宽带放大器设计报告

《宽带放大器设计报告》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、全国大学生电子设计竞赛TI杯模拟电子系统专题邀请赛设计报告参赛题目：宽带放大器参赛单位：南京邮电大学电子科学与工程学院11宽带放大器摘要：本系统采用高速运算放大器OPA820和低失真电流反馈运算放大器THS3091构成两级放大电路，实现了电压增益43dB，带宽20M，带内波动小，输出噪声低的宽带放大器。该放大器外部采用5V单电源供电，内部通过DC-DC变换器TPS61087作为电源模块。经测试在50Ω的阻性负载上放大器最大不失真输出电压峰峰值高达17V。关键词：宽带放大器，OPA820，THS3091，TPS61087一．系统方案论证1.1整体方案论

2、证经过仔细地分析和论证：我们认为此次宽带放大器可分为电源模块，增益放大模块，功率放大模块，峰值检测模块和显示模块等五个部分。可以分为以下两种方案来实现题目要求：方案一：放大器采用三级级联放大的形式：第一级放大5倍，第二级放大10倍，最后一级放大2倍。放大器采用单电源供电。虽然功放一级放大倍数较小可以有效地避免自激，且单电源供电制作简单，但是会带来以下负面影响：1放大器的输出噪声大2放大器的整体稳定性下降3.零点漂移大4成本增大。方案二：放大器采用两级级联放大的形式：前级放大10倍，后级放大10倍。放大器采用双电源供电。放大器的成本，输出噪声和直流偏置

3、较低。因此我们选取方案二。1.2系统具体方案系统总体框图如下：图1：系统总体框图具体的系统方案如下：采用规定的高速运算放大器OPA820作为第一级放大电路进行11倍的放大，采用规定的电流反馈性运放THS3091作为末级放大电路进行11倍的放大，并作为功率放大器驱动50Ω阻性负载，在输出负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。通过两级放大达到放大器电压增益≧40dB。输出的信号通过峰值检测模块，通过AD采集输入MSP430单片机，在液晶屏上显示出放大器的输入电压的峰峰值和有效值。由于题目要求外部采用5V单电源供电，我们选用TPS61087电源芯

4、片提供+10V电压，选用MC34063电源芯片提供-10V电压来为THS3091供电。选用MAX764电源芯片提供-5V电压，和输入的5V电压来为OPA820供电。为了尽可能降低放大器的输出噪声，我们采取了相应的抗干扰处理：11不同级电路之间采用同轴电缆连接，退耦电容尽量接近芯片电源引脚，采用热转印法手工制PCB工艺，尽量减少分布参数的影响。二．理论分析与计算2.1开关电源输出电流根据题目要求，输出50Ω阻性负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。。估算TPS61087DC-DC转换器的效率η=90%，根据公式占空比D：。。算得输出电流为：。

5、所以TPS61087足够为末级放大电路供电，完全可以达到题目的供电要求。2.2前级放大电路放大倍数根据系统设计要求，第一级OPA820的放大倍数为11倍。根据OPA820数据手册中最优电阻值选择要求：反馈电阻值应当在200Ω~1KΩ，反馈电阻和反相端输入电阻并联阻值应当小于200Ω。因此我们选择反馈电阻为510Ω，反相端输入电阻为51Ω。2.3后级放大电路放大倍数和输出电流根据系统设计要求，第二级THS3091的放大倍数为11倍。跟据数据手册THS3091放大10倍时反馈电阻的推荐值为95.3Ω，反相端输入电阻为866Ω。我们选取反馈电阻为1KΩ，反

6、相端输入电阻为100Ω。为了防止电流反馈运算放大器THS3091的自激，我们在THS3091的输入端加上20Ω的限流电阻。THS3091的最大输出电流为250mA，因此单片THS3091即可达到驱动50Ω负载的题目要求。2.4带宽增益积按照题目发挥部分的要求，信号通频带为20HZ～10MHz，最大电压增益AV≥40dB，则增益带宽积为：10M×10^(40/20)=1GHz，我们采用分级放大的方式，使放大器整体增益超过40dB。三．电路与程序设计3.1电源模块设计由于题目要求利用5V单电源供电，我们选用TPS61087电源芯片提供+10V电压，选用M

7、C34063电源芯片提供-10V电压来为THS3091供电。选用MAX764电源芯片提供-5V电压，和输入的5V电压来为前级电压放大模块OPA820供电。TPS61087是一款TI公司的DC-DC变换器。可以将2.5~6V的输入电压变换为0.5~18.5V的电压输出，可以工作在650和1.2两个频段上。输出电流可高达900mA。MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于DC-DC变换器控制部分，能在3.0~40V的输入电压下工作，输出开关电流可达1.5A，也可构成反向电源变换器。MAX764是一款DC-DC变换器。可以将3~15V的输入电压变换

8、为-5V的电压输出。输出电流为250mA。电源模块示意图如下：11图2电源模块示意图电源模块原理图见附图13