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LC谐振放大器设计一、系统方案设计的论证与比较根据设计要求，电路设计框图如下：衰减器部分：采用π型电阻网络来实现40dB衰减，连接示意图如下：衰减器的特性阻抗应要求为50Ω，衰减量40±2dB，频带与LC谐振放大器相对应，中心频率为15MHz。
LC谐振放大器部分：高频小信号放大器的特点：（1）频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络。
（2）小信号信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器)即工作在线形放大状态。
（3）采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。
高频小信号调谐放大器简述：高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。
按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。
对高频小信号放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍数要大。
（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q 值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。
（4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。
谐振频率的确定：高频放大器制作中最关键也是最难的就是选取恰当的电感和电容值，使电路谐振。
谐振时有ωC=1/ωL，通过计算可以确定LC的值，但实际电路与理论计算往往相差很大，甚至能相差十几倍到几十倍，这就需要一定的操作技巧。
多次实验表明，实际振荡频率一般小于计算的频率，这就要用调节的法来确定放大器的谐振频率。
二、电路图连接衰减器电路图：其中R2为后级电路的输入阻抗。
宽带放大器、数字滤波器设计报告参赛院校：山东大学信息科学与工程学院参赛队员：马衍庆、赵海明、郭帅帅日期：2010-8-27目录一、摘要 (3)二、正文 (3)2.1引言 (3)2.2方案论证 (3)2.3各个模块实现原理 (4)2.4系统设计和数据分析 (8)2.5结论和改进措施 (11)三、参考文献 (11)四、附录 (11)一、摘要本设计基于运算放大器TL084进行宽带直流放大器进行设计，实现了放大倍数0到40DB 可调，带宽在300KHz~450KHz之间，输入电阻为50欧姆，输出电阻为1欧姆左右。
并以AVR 单片机为控制核心，对放大的信号用液晶12864进行波形检测显示，并通过AD、DA可以对信号进行实时回放。
回放波形为输入波形的1/2,并通过软件计算出信号的有效值，显示在液晶上。
关键词：宽带直流放大器数字示波器波形还原电路二、正文2.1引言随着微电子技术的发展，人们迫切的要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。
于是，无线通信技术得到迅猛的发展，技术越来越成熟。
而宽带放大器是音响、有线电视、无线通信中不可缺少的部分，于是人们对它的要求也越来越高。
TL084是常用的运算放大器芯片，增益带宽积为2.5MHz~4MHz，每一片中含有四个放大器，是一款非常经济实用的芯片。
2.2方案论证方案一：输入级采用一级跟随器，输出级采用一级跟随器，中间采用两级反向放大器，前一级固定放大在10倍（20DB）左右，后一级放大调整到放大倍数0~10倍，总的放大增益为0~40DB。
方案二：输入级采用一级正向放大器，中间采用两级反向放大器，在第三级放大器设置为0~6.36DB 可调。
第一级放大倍数为6倍，第二级放大倍数为4倍。
方案三：输入级采用正向放大器，中间采用两级反向放大器，输出级采用反向放大器，每一级的放大倍数10DB，其中第二级和第三级设置成可调，即（0~10DB）。
方案一和方案二相比较，采用两级放大，在相同增益带宽积和总放大倍数一定的情况下，其3DB带宽不如三级放大。
2013 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）9 月 4 日8:00 竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制 3 人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）9 月7 日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
射频宽带放大器（D 题）【本科组】一、任务设计并制作一个射频宽带放大器。
二、要求1．基本要求（1）电压增益A v ≥20dB，输入电压有效值U i ≤20mV。
A v 在0～20dB 范围内可调。
（2）最大输出正弦波电压有效值U o≥200mV，输出信号波形无明显失真。
（3）放大器BW-3dB 的下限频率f L ≤0.3MHz，上限频率f H≥20MHz，并要求在1MHz～15MHz 频带内增益起伏≤1dB。
（4）放大器的输入阻抗= 50 ，输出阻抗= 50 。
2．发挥部分（1）电压增益A v ≥60dB，输入电压有效值U i ≤1 mV。
A v 在0～60dB 范围内可调。
（2）在A v ≥60dB 时，输出端噪声电压的峰峰值U oNpp ≤100mV。
（3）放大器BW-3dB 的下限频率f L ≤0.3MHz，上限频率f H≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz 频带内增益起伏≤1dB。
该项目要求在A v ≥60dB（或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波电压有效值U o ≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。
国赛D题增益可控射频放大器Modified by JEEP on December 26th, 2020.D 题增益可控射频放大器电子科技大学作者：谭文张育铭易嗣为摘要本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。
系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大，由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB～66dB总动态增益范围，后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V以上且波形不失真。
系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，各个模块独立线性稳压电源供电，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，本系统达到了题目的所有要求。
关键词：射频宽带放大器、HMC307、AD8009AbstractThis system consists of current feedback amplifier AD8009 and digital attenuator primary System achieve 46dB fixed gain by cascading 4 AD8009 and achieve 4dB~66dB gain dynamic rang with two digital attenuatores. To reach2Vrms output without distortion，we use RF3827 as final amplifier . All parts of system are warped up by shielding box protected from module are supplyed by separate LDO to enhance system’s stability and anti-jamming system pass text andmeet all request of subject增益可控射频放大器（D 题）【本科组】一、系统方案本系统主要由程控增益模块、固定增益放大模块、滤波器模块、功率放大器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
射频宽带放大器D题集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-2013年全国大学生电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）【本科组】2013年9月7日摘要本系统以程控增益调整放大器AD603为核心，外加宽带放大器OPA690的配合，实现了高增益可调的射频宽带放大器。
系统主要由六个模块构成：前置放大电路、一阶RC高通滤波电路、可控增益放大电路、输出缓冲电路、直流稳压电源以及单片机显示控制模块。
系统通过第一级OPA690两级级联电路放大20dB，再通过单片机程控两级级联的AD603实现-20～60dB的动态增益变化，从而满足电压增益Av在0～60dB范围内可调的要求。
整个系统放大器可放大1mV 有效值信号，增益可达80dB，通频带内增益起伏1dB,放大器在Av=60dB的时候，输出噪声电压峰-峰值为80mV，通过单片机控制可实现电压增益Av可预置并显示的功能。
整个系统工作可靠、稳定，且成本低。
关键词：射频宽带放大；可控增益；AD603目录射频宽带放大器（D题）【本科组】1系统方案论证1.1方案比较与选择1.1.1前置放大电路方案一：使用分立元件三极管、电阻、电容、电感等构成前置放大电路。
该电路在元件参数设置不精准的情况下，误差较大，且电路结构复杂，设计困难，调试繁琐，故不采用。
方案二：使用仪表放大电路。
仪表放大器具有低输入失调电压、高共模抑制比、可用单电阻实现增益大范围调节等优点，但是专用的仪表放大器价格通常比较昂贵，所以不予采用。
方案三：采用OPA690运放电路。
OPA690为低噪声、低直流零点漂移运放，且结构简单，调试容易，电路稳定，效果较好。
综合以上三种方案，选择方案三。
1.1.2可控增益放大电路方案一：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。
全国电子设计大赛射频宽带放大器（D题）摘要本设计以增益调整、带宽预置、单片机反馈调节为核心，制作一个射频宽带放大器，要求具有0.3~100MHz通频带，增益0~60dB范围内可调，并且实现输入输出阻抗、最大输出正弦波有效值、指定频带内平坦度等功能指标要求。
由于系统输入信号小，频率高，带宽要求大，可控增益范围宽，并且需要满足平坦度、输出噪声电压等指标。
为此，采用高增益带宽运放组成频带预置、AD8367的压控增益放大系统完成增益调整、单片机实现反馈调节。
除此之外，通过增加缓冲级、外加硬件保护措施有效地抑制了高频信号的噪声和自激振荡。
经测试，系统对mV≤的输入信号实现了增益0~60dB范围内可调，带宽0.3~100MHz，并在11~80MHz频带内增益起伏dB1≤，且全程波形无明显失真。
完成了题目所要求的所有基本要求以及绝大部分发挥部分的性能指标。
关键字：带宽预置AD8367压控增益单片机1. 系统方案设计与论证1.1总体方案设计与论证分析该射频宽带放大器设计的指标，为达到题目所设定带宽与增益可调，并且能够满足在输入和输出阻抗=50Ω的情况下，最大输出正弦波电压有效值达到要求的目的，我们将整个系统分为前置缓冲级、带宽预置、增益调整、输出缓冲级、峰值检波等部分组成，主控器采用STC12系列单片机。
系统整体框图如图1所示： 图1 系统框图1.2前置缓冲级的方案论证与选择前置缓冲电路使用电压跟随器实现，如图2所示。
考虑到本系统的通频带为0.3~100MHz ，且输入阻抗限定为50Ω，由正相输入电压跟随器的输入阻抗为R j 趋于无穷大，所以图2电路的输入阻抗为k k k k R R R R R R R R ≈+*==j jj n i //。
则可令实际电路取R k =50Ω以达到输入阻抗要求。
除此之外，此前置放大电路还具有缓冲、避图2 前置缓冲级免引入噪声等作用，起到了良好的隔离功能。
其电压增益接近于1，运算放大器选用AD8005，此放大器的增益带宽积达到270MHz 。
D 题增益可控射频放大器电子科技大学作者：谭文张育铭易嗣为摘要本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。
系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大，由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB～66dB总动态增益范围，后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V以上且波形不失真。
系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，各个模块独立线性稳压电源供电，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，本系统达到了题目的所有要求。
关键词：射频宽带放大器、HMC307、AD8009AbstractThis system consists of current feedback amplifier AD8009 and digital attenuator HMC307.The primary System achieve 46dB fixed gain by cascading 4 AD8009 and achieve 4dB~66dB gain dynamic rang with two digital attenuatores. To reach 2Vrms output without distortion，we use RF3827 as final amplifier . All parts of system are warped up by shielding box protected from EMI.Every module are supplyed by separate LDO to enhance system’s stability andanti-jamming capability.This system pass text andmeet all request of subject一、系统方案 (1)1.1 程控增益的论证与选择 (1)1.2固定增益放大器的论证与选择 (1)1.3 输出缓冲级放大 (1)1.4滤波器设计 (2)1.5 总体框图 (2)二、系统理论分析与计算 (2)2.1宽带放大器设计 (2)2.2 频带内增益起伏控制 (2)2.3射频放大器的稳定性分析 (3)2.4 增益调整 (3)三、电路设计 (3)3.1固定增益模块设计 (3)3.2程控增益模块设计 (3)3.3后级射频功放模块设计 (3)四、测试方案与测试结果 (3)4.1 测试仪器 (3)4.2 测试方案及测试条件 (4)（1）测试阻抗匹配和负载设置 (4)（2）放大器电压增益测试 (4)（3）放大器BW及增益平坦度测试 (4)-3dB4.3测试结果及分析 (4)（1）放大器电压增益测试 (4)带宽测试 (4)（2）放大器BW-3dB五、参考文献 (4)增益可控射频放大器（D 题）【本科组】一、系统方案本系统主要由程控增益模块、固定增益放大模块、滤波器模块、功率放大器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
本设计由三个模块电路构成：前级放大电路（带AGC部分）、后级放大电路和单片机显示与控制模块。
在前级放大电路中，用宽带运算放大器AD603两级级联放大输入信号，输出放大一定倍数的电压，经过后级放大电路达到大于8V的有效值输出。
ADUC812的单片机显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外，还可以实时显示输出电压有效值。
本设计采用高级压控增益器件，进行合理的级联和阻抗匹配，加入后级负反馈互补输出级，全面提高了增益带宽积和输出电压幅度。
应用单片机和数字信号处理技术对增益进行预置和控制，AGC稳定性好，可控范围大，完成了题目的所有基本和发挥要求。
方案论证与比较1.可控增益放大器部分方案一简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,图1为分立元件放大器电路图。
为了满足增益60dB的要求，可以采用多级放大电路实现。
对电路输出用二极管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，电路比较复杂，工作点难于调整，尤其增益的定量调节非常困难。
此外，由于采用多级放大，电路稳定性差，容易产生自激现象。
方案二为了易于实现最大60dB增益的调节，可以采用D/A芯片AD7520的电阻权网络改变反馈电压进而控制电路增益。
又考虑到AD7520是一种廉价型的10位D／A转换芯片，其输出V out=Dn×Vref/210，其中Dn为10位数字量输入的二进制值，可满足210=1024挡增益调节，满足题目的精度要求。
它由CMOS 电流开关和梯形电阻网络构成，具有结构简单、精确度高、体积小、控制方便、外围布线简化等特点，故可以采用AD7520来实现信号的程控衰减。
但由于AD7520对输入参考电压Vref有一定幅度要求，为使输入信号在mV～V每一数量级都有较精确的增益，最好使信号在到达AD7520前经过一个适应性的幅度放大调整，再通过AD7520衰减后进行相应的后级放大，并使前后级增益积为1024，与AD7520的衰减分母抵消，即可实现程控放大。
2013年全国电子设计竞赛射频宽带放大器（D题）射频宽带放大器设计报告摘要：本系统采用可控增益宽带放大器VCA820和固定增益宽带放大器THS3202，进行合理的的级联和阻抗匹配，在加入后级功率输出，全面提高了增益带宽积。
应用单片机STC89C52对增益进行预置和控制，可实现0到60dB可调。
而且综合应用了电容去耦、滤波、使用屏蔽线传输信号以及使用屏蔽罩等抗干扰措施以减少放大器的噪声并抑制高频自激。
经测试，本方案完成了全部基本功能和部分扩展功。
Abstract: The system uses controllable gain broadband amplifiers VCA820 and fixed-gain broadband amplifiers THS3202, a reasonable cascade and impedance matching, power output level after joining, and comprehensively improve the gain-bandwidth product. Applications SCM STC89C52 preset and control the gain can be achieved from 0 to 60dB adjustable. And comprehensive application of the capacitive decoupling, filtering, use a shielded cable transmission signal and the use of shields and other measures to reduce interference and to suppress high frequency noise amplifier self-excitation. After testing, the program completed all the basic functions and some extended functionality.目录1．方案设计与论证................................... 错误!未指定书签。
1.1 可控增益放大器方案 ......................... 错误!未指定书签。
1.2 固定放大器方案 ............................. 错误!未指定书签。
1.3高频带通滤波器方案.......................... 错误!未指定书签。
1.3 稳压电源方案 ............................... 错误!未指定书签。
2．理论分析与计算................................... 错误!未指定书签。
2.1带宽增益积.................................. 错误!未指定书签。
2.2 通频带内增益起伏控制 ....................... 错误!未指定书签。
2.3 放大器稳定性 ............................... 错误!未指定书签。
3．电路与程序设计................................... 错误!未指定书签。
3.1硬件电路设计................................ 错误!未指定书签。
3.1.1 系统框图.............................. 错误!未指定书签。
3.1.2 前级放大电路 ......................... 错误!未指定书签。
3.1.2 增益调控放大电路 ..................... 错误!未指定书签。
3.1.3带宽控制器............................ 错误!未指定书签。
3.1.4各级电源设计.......................... 错误!未指定书签。
3.1.5主控制器电路.......................... 错误!未指定书签。
3.1.6抗干扰处理............................ 错误!未指定书签。
3.2 程序设计.................................... 错误!未指定书签。
3.2.1主程序流程............................ 错误!未指定书签。
3.2.2中断程序流程.......................... 错误!未指定书签。
3.3.3源程序................................ 错误!未指定书签。
4. 测试方案与测试结果 .............................. 错误!未指定书签。
4.1 测试仪器.................................... 错误!未指定书签。
4.3 相关测试数据 ............................... 错误!未指定书签。
5. 总结............................................. 错误!未指定书签。
5.1 本作品达到的指标如下： ..................... 错误!未指定书签。
5.2 存在问题及改进措施 ......................... 错误!未指定书签。
参考文献：.......................................... 错误!未指定书签。
附录1：............................................ 错误!未指定书签。
1．方案设计与论证经过仔细地分析和论证，我们认为此次射频宽带放大器可分为可控增益放大器，固定增益放大器，LC滤波，功率放大等模块。
1.1 可控增益放大器方案方案一：采用场效应管或三极管控制增益。
主要利用场效应管的可变电阻区（或三极管等效为压控电阻）实现增益控制，本方案由于采用大量分立元件，频带宽，电路复杂，调试困难，稳定性差。
方案二：为了易于实现最大 60dB 增益的调节，可以采用高速乘法器型 D/A实现，比如 AD7420。
利用 D/A 转换器的 VRef 作信号的输入端，D/A 的输出端做输出。
用 D/A 转换器的数字量输入端控制传输衰减实现增益控制。
此方案简单易行，精确度高，但经实验知：转化非线性误差大，带宽只有几 kHz，而且当信号频率较高时，系统容易发生自激。
方案三：根据题目对放大电路增益可控的要求，考虑直接选取可调增益的运放实现（如运放 VCA820）。
其特点是以 dB 为单位进行调节，可调增益±40dB，可以用单片机方便地预置增益。
方案三电路集成度高、条理较清晰、控制方便、易于数字化用单片机处理。
所以本系统采用方案三。
1.2 固定放大器方案方案一：用分立元件，此方案元器件成本低，易于购置。
但是设计、调试难度太大，周期很长，尤其是短时间内手工制作难以保证可靠性及指标，故不采用此方案。
方案二：使用高带宽电流型运放 OPA685，G=10时，带宽达到200MHz，并能实际测试发现输出噪声较大，达不到设计要求。
故不采用。
方案三：使用低噪声集成运放 THS32020，增益带宽积达2000MHz，实际测试，指标基本能满足题目扩展部分的性能要求。
经比较，采用方案三。
1.3高频带通滤波器方案方案一：采用有源带通滤波器，调试困难，在指定带带宽内起伏较大，难以达到指标要求。
方案二：采用无源RC滤波器，电路简单，衰减太大。
方案三：采用无源滤波无源LC的优点是电路结构简单，不需要直流电源供电，可靠性高，缺点是在同频带内会对信号有衰减。
经比较采用方案三。
为了使通带尽量平坦滤波器的设计，我们选用了比较熟悉的巴特沃兹滤波器。
同时在滤波器后加入固定增益放大器，弥补信号通过滤波器时的幅度衰减。
1.3 稳压电源方案方案一：线性稳压电源。
其中包括并联型和串联两种结构。
并联型电路复杂，效率低，仅用于对调整速率和精度要求较高的场合；串联型电路比较简单，效率较高，尤其是若采用集成稳压三端稳压管，更是可靠。
方案二：采用蓄电池供电，对于宽带放大，低噪声放大器而言，这是一个极好的方案，但蓄电池体积大，携带不方便。
方案三：开关稳压电源。
此方案效率高，但电路复杂，开关电源的工作频率通常为几十至几百KHz，基波和很多谐波均在此放大器通频带内，极易带来串扰。
综上所诉，选择方案一中的串联型稳压电源。
2．理论分析与计算2.1带宽增益积带宽增益积(GBP)是这是用来简单衡量放大器的性能的一个参数，这个参数表示增益和带宽的乘积。
按照放大器的定义，这个乘积是一定的。
题目中要求放大器最大电压增益 AV≥60dB，即 Gain≥1000V/V。
放大器的通频带 0～10MHz，所以本放大器的带宽增益积为:GWB = 1000 * 10M = 10G单个放大器是很难达到 10G 的 GWB，所以我们考虑多级放大器级联。
经过查阅手册， THS3202 的 GWB 为 2G，级联上后级的 VCA820 足以达到题目要求。
2.2 通频带内增益起伏控制题目中要求通频带内增益起伏≤1dB，本设计采用的是巴特沃斯滤波器，巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，虽然在阻频带内缓慢下降为零，但可以通过增加滤波器阶数来加快阻带内的衰减，符合题目要求。
经过滤波器设计软件 FilterSolutions 和仿真软件 Multisim 仿真，发现5阶的时候即可达到题目要求（仿真效果见附录图 1）图12.3 放大器稳定性（1）放大器板上所有运放电源线及数字信号线均加磁珠和电容滤波。
磁珠可滤除电流上的高频毛刺，电容滤除较低频率的干扰，它们配合在一起可较好地滤除电路上的串扰。
安装时尽量靠近 IC 电源和地。
（2）所有信号耦合用点解电容两端并接高频瓷片电容以避免高频增益下降。
（3）在两个焊接板之间传递模拟信号时用同轴电缆，信号输入输出使用SMA-BNC 接头以使传输阻抗匹配，并可减少空间电磁波对本电路的干扰，同时避免放大器自激。
（4）数字电路部分和模拟电路部分的电源严格分开，同时数字地和模拟地电源地一点相连。
3．电路与程序设计3.1硬件电路设计3.1.1 系统框图本系统主要由由前级放大模块、增益控制模块、带宽控制器、单片机模块、键盘及显示模块和电源模块组成。
如图 1 所示。
图 1 系统框图3.1.2 前级放大电路前级（见图2）图2放大电路采用可变增益放大模块。
