放大器专题分析报告.ppt

第二部分 基础知识 放大器设计是各类竞赛题中均包含的内容，每个参赛队肯定会赛前训练。目前设计放大器基本均采用集成电路运算放大器的方案，所以关键是选择合适的芯片。这使得训练应分为普通训练和专项训练。 一、基本放大器 普通训练主要是采用通用芯片，结合传感器等，设计普通放大器、差分放大器、仪用放大器和小功率的驱动电路，以满足相关系统对模拟信号采集、调理的需求。 当选择设计放大器为训练方向时，则需要在宽带、高增益（可调）、高输出电压（或有输出功率要求）、阻抗匹配、失真、低噪声、带内增益起伏、矩形系数等指标提高上下功夫。 一、基本放大器 包含信号调理电路、信号发生电路、有源滤波器、比较器。这部分内容还要考虑NE555芯片的应用。将运放应用电路单独提出来，是因为该部分非常重要且范围宽，谁也无法限定范围，但题目中肯定会用上。在培训时，训练的典型电路越多越好。 一、运算放大器应用电路 1.选好合适的芯片，能取得事半功倍的效果。如03年宽带放大器一题，功能完成较好的作品均是采用了AD603作为中间放大级。09年宽带直流放大器一题，对带宽和输出功率提出新的要求。该题的宽带、高增益且可调指标仍然是采用AD603等芯片实现，但输出电压（功率）指标有新要求，需要采用THS3092，LT1210，BUF634等性能好的新型集成芯片。今年的题目对新型、高性能集成电路的依赖更加明显。 2．需要设计好整体方案。包括增益分配（动态范围），阻抗匹配、带内增益波动，09年和13年放大器均要求了带内增益波动≤1dB，噪声抑制和功率驱动。 3. 良好的制作工艺。布局、屏蔽、去耦、接地等。 二、放大器设计制作 第三部分---赛题解析 射频宽带放大器（D题） 出题思想 1.上手容易，整体要有难度，并且难度要有梯度。 2. 改变目前学生培养的弱项，推动实验教学改革的发展（高频段）。 3. 体现技术发展趋势，和工程实际应用背景。（宽带，新器件，新技术，动态范围，阻抗匹配，工艺）。 4. 重点要求基本指标，包括增益（增益可调）、带宽和带负载能力（输出电压）。 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Av ≥20dB，输入电压有效值Ui ≤20mV。Av在0～20dB范围内可调。 （2）最大输出正弦波电压有效值Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真。 （3）放大器BW-3dB的下限频率fL ≤0.3MHz，上限频率fH≥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 ?。 题目 2．发挥部分 （1）电压增益Av ≥60dB，输入电压有效值Ui ≤1 mV。Av在0～60dB范围内可调。 （2）在Av ≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNpp ≤100mV。 （3）放大器BW-3dB的下限频率fL ≤0.3MHz，上限频率fH≥100MHz，并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Av ≥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Uo ≥1V，输出信号波形无明显失真条件下测试。 （4）最大输出正弦波电压有效值Uo ≥1V，输出信号波形无明显失真。 （5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。 题目 3. 说明 1）要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50?条件下测试（要求RL阻值误差≤5 %），如负载电阻不符合要求，该项目不得分。 2）评测时参赛队自备一台220V交流输入的直流稳压电源。 3）建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。 基本技能 信号源 射频宽带放大器 示波器/高频毫伏表 自备直流稳压电源 Ui Uo 图1 测试框图 图2 幅频特性示意图 该题目的考点主要有：带宽、增益（高增益、可调、带内波动）、带负载能力、动态范围（增益分配）、阻抗匹配、降低噪声、测量方法。 带宽指标主要通过选择新型高性能的运算放大器实现，如OPA847、OPA690、THS3091、OPA2694 、AD8321 高增益均采用多级放大器实现，典型的设计方案是采用3级放大器，也有采用4级放大的方案。 由于今年题目对增益可调功能没有程控、步进的要求。所以，可简单的使用手动调整方案。如选择程控增益解决方案，有两种实现方法。1.采用可程控增益运放；2.采用可程控衰减器实现。 带内增益波动指标通过极间阻抗匹配、补偿等解决。 三、题目分析 动态范围（增益分配）指标主要是做好增益分配。今年全国复测时比赛区测试多了一项输入20mV时测输出电压。结果，不少的队因为增益分配不太合理，输出失真，丢了分。主要原因是