射频宽带放大器(d题).doc

2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器(D题)【本科组】2013年9月7日摘要本系统以程控增益调整放大器AD603为核心,外加宽带放大器OPA690的配合,实现了高增益可调的射频宽带放大器。系统主要由六个模块构成:前置放大电路、一阶RC高通滤波电路、可控增益放大电路、输出缓冲电路、直流稳压电源以及单片机显示控制模块。系统通过第一级OPA690两级级联电路放大20dB,再通过单片机程控两级级联的AD603实现-20~60dB的动态增益变化,从而满足电压增益Av在0~60dB范围内可调的要求。整个系统放大器可放大1mV有效值信号,增益可达80dB,通频带内增益起伏1dB,放大器在Av=60dB的时候,输出噪声电压峰-峰值为80mV,通过单片机控制可实现电压增益Av可预置并显示的功能。整个系统工作可靠、稳定,且成本低。关键词:射频宽带放大;可控增益;AD603目录1系统方案论证 22理论分析与计算 33电路与程序设计 64测试方案与测试结果 8附录1:源程序 9射频宽带放大器(D题)【本科组】:使用分立元件三极管、电阻、电容、电感等构成前置放大电路。该电路在元件参数设置不精准的情况下,误差较大,且电路结构复杂,设计困难,调试繁琐,故不采用。方案二:使用仪表放大电路。仪表放大器具有低输入失调电压、高共模抑制比、可用单电阻实现增益大范围调节等优点,但是专用的仪表放大器价格通常比较昂贵,所以不予采用。方案三:采用OPA690运放电路。OPA690为低噪声、低直流零点漂移运放,且结构简单,调试容易,电路稳定,效果较好。综合以上三种方案,选择方案三。:利用高速运放加数字电位器构造可程控放大器,通过控制数字电位器阻值来控制放大器增益。但数字电位器建立时间最快也需几us,加之数字电位器3db截止频率一般在几百KHz,当输入信号为MHz数量级下阻值准确性会产生失真,使得程控变得困难,而且高速运放在低频下的响应远不能满足要求。因此,此方案可行性较差。方案二:采用可编程放大器的思想,将输入交流信号作为高速DAC的基准电压,用DAC的电阻网络构成运放反馈网络的一部分,通过改变DAC数字控制量实现增益控制。理论上讲,只要DAC的速度足够快、精度足够高就可以实现很宽范围的精密增益控制,但是控制的数字量和最后的20dB不成线性关系而成指数关系,造成增益调节不均匀,精度下降,因此不选用此方案。方案三:选用两级集成可控增益放大器直接耦合作为增益控制,集成可控增益放大器的增益与控制电压成线性关系,控制电压由单片机控制DAC产生。单级集成可控增益放大器AD603具有-10dB到+30dBdB的增益控制范围,两级级联后理论上可达到-20dB到+60dB的增益控制范围,,带宽60MHz,可以满足题目基础部分指标要求。综合以上三种方案,选择方案三集成可控增益放大器AD603实现增益控制,外围电路简单,便于调试,而且具有较高的增益调节范围和精度。:线性稳压电源。串联型电路比较简单,效率较高,尤其是若采用集成三端稳压器,输出电压纹波很小,可靠性高,可为后级小信号放大电路输出波形不失真提供保障。方案二:开关稳压电源。此方案效率高,但电路复杂,开关电源的工作频率通常为几十~几百KHz,基波与很多谐波均在本放大器通频带内,极容易对小信号高频放大电路带来干扰,使波形失真。综合考虑采用方案一。。系统增益调节范围为0~60dB。前级放大电路增益为20dB,由两级OPA690构成,实现输入阻抗匹配,增大了后级输入电压。可控增益放大电路由两级AD603构成,实现了-20~60dB的增益调节范围。再通过