窄脉冲小信号运算放大电路的设计与实现

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1、通用元器件doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2011.09.005窄脉冲小信号运算放大电路的设计与实现尹莉，彭浩，杨涛(电子科技大学电子工程学院，四川成都611731)摘要：文中设计并实现了一个窄脉冲小信号运放电路。在文章的开始首先介绍了运放的使用背景以及这次设计的目的，然后介绍了设计思路和具体的电路实现，最后对该运放进行测试。测试表明该运放能够对上升沿为50ns的窄脉冲小信号进行放大。关键词：运放；窄脉冲；小信号运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。2V之间，所以设计的差分放大

2、电路放大倍数约在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种100倍。功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以2设计思路实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的由于此次设计的运放是为了放大脉冲信号的，器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着所以必须要考虑脉冲信号上升沿的问题，如果上半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的升沿时间太大会导致脉冲信号的失真，因此设计形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行的最初就是要限定脉冲信号上升沿时间T<50ns。业中。由

3、于脉冲信号的带宽和上升沿存在如下关系：F×文中介绍的就是一种以三个芯片级联而成的T=3.5(F表示带宽)，可知上升沿时间越小，带宽差分运算放大器，该运放能实现窄脉冲小信号放就越大，当上升沿时间T=50ns时，带宽就要达到大，脉冲的上升沿可以达到50ns。70MHz。因为运放的带宽和增益成反比，如果只使用一级运放，在达到要求带宽的同时增益就达不1设计目的到要求的100，因此本次设计的运放采用两级放大根据项目需要，本次设计的差分运算放大器结构，每级放大10倍。是用于放大检波器输出的信号的，由于接收机接3相关电

4、路受的信号是小信号脉冲调制，因此设计的运放必要能够放大小信号窄脉冲。因为在小信号情况下，从以上分析可知本次运放电路采用两级结构。检波器输出为毫伏级别，而指标要求输出在-2～+第一级首先对基带信号进行差分放大，芯片选择AD公司的ADA4817-1和ADA4817-2，第一级放大收稿日期：2011-06-17本课题得到中央高校基本科研业务费资助(103.1.2电路如图1所示。E022050205)第一级放大所用的芯片ADA4817-1(单通道)18通用元器件将第一级输出的信号进行二次放大，第二级放大选择AD公

5、司的AD8009芯片。图2所示是第二级放大电路。图2第二级放大电路2RF第二级放大所用的芯片AD8009是一款超高速VOUT=(VN-VP)√1+√RG电流反馈型放大器，压摆率达到惊人的5500V/μs，上升时间仅为545ps，因而非常适合用作脉冲图1第一级放大电路放大器。和ADA4817-2(双通道)FastFET放大器是单位增此外为了防止自激，在两级放大的中间连接益稳定、超高速电压反馈型放大器，具有FET输了一个10Ω电阻。图3是差分运放的整体原理图。入。这些放大器采用ADI公司专有的超高速互补双4测

6、试极型(XFCB)工艺，这一工艺可使放大器实现高速和超低的噪声(4nV/√Hz；2.5fA/√Hz)以及极图4是示波器上显示的是差分输入端得两个信高的输入阻抗。号，从图上可以看出，两个信号的差是2.32mV。图3运放原理图19通用元器件图6运放实物参考文献[1]康华光.电子技术基础，高等教育出版社.图4运放输入信号[2]方振国，杨一军，陈得宝，等.差分-运放电压串联负反图5是运放的输出信号，从图中可以看出输出馈的理论计算与仿真分析.信号为220mV，相比输入信号的2.32mV，实现了[3]Dai，Y.;“

7、Noiseperformanceanalysisofbipolaroperational接近100倍的放大。而且可以从图中看出，上升沿amplifierbasedonthenoisematrixsuperposition为50ns，也是满足设计目标的。expressionCircuits，DevicesandSystems”，IEEProceedings-Volume:145，Issue:5.[4]Khare，K.;Khare，N.;Sethiya，P.K.;“Analysisoflowvoltagera

8、il-to-railCMOSoperationalamplifierdesignElectronicDesign”，2008.ICED2008.InternationalConferenceonDigitalObjectIdentifier:10.1109/ICED.2008.4786640.[5]Diogu，K.K.;Harris，G.L.;Mahajan，A.;Adesida，I.;Moeller，D.F.;Bertram