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《可調(diào)增益寬帶放大器的設(shè)計與制作》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、畢業(yè)創(chuàng)新設(shè)計論文獎---可調(diào)增益寬帶放大器設(shè)計與制作(2009-06-2917:20:25)轉(zhuǎn)載標簽：寬帶放大器pcb功率放大電路emc雜談分類：設(shè)計作品可調(diào)增益寬帶放大器的設(shè)計與制作賈永福*指導(dǎo)教師：方允（廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院，廣州，510006）摘要：本設(shè)計用高速電壓反饋型運放OPA642組建前級跟隨器以提高系統(tǒng)的輸入阻抗，AD603構(gòu)建兩級可控增益放大，后接LM6361組成功率放大電路，并采用了多種PCB與電磁兼容技術(shù)。當輸入正弦信號電壓20mV，實測輸出6.48V左右，-3dB帶寬5KHz～7MHz，最大不失真輸出電壓有效值達12.6V。電路工
2、作穩(wěn)定，增益線性可調(diào)，噪聲低。關(guān)鍵詞：寬帶放大器電磁兼容增益可調(diào)評閱人評語：整體設(shè)計科學合理，所選核心器件具有良好的頻率特性。采用了AD603有源增益控制，提高了電路的穩(wěn)定性；運用了電磁兼容EMC技術(shù)，確保電路抗干擾能力強，較有新意。電路具有良好的高頻特性。整個設(shè)計構(gòu)思嚴謹，層次分明，電路結(jié)構(gòu)簡單。（評閱人：熊建文教授）1寬帶放大器設(shè)計背景近年來隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，多媒體信息的高速傳輸呈現(xiàn)飛速增長的趨勢。寬帶放大器在光纖通信、電子戰(zhàn)設(shè)備及微波儀表等方面應(yīng)用越來越廣泛[1]。這些系統(tǒng)一般要求放大器具有增益可調(diào)、寬頻帶、低噪聲、工作穩(wěn)定等特點[2]。要同時
3、滿足這些性能指標，對電路設(shè)計提出了很高的要求，尤其是高頻PCB和電磁兼容的設(shè)計要求。2整體設(shè)計思路本設(shè)計要在保證輸入/輸出電壓動態(tài)范圍的前提下，同時兼顧增益與帶寬的要求[3]，輸入阻抗可以采用電壓跟隨器。從帶寬和帶內(nèi)增益可調(diào)和起伏要求來看，不能采用諧振電壓放大器，而必須采用多級高階有源帶通濾波放大器，AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器。從噪聲性能要求來看，還必須選擇低噪聲器件及良好的電磁兼容設(shè)計。從穩(wěn)定性要求來看，末級大信號放大電路還必須采用適當深度的電壓串聯(lián)負反饋放大器，可以采用高速集成功率放大器。3輸入緩沖及增益可調(diào)放大本設(shè)計根
4、據(jù)題目對放大電路的增益可控的要求，考慮直接選取可調(diào)增益的運放AD603實現(xiàn)，兩級級聯(lián)后即可得到40dB以上的增益，通過后級放大器放大輸出，在高頻時也可提供超過40dB的增益。由于AD603的輸入電阻只有100，必須加入緩沖以提高輸入阻抗；另外前級電路對整個電路的噪聲影響非常大，必須盡量減少噪聲，故采用高速低噪聲電壓反饋型運放OPA642作前級跟隨，同時在輸入端加上二極管作過壓保護[4]。系統(tǒng)輸入緩沖和增益可調(diào)放大原理圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)輸入緩沖和增益可調(diào)放大原理圖4后級功率放大電路用音頻或射頻放大的方法完成寬頻功率輸出難度較大，所以采用LM6361組建后級功率
5、放大電路，它是一種高速新型OP放大器，轉(zhuǎn)換速率達300V/μs，且放大倍數(shù)與內(nèi)部相位補償無關(guān)。后級功率放大電路原理圖如圖2所示。圖2后級功率放大電路原理圖5電源設(shè)計電源的穩(wěn)定性決定著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電源輸出要求穩(wěn)定，紋波小。設(shè)計充分考慮電容濾波和紋波的消除以及頻率補償?shù)淖饔?，以防止自激振蕩，從而使電路穩(wěn)定工作，減少電路干擾。穩(wěn)壓電源電路如圖3所示。圖3穩(wěn)壓電源電路原理圖6PCB和電磁兼容設(shè)計要使電子電路獲得最佳性能，除了元器件的選擇和電路設(shè)計之外，良好的PCB布線和屏蔽技術(shù)應(yīng)用在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素[5]。以下是本次設(shè)計運用的PCB與電磁兼容設(shè)計
6、技術(shù)。⑴在印制板的電源輸入端接上10-100μF的去耦電容。⑵輸入級和功率輸出級采用隔離供電，輸入級電源靠近屏蔽盒就近接上1000uF電解電容，盒內(nèi)接高頻瓷片電容，通過這種方法可避免低頻自激。⑶接地技術(shù)是本設(shè)計的關(guān)鍵EMC之一，采用逐級串聯(lián)接地，且地線應(yīng)短而粗，避免接地電位隨著電流的變化而變化，以提高抗噪能力；構(gòu)建閉路環(huán)，在輸入級，將整個運放用較粗的地線包圍，可吸收高頻信號，減少噪聲。在增益控制部分和后級功率放大部分也都采用了此方法。在功率級，這種方法可以有效的避免高頻輻射。⑷PCB中元器件圍繞電路的核心元件進行配置，同時盡量減少和縮短各器件之間的引線和連接線，
7、設(shè)法減少其分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。⑸每個集成芯片的Vcc和GND之間跨接一個0.01μF的陶瓷電容，且引線要短。⑹所有信號耦合用電解電容兩端并接高頻瓷片電容以避免高頻增益下降。⑺使用同軸電纜，輸入級和輸出級使用BNC接頭，輸入級和功率級之間用同軸電纜連接。信號電纜傳輸采用發(fā)端接地，收端不接，可顯著減少靜電感應(yīng)電壓。⑻將輸入部分和增益控制部分裝在金屬屏蔽盒中，避免級間干擾和高頻自激。⑼吸收磁環(huán)的應(yīng)用同樣是本設(shè)計的關(guān)鍵EMC技術(shù)之一。在輸出信號線上套上一個吸收磁環(huán)以抑制高頻噪聲。實測證明，系統(tǒng)抗干擾能力較強，在5KHz~7MHz的通頻帶范圍和0~56dB增益范圍
8、內(nèi)都沒有自激。前級放大電
