宽频放大器总体设计方案.doc

总体设计方案例如:当Rx=0,Gmax=30dB,Vg-0.5V,0.5V时,AV(Vg)范围为:-1030dB。当调节范围超过40dB时,需用级联方式解决。 另外,控制端1、2脚之间输入电阻达50M,对Vg接入电路不会产生影响;在内部,1、2脚与信号输入端3、4脚之间无电的联系。因此,Vg调节增益是独立进行的。 (2)带宽 当Gmax=30dB时,BW0.7=90MHz;当Gmax=50dB时,BW0.7=9MHz,即单位增益带宽接近3GHz;带内增益起伏小于0.5dB;大信号电压转换速率:275V/s。 (3)低噪声性能 1.3nV/Hz。故即使在100MHz频带里,噪声峰-峰值也仅0.13V左右。 (4)输入电阻 100。这是由其R-2R网络决定的。因此为提高输入阻抗,可采用宽带运放跟随器作输入级。 (5)极限参数及应用范围 表2为AD603极限参数及应用范围。 3. 使用注意事项 (1) 输入信号必须直接接在3、4脚上,否则影响精度。(2) 参考电压必须非常稳定。(3) 信号输入端宜加保护电路,以防过压输入。(4) 容易自激。电源和地之间加去耦电容,各级电源之间加电感线圈隔离。(5) 对容性负载敏感,易造成自激,当用同轴电缆连接输出时,宜加缓冲器隔离。(6) 前后级易产生电磁耦合,必要时需用铜屏蔽盒隔离。(7)级联运用时,因为Ri2=100,为防止后级输入过流,应采取保护措施。(8)在5脚上加接4.7F电容接地,可适当提升高频分量,改善幅频特性。 由上可见,如果了解了AD603的有关性能,对完成本题任务中硬件系统的设计与制作,心中就大抵有了底。 典型设计方案示例 1.总体设计方案 根据带宽、增益调节范围(48dB)、输入阻抗、噪声等项要求,系统前端电压放大部分需设一级宽带跟随器和两级AD603程控增益放大器;根据输出电压幅度的要求,需再加一级大信号宽带电压放大器;根据增益控制调节、自动增益控制范围、测量并显示输出电压有效值等要求,需要设置单片机小系统和有关检测电路。于是系统总体设计方案可如图4所示。 各级增益的分配可由实验确定,末级增益在620dB之间(即210倍)即可满足题意要求。 有效值测量可有多种实现方案,但选用测量有效值的专用芯片AD637,则简洁方便,可满足本题要求(有关资料可自查)。 A/D与D/A的工作频率均不高,题目对测量精度的要求也不算高,因此,可选择8位的ADC0809和DAC0832。同时,单片机的任务并不算太多,亦可采用89C51类的普通芯片即可。 2.前端放大电路 根据上述AD603芯片的特点,可将前端放大器简要设计如图5所示。 前端跟随器选用OPA642,其截止频率达400MHz,跟随线性度好;输入电压允许值与AD603相同。这样,使系统输入阻抗远大于1k的要求。 3.末级大信号放大电路 为保证高频端放大器的稳定性和带内幅度的平坦度,宜采用互补推挽和深度电压串联负反馈电路形式。典型电路如图6所示。 高频晶体管2N3904为NPN型,2N3906为PNP型,是配对的互补管,特征频率fT达200MHz,能保证系统性能要求。由于是深度电压串联负反馈,故输入阻抗较高,输出阻抗低,适合与前端放大器和负载连接。 由图可见,本级AVf1/kfV=1+(R10/R9),如R9、R10为图中标注值,则AVf=11,约合20dB。 所有电容,均是为了电源去耦或改善频率特性的。2.前端放大电路 根据上述AD603芯片的特点,可将前端放大器简要设计如图5所示。 前端跟随器选用OPA642,其截止频率达400MHz,跟随线性度好;输入电压允许值与AD603相同。这样,使系统输入阻抗远大于1k的要求。 3.末级大信号放大电路 为保证高频端放大器的稳定性和带内幅度的平坦度,宜采用互补推挽和深度电压串联负反馈电路形式。典型电路如图6所示。 高频晶体管2N3904为NPN型,2N3906为PNP型,是配对的互补管,特征频率fT达200MHz,能保证系统性能要求。由于是深度电压串联负反馈,故输入阻抗较高,输出阻抗低,适合与前端