西安邮电大学电子设计竞赛

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1、西安邮电大学电子设计竞赛2014年第一届《学森杯》电子设计竞赛宽带放大器（B）学院：电子工程学院组员：石思恩李栋姜恒（微电子1201—05125020）EPI电子实验室2014年11月29日概要本设计采用集成电路设计，具有硬件电路简单、调试容易、频带宽、增益高的特点。本宽带放大器的放大器部分采用两级放大电路，两级均采用同相比例放大电路设计，实现放大器增益≥40dB；滤波部分采用二阶有源滤波器电路，可实现上限截止频率为100KHZ，下限截止频率为20HZ。一、任务要求：设计制作一个±5V电源供电的宽带低噪声放大器，输出为50Ω阻性负载。二、系统方案设计与论证：1、总体方案设计

2、:该宽带放大器采用LM358作为第一级放大电路，电压峰峰值及频率显示峰峰值、频率检波MSP430单片机后级放大输出可控增益（电位器）小信号前级放大图1、总体设计思路图2、前级放大电路：方案一：采用共源共基差分式放大电路，该电路具有较高的输入阻抗，并且共基电路一方面可以扩展电路高频响应，同时又将共源电路负载电路隔离，使负载电阻产生的热噪声经过Cgd耦合到输入端，可以达到提高抗噪声性能。但这种电路结构其抗噪声能力关键取决于所用器件，由于特性一致的晶体管和场效应管不容易购买，若采用一致性稍差的管子，其抗噪声性能会明显降低。方案二：使用宽带运算放大器，采用正相输入形式可以抑制共模信

3、号降低噪声，其抗噪性能不一定优于方案一，但电路形式简单，易于调试，能够满足题目的输入阻抗的要求故选取该方案。故选择方案二。3、增益控制电路：方案一：可以用继电器或模拟开关构成电阻网络，由单片机控制以改变信号增益。这种方案同样存在电阻网络的缺点，同时，如果使用模拟开关，其导通电阻较大，而且各通道信号会互相干扰，容易影响系统性能。方案二：由单片机、D/A转换器和可编程增益放大器构成压控放大器。单片机通过对控制D/A输出直流电压来控制放大器的内部电阻衰减网络，实现增益调节。方案三：利用对阻值的调节实现不同电压的调节，可实现增益控制，另外，利用电位器实现增益调节需使用不同阻值的高精

4、度电阻。这种电路简单可以，便于操作。故选择方案三。4、后级放大电路：方案一：采用晶体管单端推挽放大电路。该电路广泛应用于示波器、显像管中。通过多级深度负反馈和各种回路补偿扩展通频带。为获得较低的通频带下限频率，可用直接耦合方式，而直接耦合的多级放大器工作点调试繁琐，需要较丰富的实践经验。并且若要得到较高的输出电压，晶体管放大电路对电源电压要求较高。方案二：采用NE5532P宽带运算放大器。NE5532P是一种运放高性能低噪声运算放大器，优于其他的运算放大器，能提供较高的输出电压,再扩流输出,以满足负载要求。该方案电路较简单,容易调试。故采用本方案。5、有源带通滤波电路：方案

5、一：采用RC电路有源滤波电路方案二：二阶有源带通滤波器是由RC低通滤波器和RC高通滤波器串联而成，从而实现了“带通滤波”的要求。该电路的设计简单，便于仿真和测试，波形稳定一、理论分析计算、器件选择：1、电压增益分配：题目要求电压增益要≥40dB,输出电压的峰峰值≥5V，所以必须合理的分配各级放大器的放大倍数。前级放大电路为了使波形不失真，不能过于放大。所以在分配电压放大倍数时应适当。A1=Rf/R1=100/20=5dB则可以得出的是：后级的放大电路的最小增益为8dB,其增益大小可以用电位器阻值的大小实现。1、前级放大电路：利用LM358P芯片，采用同相放大电路对输入小信号

6、进行前级放大，其电路形式简单，便于设计与调试，并且能够满足要求。由于前级信号比较小，容易受噪声干扰，所以需要加入较大的输入阻抗。故前级放大电路：5VVCCLM35820KΩ-5VVEE100KΩ图2、前级放大其仿真电路图为：图3、前级放大仿真LM358的相关资料：LM358内部包括两个独立的、高增益的、内部补偿频率的双运放大器。适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适合于双电源模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器，直流增益模块和其他所有可用双电源供电的使用运算放大器的场合。特性：（1）内部频率补偿；（2）直流电压增益高约为100dB;

7、（3）单位增益频带宽约为1MHZ；（4）低功耗，适合于电源供电。LM358芯片的引脚图：图4、LM358引脚及功能图1、后级放大电路：利用NE5532P芯片，采用同相放大电路对前级输入信号进行放大，电路形式简单，能满足任务要求，且便于设计调试，其电路图为：5VVCCLM3582KΩ-5VVEE100KΩ图5、后级放大电路其仿真电路图为：图6、后级放大仿真NE5532P的相关资料：NE5532P是一种双运放高性能的低噪声的运算放大器，相比于大多数的运算放大器来说，NE5532P能显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力