程控可变增益射频宽带放大器.docx

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1、程控可变增益放大器参赛队员：摘要本系统由宽带放大器OPA847、压控放大器VCA810和电流型运放OPA695组成。系统前级通过OPA847实现10倍固定增益放大，中间级由压控放大器VCA810实现0.05~5V/V增益变化，后级由OPA695和继电器实现5~25V/V增益变化，末级由电阻网络进行10倍衰减，达到0dB~60dB增益范围可调。系统采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，提高稳定性和抗干扰能力。经测试，系统达到了题目所设定的所有指标。关键词：放大器，VCA810，OPA847，OPA695AbstractThesystemisdesignedw

2、ithabroadbandamplifierOPA847,VoltagecontrolledamplifierVCA810andcurrent-feedbackoperationalamplifierOPA695.Inthefirststage,thesystemcanachieve10timesfixed-gainbyOPA847.Then,intheintermediatestage,itusesVCA810toachieve0.05~5V/Vgainrange.Inthelatterpart,thesystemachieves5~25V

3、/VgainvariationbyOPA695andrelays.Inthelaststage,thesystemachieves10timesattenuationbytheresistornetwork,sothattheoverallgaincanbeadjustedintherangeof0~60dB.Inordertoimprovethestabilityandanti-jammingcapability,thesystemusestheshieldcasetocarryelectromagneticshielding.Accord

4、ingtothetest,alltheindicatorsofthetopichavereached.Keywords：RFbroadbandamplifier，VCA810，OPA847，OPA695目录1、方案论证1.1、≥60dB增益设计1.2、放大增益可调设计1.3、系统框图2、理论分析与计算2.1、宽带放大器设计2.2、频带内增益起伏控制2.3、射频放大器稳定性分析2.4、增益调整2.5、放大器带宽设计3、电路与程序设计3.1、前期固定增益电路设计3.2、VCA电路设计3.3、后级电路设计4、系统测试4.1、测试仪器4.2、测试方案

5、及测试条件4.3、测试结果及分析5、参考文献输入VCA810输出输出一、方案论证1.≥60dB增益设计方案一：采用三极管实现。采用开环增益低的三极管，级内反馈，避免大环反馈，容易处理，且三极管放大电路频率响应较好。方案二：宽带运放实现。采用高带宽，大压摆率的宽带运放实现60dB放大。由于运放由于具备高开环增益、高输入阻抗和低输出阻抗，所以由运放构成的放大器电路具备更好的线性，但由于运放的高开环增益以及反馈机制的存在，运放电路的频响一般较差。方案一采用三极管放大，具有很好的频率响应，但由于分立元件，在高频小信号传输时会引入很大噪声，造成系统不稳

6、定。方案二虽然集成运放的频率响应较差，但集成运放具有很好的稳定性，且增益易于控制。综合考虑，本次设计采用方案二的方式实现≥60dB放大增益。2.放大增益可调设计方案一：固定增益与电阻网络衰减。通过前级放大电路进行固定增益放大，后级由电阻网络衰减，如电位器，实现0~60dB范围内增益可调。方案二：采用压控放大器。采用压控放大器(VCA)，其增益可有外部电压控制，实现一定范围内增益步进可调。方案一采用电阻网络衰减，电路结构简单，易于实现。但由于系统输入信号为1M~100MHz，在高频信号下，电阻的特性发生改变，使其具有电感和电容的性质，对信号造成

7、很大干扰。方案二采用VCA实现增益可调，但由于运放带宽及增益限制，调节范围较小。综合考虑，本次设计采用方案一和方案二结合的方式，前级采用固定增益变化，后级由VCA控制，实现放大增益可调。3.系统框图本系统由OPA847单级放大10倍，中间级通过压控放大器VCA810实现0.05~5V/V倍增益控制，后级电路通过OPA695实现5倍固定增益，末级由继电器切换进行5倍增益放大和10倍电阻网络衰减。系统框图如图1所示。图1系统框图一、理论分析与计算1.宽带放大器设计通过方案论证，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Uin≤1m

8、V时，输出电压有效值Uo≥1V，即峰峰值为Upp≥2.828V，频率为100MHz时下降3dB，则末级运放压摆率为：SW≥2×π×100M×2.828V=1776V