宽带放大器设计与总结报告

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1、宽带放大器设计与总结报告摘要：本系统主要由前置放大电路、可步进调节电路、功率放大电路、电压放大倍数检测电路、单片机控制显示电路和电源转换电路六部分组成。前置放大电路电压放大倍数为50，由两级OPA842构成。可步进调节电路包括按键、单片机、D/A转换器、程序控放大器，其电压放大倍数为1～100。功率放大电路由两片THS3091芯片等组成，电压放大为2倍。电压放大倍数检测电路中单片机将经A/D转换器转换的前置放大电压信号与输出的电压信号进行比较，，由显示器输出电压与输入电压比值。在整个系统的带宽为20Hz～5MHz,电压放

2、大满足基本要求。输出负载50Ω,电路输出电压峰峰值不小于10V，输出波形无明显失真。由液晶显示，人机界面友好，有较强的实用性。关键词：可步进调节电压放大倍数检测MSP-EXP430G25531.系统方案比较与选择1.1中间级放大电路方案一、采用分离元件进行中间级放大调理，由于信号带宽高，采用分离元件电路复杂、调试繁琐，而且分立元件的噪声和分布电容不容易解决。考虑到在短时间内不容易做出来，所以不采用此方案。方案二、采用集成芯片电路，例如采用宽带、低噪声、电压反馈芯片OPA842构成中间级放大电路。反馈电阻用电位器，使得电路

3、的放大倍数连续可调。电路的应用更加灵活，方便。1.2功率放大电路方案一、用分离元件，此方案元器件成本低，易于购置，但是设计、调试难度太大。在短时间内手工制作的电路板难以达到实验设计的要求，因此不采用此方案。方案二、采用功率放大芯片。这种方法简单，调节方便。但是集成功放一般用于音频放大，无法满足带宽的需要。方案三、采用驱动负载能力较大的放大器实现。可以利用两片THS3091级联，构成功率放大电路。THS3091是一款高压、低失真、电流反馈运算放大器，它的带宽高达210Mhz（G=2,RL=100)。其最大输出电流为250m

4、A，若用一片THS3091，驱动不了题目要求的最大不失真电压峰峰值10V的输出。比较方案一、方案二和方案三，方案二虽然简单，但是带宽达不到题目要求。方案三比较常用，实现较简单，调节方便，经测试各项性能指标均达到设计要求。所以选择方案三。1.3单片机控制电路方案一、采用通俗的51单片机，51单片机运用广泛，有良好的知识做基础，5上手快，但是单片机内部不含ADC，电路需要外接A/D转换电路实现其功能。方案二、系统采用MSP430G2553作为控制芯片，MSP430G2553内部有丰富的资源，6个8位并行口其中有两个有中断功能

5、，12位的ADC，强大的定时器，大容量的RAM和ROM。MSP430单片机最大的特色就是超低功耗，适合低功耗的应用场合。比较两种方案，方案二外围电路更加简单，所以选择方案二。1.4有效值检测方案一、直接使用有效值检测芯片AD637，电路结构简单，可以直观的显示电路的有效值。方案二、采用峰值检测电路。电路主要由两片宽带运放OPA820和高频二极管构成，辅助于电阻和电容，输出端的滤波电容储存能量。再通过单片机来进行有效值的计算显示。方案一电路能够很好实现有效值值检测，方案二电路,测量误差太大不予考虑.2.方案描述及系统框图系

6、统由运算放大部分、有效值检测部分、单片机控制显示部分以及开关电源部分组成。放大电路由三级放大组成。实验只提供+5V电源，但实验中不同的集输出信号电压信号前置放大器OPA820程控放大器OPA842功率放大器THS3091A/D转换单片机MSP430G2553D/A转换A/D转换放大器键盘显示器5成芯片要求的供电电压不同，因此需要电源转换电路，利用开关电源将+5V电源转换为－5V和±15V电压。单片机经过A/D采样计算后，由LCD显示电的电压有效值和峰峰值。键盘可以实现单片机复位和显示转换。3.放大器的稳定放大器深度负反馈

7、时输出信号带有一定的纹波。此时需要在输出口加一个小电容，消除高频的纹波干扰。为抑制干扰，在放大器电源两端并接电容可以消除。设计系统各个单元电路间的阻抗匹配，这样提高了系统的稳定性。将单片机的数字电源和模拟电路的电源隔开，同时数字地和模拟地电源地一点相连，防止数字系统的干扰进入模拟系统。4.实验测试结果4.1测试条件在普通实验室条件下，＋220V电源供电，负载RL=50Ω利用信号发生器提供输入信号，用数字示波器对电路的输入和输出信号进行测量。4.2测试仪器直流稳压电源FDPS-500B型；数字示波器CS-4125A型；函数

8、信号发生器；数字式万用表。4.3测试结果电路各模块在测试时基本达到设计要求。整体带宽可达20Hz～5MHz,实现了电压放大100～104，可步进调节；增益稳定，波动小于3dB；输出负载50Ω，在题设条件下波形无明显失真。5.总结本文所设计的宽带放大器具有较强的小信号放大能力和很宽的频带范围。题目所要求的基本要求已经达