增益可控射频放大器.docx

《增益可控射频放大器.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2015年增益可控射频放大器论文摘要：本作品由德州仪器公司所生产的OPA847、VCA821、OPA2596、THS3201为主要器件，设计并制作了0~52dB全增益范围内-3dB通频带为60MHz-130MHz。放大器输入输出阻抗均为50欧姆。在输出端接50欧负载时，频带在50MHz-160MHz范围内，最大不失真有效值为2V，75-108MHz带内波动不大于2dB.实测结果表明，该作品成功实现题目要求的功能，多项指标优于题目要求。关键字：OPA847；VCA821；程控步进增益；宽带放大Abstract:Thisradiofrequencybroadbandamplifierisde

2、signedbasedonTexasInstruments(TI)amplifiersOPA847,VCA821,OPA2596andTHS3201whichhasaprogrammablegainover0~52dBwitha-3dBbandwidthof60MHzto130MHz,anda3dBbandwidthofover200MHz,havinganinputandoutputimpendencedesignedtobe50ohms.Themaximumoutputvoltagewithoutdistortionis2Vrmswitha50ohmloadandwithin1dBb

3、andwidth.Themaximumgainisover52dBwithanin-bandgainerrorlessthan2dB.Measurementssuggestedthatourdevicehasreachedallrequirementofthesubject,andsomeindexesevensurpassthecriteriathecompetitiondemands.1系统构成与各子模块方案1.1前级放大模块方案的论证与选择方案一：使用OPA657作为第一级放大，该芯片有1.6GHz的增益带宽积。但是输入噪声电压为4.8nV/√Hz。方案二：使用OPA687做第一级

4、放大，它具有较高的13.8GHz的增益带宽积，0.95nV/√Hz的输入电压噪声,900V/us的压摆率。方案三：使用OPA847作为第一级放大，它具有超高的3.9GHz的增益带宽积，0.85nV/√Hz的输入噪声电压，950V/us的压摆率。经实践对比我们发现，为了满足题目提出的低噪声要求，从第一级开始就需要抑制噪声，所以因选用低输入噪声、高压摆率的芯片。OPA847的输入噪声电压最低，可以有效的压制噪声，它的压摆率也最高，而且也可以得到6dB的电压放大倍数。所以综上所述选择方案三。1.2可控增益放大器方案的论证与选择方案一：采用精密的电位器改变放大器的反馈电阻来实现增益可调采用如OP

5、A820，在+2倍增益时其增益带宽积240MHz。但是这样会给电路系统带来干扰，而且在频率很高的时候，电位器会产生电容效应，使得增益不够平坦。方案二：采用VCA821和VCA820可变增益放大器，其中VCA821具有710MHz的小信号带宽，2500V/us的压摆率。VCA820具有150MHz的小信号带宽，1700V/us的压摆率。综合以上两种方案选择，为兼顾性价比和高频信号等问题，选择方案二。1.3末级电压放大模块的论证与选择本级采用X级OPA2995、THS3201作为功率放大，它是电流反馈放大电路，其优点是电路带宽受增益的影响小，可以在满足放大的同时，满足带宽的需求，带宽主要受反

6、馈电阻的影响，因此我们根据芯片手册上的电路对其外围电路进行设计，考虑到电源限制，采用正负5V进行供电，使系统通频带较高。经过几次尝试，选择增益为40倍，带宽超出180MHz.且带内平坦度较好，能够满足题目的带载能力。系统框图如下：2系统的理论分析与计算2.1放大器增益带宽积分析系统调整主要由压控放大器VCA821实现。设置VCA821最大增益为5倍，通过调节压控端电压调节增益。其表达式为：选取，则增益为：，控制在-1~1V范围内变化，可调节增益在0.05~5V/V变化。2.2增益分配的计算根据题目中的基本要求增益在12dB～40dB，增益步长为4dB的增益步进控制。频率范围为50MHz～

7、160MHz。单级放大甚至是两级放大都是难以实现的，所以我们选择4级级联的方式，最终实现电压增益Av≥40dB的目标。第一级输出实现11倍的放大，可变增益放大实现程控增益的放大。2.3带宽计算通过方案论证，宽带放大器采用集成运放实现。题目发挥部分要求输入信号有效值时，输出电压有效值，即峰峰值为，频率为100MHz时下降3dB，则末级运放压摆率为：同时，题目要求电压增益，输入信号频率为100MHz，则若采用单级放大，要求运放增益带宽积