2009全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽c題論文—直流放大器

1、1摘要本文設(shè)計(jì)了一種前置放大電路，在較寬的頻率范圍內(nèi)具有良好的直流和交流特性。該電路具有輸出頻率高(DC~15MHz)電壓增益連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)計(jì)前級(jí)放大電路由高增益帶寬積、低功耗、低失調(diào)、低溫漂的AD8056兩級(jí)串聯(lián)組成，通過(guò)繼電器控制實(shí)現(xiàn)0dB、20dB、40dB放大。利用乘法型DA轉(zhuǎn)換芯片TLC7628組成增益有256256等級(jí)的乘法器，該功能由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)至少60dB的衰減。高帶寬的電流反饋型運(yùn)放AD811組成的后級(jí)放大電路

2、是本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)級(jí)，可實(shí)現(xiàn)20dB放大。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制繼電器與DA轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入小信號(hào)時(shí)，具有較高的帶寬并且可以實(shí)現(xiàn)至少0~60dB連續(xù)可調(diào)與帶寬預(yù)置顯示的功能。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)新穎，性價(jià)比高。關(guān)鍵詞：寬帶增益連續(xù)可調(diào)預(yù)置增益3增益帶寬積=增益帶寬。本次設(shè)計(jì)發(fā)揮部分要求3dB的通頻帶為0~10MHz，當(dāng)運(yùn)放器件工作到了一定頻率的時(shí)候會(huì)因?yàn)閮?nèi)部工藝或其他的分布電容等因素而造成放大倍數(shù)下降，因此我們選用高增益帶寬積的運(yùn)放。AD8056、

3、AD811具有高增益帶寬積、低噪聲、低失真、低相位誤差的特點(diǎn)，AD8056的3dB通頻帶為140MHz，當(dāng)增益為5時(shí)，帶寬為16MHz左右，AD810增益為2時(shí)，3dB通頻帶為120MHz，完全滿足題目3dB通頻帶0~10MHz的要求。2.2通頻帶內(nèi)增益起伏控制我們選用高寬帶的運(yùn)算放大器AD8056與AD811，當(dāng)信號(hào)頻率較寬時(shí)，通常運(yùn)放會(huì)在通帶截止頻率處有明顯過(guò)沖，因此采用多級(jí)級(jí)聯(lián)，從而獲得良好的通帶平展性。還可以在輸入端串聯(lián)小電阻或

4、在輸出端接負(fù)載來(lái)控制通頻帶內(nèi)增益的起伏。2.3線性相位從系統(tǒng)的頻率響應(yīng)來(lái)看，就是要求它的相頻特性是一條直線。題目要求放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（至少5MHz、10MHz兩點(diǎn)），比較各濾波器類型可知，貝塞爾濾波器波特圖中通帶起伏小阻帶衰減大在群延遲特性圖中通帶內(nèi)延遲平坦且表現(xiàn)出最平坦的群延遲特性(延遲小于18ns)其相頻也具有良好的特性。2.4抑制直流零點(diǎn)漂移運(yùn)放偏置電流過(guò)大，電路放大倍數(shù)大，電源電壓不穩(wěn)，信號(hào)線過(guò)長(zhǎng)均會(huì)造成直流零點(diǎn)漂移。為

5、了減小直流零點(diǎn)漂移，我們采用低偏置電流的運(yùn)放AD8056、AD811實(shí)現(xiàn)固定增益的放大。在電路中加入調(diào)零電路，使電路具有良好的直流特性。2.5放大器的穩(wěn)定性題目要求在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有良好的通帶平展性，在電路設(shè)計(jì)中選用低失真度、低噪聲的運(yùn)放以及選擇低溫漂的金膜電阻，盡量減小信號(hào)線的長(zhǎng)度，對(duì)電源進(jìn)行去耦設(shè)計(jì)等措施以保證放大器的穩(wěn)定性。三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1放大電路的設(shè)計(jì)該電路前端加保護(hù)電路保護(hù)運(yùn)放。有源放大采用同相輸入接法，可提高輸入

6、阻抗，增大共模抑制比。電路如圖3.1所示，電壓放大倍數(shù)為：Au=1RA1RA6=1910100≈10通過(guò)單片機(jī)控制繼電器實(shí)現(xiàn)0dB、20dB、40dB的放大功能。反饋電阻RA1的選擇，原則上不能太大，若阻值太大，則寄生的電感電容也會(huì)很大，會(huì)限制帶寬；也不能太小，若阻值太小，容易造成幅度過(guò)沖。為了減小電源和地線對(duì)高頻信號(hào)的干擾，電路加入去耦電容32184UA1AAD8281515RA19101122334455667788KA1DPDTR