宽带直流放大器设计方案

宽带直流放大器（C题）摘要：本系统以MSP430F169为控制核心，利用可变增益放大器AD603和可编程增益放大器THS7001设计的一个宽带直流放大器。

该直流放大器的工作的增益范围为0~60dB，通频带为0~10MHz，可以实现步进为5dB的增益参数预置。

通频带内电压增益起伏在1dB以内。

系统供电模块采用LM78和LM79系列芯片配合NE5532运算放大器将输出纹波控制在5mV以内。

关键词：宽频、直流放大器、差分电路、AD603;1总体方案论证1.1总体方案选择方案一：采用多级自动增益控制电路，每一级的增益都可以由反馈控制。

该方案的优点是成本低，缺点在于系统较为复杂，系统稳定性差。

方案二：采用单片机和FPGA结合控制运算放大器的方式，利用FPGA功能强大、运算速度快的优点对电路增益信号进行闭环回路控制。

系统的速度和可靠性高，但是缺点在于方案实施成本较大。

方案三：采用MSP430F169单片机控制可编程增益运算放大器的方式。

其具有成本低、软件编程灵活、控制功能强大等特点。

但是缺点在于其运算速度没有FPGA等芯片高；比较这三个方案后，我们认为本题对单片机的控制要求没有特别高的速度，出于对成本控制和系统的稳定性的考虑，我们决定使用方案三作为系统实施的主要方案。

即使用单片机为主要控制芯片对系统的放大增益进行调节。

1.2主要模块设计选择1.2.1 前置放大模块方案一：采用宽频运算放大器构造射级跟随器。

该方案能够有效提高电路的输入阻抗，但是由于采用射级跟随器的方式，该方案不会产生电压增益，对后级电路的增益放大要求比较高。

方案二：采用斩波式运放ICL7650构造斩波式电路。

该方案能有效提高性能如温漂稳定性，但是在频率上会产生奇次谐波的干扰，且该运放带宽达不到10MHz这一要求。

方案三：采用低噪高精度运算放大器AD8027构成差分电路。

该电路采用差分放大式电路，可以有效的消除直流放大器的零点漂移等问题。

综上所述，为了满足题目要求的宽频带的参数要求，我们放弃使用方案二，而后级电路我们决定选用AD603和THS7001的方式产生的增益并不能达到60dB，所以我们采用可以产生一定增益的方案三为实施方案。

目录摘要 (I)ABSTRACT (II)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 (7)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 (12)3.5 放大器稳定性 (12)第四章系统硬件电路设计 (14)4.1 跟随、反相电路的设计 (14)4.2 差分放大电路的设计 (15)4.3 增益控制电路的设计 (16)4.4 补偿电路的设计 (16)4.5 后级功率放大电路的设计 (17)4.6 各级增益控制的设计 (17)4.7通频带选择网络的设计 (18)4.8 程控放大电路的设计 (19)4.9 电源模块的设计 (19)第五章系统软件设计 (21)5.1 STC89C51RC/RD+系列单片机简介 (21)5.2 stc89c52的定时/计数器编程的相关寄存器介绍 (22)5.2.1定时器/计数器方式控制寄存器TMOD (22)5.2.2 定时器控制寄存器TCON (22)5.2.3 中断允许控制寄存器IE (23)5.3 软件流程图 (23)第六章系统测试 (25)6.1 测试使用仪器与设备 (25)6.2测试方案与测试结果 (25)6.2.1 测试方法 (25)6.2.2 测试结果与分析 (25)6.2.3 误差产生原因 (27)6.3 设计和调试中遇到的问题 (28)6.3.1 带宽增益积 (28)6.3.2 通频带内增益起伏控制 (29)6.3.3 抑制直流零点漂移 (29)6.3.4 放大器稳定性 (30)第七章结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)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（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。

宽带直流放大器（C题）摘要：宽带直流放大器采用低噪声放大器INA217和可变增益宽带放大器AD603来提高电压增益。

当输入电压有效值<10mV时，电压增益A v可达到60dB左右，并在0～60dB范围内可实现手动连续调节和5dB的步进调节。

输出信号无明显失真时，最大输出电压有效值为4 V。

输入电阻≥50Ω，3dB通频带为0～8MHz，在0～7MHz通频带内增益起伏≤1dB。

放大器的电源采用三端稳压芯片LM317、LM337，经电容滤波后得到较小纹波的电压，能够满足放大器的要求。

此外，该放大器的增益均可预置并显示，能实现对增益的控制以及人机交互。

一、系统设计方案1. 方案比较及选择(1) 宽带直流放大器方案一：采用分立元件。

主要应用场效应管或三极管控制增益，为了满足增益60dB的要求，可采用多级放大电路实现。

本方案由于大量的采用分立元件，如三极管等，电路比较复杂，工作点难以于调整，增益控制和高带宽均难以实现，尤其增益的定量调节非常困难。

不可控因素较多，调试难度大。

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：采用集成芯片。

为了保持带内增益平坦，在低频部分应用低噪声放大器INA217进行增益补偿。

通频带内采用AD603进行增益可控放大，AD603是一款宽带、低噪声、精密控制的可调增益运放。

温度稳定性高，最大误差为0.5dB。

AD603单级实际工作时可提供超过20dB的增益，通过前后级放大器放大输出，在高频时也可提供超过60dB的增益。

后级采用宽带运放AD811进行增益补偿。

这种方法的优点是电路集成度高，稳定性高，工作点容易调整，控制方便。

因此采用方案二。

（2）直流稳压电源电源模块是放大电路中的一个重要的单元模块。

温度系数、电压稳定性及抗噪性能是基准源的重要指标，其性能的好坏将直接影响到放大电路的稳定性及性能指标。

方案一：采用开关电源。

开关型电源的稳压范围比较宽。

而且开关电源可以省去电源变压器，整体比较轻便。

宽带直流放大器摘要：本系统主要由五个模块电路构成：前级放大、中级程控放大、宽带预制、单片机显示与程控模块。

前级放大由电压反馈型放大器OPA820进行小信号放大，中间级由可程控放大芯片VAC810对前级信号进行放大，最后通过低噪声电流反馈型运放THS3091进行功率放大以达到有效值10V的输出。

宽带预置部分由继电器控制滤波部分来达到放大器宽带0~5M，0~10M的预制。

程控模块对放大的0~60dB的程控，宽带的预置与液晶的显示。

关键词：MSP430f449 OPA820 VAC810 THS3091目录一、方案设计与论证 (3)1、增益控制部分 (3)2、低通滤波器部分 (3)3、功率放大部分 (4)二、方案总体描述 (4)三、理论分析与计算 (5)1、增益分配 (5)2、通频带内增益起伏的控制 (6)四、模块电路设计 (6)1、前级放大电路 (6)2、程控放大电路 (7)3、低通滤波电路 (8)4、后级放大电路 (9)5、功率放大电路 (10)6、直流稳压源的设计 (11)五、程序设计 (13)六、测试数据与结果分析 (13)1、通频带测试 (13)2、预制电压增益测试 (14)3、噪声电压测试 (15)七、参考文献 (16)一、方案设计与论证1、增益控制部分方案一：AD603是一款低噪声高增益的压控芯片，AD603增益与控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5，增益范围为-10dB~30dB。

单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数。

但是AD603的零漂比较大，顾方案待定。

方案二：VAC810具有宽带低噪声，宽带25MHZ，并且以dB为单位的线性增益的特点，增益控制范围为-40dB~40dB，增益与电平关系为：G（dB）=-40（Vc+1），Vc为VAC810的增益控制电压，范围为-2V~0V。

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。

宽带直流放大器一、系统方案论证与选择1、总体方案设计及论证实现宽带直流放大可采用如下两种方案：方案一：采用分立元件与集成器件构建放大电路固定增益部分采用三极管构建多级放大电路，通过调试选择适当的外围器件，达到较高的精度；程控增益部分采用单片机控制模拟开关选择不同的电阻值实现。

要想采用该方案高精度的要求，需要对外围器件进行精确的计算和繁琐的调试，效率很低，系统稳定性差，相位的线性度差，所以不采用该方案。

方案二：整个系统都使用集成器件构成采用低噪声、低漂移、高输入阻抗的宽带运算放大器构建多级放大电路，单片机结合数模、模数转换控制压控运算放大器实现稳定的高精度线性增益控制，功率集成器件实现功率放大输出。

该方案具有温度稳定性好，相位线性度高，增益可控精度高，系统稳定性好，可实现高功率，高质量信号输出，能很好的完成设计要求。

综上比较，本系统采用方案二；结合设计要求：小信号输入、大功率输出，所以采用如图1所示的系统结构输入信号通过采用低漂移、低噪声、高输入阻抗的宽带运算放大器OPA642作为前置电压跟随器实现了输入电阻≥50 的要求，通过单片机线性地控制实压控运算放大器AD603实现增益高精度程控，其放大倍数最大为60dB、通频带为10MHz，将信号放大至1000倍，再经过通频带选择网络实现放大器通频带预置，最后经末级放大器达到输出功率的指标要求。

整个过程中，控制器控制电压增益和通频带带宽的预置输入与显示，实现友好的人机交互。

2、可控增益放大电路方案一、采用增益带宽积大的运算放大器制作多级放大电路。

以OPA842和OP37为例，利用OPA842增益带宽积大的特点，使输入的小信号充分放大，在用OP37或其他高压运放放大至有效值10V。

这种方法采用电位器或者数字电位器连续调节放大倍数，设计简洁，但是要实现数字控制的可控对数增益很不方便。

方案二、采用基于DAC的PGA方法。

可以实现D/A芯片的电阻网络改变反馈电压控制电路增益，其功能类似于电位计。

一种带宽直流放大器的设计一种带宽直流放大器的设计摘要：设计了一种由前置放大电路、可预置增益放大电路、低通滤波电路、后级放大电路、直流稳压电路及单片机控制电路组成的带宽直流放大器。

其中增益放大电路由两级可变增益宽带放大器AD603组成，增益的预置由单片机实现，滤波器采用二阶巴特沃思滤波器，而后级放大电路可将输出电压有效值放大到10V。

整个设计实现了最大电压增益AV&ge;60dB，并且增益连续可调，其制作成本低、电源效率高。

关键词：单片机控制；可预置增益放大；低通滤波；后级放大带宽放大器是指工作频率上限与下限之比远大于l的放大电路。

这类电路主要用于放大视频信号、脉冲信号或射频信号[1]。

本文提出了一种以可变增益放大器VGA AD603为核心，结合外围模拟及数字电路实现宽带放大器的设计方法，带宽可达10MHz。

1系统整体设计该系统由前置放大、可预置增益放大、低通滤波器、后级放大、直流稳压模块和单片机控制与显示模块六大部分构成。

具体电路结构。

2方案论证与设计2.1可控增益放大器方案选择方案一：DAC 控制增益。

该方案从理论上讲，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。

但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀、精度下降[2]，且其增益动态范围有限，故不采用；方案二：使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA，用控制电压和增益（dB）成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制。

用电压控制增益，便于单片机控制，同时可以减少噪声和干扰[3]。

综合比较，选用方案二，采用可变增益放大器AD603作增益控制放大器。

2.2输入阻抗匹配方案选择方案一：采用低噪声精准放大器OP27设计前级的射级跟随，尽管噪声小、精度高，但是由于带宽仅为8MHz，达不到10MHz的要求；方案二：采用高速宽带运放OPA692作为构成前级的射级跟随器。

OPA692是高速宽带运放，其在&plusmn;5 V双电源工作时，增益为2，频带宽度为190MHz，电压转换速率为2100V/&mu;s[4]。

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目录1 设计及任务要求 (1)2 方案论证及选择 (1)3 总体设计及单元电路设计........................... 错误!未定义书签。

3。

1总体设计 (2)3。

2前级放大电路 (2)3。

3后级功率放大电路 (3)3。

4电路特点 (4)3.5 元器件清单 (4)4 调试及结果分析 (5)4。

1 通电前检查 (5)4。

2 通电检查 (5)4。

2。

1前级放大电路的调试 (5)4.2.2后级功率放大电路的调试 (5)4。

2。

3整体电路的调试 (5)4.3 结果分析 (6)5 小结 (7)6 设计体会及今后的改进意见 (7)6.1 体会 (7)6.2 本方案特点及存在的问题 (8)6。

3 改进意见 (8)参考文献 (9)1 设计及任务要求宽带直流放大器设计基本要求：(1）电压增益AV=20dB，输入电压有效值Vi=20mV。

AV可在0～40dB范围内手动连续调节。

（2）最大输出电压正弦波有效值V o≥2V，输出信号波形无明显失真。

（3)3dB通频带0～1.5MHz；在0~1MHz通频带内增益起伏≤1dB。

（4)放大器的输入电阻≥50，负载电阻（50±2）。

参考元器件:OPA642，AD811，AD6032 方案论证及选择（1)前级增益控制的选择方案一:前级放大采用OPA642和AD603,第一级用OPA642的同相比例放大电路进行放大，第二级采用AD603的典型电路放大,其增益在-10dB至30dB可调，带宽可以达到90MHz,通过改变缩放比例参考电压来调节增益大小。

宽带直流放大器的设计电子信息工程专业学生：陈朝霞指导老师：许岳兵摘要：本文以TI公司的压控放大器VCA810为核心，外加ADI公司的运算放大器AD8065作前级，采用S T公司的89C52单片机控制系统增益，通过按键实现对小信号放大增益±6dB步进可调，并通过1602液晶实时显示。

系统主要由前级缓冲模块，程控放大模块，人机交换模块，显示模块组成。

整个系统结构简单，性能稳定，操作简单可靠。

关键词：程控放大；VCA810；STC89C521 引言宽带放大器在自动控制系统，电子测量技术，智能仪表等领域应用非常广泛。

传统放大器由分立元件器搭建而成，且有的采用电容级间耦合方式，因此不具有直流放大能力，但在仪器仪表的应用中，也需要对直流信号或者偏置信号进行采集和还原，因此设计一款具有直流放大功能的宽带直流放大器是很有必要的。

而宽带直流放大电路的发展中，为了满足电路的更高性能与控制的便捷性，准确性，程控宽带直流放大电路应时而生。

本文就是对程控宽带直流放大器进行研究。

2 系统方案设计与论证本文所设计的宽带直流放大器基本要求是3dB带宽为0Hz～6MHz；最大增益≥40dB（100倍），增益值6dB步进可调，并实时显示增益；最大输出电压有效值≥3V；负载电阻600Ω。

根据设计功能要求，系统分为信号放大模块，控制模块和人机交换模块。

2.1方案比较与选择方案一：采用分立元件构成，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路，通过负反馈电路来确定增益。

但电路比较复杂，且零点漂移严重，难以实现直流信号的放大。

方案二：采用集成运放芯片级联。

集成运放芯片使用比较简单，但精度高，且集成运放具有高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻等优良性能。

而对于实用的放大电路，通常要求其输入电阻大，输出电阻小，集成运放刚好能满足上述要求。

方案选定：比较上述的两种方案,决定采用方案二。

2.2系统方案描述系统框图如图1所示，系统分为信号处理电路和控制电路两部分。

题 目：宽带直流放大器1. 1 系统硬件总体介绍按照题目要求，我们设计的宽带直流放大器包括输入缓冲、增益控制电路、后级放大、测量、键盘显示和直流稳压电源六大功能模块。

其总体框图如图1-1：图1-1系统总体设计框图1. 2 自动增益控制电路方案一：简单的放大电路可以由三极管搭接的放大电路实现,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：DAC 控制增益。

如图1-2，输入信号放大后作为基准电压送给DAC 的Vref 脚，相当于一个程控衰减器。

再接一级放大，这两级放大可实现要求的放大倍数。

输出接到有效值检测电路上，反馈给单片机。

单片机根据反馈调节衰减器，实现AGC 。

还可通过输入模块预置增益值，控制DAC 的输出，实现程控增益。

但增益动态范围有限，故不采用。

LCD 显示峰值检波电路输入缓冲电路增益控制电路后级功率放大电路输入直流稳压电源供电DACMSP430F149 ADC按键控制放大峰值检测单片机放大DAC Vref 输出图1-2 增益控制部分方案二示意图 方案三：电压控制增益。

如图1-3，信号经缓冲器后进入可编程增益放大器PGA--AD603，放大后进入峰值测量部分，得出的峰值采样后送入单片机，再由DAC 输出给AD603控制放大倍数，实现自动增益控制。

同时可通过输入模块设置增益值，控制DAC 的输出，实现程控增益放大。

缓冲器AD603单片机DAC ADC 峰值检测基准电压源输入图1-3 增益控制部分方案三示意图 终上所述，选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。

AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB ，满足题目要求的精度，其增益（dB ）与控制电压（V ）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A 输出电压控制放大器的增益。

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）。

带宽直流放大器参赛队号:宽带直流放大器(C题)摘要本作品三个模块电路构成:前级放大电路、后级功率放大电路和单片机显示与控制模块。

在前级放大电路中，用宽带可控增益运算放大器AD603两级级联放大输入信号以达到足够的电压增益，再经过后级功率放大电路提供足够的功率输出。

AT89S52单片机的显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外，还可以预置并显示输出电压增益及放大器的带宽。

作品完成了题目的基本要求和大部分发挥要求。

，藉此提高整体电路的性价比，是本设计的一大特色。

一、方案论证与比较1.可控增益放大器部分方案一：放大电路可由分立器件搭建而成，由于60dB的增益要求较高，单级放大电路较难实现，故可采用多级放大电路级联。

输出端采用三极管射极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。

本方案由于采用分立元件较多，而且必须采用高速BJT或FET，电路较为复杂，设计难度大，工作点难于调整，增益的定量调节、AGC自动增益控制和高带宽均非常困难，而且电路稳定性差，容易产生自激现象，不可控因素较多，调试难度大，故不予考虑。

方案二：为了易于实现发挥部分中要求的最大60dB的增益调节，本着优质低价的原则，可以采用较为廉价的D/A芯片DAC0832，利用DAC0832当中的电阻T型网络改变反馈电压，进而控制环路增益。

同时考虑到DAC0832是一种廉价的8位D/A转换芯片，其输出V out=Dn×Vref/256，其中Dn为8位数字量输入的二进制值，可满足256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DAC0832来实现信号的程控衰减。

但由于控制的数字量和最后的增益不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度降低，故放弃此方案。

方案三：由于题目要求放大电路的增益可控，以此可以考虑直接选取增益可调的运放实现，如AD603。

带宽直流放大器设计方案要求1．基本要求（1）电压增益A V≥40dB，输入电压有效值V i≤20mV。

A V可在0～40dB范围内手动连续调节。

（2）最大输出电压正弦波有效值V o≥2V，输出信号波形无明显失真。

（3）3dB通频带0～5MHz；在0～4MHz通频带内增益起伏≤1dB。

（4）放大器的输入电阻≥50Ω，负载电阻（50±2）Ω。

（5）设计并制作满足放大器要求所用的直流稳压电源。

2．发挥部分（1）最大电压增益A V≥60dB，输入电压有效值V i≤10 mV。

（2）在A V＝60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值V ONPP ≤0.3V。

（3）3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB。

（4）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。

（5）进一步降低输入电压提高放大器的电压增益。

（6）电压增益A V可预置并显示，预置范围为0～60dB，步距为5dB（也可以连续调节）；放大器的带宽可预置并显示（至少5MHz、10MHz 两点）。

（7）降低放大器的制作成本，提高电源效率。

（8）其他（例如改善放大器性能的其它措施等）。

（二）分析及准备知识1、直流放大器：在自动控制及自动测量系统中，需要把一些非电量（如温度、转速、压力）等参数通过传感器转变成电信号，这些微弱的电信号经放大后就可以推动测量、记录机构或控制执行机构，从而实现自动控制或自动测量。

这些电信号大都是变化极为缓慢、且极性固定不变的非周期性信号（直流信号），它需要直流放大器放大。

宽带直流放大器通频带必须从0开始。

2、电压增益：A V＝20LOG（V o/Vi）电压增益A V≥40dB，不是指输出电压幅值除以输入电压幅值，而是指20×LOG（输出电压幅值/输入电压幅值），也就是输出输入电压的商的10为底的对数的20倍。

40db表示输出电压与输入电压之比为100倍。

3、通频带：用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。

题目：宽带直流放大器学院：电子信息工程学院组员：陈福林张健赖海斌宽带直流放大器摘要：宽放直流放大器主要是解决小信号幅度小、干扰大，线性放大难和提取难度大等问题。

本设计是以低功耗MSP430单片机为控制中心，由可变放大器VCA810为核心的放大电路，前级放大电路、后期功率放大电路组成。

该放大器具有高增益且连续可调、输出波形无明显失真、有效抑制了零点漂移及噪声问题。

且在0~10MHz的频带内信号可放大0~51dB，输出信号峰峰值高达10V。

关键词：可控增益；宽带；功率放大；MSP430F169一、系统方案论证与比较1、带宽直流放大器设计方案方案一：采用集成运算放大芯片级联可构成前级放大电路，末级可以使用功率放大芯片保证功率要求，集成芯片使用简单，电路不复杂，并且精度高，采用此方案可以实现该题的指标。

方案二：采用分立元件，利用高频三极管和场强效应管构成多级放大电路，后级用功率器件保证功率输出，通过电压反馈确定增益，它的功率大，可达到该题要求，但此方案电路发杂，并且很容易自激。

方案选定：经过方案比较，我们采用方案一，它更容易实现课题的要求指标。

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。

这种方案电路简单容易实现，改变电阻反馈值来确定电压增益。

方案二：在末级放大电路后加衰减网络，对输出电压进行增益控制。

这种方案设计要求高，难度大，电路复杂，不容易实现。

方案选定：经过方案比较，我们采用方案一。

3、直流稳压源设计方案方案一：采用线性稳压电源，用三端稳压芯片实现稳压电路简单，效率高，电源携带的基波与谐波成分少，对整个系统干扰小。

方案二：采用开关电源。

此方案效率更高，但电路复杂，现实难度大，并且输出基波与谐波大，带来的干扰也比较大。

方案选定：经过方案比较，我们采用方案一。

4、系统整体设计框图图 1二、硬件系统设计 1、缓冲电路图2缓冲电路设计如下图2,前置放大电路使用电压跟随器实现，如图2所示。

宽带直流放大器0. 引言随着电子技术和集成电路技术的迅速发展，宽带放大器在电子、通信、自动控制、仪器仪表等领域，应用越来越广泛，与此同时对它的要求也越来越高。

许多应用领域要求放大器具有较高的电压增益，较宽的通频带，较小的失真，增益可控，步进可调，操作简便，集成度高，功耗低，体积小，工作稳定。

为此，设计了一种与时俱进的集成宽带放大器。

1.系统方案比较与选择1.1方案比较与选择方案一：由三极管等分立元件组成放大器放大器由三极管等分立元件构成电路，实现宽带放大功能，为了满足增益60dB的要求，需采用多级放大电路，最后一级采用推挽功率放大。

这种放大器的缺点是：分立元件太多，电路比较复杂，工作点难于调整，增益定量调节非常困难，电路稳定性差，容易产生自激振荡，零漂，波形失真等，即使增加很多控制电路也难以达到本题目的技术指标要求。

方案二：采用可编程放大器将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这时的D/A作为一个程控衰减器。

理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高可以实现很宽范围的精密增益调节。

但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降。

方案三：采用可调增益集成运放根据题目对放大电路增益可控的要求，选取可调增益集成运放实现。

本设计选用AD603，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯型网络输入端的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定；而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得来，从而实现较精确的数控。

这种放大器的优点是：集成度高，分立器件很少，成本很低，用单片机控制操作方便，各项技术指标很高。

综上所述，我们选用方案三，采用AD603可调增益运放和宽带高保真精品放大器AD827双运放，两级放大，完成题目的基本要求和发挥部分要求，并自由发挥增加了几个特色电路。

1.2设计方案描述1.2.1 宽带直流放大器原理方框图各模块功能简介如图1所示，是宽带直流放大器原理方框图。