模拟电路课件 北航自动化 unit5

放大器设计1单管放大器5直流通路：开路RB+ECRC开路RB+ECRCC1C2TRL1单管放大器6短路短路置零RB+ECRCC1C2TviRBRCRLvo交流通路：RL单管放大器7直流负载线：ICVCEVCE~IC满足什么关系？1.三极管的输出特性。2.VCE=EC–ICRC。iCvCEECQ直流负载线与输出特性的交点就是Q点IBRB+ECRC8交流负载线的作法：iCvCEECQiB过Q点作一条直线，斜率为：交流负载线RBRCRLvivo1单管放大器10静态工作点算法：（1）根据直流通路估算IBRB称为偏置电阻，IB称为偏置电流。IBVBE+ECRBRC1单管放大器2023/1/15北京航空航天大学202教研室11（2）根据直流通道估算VCE、ICICVCERBRC1单管放大器12小信号（微变）等效分析1.输入电阻和输出电阻输入电阻Ri，输出电阻Ro

在放大电路中的位置。1单管放大器13输入电阻Ri从放大器A、D两点向右看进去的等效电阻（交流电阻）1单管放大器14定义：算法：输出电阻Ro放大器输出端F、D两点向左看进去的等效交流（动态）电阻定义：算法：1单管放大器152.功率增益、电压和电流增益Ap=Po/Pi

只有Ap>1时差称为放大器功率增益：电压增益：电压增益AV=vo/vi源电压增益：AVS=vo/vs电流增益：电流增益Ai=io/ii源电压增益：AiS=io/is1单管放大器16增益常用分贝表示：1单管放大器173.共射放大电路的电压增益简化：负号表示共射放大电路的vo和vi（vs）反相1单管放大器184用开路时间常数法计算fH（ωH）5用短路时间常数法计算fL0（ωL）1单管放大器2单级放大器的调试与性能测试1单级放大器静态工作点的测量UEQ，UCQ，UBQ，UCEQ，ICQ直流工作点可用万用表直接测量，但是要考虑万用表内阻的影响或者用示波器（输入耦合档选择DC档）测试工作点偏离正常值时，可调节偏置电阻。若不起作用，说明电路出现故障，要排除。2单级放大器的调试与性能测试2交流参数的测量观察输入输出波形，确定静态工作电压观察波形应不是真，且相位相差180度。加大输入电压幅度，会出现失真。注意:仪器仪表与被测电路必须接在同一“地”上2单级放大器的调试与性能测试输出电阻Ro的实际意义：对于负载来说，放大器相当于它的信号源，Ro正是该信号源的内阻。Ro是一个表征放大器带负载能力的参数。对于电压输出，Ro越小，带负载能力越强，即负载变化时放大器输出给负载的电压基本不表。而对于电流输出，Ro越大，则带负载能力越强，即负载变化时，放大器输出给输入电阻Ri的实际意义：对于信号源来说，放大器相当于它的负载，Ri表示该负载能从信号源获取多大的信号。由于信号源都有内阻，对于低阻电压源，Ri越大，放大器从该信号源获取的电压越大。而对于高阻电流源，Ri越小，则放大器从该信号源获取的电流越大。电压并联负反馈3负反馈电流串联负反馈3负反馈电压串联负反馈3负反馈电流并联负反馈3负反馈3负反馈并联负反馈是放大电路的闭环输入电阻Rif比开环输入电阻Ri减小（1+AB）倍串联负反馈是放大电路的闭环输入电阻Rif比开环输入电阻Ri增加（1+AB）倍电流负反馈时电路的闭环输出电阻Rof比开环输出电阻Ro增加（1+AB）倍电压负反馈时电路的闭环输出电阻Rof比开环输出电阻Ro减小（1+AB）倍4集成运算放大器集成运放的主要技术参数4.1.1集成运放的主要直流和低频参数4.1.1输入失调电压VIO集成运放输出直流电压为零时，两输入端之间所加的补偿电压称为输入失调电压VIO4.1.2输入失调电压的温度系数aVIO一定温度范围内，失调电压的变化和温度变化的比值定义为aVIO，习惯称为温度漂移4.1.3输入偏置电流IIB运放直流输出电压为零时，其两输入端偏置电流的平均值定义为输入偏置电流。4.1.4输入失调电流IIO及其温度系数aIIO4.1.5差模开环电压增益Avd运放直流输出电压为零时，其两输入端偏置电流的差值定义为输入失调电流在标称电源电压及规定负载下，运放工作在线性区时，其输出电压变化与输入电压变化量之比定义为Avd运放的Avd在60～180dB之间4.1.6共模抑制比KCMR用dB表示：4.1.7电源电压抑制比KSVR运放工作于线性区时，输入失调电压随电源电压的变化率定义为电源电压抑制比4.1.8最大差模输入电压VIdm是运放两输入端允许加的最大电压差，超过Vidm，运放的输入级对管减被反向击穿，甚至损坏。4.1.8最大共模输入电压是运放共模抑制特性明显恶化时的共模输入电压值可定义为，在标称电源电压下，将运放接成电压跟随器时输出产生1％的跟随误差的输入电压值；或定义为KCMR下降6dB时所加的共模输入电压值4.1.10输出峰－峰电压Vop－p在标称电源电压及指定负载下，运放输出的低频交流电压负峰－正峰的值，有时称为输出摆幅。4.2集成运放的主要交流参数4.2.1开环带宽BW在正弦小信号激励下，运放开环电压增益值随频率从直流增益下降3dB所对应的信号频率定义为BW4.2.2单位增益带宽BWG运放的低频闭环增益为1及正弦小信号激励下，闭环增益随频率从1下降到0.707所对应的频率定义为BWG4.2.3转换速率SR（有时称为压摆率）4.2.4全功率带宽BWP在运放闭环电压增益为1，输入正弦大信号，指定负载和指定失真度等条件下，使运发输出电压幅度达到最大值时的信号频率，定义为BWP，BWP简称功率带宽。BWP受SR的限制，它们之间的关系可近似表示为：式中：Vom是运放输出电压幅度最大值4.2.5建立时间tset在运放闭环电压增益为1，规定负载并阶跃大信号条件下，运放输出电压达某一特定值范围所需的时间定义为tset4.2.6等效输入噪声电压en和电流in屏蔽良好，无信号输入运放输出端出现的任何交流波形无规则的干扰电压称为运放的输出噪声电压，将它们换算到输入端时简称为等效输入噪声电压en或等效输入噪声电流in4.3典型集成运放电路741理想集成运放具有以下主要特征（1）输入失调电压VIO，及其温漂，时漂，随电源电压漂移均为零（2）输入偏置电流IIB，失调电流IIO及其温漂，时漂，随电源电压漂移均为零（3）等效输入噪声电压及其噪声电流为零（4）输出电阻Ro＝0（5）开环差模电压增益为无限大（6）开环差模输入电阻为无限大（7）共模输入电阻及共模抑制比为无限大（8）（－3dB)带宽为无限大（9）转换速率SR为无限大由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。理想运放的条件虚短路放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。虚开路运放工作在线性区的特点4.4在分析信号运算电路时对运放的处理i1=i2uo_++R2R1RPuii1i21.放大倍数虚短路虚开路4.4.1反相比例运算电路虚开路2.电路的输入电阻ri=R1平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。RP=R1

//R2uo_++R2R1RPuii1i2为保证一定的输入电阻，当放大倍数大时，需增大R2，4.共模电压电位为0，虚地输入电阻小、共模电压为0以及“虚地”是反相输入的特点。_++R2R1RPuii1i23.反馈方式电压并联负反馈输出电阻很小！反相比例电路的特点：1.共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比要求低。2.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。3.由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对输入电流有一定的要求。4.4.2同相比例运算电路_++R2R1RPuiuou-=u+=ui反馈方式：电压串联负反馈。输入电阻高。虚短路虚开路结构特点：负反馈引到反相输入端，信号从同相端输入。虚开路同相比例电路的特点：3.共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比要求高。1.由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为是0，因此带负载能力强。2.由于串联负反馈的作用，输入电阻大。此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。4.4.3电压跟随器结构特点：输出电压全部引到反相输入端，信号从同相端输入。电压跟随器是同相比例运算放大器的特例。_++uiuo4.4.4反相求和运算R12_++R2R11ui2uoRPui1实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。4.4.5同相求和运算实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。-R1RF++ui1uoR21R22ui2此电路如果以u+为输入，则输出为：-R1RF++ui1uoR21R22ui2u+与

ui1

和ui2的关系如何？注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能单独调整。流入运放输入端的电流为0（虚开路）-R1RF++ui1uoR21R22ui2R´左图也是同相求和运算电路，如何求同相输入端的电位？提示：1.虚开路：流入同相端的电流为0。2.节点电位法求u+。4.4.6单运放的加减运算电路实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6单运放的加减运算电路实际应用时可适当增加或减少输入端的个数，以适应不同的需要。R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：单运放的加减运算电路的特例：差动放大器_++R2R1R1ui2uoR2ui1差动放大器放大了两个信号的差，但是它的输入电阻不高（=2R1）,这是由于反相输入造成的。4.4.7三运放电路uo2++A–+ARRRWui1ui2uo1ab+R1R1–+AR2R2uo+uo2++A–+ARRRWui1ui2uo1ab+虚短路：虚开路：三运放电路是差动放大器，放大倍数可变。由于输入均在同相端，此电路的输入电阻高。uo2uo1R1R1–+AR2R2uo+例：由三运放放大器组成的温度测量电路。uoR1R1++A3R2R2++A1_+A2RRRW+E=+5VRRRRtuiRt

：热敏电阻集成化:仪表放大器Rt=f(T°C)uoR1R1++A3R2R2++A1_+A2RRRW+E=+5VRRRRtuiu–=u+=0uit0t0uoui–++uoRR2i1iFC若输入：则：4.4.8微分运算i1iFtui0tuo0输入方波，输出是三角波。ui-++RR2Cuo4.4.9积分运算应用举例1：5滤波器设计按照频率特性分类：低通（LPF），高通（HPF），带通（BPF），带阻（BEF）按照选用器件特性：有源滤波器，无源滤波器模拟滤波器指标根据不同应用要求和系统设计，需要设计不同的滤波器，在选择设计滤波器时，下列指标是关键：频域：截止频率，3dB带宽，中心频率，带外抑制度，通频带纹波等时域：冲击响应，节约响应，群时延等等宽带放大器设计

(2003年全国大学生电子设计竞赛B题)一、任务设计并制作一个宽带放大器。二、要求1．基本要求(1)输入阻抗≥1k；单端输入，单端输出；放大器负载电阻600

。(2)3dB通频带10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz频带内，增益起伏≤1dB。(3)最大增益≥40dB，增益调节范围10～40dB(增益值6级可调，步进间隔6dB，增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB)，需显示预置增益值。(4)最大输出电压有效值≥3V，数字显示输出正弦电压有效值。(5)自制放大器所需的稳压电源。二、要求2．发挥部分

(1)最大输出电压有效值≥6V。

(2)最大增益≥58dB(3dB带宽10kHZ～6MHz，在20kHz～5MHz频带内增益起伏≤1dB)，增益调节范围10～58dB(增益值9级可调，步进间隔6dB，增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB)需显示预置增益值。

(3)增加自动增益控制(AGC)功能，AGC范围≥70dB，在AGC稳定范围内输出电压有效值应稳定在4．5V≤Uo≤5．5V内(详见说明4)。

(4)输出噪声电压峰一峰值Vp-p≤0.5V。

(5)进一步扩展频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调节步进间隔。

(6)其他。

题目要求三、评分标准

论文50分，完成基本要求制作部分50分，发挥部分50分。四、说明(1)基本要求部分第(3)项和发挥部分第(2)项的增益步进级数对照表见下表。(2)发挥部分第(4)项的测试条件为：输入交流短路，增益为58dB。四、说明(3)宽带放大器幅频特性测试框图如图9．4．1所示。(4)AGC电路常用在接收机的中频或视频放大器中，其作用是当输人信号较强时，使放大器增益自动降低；当信号较弱时，又使其增益自动增高，从而保证在AGC作用范围内输出电压的均匀性，故AGC电路实质是一个负反馈电路。要求输出电压有效值稳定在4．5V≤Uo≤5．5V范围内，即UOL≥4．5V、UOH≤5．5V。四、说明(4)发挥部分第(3)项中涉及到的AGC功能的放大器的折线化传输特性示意图如图所示。定义：

AGC范围=20lg(Vs2／Vs1)–20lg(VOH／VOL)(dB)

题目分析

对原题基本要求和发挥部分要求进行分析归类，本系统要完成的功能和技术指标归纳如下：

(1)输入阻抗≥1kQ，单端输入。

(2)输出阻抗=600，单端输出，输出电压有效值Uo,并显示：

Uomax≥3V(基本要求)Uomax≥6V(发挥部分)Uomax≥9V(进一步发挥)

(3)3dB通频带：10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz频率内增益起伏≤1dB(基本要求)；进一步展宽通频带(发挥部分)。题目分析(4)增益、增益控制范围、步进及误差：最大增益≥40dB，增益调节范围10～40dB，步进间隔6dB，误差≤2dB，需要显示预置值(基本要求)。最大增益≥58dB，增益调节范围10～58dB，步进间隔6dB，误差≤2dB，需要显示预置值(发挥部分)。进一步提高增益，进一步扩大增益调节范围，减小步进间隔(发挥部分)。(5)AGC范围：≥70dB不扩展(发挥部分)(输出电压有效值稳定在4．5V≤Uo≤5．5V)(6)输出噪声电压峰一峰值Vp-p≤0.5V(7)自制放大器所需的稳压电源(8)其他方案论证及比较一、总体方框图及指标分配

本系统原理方框图如图所示，由前置放大器、中间放大器、末级功率放大器、控制器、真有效值测量单元、键盘、显示器及自制稳压电源等组成。方案论证及比较一、总体方框图及指标分配其中前置放大器、中间放大器、末级功率放大器构成了信号通道。其主要技术指标分配见下表。本设计有三个重点和难点：一是增益控制；二是自动增益AGC控制；三是末级功率放大器的设计。方案论证及比较二、增益控制部分方案一：采用数字电位器取代反馈电阻的方法中间放大器和末级功率放大器均采用电压负反馈电路，通过改变反馈电阻来改变放大器的增益。例如采用1024个滑动端位置的数字电位器X9110或X9111。该方案采用两级控制比较麻烦。方案二：采用D／A集成芯片的方法为了易于实现最大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，输出Uout=Dn×Uref／210，其中Dn为10位数字量输入的二进制值，可满足210=1024档增益调节，满足题目的精度要求。方案论证及比较二、增益控制部分方案二：采用D／A集成芯片的方法AD7520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，故可用来实现信号的程控衰减。+VREF+AvORfI2R2R2R2R2RRRR

D0D1D2

D3S0S1S2S3－方案论证及比较二、增益控制部分方案二：采用D／A集成芯片的方法

但AD7520对输入参考电压Uref有一定幅度要求，为使输入信号在毫伏与伏之间每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7520前经过一适当的幅度放大调整，通过AD7520衰减后进行相应的后级放大，并使前后级增益积为1024，与AD7520的衰减分母抵消，即可实现程控放大。但AD7520对输入范围有要求，具体实现起来比较复杂，而且转化非线性误差大，带宽只有几千赫兹不能满足频带要求。方案论证及比较二、增益控制部分方案三：采用可控增益放大器AD603的方法根据题目对放大电路增益可控的要求，考虑直接选可调增益的运放实现，如运放AD603。其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输入端的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定；而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D／A芯片输出控制电压得来，从而实现较精确的数控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作带宽，单级实际工作时可提供超过20dB的增益，两级级联后即可得到40dB以上的增益，通过后级放大器放大输出，在高频时也可提供超过60dB的增益。这种方法的优点是电路集成度高，条理较清晰，控制方便，易于数字化处理。方案论证及比较二、增益控制部分方案比较：因方案一调整麻烦，方案二的带宽达不到题目要求，方案三能满足题目要求，故选方案三。方案论证及比较

三、自动增益控制部分增益控制部分选定采用可控增益放大器AD603。AD603内部结构方框图如图所示。由增益控制界面、精确衰减器和固定增益放大器三部分组成。当引5脚与引7脚短路时，固定增益放大器的电压放大倍数为Au=1+694/20=35.7=31(dB)方案论证及比较三、自动增益控制部分整个AD603的增益为40Ug+10，当Ug在-0.5～+0.5V范围内改变时，增益控制范围在-10～30dB。根据题目发挥部分的要求，最大增益要求大于58dB，显然一级AD603满足不了要求，必须选用2片串联构成增益控制放大器。其二级电压放大增益按下式计算

Au=80Ug+20(dB)当Ug在-0.5~+0.5V范围内变化时，Au的变化范围为一20～60dB，完全可以满足题目关于增益的要求。

下面重点讨论如何利用AD603实现自动增益控制(AGC)。方案论证及比较

方案一：系统信号主导通道由三个部分构成。并设前置放大倍数为Au1=1，末级功率放大器放大倍数Au3=10，中间放大器的放大倍数Au2=10(1+4Ug)，其系统总电压放大倍数为Au=Au1Au2Au3=10(2+4Ug)

，于是Uo=Ui10(2+4Ug)

一般而言，Ui是未知的，而Uo通过真有效值电路可以测量得到，而测得Uo时Ug也是预置的(已知的)。于是可以算得Ui当时值，即Ui=Uo/10(2+4Ug)。根据题目要求，AGC要求输出电压稳定在4.5V~5.5V。此时，令Uo=5V。算出对应的控制电压值Ug。三、自动增益控制部分方案论证及比较此时，由单片机控制输入一个新的控制电压Ug给增益可控AD603，便在输出端得到一个稳定的电压值5V。

其控制过程如下：设定一个数字量D—D／A转换成Ug—测量输出电压真有效值Uo—计算即时的Ui值—计算值Uo=5V时对应的Ug的数值—由控制器输入Ug的值—得到Uo=5V。

若输入电压Ui改变了，Uo也会改变，当Uo超过4.5V~5.5V时，立即按上述过程对Ug进行修正，使Uo稳定在5V左右。三、自动增益控制部分方案论证及比较

方案二：由方案一知，Ui的数值是由控制器计算得到的。如果Ui的值能实时测出，即时地控制电压值Ug可以立即算出。在计算出的Ug控制下输出Uo为恒定值5V。

但是AD603测量小信号时会带来较大的误差。解决的办法是先将输人的小信号经过(XI、X10、X100)放大，放大到AD603可以接受的范围。三、自动增益控制部分

方案比较：因为输出电压有效值要求测量，输入电压有效值不要求测量，若采用方案二会增加一些硬件工作量，故选择方案一。方案论证及比较

根据赛题要求，放大器通频带从10kHz～6MHz，单纯用音频或射频放大的方法来完成功率输出，要做到6V有效值输出难度较大，而用高电压输出的运放来做又不太现实，因为市场上很难买到宽带功率运放。这时候可以采用分立元件完成。四、功率输出部分(末级功率放大器)方案论证及比较

方案一：利用高速ADC对电压进行采样，将一周内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得到电压有效值，即此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样难且计算量大，增加了软件的难度。五、测量有效值部分方案论证及比较

方案二：对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值并显示。只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。五、测量有效值部分方案论证及比较

方案三：采用集成有效值／直流变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。这样可以实现对任意波形的有效值测量。变换芯片选用AD637。AD637是有效值／直流变换芯片，它可测量的信号有效值可高达7V，精度优于0.5％，且外围元件少，频带宽。该方案硬件、软件简单，精度也很高，但不适用于高于8MHz的信号。方案比较：方案三硬件易实现，并且8MHz以下测得的有效值的精度可以保证，故选择方案三。五、测量有效值部分系统硬件设计

经过上述的方案论证，并结合题目的任务与要求，可构思如下系统整体方框图。图中将输入缓冲、60MHz宽带放大器放在一个屏蔽盒内，功率放大器放在另一个屏蔽盒内。中间采用同轴电缆相连，目的在于抗干扰。系统硬件设计

由于AD637的输入电阻只有100，必须加入输入缓冲部分用以提高输入阻抗；另外前级电路对整个电路的噪声影响非常大，必须尽量减小噪声。故采用高速低噪声电压反馈型运放OPA642作前级隔离，同时在输入端加上二极管过压保护。下图为输入缓冲和增益控制电路。一、输入缓冲和增益控制部分系统硬件设计

输入部分先用电阻分压衰减，再由低噪声高速运放OPA642放大。OPA642电压峰—峰值不超过其极限值(2V)。其输入阻抗大于2.4k

。OPA642的增益带宽积为400MHz，这里放大倍数为3.4倍，100MHz以上信号被衰减。输入／输出口P1、P2由同轴电缆连接，以防止自激。级间耦合采用电解电容并联高频瓷片电容的方法，兼顾高频和低频信号。一、输入缓冲和增益控制部分系统硬件设计

增益控制部分装在屏蔽盒中，盒内采用多点接地和就近接地的方法避免自激，部分电容、电阻采用贴片封装，使得输入级连线尽可能短。该部分采用AD603典型接法中通频带最宽的一种，通频带为90MHz，增益为-10～+30dB，输入控制电压Ug的范围为-0.5～+0.5V。AD603接成90MHz带宽的典型电路见下图。一、输入缓冲和增益控制部分系统硬件设计

增益和控制电压的关系为AG(dB)=40×Ug+10，一级的控制范围只有40dB，使用两级串联，增益为-20～60dB，满足题目要求。由于两级放大电路幅频响应相同，所以当两级AD603串联后，带宽会有所下降，串联前各级带宽为90MHz左右，串联后总的3dB带宽应对应单级放大电路1.5dB的带宽，根据幅频响应曲线可得出级联后的总带宽为60MHz。一、输入缓冲和增益控制部分系统硬件设计

参考音频放大器中驱动级电路，考虑到负载电阻为600，输出有效值大于6V，而AD603输出最大有效值在2V左右，故选用两级三极管进行直接耦合和发射结直流负反馈来构建末级功率放大，第一级进行电压放大，整个功放电路的电压增益在第一级，第二级进行电压合成和电流放大，将第一级输出的双端信号变成单端信号，同时提高通频带负载能力，如果需要更大的驱动能力则需要在后级增加三极管跟随器，实际上加上跟随器后通频带急剧下降，原因是跟随器的结电容被等效放大，当输入信号频率很高时，输出级直流电流很大而输出信号很小。使用两级放大已足够满足题目的要求。二、功率放大部分系统硬件设计

选用NSC公司的2N3904和2N3906三极管(特征频率fT=250～300MHz),可达到25MHz的宽带。这部分实际上属功率合成器。二、功率放大部分系统硬件设计本电路采用电压串联负反馈电路，其放大倍数为整个功率放大电路为Aud≈10。通过调节R9来调节增益。二、功率放大部分系统硬件设计

这一部分由51系列单片机、A／D、D／A和基准源组成。使用12位串行A／D芯片ADS7816T、ADS7841(便于同时测量真有效值和峰值)和12位串行双D／A芯片TLV5618。基准源采用带隙基准电压源MCl403。方框图如图所示。三、控制部分系统硬件设计四、稳压电源部分系统硬件设计五、抗干扰措施系统总的增益为0～80dB，前级输入缓冲和增益控制部分增益最大可达60dB，因此，抗干扰措施必须要做得很好才能避免自激和减小噪声。可采用下述方法减小干扰和噪声，避免自激：

(1)在排版过程中，将输入缓冲级、增益控制部分和功放部分按顺序放置形成一条龙。输入插孔与输出插孔分别在印制板的两端引出。输入、输出均采用同轴电缆连接。各级分别装在屏蔽盒内，防止级间及前级与末级之间的电磁耦合，有利于系统工作稳定，避免自激。系统硬件设计五、抗干扰措施(2)电源隔离，各级供电采用电感隔离，输入级和功放级采用隔离供电，输入级电源靠近屏蔽盒就近接上1000μF电解电容，盒内接高频瓷片电容到地，通过这种方法可避免低频自激。

(3)地线隔离，各级地线要分开，特别是输入级、增益控制部分与功放级、控制部分的地线一定要分开，且用电感隔离。防止末级信号和控制部分的脉冲信号通过公共地线耦合至输入级。在输入级，将整个运放用较粗的地线包围，除了信号走线、电源线外，其余部分均可以作为地线，形成大面积接地，这样可吸收高频信号减小噪声。在增益控制部分和功放部分也可以采用此方法。系统硬件设计五、抗干扰措施(4)数模隔离，数字部分和模拟部分除采用电源和地线隔离外，还要注意数电部分的脉冲信号通过空间感应至模拟部分。这就提示我们，数电部分和模拟部分要有一定的距离，甚至模拟部分要整个屏蔽起来。

(5)输入级和增益控制部分要选择噪声低的元器件，例如电阻一律采用金属膜电阻。避免内部噪声过大。

(6)级间耦合在有条件的情况下最好采用直接耦合，如需电容耦合，必须采用电解电容与高频瓷片电容并联进行耦合，避免高频增益下降。

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