正弦波放大电路与移相电路设计
一、性能指标：
输入为双极性信号，幅值不大于200mV的正弦波；
频率分别为10KHz-50KHz、100KHz-3MHz；
增益20db-40db可调，输出电压为幅值0-5V；
输入输出电阻:50欧姆
对10k、30k和50k信号可进行相位调整。
二、器件选型
集成运放：THS3091、OPA300、VCA810
场效应管：2N3686
三、电路模块
1.正弦波放大电路
2.实现增益步进可调
3.0～360°可调移相电路设计
四、电路设计
1.正弦波放大电路：
由于题目要求电路既能在低频（10KHz-50KHz）进行信号放大、又要在高频（100KHz-3MHz）可以进行信号放大，可选用增益带宽积较大的两类常用高速运放——THS3091、OPA300。通过multisim模拟放大波形输出，发现OPA300在低频段的波形失真严重、高频段表现很好；而THS3091无论在低频还是高频，放大性能都较好，所以本文选用运放THS3091。
（1）下图为OPA300在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能
(50kHz)
(50MHz)
（21）下图为THS3091在输入频率为50kHz和50MHz下的放大性能
(50kHz)
(50MHz)
2.实现增益步进可调电路
1中的电路用滑动变阻器实现增益可调，效果比较粗糙，方法比较老旧，不能做到精确调控。
为实现增益步进可调，最笨的方法是采用多个上述的电流反馈放大器级联，用电阻网络选通的方式来实现增益可调，但此法麻烦不说，还不稳定。
这里，我们选用压控增益放大器：TI 的VCA810在±40dB 的增益可调范围内拥有35MHz 的带宽，满足题目的指标要求。 电压控制增益可变放大器：
该放大器的3dB 带宽
为25MHz ，满足本题要求。C V 从-2V 调整到0V 可实现对输入信号的（-40dB ）到（40dB ）可调，其增益表达式为：
)1(40)(+-=C dB V G
3.移相电路设计 (1)0～360°可调移相电路设计
利用两级移相放大器可以组成0～360°可调移相电路。0～360°可调移相电路如图所示。图中Q1和Q2是0～180°相移放大器，两级移相放大器可以完成0～360°。Q3是缓冲放大器。调节电位器RP1和RP2，可以使输入信号产生移相。
R2
6.8MΩ
R3
1.0MΩ
R12.2kΩ
R42.2kΩ
R51MΩKey=A
50%
R64.7kΩ
R74.7kΩ
R81MΩKey=A
25%
R9
2.2kΩ
Q1
2N3686
Q3
2N3686
Q2
2N3686C110nF
C210nF
VCC
12V
C3200µF
R1350Ω
此电路虽说可以实现0～360°移相，但在移相过程中不可避免地降低了幅度值，对于本题不能使用，下面介绍一种等幅移相电路，其可调相范围为0～-150°，虽说降低了相位调节范围，但保证了幅度的恒定，符合本题相位微调同时不改变幅度的要求。
（2）等幅移相电路设计
R1
1kΩ
C1
4.7µF
U1
THS3091D
3
27
4
6
V11 Vpk
30kHz
0°
V2
18 V
R3
10Ω
Key=A
100%
V3
18 V
R4
1kΩ
R2
50Ω
令
1
2
1fC
Xπ
=,则输出输入的相位差为)
2
arctan(
2
2
3
3
X
R
X
R
-
=
θ,下面是用multisim仿真等幅移相器的波形(信号频率假定为kHz
f50
=，固定电容值为uF
C7.4
1
=，改变3R的阻值):
