单片机宽带放大器设计+系统方框图+流程图+源程序 第2页

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宽带放大器简介
1.1什么是宽带放大器
工作频率上限与下限之比甚大于1的放大电路。习惯上也常把相对频带宽度大于20％～30％的放大器列入此类。这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。用于电视图像信号放大的视频放大器是一种典型的基带型宽带放大器，所放大的信号的频率范围可以从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频。这类放大器通常以电阻器为放大器的负载，以电容器作级间耦合。为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。可以归入宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器（带宽从几赫到几十或几百兆赫），用于测量仪器的直流放大器（带宽从直流到几千赫或更高），以及音响设备中的高保真度音频放大器（带宽从几十赫到几十千赫）等。用于射频信号放大的宽带放大器（大多属于带通型），如雷达或通信接收机中的中频放大器，其中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十。论文网http://www.youerw.com
1.1.2放大器的分类
将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
集成运算放大器主要类别本文来自优'文.论;文-网
　　下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。
　   1.通用型集成运算放大器
　　通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数情况下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。
　　2.高精度集成运算放大器
　　高精度集成运算放大器是指那些失调电压小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声也比较小。其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏，温度漂移小到几十微伏每摄氏度。
　　3.高速型集成运算放大器高速型集成运算放大器的输出电压转换速率很大，有的可达2~3kV/μS。
　  4.高输入阻抗集成运算放大器
　　高输入阻抗集成运算放大器的输入阻抗十分大，输入电流非常小。这类运算放大器的输入级往往采用MOS管。
　　5.低功耗集成运算放大器
　　低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小，电源电压也很低，整个运算放大器的功耗仅为几十微瓦。这类集成运算放大器多用于便携式电子产品中。
　　6.宽频带集成运算放大器
　　宽频带集成运算放大器的频带很宽，其单位增益带宽可达千兆赫以上，往往用于宽频带放大电路中。
　　 7.高压型集成运算放大器
　　一般集成运算放大器的供电电压在15V以下，而高压型集成运算放大器的供电电压可达数十伏。
　　8.功率型集成运算放大器
功率型集成运算放大器的输出级，可向负载提供比较大的功率输出。
理论分析及各模块设计比较2.1增益分配本系统以可变增益增益放大器AD603为核心，其它各单元电路都是根据AD603及题目要求设计。
题目要求最大增益要大于40dB，最大输出电压有效值大于等于3V，而中间级采用的可编程增益放大器AD603对输入电压和输出电压均有限制，所以，必须合理分配三级放大器的放大倍数。
AD603的最大输出电压有效值约为1.2V，假如要实现发挥部分的最大输出电压有效值大于等于6V的要求，即输出电压峰峰值
           ＝2×6× ＝16.9 V，                  （2-1）
为得到最大输出电压,则后级放大至少要有5倍。发现，AD603在输出电压过大时，波形会有失真。为了实现输出不失真，同时尽量扩大输出电压，把AD603最大输出电压的峰峰值为定为2V左右，则放大倍数
              A＝   ＝ 8.45 ＝ 18.54 (dB)                 （2-2）
故后级需要放大8.5倍，即18.6 dB。
另外，AD603的输入电压峰峰值为1.4 V，所以前级放大不宜过大，以免输入大信号时会烧坏芯片。考虑到AD603输入电压范围，所以让前级放大3.5倍。
2.2 前级放大器
根据上述AD603芯片的特点，可将前端放大器简要设计如图3-1-1所示。
　　前端跟随器选用OPA642，其截止频率达400MHz，跟随线性度好；输入电压允许值与AD603相同。这样，使系统输入阻抗远大于1kΩ的要求。论文网http://www.youerw.com
为了满足题目要求输入阻抗大于1k，选取R1 = 2K，Rf =7K，则放大倍数A ＝－   ＝－ ＝－3.5
图2－1  前级放大器图2-2 opA642
2.3 增益控制电路
AD603的简化原理框图如图 2-3-1所示，它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。图中加在梯型网络输入端（VINP）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电压决定。增益的调整与其自身电压值无关，而仅与其差值VG有关，由于控制电压GPOS/GNEG端的输入电阻高达50MΩ，因而输入电流很小，致使片内控制电路对提供增益控制电压的外电路影响减小。而且，如果AD603的增益用dB表示，则与控制电压成线性关系，以上特点很适合构成本题要求的放大器。

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