寬帶放大器設(shè)計(jì)

2003年

寬帶放大器（B題)

講解與制作人

田良一、任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)寬帶放大器。二、要求1、基本要求（1）輸入阻抗≥1kΩ；單端輸入，單端輸出；放大器負(fù)載電阻600Ω。（2）3dB通頻帶10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB。（3）最大增益≥40dB，增益調(diào)節(jié)范圍10dB～40dB（增益值6級(jí)可調(diào)，步進(jìn)間隔6dB，增益預(yù)置值與實(shí)測值誤差的絕對(duì)值≤2dB），需顯示預(yù)置增益值。（4）最大輸出電壓有效值≥3V，數(shù)字顯示輸出正弦電壓有效值。（5）自制放大器所需的穩(wěn)壓電源。2、發(fā)揮部分（1）最大輸出電壓有效值≥6V。（2）最大增益≥58dB(3dB通頻帶10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB)，增益調(diào)節(jié)范圍10dB～58dB（增益值9級(jí)可調(diào)，步進(jìn)間隔6dB，增益預(yù)置值與實(shí)測值誤差的絕對(duì)值≤2dB），需顯示預(yù)置增益值。（3）增加自動(dòng)增益控制（AGC）功能，AGC范圍≥20dB，在AGC穩(wěn)定范圍內(nèi)輸出電壓有效值應(yīng)穩(wěn)定在4.5V≤Vo≤5.5V內(nèi)（詳見說明4）。（4）輸出噪聲電壓峰-峰值VoN≤0.5V。（5）進(jìn)一步擴(kuò)展通頻帶、提高增益、提高輸出電壓幅度、擴(kuò)大AGC范圍、減小增益調(diào)節(jié)步進(jìn)間隔。（6）其它。四、說明1、基本要求部分第（3）項(xiàng)和發(fā)揮部分第（2）項(xiàng)的增益步進(jìn)級(jí)數(shù)對(duì)照表如下：增益步進(jìn)級(jí)數(shù)123456789預(yù)置增益值（dB）1016222834404652582、發(fā)揮部分第（4）項(xiàng)的測試條件為：輸入交流短路，增益為58dB。3、寬帶放大器幅頻特性測試框圖如下圖所示：四、說明4、AGC電路常用在接收機(jī)的中頻或視頻放大器中，其作用是當(dāng)輸入信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，使放大器增益自動(dòng)降低；當(dāng)信號(hào)較弱時(shí)，又使其增益自動(dòng)增高，從而保證在AGC作用范圍內(nèi)輸出電壓的均勻性，故AGC電路實(shí)質(zhì)是一個(gè)負(fù)反饋電路。發(fā)揮第（4）項(xiàng)中本題定義：AGC范圍=20logVS2/VS1-20logVOH/VOL（dB）；要求輸出電壓穩(wěn)定在4.5V≤Vo≤5.5V范圍內(nèi)，即VOL≥4.5V、VOH≤5.5V。(電壓均為有效值）

歸納后的任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)帶寬BW0.7dB10kHz~6MHz、輸出可達(dá)3/6V

(rms)、最高增益40/60dB（可預(yù)置，步進(jìn)量6dB，誤差≤2dB)、具有AGC功能(范圍20dB)的寬帶放大器（以■色顯示的為發(fā)揮要求）?20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB；?放大器增益以及輸出電壓的有效值可數(shù)字顯示；?輸入阻抗大于1kΩ；?負(fù)載電阻600Ω；?輸出噪聲電壓峰–峰值小于0.5V。其他要求寬帶放大器要求的AGC特性下面來討論該題的

設(shè)計(jì)方法與步驟充分理解題意；系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)與器件的分析、選擇；子系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)（數(shù)字式AGC、模擬式AGC）；軟件以及電路級(jí)設(shè)計(jì)。寬帶放大器系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)框圖

寬帶放大器子系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)方塊圖

總增益：(-20~+60)dB或(0~+80)dB采用模擬式AGC方案的子系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)圖

本題的關(guān)鍵：控制增益的方法

及關(guān)鍵器件選擇利用有源器件參數(shù)的可控性（器件電阻、增益——電流增益、跨導(dǎo)等）；

√利用無源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的衰減器；利用無源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；利用D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的衰減器或負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；?選用AD637進(jìn)行電壓有效值的轉(zhuǎn)換測量。利用無源衰減網(wǎng)絡(luò)來控制增益AD603——增益可電壓控制的寬帶放大器增益可電壓控制的AD603寬帶放大器的主要技術(shù)指標(biāo)

?帶寬BW0.7dB

當(dāng)G1=-10~+30dB時(shí)：90MHz

當(dāng)G1=0~+40dB時(shí)：30MHz

當(dāng)G1=+10~+50dB時(shí)：9MHz?帶內(nèi)增益起伏：0.5dB?輸入噪聲譜密度：1.3nV/Hz-2?輸入電阻：100Ω?輸出電壓峰值：±3VAD603的增益增益計(jì)算公式GV=40UG1+(GMAX–20)(dB)30(90MHz)

其中GMAX=40(30MHz)50(9MHz)UG1=-0.5V~+0.5V收音機(jī)中的AGC及其特性利用有源器件的非線性實(shí)現(xiàn)AGC

延遲式AGC電壓產(chǎn)生電路

寬帶放大器要求的AGC特性系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案(數(shù)字式AGC）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案(模擬AGC）

輸入緩沖與增益可控放大級(jí)電路圖輸入緩沖與增益可控放大級(jí)詳細(xì)電路圖末級(jí)放大器電路圖（T2、T4為互補(bǔ)功率管fT=250MHz)AV=20dBBW0.7=20MHz輸出電壓大于8V（rms)系統(tǒng)供電電源原理圖實(shí)際設(shè)計(jì)與制作的實(shí)例經(jīng)測試所達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)

整個(gè)系統(tǒng)通頻帶為1kHz—20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB，增益步進(jìn)1dB，60dB以下預(yù)置增益與實(shí)際增益誤差小于0.2dB。不失真輸出電壓有效值達(dá)9.5V，輸出