程控运放设计报告

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1、目录第一章程控低频功率放大器方案论证与比较11.1程控低频功率放大器设计任务与要求11.2系统总体方案11.3前级放大电路选择21.4增益控制电路选择31.5后级放大电路选择31.6AGC控制电路选择3第二章主要电路原理分析及单元电路设计72.1AD603芯片特点82.2低频信号增益控制92.3增益控制电路设计102.4单片机小系统设计122.5输出级电路设计132.6自动增益控制电路的设计152.7电源电路设计162.8电路布局及抗干扰设计17第三章数据测试与分析183.1测试使用的仪器183.2测试数据

2、18第四章进一步改进措施0附录1………………………………………………………………………..25附录226参考文献……………………………………………………………………2929一、方案论证与比较1.程控低频功率放大器设计任务与要求设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率MOS晶体管。二、要求（1）基本要求1）当输入正弦信号电压有效值为5mV时，在8Ω电阻负载（一端接地）上，输出功率≥5W，输出波形无明显失真。2）通频带为20Hz～20kHz。3）输入电阻为600Ω。4）输出噪声电压有效值V0

3、N≤5mV。5）尽可能提高功率放大器的整机效率。6）具有测量并显示低频功率放大器输出功率(正弦信号输入时)、直流电源的供给功率和整机效率的功能，测量精度优于5%。（2）发挥部分1）低频功率放大器通频带扩展为10Hz～50kHz。2）在通频带内低频功率放大器失真度小于1%。3）在满足输出功率≥5W、通频带为20Hz～20kHz的前提下,尽可能降低输入信号幅度。4）设计一个带阻滤波器，阻带频率范围为40～60Hz。在50Hz频率点输出功率衰减≥6Db.2.总体方案方案一：选用结电容小，fT高的晶体管，采用多种补

4、偿法，多级放大加深度负反馈，以及组合各种组态的放大电路形式，可以组成优质的宽带放大器，而且成本较低。但若要全部采用晶体管实现题目要求，有一定困难，首先高频晶体管配对困难，不易购买；其次，理论计算往往与实际电路有一定差距，工作点不容易调整；而且，晶体管参数易受环境影响，影响系统总体性能。另外，晶体管电路增益调节较为复杂，不易实现题目要求的增益可调。29方案二：使用专用的集成宽带放大器。如TITHS6022、NE592等集成电路。通过外接少数的元件就可以满足本题目要求，甚至远超过题目要求的带宽和增益的指标，但这

5、种放大器难以购买，价格较贵，灵活性不够，不易满足题目扩展功能要求。方案三：市面上有多种型号、各具特色的宽频带集成运算放大器。这些集成运算放大器有的通频带宽，有足够的增益，有的可以输出较高电压，使用方便，有的甚至可以实现增益可调及AGC的功能。总体上硬件的实现和调试较为简单，所以，我们决定采用多个集成运放级连实现本题目。系统方框图如图1－1－1增益及电压有效值显示峰值检波键盘单片机小信号前级放大放大器增益控制后级放大输出图1－1－1系统总体方框图3．前级放大电路选择：方案一：采用共源共基差分式放大电路，该电路

6、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，采用反相输入形式可以抑制共模信号降低噪声，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。4．增益控制电路选择：29方案一：利用电阻网络和拨

7、码开关，手动调节增益，可实现增益控制，但硬件规模较大，控制繁琐且人机界面欠佳，另外，利用电阻网络实现增益调节需使用不同阻值的高精度电阻，这种电阻价格昂贵且不易购买。方案二：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。这种方案同样存在方案一电阻网络的缺点，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。方案三：由单片机、D/A转换器和可编程增益放大器AD603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AD603的内部电阻衰减网络，实现增益调

8、节。其外围元件少，电路简单，由于AD603带宽最大能达到90MHz，增益范围有40dB，增益精度在±0.5dB,可精确实现增益控制，可以实现题目发挥部分减小增益步进间隔的要求。所以本部分采用该方5．后级放大电路选择：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