射频宽带放大器-高超组.docx

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1、射频宽带放大器学校：西安交通大学作者：高超关雁铭刘锦指导教师：张鹏辉王中方张翠翠摘要：本作品以德州仪器（TI）公司所生产LMH6518和THS3202为主要器件，设计并制作了0~60dB全增益范围内1dB通频带为300kHz~150MHz、3dB通频带为300kHz~200MHz以上的宽带放大器。放大器输入、输出阻抗均为50Ω。在输出端接50Ω负载时，频带300kHz~150MHz范围内，最大不失真输出电压有效值可达1.1V，150MHz带内波动为0.81dB，且最大增益大于60dB。实测结果表明，该作品成功实现了题目要求的功能，多项指标优于题目要求。关键词：宽带放大；

2、程控增益；LMH6518Abstract：ThisradiofrequencybroadbandamplifierisdesignedbasedonTexasInstruments(TI)amplifiersLMH6518andTHS3202,whichhasaprogrammablegainover0~60dBwitha1dBbandwidthof300kHzto150MHz,anda3dBbandwidthofover200MHz,havinganinputandoutputimpendencedesignedtobe50ohms.Themaximumoutputv

3、oltagewithoutdistortionis1.1Vrmswitha50ohmloadandwithin1dBbandwidth.Themaximumgainisover60dBwithanin-bandgainerrorlessthan0.81dB.Measurementssuggestedthatourdevicehasreachedallrequirementofthesubject,andsomeindexesevensurpassthecriteriathecompetitiondemands.Keywords：BroadbandAmplifier,Pr

4、ogrammableGain,LMH6518 一、系统总体方案与子模块设计1、系统总体方案设计根据题目要求，系统要在宽频带范围内实现增益可调，系统级按照放大器的组成形式可以有两套方案：方案一：使用分立元件构成放大器。使用分立元件设计放大器的优点在于系统噪声低，且各项指标可以根据特殊要求设计。但分立元件放大器失真较大，而且增益不便于调节，各元件参数计算非常复杂，不便于调试，PCB布线稍有不慎就会引入大量分布参数。方案二：使用集成运算放大器。集成运算放大器体积小、外围电路简单，并且现在部分产品带宽宽、增益准确、带负载能力强。对于本题目的要求，使用分立元件难以达到较低的失真度

5、，且靠调节静态工作点难以达到较高的增益准确度。因此我们使用集成运算放大器来完成设计任务。由于一般型号的可变增益放大器都无法达到0~60dB可调，因此放大器至少为两级。在放大器类型上可以选择两级均是可变增益放大器，由控制系统分别控制；也可以选择前级为可变增益放大，后级为固定增益放大，并使用继电器控制固定增益放大器的接入达到0~60dB全增益范围可调。比较之下，前级可变增益、后级固定增益的结构易于控制，成本较低，因此我们采用这种结构进行系统的设计。最终设计的系统框图如图1.1所示。图1.1系统结构框图2、各个分模块设计方案比较前文所述，对于常用的可调增益放大器，可调增益范围

6、一般情况下不超过40dB，因此设计时我们设定可变增益放大器增益为0~40dB范围内，后级固定增益放大器总增益设置在20dB左右，在增益调节范围小于40dB时断开后级放大器，大于40dB时再将其接入，同时降低前级放大器增益，便可满足整体增益0~60dB可调的要求。（1）、可变增益放大器设计方案方案一：采用TI公司VCA822压控增益放大器。该放大器0~40dB连续可调增益范围内带宽可达150MHz。方案二：采用TI公司LMH6518宽带程控增益放大器。该放大器在0~40dB可调增益范围内带宽可达900MHz，噪声因数仅为3.8dB，内建不同截止频率的程控滤波器。但芯片功耗

7、较高，须做好散热措施。对比之下方案二的放大器性能更加优越，且第一级放大器的噪声将对整个放大器的噪声性能起到极大的影响，而LMH6518的噪声性能和带宽均远远优于VCA822，因此前级可变增益放大器我们选用LMH6518.（2）、固定增益放大器设计方案根据题目发挥部分的要求，输出在60dB电压增益、50Ω负载下要达到1V有效值，对运算放大器的输出摆幅和带宽提出了一定的要求。因此在运放选型上有如下选择：方案一：采用TI公司THS3202电流反馈型双运放，带宽可达2GHz并且20Ω负载情况下能够输出±115mA的电流。方案一：采用TI公司OPA