09年C题实验报告(宽带直流放大器)要点

宽带直流放大器（C题）摘要本系统以两级直接耦合的可控增益放大器AD603为核心，外加跟随器OPA642和电压放大器AD811配合，实现了增益可调的宽带直流放大器。

系统主要由四个模块构成：前置放大电路、可控增益放大电路、后级功率放大电路、单片机显示控制模块。

可控增益放大电路由两级直接耦合的可控增益放大器AD603构成，可实现-20dB到40dB的增益调节范围，配合AD811的固定增益实现0dB到60dB的增益调节范围；后级功率放大电路由高速缓冲器BUF634扩大输出电流，提升放大器的带负载能力。

第二级AD603与固定增益模块间加入直流偏移调零模块，最大限度地减小了整个放大器的直流偏移。

为解决宽带放大器自激问题及减小输出噪声，本系统采用多种形式的抗干扰措施，抑制噪声，改善放大器的定性。

关键词：宽带放大器，可控增益，调零电路，固定增益，功率放大一、系统方案1. 方案比较与选择 （1）可控增益放大方案一：采用可编程放大器的思想，将输入交流信号作为高速DAC 的基准电压，用DAC 的电阻网络构成运放反馈网络的一部分，通过改变DAC 数字控制量实现增益控制。

理论上讲，只要DAC 的速度足够快、精度足够高就可以实现很宽范围的精密增益控制，但是控制的数字量和最后的20dB 不成线性关系而成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降，因此不选用此方案。

方案二：选用两级集成可控增益放大器直接耦合作为增益控制，集成可控增益放大器的增益与控制电压成线性关系，控制电压由单片机控制DAC 产生。

单级集成可控增益放大器AD603具有-10dB 到+30dBdB 的增益控制范围，两级级联后理论上可达到-20dB 到+60dB 的增益控制范围，精度达到0.5dB,带宽90MHz ，可以满足题目指标要求。

采用集成可控增益放大器AD603实现增益控制，外围电路简单，便于调试，而且具有较高的增益调节范围和精度，故采用此方案。

（2）功率放大电路方案一：采用分立元件实现宽带功率放大器，可以实现较大输出电压，但需采用多级高频放大电路，受电路分布参数影响，调试难度大，带宽难以保证，所以不选用此方案。

2009年全国大学生电子设计竞赛设计报告参赛题目：宽带直流放大器题目编号：C参赛队员：许文燕张舒徐琴参赛单位：南京邮电大学日期：二〇〇九年九月五日摘要本设计使用两片集成运放THS3001级联组成前置放大电路，并由运算放大器加分立器件三极管构成复合放大器实现末级功率放大电路，通过增益控制电路实现0~65dB范围内的增益可调，放大器带宽可在10MHz或5MHz两档之间选择。

整个系统由单片机控制，通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制，TFT 液晶显示器显示所设置的状态及参数。

关键词：前置放大功率放大增益控制低通滤波器设计报告一、系统方案论证与比较1、宽带直流放大器设计方案方案一：采用集成运算放大器芯片级联构成。

集成运放芯片使用简单，精度高，但是采用这种方案，放大器可实现的输出功率不够，无法满足本课题指标（本课题要求最大输出电压正弦波有效值V o≥10V），通常此类集成电路都难以直接驱动50Ω的负载。

方案二：采用分立元件，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，末级采用大功率器件来保证输出功率，通过负反馈电路来确定增益。

该方案可实现的放大器工作频率高、功率大，但其电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。

此外，由于电路采用了多级放大，其稳定性差，容易产生自激现象。

方案三：集成运放和分立元件相结合。

宽带集成运放级联构成前置放大电路，实现小信号的前置放大及增益要求；运算放大器加分立器件三极管构成功率扩展型电路实现末级功率放大。

方案选定：经三种方案比较，决定采用方案三，该方案可以将集成运算放大器高增益、低直流漂移的优点与分立元件功放输出功率大的优点相结合，达到本课题的设计要求。

2、电压增益控制设计方案方案一：通过反馈网络控制放大器的电压增益。

这种方案电路简单，但是干扰信号会伴随输入的小信号经过前级和后级放大器放大，使输出信号的信噪比无法满足题目指标。

方案二：在末级放大电路后加精心设计的衰减网络，对输出电压进行增益控制。

宽带直流放大器摘要：本系统采用FPGA和AT89S52单片机构成的最小系统为控制核心，设计了一个输入电压有效值小于10mV的宽带直流放大器。

其3dB通频带为0～10MHz，在0～9MHz通频带内增益起伏不超过1dB。

系统的基本放大器部分主要由前置放大、可控增益放大和后级功率放大构成，其中前级放大采用高速低噪声电压反馈型运放芯片LM6172实现；可控增益放大以AD600为核心，通过12位串行DAC给予不同的控制电压的方式来达到增益步进5dB （手动连续可调）,总增益从0dB到60dB的目的；后级功率放大由3个电流反馈型放大器AD811构成，其输出电压正弦波有效值V o不小于10V，输出信号波形无明显失真。

通过键盘输入控制、人为预置放大器的带宽值和 64*128点LCD显示，本系统界面友好美观，控制方便。

关键词：程控放大，AD600，功率放大正文：一、方案比较设计与论证1.程控放大方案比较与论证方案一：采用三极管搭接实现。

为了满足增益60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。

对电路输出采用二极管包络检波产生反馈电压调节前级电路实现自动增益的调节。

本方案由于大量采用分立元件，如三极管等，电路复杂，设计难度大，增益可控、高带宽均难以实现。

而且不可控因素多，电路稳定性差，调试难度也大。

故不采用。

方案二：采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为D/A的基准电压。

理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高就可以实现很宽范围的精密增益调节。

但是，由于控制量和增益呈指数关系，会造成增益调节不均匀。

方案三：使用控制电压与增益成线形关系的可编程放大器PGA，用控制电压和增益成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制。

采用可控增益运放AD600实现。

AD600的增益范围为0dB到40dB可调，具有低输入噪声、低失真、低功耗的良好，另外具有直流到35MHZ的高带宽范围，极能满足题目直流宽带放大器各方面的设计要求。

这种方法的优点是电路集成度高，条理清晰，控制方便，易于用单片机处理，能实现系统要求。

万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据酬川一——～矬然缓编者按：为了帮助初学者解决印制板设计中的一些技巧性问题，从２０１０年第２期起，我们将刊登“跟我学做印制板”连载，详尽地讲解印制板设计制作中的各个技术细节。

内容的安排，以“讲座”的形式刊出，每期重点讲解一个专题，整个内容的重点在印制板的设计，也涉及电原理图设计过程中的一些问题等．（接上期）印制板设计跟我学做印制板（６）１．印制板设计的准备工作：建立设计文件新建一个印制板设计文件。

可以根据实际需要，采用如下方法之一。

（１）使用向导新建ＰＣＢ文件Ｐｒｏｔｅｌ设计软件提供了新建ＰＣＢ板设计文件的向导。

点击主工具栏“新创建任意文件”按钮（图１）或直接打开工作文件面板（Ｆｉｌｅｓ）。

单击“根据模板新建”栏下的“ＰＣ８ＢｏａｒｄＷｉｚａｒｄ…”选项（见图２）．出现“新建电路板向导”对话框，如图３所示。

图１新创建任意文件整个向导有多个对话框，都比较简单，这里就不贴图了．只做简要文字说明。

单击下一步按钮进入“选择电路板单位”对话框。

如选择“英制”。

则在ＰＣＢ设计中系统使用ｍｉｌ（密尔，千分之一英寸。

１ｍｉｌ＝Ｏ．０２５４ｍｍ）作为长度单位；如选择。

公制”，则使用ｍｍ（毫米）作为长度单位。

由于大多数元件封装的引脚采用英制单围２使用ｌ—ａＪ导新建印ＩＪ制板选项田（噬州开辫Ｉ惩Ｆ利戳地Ｊ，ｌ‘位（尤其是直插式图３“新建电路板向导”对话框与地短接，测出输出信号幅度测试结果：在ＡＶ＝６０ｄＢ时，输出端噪声电压的峰一峰值ＶＯＮＰＰ为Ｏ．２Ｖ。

（６）输入电阻与负载电阻阻值测试测试方案选择：系统设计方案保证了输入阻抗大于５０Ｑ，负载电阻用万用表直接测量。

测试结果：输入阻抗：＞５０Ｑ负载电阻：５０ＢＱ四、总结题目要求输入有效值小于等于１０ｍｖ，实际输入的有效值可以达到１ｍｖ，但在我们在现有的仪器条件下，信号幅度输出小时噪声大，造成输出波形噪声较大。

放大器的增益最大可达７０ｄＢ，但超过７０ｄＢ后放大器容易出现自激振荡。

宽带直流放大器第三组：陈吉洋、杨在然、周佳佳本设计以超低功耗单片机STM32为控制核心，通过可控增益放大器AD603与OPA642分别实现信号增益的调节和末级的功率放大，在0～10M带宽范围内的小信号进行有效放大，实现增益0dB～100dB 范围内的步进程控可调和手动连续可调，最大不失真输出电压有效值达10V。

系统主要由六个模块组成:直流稳压源、前置缓冲电路、可控增益放大电路、滤波器模块、功率放大模块和控制与显示模块。

本设计在前置缓冲电路对信号进行初步处理，减小后续模块中的噪声来源，同时在后级放大电路中利用软件对后级放大器电路进行补偿，把系统的失调和漂移抑制在较低的限度之内。

关键词：可控增益放大器功率放大带宽一、系统方案论证1.总体方案论证分析放大器设计要求的指标，带宽和增益要求高，放大器带宽为10MHz 以上，增益在0dB～60dB之间可调，并且要求能够在50Ω的负载提供有效值为10V 的正弦波输出。

针对上述特点，我们将整个放大器分为五个模块：前置缓冲级，增益可调的中间放大级，末级功率放大级，控制显示电路和直流稳压电源。

系统整体框图如图1所示。

其中难点是增益可调放大级和末级功率放大级，下面对这两个部分的方案分别进行设计论证。

图1、系统整体框图2.1放大器的论证与选择方案一：单运放电路。

简单的测量放大器是由仪器放大器和可变增益放大器级联而成，该放大电路的优点是电路简单，易于实现，但其零漂很大，放大精度也差。

方案二：精密斩波稳零电路。

精密斩波稳零运放具有更加理想化的性能指标，一般情况下不需要调零就能正常工作，大大提高了精度，但其带宽很小，难以满足设计要求。

方案三：模拟增益可编程运放电路。

使用微控制器控制模拟增益可编程运放可以灵活的实现增益的步进，同时可以实现比较大的增益，但其结构和指令比较复杂，开发周期较长。

方案四：多级运放电路。

应用多级运放可以得到很大的增益，并且对单个运放的性能要求较低，系统总增益等于各运放增益的和，可以将信号放大和功率放大分开处理；带宽也比较好控制，可以选择多种耦合方式，充分的发挥出电路的性能；电路结构也比较简单。

宽带直流放大器设计报告宽带直流放大器摘要：本设计采用STC89C52RD单片作为其测试和控制核心，能够测试放大前后信号的有效值,通过闭环反馈,实现放大增益的稳定。

本系统用单片机控制模拟开关进行增益程控，控制A/D1100采样，控制数模转换器反馈增益状态，控制LCD数据显示，使整个系统能够协调工作,实现宽带直流放大、稳定增益、增益连续调节的功能，AGC功能，高、低频功率放大。

关键词：宽带直流放大，功率放大，AD1100，AGC1. 系统方案1.1系统基本方案经研究，本系统可以分为以下几个基本系统：处理器，控制放大系统，显示、按统，检波、反馈系统。

通过按键进行频率范围选择，放大增益选择。

经处理器处理后，输出指令，控制放大系统选择正确的放大通道增益。

在输出端设置检波，处理器分析输出信号后，将反馈信号回馈给放大系统，以达到增益稳定的效果。

系统框图构架如图。

图1-1 基本系统框图1.1.1 处理器的选择根据宽带放大器的性能要求，本系统需要处理器辅助的步骤有：测得输入电压信号的频率、根据输入信号频率选择不同的放大通道、将当前的放大状态和放大倍数显示于LCD。

分析可以发现该系统对处理器的要求并高，只要保证能够测得较为精确的信号频率，因此我们决定选用STC51系列单片机，其中一款STC5A6S2自带了0Hz至4MHz测频功能，该处理器既能很好地完成处理任务又可以降低制作成本。

1.1.2 模块方案比较、论证和选择(1) 检波反馈模块：为了得到稳定的放大增益，且达到要求的1dB的波动范围，首先要在输出端设置一个输出信号的幅值检测点，处理分析后合成反馈信号。

方案一：利用AD637作有效值检测，AD637使用简单，且精度较好，但是在我们测试时发现，它的高频响应并不是很好，因此我们试图采用其他的方案。

方案二：在隔除直流的前提下，交流信号的峰值与其有效值呈线性比例关系。

因此可以采用包络电路提取其峰值，经过包络电路后的信号为一直流信号，容易测得。

关于举办《ZSCS杯赛》实施办法本项赛事是由学院实验中心主办，中山市计算机学会协办，属于市级竞赛。

竞赛以09年全国大学生电子设计竞赛题目为基础，主要面向我院设有电子专业课程的各系学生。

利用原比赛基础，将现场比赛办法改成课外制作。

以充分发挥学生的智能和动手能力。

竞赛设计为两个阶段。

第一阶段为课外自由制作，完成时间为15天。

第二阶段为现场答辩和应对制作，根据比赛作品完成情况，设计不同的现场题目，以检验学生的基本功和临场应对能力。

本次竞赛本院学生均可报名参加。

以小组为单位，由学生自主报名，三人组成参赛小组。

自行邀请指导老师。

赛事分两步完成。

11月4日前报名。

11月18日至20日交作品，21、22组织评审（现场答辩和应对制作）工作。

11月底完成颁奖工作。

大赛的评审工作在实验大楼A301实验室完成。

现场制作比赛，在实验大楼A408实验室。

1、报名：参赛学生可于11月4日以前到教学楼3-216欧老师处报名，根据报名要求填写报名内容。

2、收集作品：11月18日到20日为作品收集时间，参赛选手将完成赛题基本要求的作品交到大赛指定地点（实验大楼A409丁老师处）。

根据作品的参赛情况，经过初评，通知获评审资格的选手参加作品演示和现场答辩（时间和地点和地点届时准确通知）。

3、作品评审：作品收集后，由大赛评委择时在实验中心301实验室对参赛选手演示的结果进行打分和对选手进行考评。

评分规则按各个题目规定的要求，各自评委打分，最后平均综合，确定进入复赛选手。

4、复赛：经评选进入复赛的选手到408实验室进行复赛。

复赛内容以基础电路制作为题。

要求各个小组独立制作，现场由监考人员监督。

各小组之间不得商量，交流。

现场制作的器材由实验中心准备。

5、本次大赛评审的内容参照全国竞赛的评比办法：1）、对作品的功能、技术指标的评比及性价比的评比。

2）、作品的制作工艺评比。

3）、对作品测试报告和论文的评比6、大赛机构：组委会：周艳明、杨华银、马云辉、顾晓勤、傅瑜评委：刘根据、石建国、丁其林、张正明、邓春健、刘宝军秘书处：丁其林、张志斌、欧建韶总顾问：杨华银7、奖项设置：一等奖：设3个名额二等奖：设5个名额三等奖：纪念奖若干名8、大赛题目：分以下六个题目，各参赛小组可选择一到两个题目进行参赛。

数字电子电路实验四直流放大电路实验报告1. 实验目的本实验旨在通过搭建直流放大电路，了解并掌握直流放大电路的基本原理和实验操作。

2. 实验器材- 直流电源- 电阻- 电容- 变阻器- 电压表- 电流表- 示波器3. 实验步骤1. 按照实验电路图搭建直流放大电路。

2. 调节电流表和电压表的量程，确保能够准确读取电流和电压值。

3. 使用示波器观察输入信号和输出信号的波形。

4. 调节变阻器，改变放大倍数，观察输出信号的变化。

5. 记录不同输入信号对应的输出信号的电压值，并绘制输出特性曲线。

4. 实验结果通过实验观察和记录，得到了直流放大电路的输出特性曲线如下图所示：根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 随着输入信号的增大，输出信号的幅度也增大，符合直流放大的特性。

2. 当输入信号超过某一临界值后，输出信号的幅度将趋于饱和，不能继续线性放大。

5. 实验总结通过本次实验，我们深入了解了直流放大电路的基本原理和实验操作。

我们成功搭建了直流放大电路，并观察到了输出特性曲线的变化。

实验结果与理论相符，证明了直流放大电路的有效性。

同时，在实验过程中我们还发现了一些问题和不足之处，例如电路中可能存在的干扰和噪声问题，需要进一步改进和优化电路设计。

以及操作过程中对电流表和电压表读数的准确性要求较高，需要注意操作细节。

通过本次实验，我们不仅加深了对直流放大电路的理论认识，同时也提高了实验技能和实验数据处理能力。

6. 参考资料- 课程讲义和教材- 相关电子电路实验指导书- 互联网相关学术论文和资料。

运算放大器的应用实验报告运算放大器的应用实验报告引言：运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）是一种重要的电子元器件，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。

它在现代电子电路中有着广泛的应用。

本实验旨在通过实际操作和测量，探索运算放大器在不同电路中的应用，并验证其性能。

一、直流放大电路实验：1. 实验目的：通过搭建直流放大电路，观察运算放大器的放大效果，并测量其放大倍数。

2. 实验步骤：（1）搭建直流放大电路，将运算放大器的正、负输入端分别连接到输入信号源和地线。

（2）调节输入信号源的幅度，记录输出信号的幅度。

（3）改变输入信号的频率，观察输出信号的变化。

3. 实验结果和分析：通过实验数据的测量，我们得到了输入信号和输出信号的幅度数据，并计算了放大倍数。

结果显示，运算放大器能够将输入信号放大数倍，并且在一定频率范围内保持较好的线性放大特性。

二、反相放大电路实验：1. 实验目的：通过搭建反相放大电路，探索运算放大器的反相放大功能，并测量其放大倍数和频率响应。

2. 实验步骤：（1）搭建反相放大电路，将运算放大器的正输入端接地，负输入端连接到输入信号源。

（2）调节输入信号源的幅度，记录输出信号的幅度。

（3）改变输入信号的频率，观察输出信号的变化。

3. 实验结果和分析：实验数据显示，反相放大电路能够将输入信号进行反向放大，并且放大倍数与输入信号的幅度成反比。

此外，随着输入信号频率的增加，输出信号的幅度逐渐下降，表明运算放大器的频率响应存在一定的限制。

三、非反相放大电路实验：1. 实验目的：通过搭建非反相放大电路，研究运算放大器的非反相放大功能，并测量其放大倍数和频率响应。

2. 实验步骤：（1）搭建非反相放大电路，将运算放大器的正输入端连接到输入信号源，负输入端接地。

（2）调节输入信号源的幅度，记录输出信号的幅度。

（3）改变输入信号的频率，观察输出信号的变化。

3. 实验结果和分析：实验数据显示，非反相放大电路能够将输入信号进行非反向放大，并且放大倍数与输入信号的幅度成正比。

宽带直流放大器（杨秋云）组员：李华卫毛丽君杨秋云肖茜雯谭平平摘要：本作品以STM32F103VET6为控制核心，采用宽带放大芯片LMH6624和压控放大器VCA810结合方式，实现了设计中可调增益的要求；采用低噪声电流反馈运放THS3091芯片实现了10V有效值输出的功率放大；在系统设计中，采用了合理的阻抗匹配，规范的线路布局和有效的散热设置，并且综合考虑了去耦、滤波，以及使用同轴电缆屏蔽干扰，降低功耗，减少了高频信号的噪声和自激，全面提高了系统的稳定性。

经测试，指标达到设计的要求。

关键词：STM32F103VET6 LMH6224 VCA810 THS3091一、方案论证与选择1、前级放大模块方案一：采用三极管和各分立元件构成前级放大器。

实现不小于22dB的增益，本方案成本低，但电路复杂，调试繁琐，且电路稳定性差，容易产生自激现象。

方案二：采用集成芯片。

采用放大器LMH6624做前级放大的核心器件，具有低噪声、低功耗、高性能的优点。

所以我们采用此方案。

2、可控增益放大模块方案一：采用场效应管控制增益实现。

采用单片机控制场效应管工作在可变电阻区，利用其电压与电阻的线性关系实现增益的控制，但由于大量分立元件的引入，使得电路复杂且稳定性差。

方案二：采用程控放大器VCA810实现。

因为VCA810的可调范围-40dB~+40dB，那么可直接采用VCA810作为放大的中间调节级对已进行小倍数放大的信号进行再次放大或衰减。

更有一点就是VCA810具有宽带低噪声，并且以dB为单位的线性增益的特点。

该方案方便、稳定，可操作性强，所以采用此方案。

3、低通滤波模块方案一：采用集成芯片实现有源滤波电路。

集成芯片成本较高，而且截止频率难达到设计的要求。

方案二：采用椭圆低通滤波器。

椭圆低通滤波器是一种零、极点型滤波器，它在有限频率范围内存在传输零点和极点。

同样的性能要求，椭圆低通滤波器的通带和阻带都具有等波纹特性，因此通带，阻带逼近特性较好，比其它滤波器所需用的阶数都低，而且它的过渡带比较窄，可以更好的达到设计的要求，所以采用此方案。

摘要本文设计了一种前置放大电路，在较宽的频率范围内具有良好的直流和交流特性。

该电路具有输出频率高(DC~15MHz),电压增益连续可调等优点。

该设计前级放大电路由高增益带宽积、低功耗、低失调、低温漂的AD8056两级串联组成，通过继电器控制实现0dB、20dB、40dB放大。

利用乘法型D/A转换芯片TLC7628组成增益有256*256等级的乘法器，该功能由单片机控制实现至少60dB的衰减。

高带宽的电流反馈型运放AD811组成的后级放大电路是本系统的驱动级，可实现20dB放大。

整个系统由单片机控制继电器与D/A转换器，当输入小信号时，具有较高的带宽并且可以实现至少0~60dB连续可调与带宽预置显示的功能。

该系统简单、设计新颖，性价比高。

关键词：宽带增益连续可调预置增益一、方案论证与比较1.1宽带直流放大电路选择方案一：用单片机控制D/A转换器来产生连续可调的电压；用D/A产生的电压来控制压控增益放大器实现对信号的0～20dB增益连续可调；再选择通过两级20dB增益的放大器，最终实现放大器增益在0～60dB范围内连续可调。

基本框图如图1-1所示。

图1-1 方案一基本框图方案二：输入信号先通过两级20dB增益的放大器，实现信号的40dB放大；在通过模拟乘法器实现0～60dB的衰减；信号再通过一级20dB增益的放大器，实现增益在0～60dB范围内连续可调。

基本框图如图1-2所示。

图1-2 方案二基本框图方案三：输入信号通过两级0dB和20dB增益可设置的放大器，可对信号实现0dB、20dB、40dB放大；再通过D/A转换器对信号实现0～20dB的连续衰减；最后使信号再通过一级20dB 增益的放大器，对信号实现0～60dB放大连续可调。

基本框图如图1-3所示。

图1-3 方案三基本框图方案比较：以上各方案均可对信号实现0～60dB放大连续可调。

通过分析可知，方案一中用到的器件较多并且一些器件的价格比较贵，经济性、可操作性没有其它方案高；方案二要求模拟乘法器最大实现1000倍的衰减，这在实际中较难实现；方案三用到的器件比较少，器件的价格也不贵，同时对器件性能的要求也不是很苛刻。

宽带直流放大器设计报告设计部分：1、系统框图输入信号通过前置放大器实现输入电阻≥50欧，经过中间放大器，将信号放大，最后经末级放大器达到了负载电阻（50±2） 的指标要求2、硬件电路设计（1）前级放大电路前置放大电路使用电压跟随器实现，如下图所示本系统的通频带为0-10MHZ，为避免引入噪声，其输入阻抗必须限定定在50欧~100欧之间，若电压跟随器的阻抗为Rn，上图电路的输入阻抗为R=Rn//R1=R1*Rn/(Rn+R1)其结果R约等于R1，实际电路应用中，R1取100欧，则R大于50欧此前置放大器有缓冲、隔离的功能，其电压增益接近于1，运算放大器用opa642，此放大器的增益带宽积为400MHz（2）中间放大电路中间放大电路由固定增益模块和增益控制模块组成，从而实现增益可控OPA620集成运放的开环增益带宽积为200MHz，为满足系统的最大通频带10MHz的要求，由OPA620构成的单级闭环放大器的最大增益不能大于A（dB）=增益带宽积/10MHz=20dB由OPA620的幅频和相频特性得，当单级闭环放大器的增益为20dB时，线性相位为零的最大频率约为3MHz，而为16dB时通频带为12.5MHz满足通频带带宽的设计要求。

而增益要大于40dB，则可以用两级16dB级联，再级联一个由AD603构成的增益控制模块增益控制模块AD603的工作原理：电源电压Vs：±7.5V；输入信号幅度VINP：+2V；增益控制端电压GNEG和GPOS：±Vs当脚5和脚7短接时，AD603的增益为40Vg+10，这时的增益范围在-10～30dB。

当脚5和脚7断开时，其增益为40Vg+30，这时的增益范围为10～50dB。

如果在5脚和7脚接上电阻，其增益范围将处于上述两者之间。

而前两级增益为35dB，为使增益大于40dB，则vg要在-0.05 v~0.5v（3）末级放大电路（此部分参考09国赛，对于工作原理不是很清楚）。

目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................ I I 第一章前言. (1)1.1概述 (1)1.2宽带直流放大器的应用前景 (1)1.3 课题研究的主要工作 (2)1.3.1 课题研究内容 (2)1.3.2 预期目标 (2)1.3.3本课题研究的难点 (3)第二章系统整体设计方案 (4)2.1 宽带直流放大器的基本原理 (4)2.2 主要模块比较与选择 (4)2.2.1 主放大器方案比较与选择 (4)2.2.2 增益控制电路方案的比较与选择 (5)2.2.3 功率放大电路方案的比较与选择 (6)2.2.4 后级放大电路的比较与选择 (6)2.2.5 有效值测量电路的比较与选择 (6)2.2.6 稳压电源部分的比较与选择 (7)2.2.7 数据处理和控制核心选择 (7)2.3 系统框图设计 (7)第三章理论分析与计算 (9)3.1 宽带增益积 (9)3.2 通频带内增益起伏控制 (10)3.3 线性相位 (11)3.4 抑制直流零点漂移 (11)3.5 放大器稳定性 (12)第四章系统硬件电路设计 (13)4.1 跟随、反相电路的设计 (13)4.2 差分放大电路的设计 (14)4.3 增益控制电路的设计 (15)4.4 补偿电路的设计 (15)4.5 后级功率放大电路的设计 (16)4.6 各级增益控制的设计 (16)4.7通频带选择网络的设计 (17)4.8 程控放大电路的设计 (18)4.9 电源模块的设计 (18)第五章系统软件设计 (20)5.1 STC89C51RC/RD+系列单片机简介 (20)5.2 stc89c52的定时/计数器编程的相关寄存器介绍 (21)5.2.1定时器/计数器方式控制寄存器TMOD (21)5.2.2 定时器控制寄存器TCON (21)5.2.3 中断允许控制寄存器IE (22)5.3 软件流程图 (22)第六章系统测试 (24)6.1 测试使用仪器与设备 (24)6.2测试方案与测试结果 (24)6.2.1 测试方法 (24)6.2.2 测试结果与分析 (24)6.2.3 误差产生原因 (26)6.3 设计和调试中遇到的问题 (26)6.3.1 带宽增益积 (27)6.3.2 通频带内增益起伏控制 (27)6.3.3 抑制直流零点漂移 (28)6.3.4 放大器稳定性 (29)第七章结束语 (30)参考文献 (31)致谢 (32)宽带直流放大器的设计摘要本作品基于压控放大器设计，由前级放大模块、增益控制模块、后级功率放大模块、A/D(D/A)模块、显示模块和电源模块组成。

宽带直流放大器——年全国大学生电子设计大赛(C题)宽带直流放大器宽带直流放大器是一种常见的电子器件，广泛应用于通信系统、射频领域和电源管理等领域。

年全国大学生电子设计大赛的C题正是关于宽带直流放大器设计。

本文将围绕这个题目展开论述。

一、概述宽带直流放大器是一种具有高增益和宽频带的放大器。

它能够在直流到高频范围内提供稳定的放大功能。

在通信系统中，宽带直流放大器常用于信号放大、频率转换和滤波等应用。

而在射频领域，它主要用于功率放大和射频信号传输。

此外，在电源管理中，宽带直流放大器则用于实现高效的电能转换。

二、电路设计1. 选择合适的放大器类型：宽带直流放大器可以采用多种放大器结构，如共射极、共基极和共集极三种基本的放大器结构，或者采用复合放大器结构。

根据具体要求和应用场景，选择适合的放大器类型。

2. 设计合适的输入输出匹配电路：输入输出匹配电路的设计对于宽带直流放大器的性能至关重要。

通过合理选择电阻、电容和电感等元件，并根据实际情况调整其数值，可以实现输入输出电路的匹配。

3. 优化放大器的增益与带宽：宽带直流放大器需要在保证足够增益的同时，实现尽可能宽的频带。

通过合理选择放大器的参数，如电阻、电容和电感等，以及调整器件的尺寸和工作电压等，可以优化放大器的增益与带宽。

4. 提高直流工作点的稳定性：宽带直流放大器在工作时需要保持稳定的直流工作点，以确保放大器正常工作。

可以采用负反馈、电压稳定源等方法，提高直流工作点的稳定性。

三、性能指标1. 增益：宽带直流放大器的增益是衡量其放大能力的重要指标。

增益的大小决定了信号的放大程度，一般以分贝(dB)为单位表示。

2. 带宽：宽带直流放大器的带宽是指在其输出信号的幅度衰减到原始信号的70.7%时对应的频带范围。

带宽的大小决定了放大器能够传输的频率范围。

3. 输出功率：宽带直流放大器的输出功率是指在给定负载下，放大器能够输出的最大功率。

输出功率的大小决定了放大器的输出能力。

2009年全国大学生电子设计竞赛【本科组】宽带直流放大器（C题）摘要：本宽带直放大器使用一片ad8039两级前置放大然后经过由VCA810组成的程控放大电路经过5M和10M的三阶无源滤波器再通过AD811精密运放和BUF634缓冲电路接负载输出，整个系统由单片机通过键盘控制，可以在手动与步进放大倍数之间调节，也可以通过按键调节5M和10M通道的滤波器，该系统性能指标良好，增益可以在0~66.8dB之间调节，在规定的带宽范围内幅度波动没有超过1dB,完成了题目的要求。

关键词：前置放大无源滤波步进放大Abstract:The broadband amplifier using a straight ad8039 two levels of preamplifier and then through a programmable amplifier circuit composed of VCA810 through a 5 m and 10 m of third-order passive filter through AD811 precision op-amp and BUF634 load output buffer circuit, the whole system is controlled by a single-chip microcomputer by keyboard, can step between magnification and manual adjustment, can also use buttons adjust the filter of 5 m and 10 m channel, the system performance is good, can be between 0 ~ 66.8 dB gain adjustment, amplitude fluctuations within the bandwidth of the provisions of no more than 1 dB, completed the topic request.Key Word：pre-amplification Passive filter Step amplification目录1. 系统设计 (1)1.1设计要求 (1)1.1.1设计任务 (1)1.1.2技术指标 (1)1.2方案比较与选择 (2)1.2.1可控增益放大方法比较与选择 (2)1.2.2功率输出部分方法比较与选择 (2)1.2.3直流稳压电源方案比较 (3)2. 单元电路设计及参数计算 (4)2.1前置放大模块 (4)2.2可控增益放大模块 (4)2.3 3dB截止频率为5MHz和10MHz滤波器模块 (5)3. 软件设计 (7)3.1程序总体流程图 (7)3.2程序清单（见附录2） (7)4.系统测试 (7)4.1测试仪器 (7)4.2测试结果 (8)5. 结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)附录1 主要元器件清单 (10)附录2 程序清单 (11)1.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计并制作一个宽带直流放大器及所用的直流稳压电源。

2009年全国大学生电子设计竞赛宽带直流放大器（C题）【本科组】设计成员：宋安（20111305013）尤天羽（20111305046）汤柯（20111305053）2013年8月10日摘要本系统由前级放大电路，调零加法器电路，滤波电路，后级程控放大电路，功率放大电路和电源模块六个功能模块组成。

其中前级放大实现0-40dB的放大，有连续和步进两种模式，其中步进由程控增益放大器AD603来实现；补偿零点漂移采用调零加法电路来实现且同时实现10dB的放大；滤波带宽分为5M和10M，通过继电器选择通路；后级程控电路将电压增益固定为3种，分别为-20dB、0dB 和20dB；后级功率输出模块由集成芯片THS3091构成,可将电压放大10dB；系统控制模块以意法半导体公司的STM32为主,可完成增益设定、电压有效值计算、输出电压有效值显示和带宽选择等功能。

最终实现最大电压增益≥60dB且在0-60dB内连续或步距为5dB可调；放大器的带宽可预置并显示;3dB通频带0-10M。

关键字：零点漂移；程控放大；宽带；功率放大AbstractThe system is composed of pre amplification circuit, zero adder circuit, filter circuit, after class program-controlled amplifying circuit, power amplifying circuit six function module and power supply module. The preamplifier amplifier 0-40dB, continuous and step two modes, one step by the programmable gain amplifier AD603 to achieve zero drift; compensation using zero addition circuit to realize and amplification and 10dB; the filter bandwidth is divided into 5M and 10M, the relay selection path; after class program-controlled circuit voltage gain is fixed at 3, respectively -20dB, 0dB and 20dB; after the power output module is composed of integrated chip THS3091, the voltage amplifier 10dB; system control module to the company of meaning law semiconductor STM32, can complete the gain setting, voltage effective value calculation, effective value of output voltage display and bandwidth selection function. Finally realize the maximum voltage gain is greater than or equal to 60dB and in the 0-60dB continuous or step for 5dB adjustable; the bandwidth of the amplifier can be preset and display; 3dB pass band 0-10M.Keywords: Zero drift; programmable gain amplifier; broadband; power amplifier目录1系统方案 (1)1.1 理论分析与框图设计 (1)1.2系统总体方案论证与选择 (1)2单元电路设计 (3)2.1 前级放大模块 (3)2.2 调零加法电路模块 (3)2.3 滤波模块 (4)2.3 后级程控放大模块 (5)2.3 功率放大模块 (6)2.3 电源模块 (7)3程序设计 (8)3.1程序设计思路与功能描述 (8)3.2程序流程图 (9)4测试方案与测试结果 (10)4.1 测试条件与仪器 (10)4.2 测试方法与测试结果 (11)5总结 (19)附录1：滤波器设计公式 (14)附录2：源程序 (16)附录3：参考文献 (17)宽带直流放大器（C题）【本科组】1系统方案1.1理论分析与设计框图为达到设计要求，放大器必须采用多级直接耦合连接方式，因此本次设计的重点在于电压增益的提高、抑制零点漂移和通频带的扩展，难点在于消除自激振荡、抑制零点漂移、降低增益起伏，整个设计始终围绕这几点展开。

2009年C题宽带直流放大器本设计利用凌阳单片机自带双路DAC控制可变增益宽带放大器AD603来实现直流宽带放大。

宽带直流放大器中北大学刘明苗江龙冷佳鹏摘要：本设计利用可变增益宽带放大器AD603来实现宽带直流放大，使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。

整个系统通频带为0～6MHz，在0～5.5MHz内增益起伏小于1dB，最小增益0dB，最大增益53dB。

增益在0～53dB 可实现1dB、3dB、5dB、10dB步进和步减。

最小输入电压小于10mV。

最大不失真输出电压有效值达 3.7V。

本系统的核心控制功能由凌阳单片机实现。

由于其内部资源丰富，内嵌两路10位DAC，因而能更好的实现电路的功能。

关键词：AD603 凌阳单片机宽带直流放大一、方案选择与论证本系统电路分为以下几部分：放大电路、增益控制部分、键盘及LCD显示部分和稳压电源四大功能模块。

1、主放大电路方案一：利用高速运放加数字电位器构造可程控放大器，通过控制数字电位器阻值来控制放大器增益。

但数字电位器建立时间最快也需几us，加之数字电位器3db截止频率一般在几百KHz，当输入信号为MHz数量级下阻值准确性会产生失真，使得程控变得困难，而且高速运放在低频下的响应远不能满足要求。

因此，此方案可行性较差。

方案二：对高低频信号分别搭建两路程控运放电路，通过单片机对输入信号测频进而控制模拟开关进行通道切换。

但是性价比较高的模拟开关一般导通内阻较大，不利于应用于小信号放大电路，加之单片机对宽带信号进行测频实现起来也相当困难。

方案三：利用可变增益宽带放大器AD603级联实现主放大电路。

AD603是一个低噪声、低畸变、高增益精度的增益可调的集成运放；其工作模式有三种，其中工作在模式1时带宽为90MHz。

其控制方式为电压控制型，改变差放输入口GPOS和GNEG之间的电压差Vg，便可实现增益大小的调节。

所以我们选用方案三作为主放大电路的实现方式。

2. 直流稳压电源方案一：线性稳压电源。

宽带直流放大器的设计摘要：宽带直流放大器在科研和测量仪器中具有重要作用，本设计以可编程增益放大器VCA822、12位串行D/A芯片DAC7611和TI公司的MSP430F149单片机为核心，设计一种可编程控制电压增益的宽带直流放大器。

宽带直流放大器的电压增益从0dB到60dB，可以通过按键手动连续调节，输出电压有效值从5mV 到12V，控制误差不大于5%，放大器带宽达到10MHz。

最大输出电压正弦波有效值V o≥10V，输出信号波形无明显失真。

在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP≤0.3V。

放大器所用的直流稳压电源的效果比较理想，符合设计的大部分要求。

关键词：宽带直流放大器；MSP430F149；D/A；A/D；可编程。

1.作品简介本设计以VCA822、MSP430F149、DAC7611芯片构成的电路为核心，加上峰点检测电路，滤波放大电路，功率放大电路，按键控制电路，显示电路模块，以实现对宽带直流放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制并显示。

宽带直流放大器的电压增益从0dB到60dB，可以通过按键手动连续调节，输出电压有效值从5mV到12V，控制误差不大于5%，放大器带宽达到10MHz，在0到9MHz通频带内增益起伏小于等于1dB。

最大输出电压正弦波有效值V o≥10V，输出信号波形无明显失真。

在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP≤0.3V。

所设计的放大器所用的直流稳压电源部分的特性比较好，稳压效果相当理想。

按键和显示电路部分实现人机交互，完成对电压放大倍数和输出电压的设定和显示。

2.方案设计2. 1方案论证与选择本设计采用程控的方法对宽带直流放大器的电压放大倍数进行准确控制，同时也能够在当输入电压在一定的范围内变化时输出电压进行自动稳幅。

由于要实现对该宽带直流放大器的电压增益可调的目的，经过分析，电压增益可控制部分的设计得到如下的三种方案。

方案一：利用场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场效应管的分压的这个原理。