又一大缺点。所以,我们对下一种方案进行论证。 方案二:使用集成运放OPA620构成2级放大 单个OPA620的增益可调范围为 -20bB — +20dB ,采用两级相连,则可以实现-40dB-+40dB的可调范围。从厂商的数据手册可以看出,OPA620外围电路简单,容易操控,通频带内增益起伏小于0.05dB,且放大效果较好。但是若要求实现提高部分0-60dB全范围的连续可调,两级OPA620放大则不能达到题目要求。 方案三:使用低噪声增益可控放大器AD603 使用两级AD603构成的增益可调放大电路。 AD603是主要用于RF和IF AGC系统的低噪声可调增益放大器,它具有引脚可编程增益功能,可以使用一个外部电阻设置增益范围内的任何增益子范围,控制接口可以输入差分电压,也可以输入单端的正控制或负控制电压,使用十分方便。单级AD603便可以实现0-40dB的电压放大,且该增益范围内有30MHz的频带宽,性能优异,如果采用两级连放,理论上可以实现0-80dB的增益可调范围,能满足题目要求。其次,AD603构成的增益可控放大电路有很大的提升空间,可以通过电位器获取基准电压进行手动控制,通过模拟开关连接电阻器实现增益程控,通过单片机配合DAC模块实现不同精度的增益数控。 所以比较上述两种方案,AD603与OPA620相比,容易实现增益数控,AD603有更高的性价比,我们最终选择方案三。 3.增益控制电路 方案一:单片机和数模转换芯片实现增益可调 使用89C51单片机,选择稳定的基准电压,配合DAC0832输出电压信号控制AD603,从而实现增益数控。 DAC0832是采样频率为8位的D/A转换芯片,集成电路内有两级输入寄存器,D/A转换结果采用电流形式输出,理论精度为1/256,能满足增益步进5dB的要求。该芯片价格便宜,使用方便,算是较常用的8位DAC芯片。该芯片为电流输出型,若采用该芯片实现AD603的增益可控,则须在输出端加上运算放大器LM324,实现电流到电压的转换,从而稳定实现增益可调。 方案二:单片机、模拟开关和电阻网络实现增益可调 使用89C51单片机,配合模拟开关控制不少于12个串联的电阻,通过取得电阻上的稳定电压控制AD603,从而实现步进为5dB的增益数控。模拟开关控制电阻网络与DAC模块工作原理相似,但是精度就远远不如8位DAC,并且使用模拟开关和电阻网络扩大了控制电路,电路集成度降低,引入更多的干扰因素。再者,从成本上看来,该方案也是不经济的。 方案三:滑动变阻器实现增益手动可调 通过电位器获取与基准电压成一定比例的控制电压输入AD603控制端,实现手动增益可调。 该方案很容易实现增益连续可调,相比以上两种方案成本是最低的,理论控制精度最高,精度仅有电阻器可调精度决定,但是此方案仅适用于固定范围内的手动

增益带宽可调放大器_杨曌

电 子 测 试 0 前言 在实际应用中,需要放大的信号往往在一定频率范围内变化,显然,带宽和增益是放大器的两个重要指标。低噪声、宽频带、高效率的放大器设计在工业中经常出现,并且要求的指标不断提高。本文介绍一款前级为可变增益放大器(VGA)AD603调节增益,后级为电流反馈型运放THS3091放大功率,并采用负反馈思想抑制零点漂移问题的设计方案,此方案还采取多种措施来抵抗干扰,降低噪声,获得很好的效果。 1 设计的主要技术指标 2.1 放大器电压增益Av≥40dB,在0~40dB范围内手动连续调节,或5dB步距调节; 2.2 在最大增益下,放大器可过直流,可(1MHz、2MHz、4MHz 三点)预置并显示,并尽量减小带内波动,衰减斜率≥-40db/十倍频; 2.3 在50Ω的负载上,放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。 2.4 放大器输入为正弦波时,可测量并数字显示输出电压的峰峰值和有效值,输出电压(峰峰值)测量范围为0.5~10V,相对误差小于5%; 2 理论分析与方案选择 综合分析设计指标,主要难点共有三个方面:一是在较宽的带宽内实现较大的放大能力,且以两种方式调节增益;二是保证实现要求的功率输出;三是放大电路的零点漂移问题,因为带宽下限为0Hz,高精度放大器必须最大程度解决零点漂移。 2.1 带宽增益积 带宽增益积是指放大电路通带电压增益与通频带的乘积。本系统设计最大电压增益≥40dB(100倍),通频带最大达到4MHz,所以增益带宽积为:。 2.2 放大器稳定性 为了使放大器稳定,设计时不能接近自激振荡的条件:幅度平衡条件|AF|=1,相位平衡条件φA+φF=π和起振条件|AF|略大于1,留有裕量越大,放大器愈不易产生自激振荡,但设计也就愈困难。 对于电压反馈型运放AD603,人为引入电阻、电容,使它在原自激振荡频率处产生附加相移,不再满足自激条件。对于电流反馈型运放THS3091,采取注意走线布局、选用合适反馈电阻,使其不因阻值过大而产生大分布电容或降低带宽。 2.3 负反馈抑制零点漂移 零点漂移是放大器输入为零时,输出端的电压不为零,并且电压偏置随时间、温度、电源电压等一起变化的现象。由于AD603本身的零点漂移较大,最大为30mV,所以在AD603输出端引入自动零偏调理电路,即将AD603输入短路,不断采样AD603的输出直流偏置电压,送入单片机处理并通过D/A输出,在调零放大器的调零端加入对应的校正电压,使这个直流偏置电压为零。功率放大电路中,则应尽量采用低温漂运放。 此增益带宽可调放大器主要确定以下五个模块: 2.3.1可变增益放大的选择 采用低噪声、精密控制的可变增益放大器AD603作增益控制核心器件,其温度稳定性高,增益(dB)与控制电压(V) 增益带宽可调放大器 杨 曌 (东南大学,211189) 摘要:本论文介绍一款高指标的增益带宽可调放大器的设计与制作。设计采用多重措施来降低噪声,提高效率,并且采用负反馈思想抑制零点漂移。实测表明,设计出的增益带宽可调放大器各项指标能很好地达到设计要求,具有一定的实用性,为工业生产和电子竞赛提供可靠参考。 关键词:增益带宽可调放大器负反馈精度 Adjustable amplifier gain bandwidth Yang Zhao (SoutheastUniversity,211189) Abstract:This paper describes design and fabrication of super quality amplifier with adjustable gain bandwidth. Multiple measures were taken by this design to reduce noise, increase efficiency, and negative feedback to inhibit of zero-point drift. Measurement shows that this amplifier meets the design requirements, and can provide reliable reference for practicability of industrial production and electronic competition. Keywords:adjustable gain bandwidth;amplifier;negative feedback;accuracy ·16·

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