武汉大学射频宽带放大器ppt课件

1、射频宽带放大器射频宽带放大器主要内容1. 设计要求1根本要求1电压增益 Av 20dB ，输入电压，输入电压有效值 Ui 20m V。Av在 020dB 范 围内可调。2最大输出正弦波 电压有效值 Uo200mV，输出信号波形无明显失真 。3放大器 BW -3dB 的下限频率 fL 0.3MHz ，上限频率 fH20MHz ，并要求在 1MHz 15MHz 频带内增益起伏 1dB 。4放大器的输入阻抗 = 50，输出阻抗 = 50。2发扬要求1电压增益 Av 60dB ，输入电压有效值 Ui 1 mV 。Av在 060dB范围内可调。2在 Av 60dB 时，输出端噪声电压的峰值 100m V

2、。3放大器 BW -3dB 的下限频率 的下限频率 fL 0.3MHz ，上限频率 fH100MHz ，并要求在 1MHz 80MHz 频带内增 益起伏 1dB 。该工程要求在 Av 60dB 或可到达的最高电压增益点，最大输出正弦波有效值 Uo 1V ，输出信号波形无明显失真条件下测试。4最大输出正弦波电压有效值 Uo 1V，输出信号波形无明显失真。5其他例如进一步提高放大器的增益、带宽等。oNppU2.方案选择与论证3.系统总体设计方案 系统以MSP430F449单片机为控制中心，硬件部分主要包括前级小信号放大、程控增益放大、后级功率放大和继电器控制模块。软件部分主要包括VCA824压控电

3、压的DAC输出控制和继电器选择和切换控制以及按键和显示，总体框图如下:详细模块设计 详细模块设计二、程控增益放大电路 程控增益放大电路是整个系统增益可调的主要部分，它可以实现对增益延续可调。在设计中采用了程控增益芯片VCA824，VCA824是一款宽带，电压线性，延续可变的电压控制增益放大器。其增益最大调理范围可以到达40db，信号带宽可以到达420MHz。在本设计中，运用了20db的调理范围(主要是为了提高伐节的裕量) 单片机控制的12位串行D/A TLV5616来实现控制电压的直流输出0-1V，相应的增益为0-20db。详细电路如下：详细模块设计三、后级功率放大电路 系统要求输出负载50，

4、输出电压有效值不低于1V。因此在设计中选择了电流反响型运放THS3091，旨在加强系统带负载的才干。THS3091带宽可以到达180MHz，压摆率为7300V/us，最大输出电流可以到达250mA，完全满足系统要求，实践测试当输出电压有效值大于1V时，输出波形无明显失真。详细电路如下： 系统采用了电压反响和电流反响运算放大器。接下来就这两种放大器的增益设置和稳定性做实际分析。一、增益设置 1，正常任务频带内，电压反响运放的增益和-3dB截止频率表达式分别为： ， 即带宽增益积为常数。所以电压反响运放的-3dB带宽位置受增益的影响，电压增益增大时，带宽成比例下降。在运用电压反响运放时，要充分权衡

5、电压增益与带宽的关系。cmvfcCgAf2cvfmcmcvfvfvfCAgfgfCjAAA2,2114.实际分析及计算 2，系统输出需求驱动50电阻，最大输出电压有效值不小于1V,那么运放输出电流不小于20mA。本方案最后一级采用了THS3901，THS3091是一款电流反响运算放大器，其增益和-3dB截止频率表达式分别为： 由上式可见，电流反响运放的增益和带宽是相互独立的，其-3dB带宽位置仅受反响电阻Rf的影响，因此选取适宜的反响电阻非常重要，设计中采用的是官方引荐的电阻大小。cfccfvfvfCRfCfRjAA21,2114.实际分析及计算二、放大器稳定性 设反响放大器的稳态频率呼应为:

6、其中， 为开环增益函数， 为反响函数。假设在某一频率 上，满足环路增益为当 ，即环路增益为0db时， ，那么 此时即使输入信号为零，仍有某一频率的信号输出，即反响放大器出现自激。要保证反响放大器稳定任务，必需使其远离自激形状，这种远离程度可用相位裕量 表示，其定义式为 ，显然，相位裕量越大系统越稳定。因此，在实践设计电路中，应预有足够的相位裕量。)(1)()()(1)()(jTjAjBjAjAjAf)(jA)(jBosc1)()()(oscjoscoscTejTjT1)(oscjT)(oscT)(oscfjA)(-1800oscT4.实际分析及计算 尝试过在普通电路板上焊接电路，结果发现非常容

7、易自激，最后决议采用PCB制造。利用Altium designer设计原理图和PCB。竞赛过程中由于时间和器材的限制，只能在实验室内部就地取材，将铜板改做成最根本的印制电路板，由于器材限制不能运用过孔、通孔、双层板等，对本次设计添加了一定的难度。 PCB底层和顶层大面积铺地，降低接地总线的分布阻抗，在每个运放的电源管脚处用0.1uF和10uF的电容并联去耦，同时使信号尽量在同一平面甚至是同不断线上，加强系统的稳定性，降低噪声。 5. 系统模块设计5. 系统模块设计前级放大OPA8475. 系统模块设计程控放大VCA8245. 系统模块设计第一级放大THS3091第二级放大THS3091继电器切换5. 系统设计之实物图5. 系统设计之实物图测试条件9K3.2GHz函数信号发生器：型号ROHDE &SCHWARZ SMBV100A500M数字存储示波器：型号Tektronix TDS3052C测试结果 系统测试输入输出出阻抗为50， -3dB通频带 , 。在9KHz102MHz频带内增益起伏小于1dB。本系统增益调理范围0dB65dB之间，最大不失真输出电压有