2013全国大学生电子设计竞赛.docVIP

2013年全国大学生电子设计竞赛 【组】 摘 要 本系统采用TI公司的可控增益放大器VCA810和电流反馈放大器THS3001实现增益可调的射频宽带放大器。系统主要有三个模块组成：前置放大电路、可控增益放大电路、单片机控制显示模块。可控增益放大部分由VCA810构成，可实现80dB的动态增益调节范围；前级放大电路使用的THS3001具有420MHz的-3dB带宽和良好的带内平坦度【1】。在设计过程中充分考虑了高频小信号的自激和外界干扰的问题，采取了一系列的保护和改善的措施以提高放大器稳定性。 关键词：射频放大器 自激振荡 增益平坦度 Abstract Adopting the controllable gain amplifier --VCA810 produced by the TI and combining with THS3001, the system can achieve a wideband RF amplifier with adjustable gain. The system is mainly constituted by three block: Pre-amplifier circuit，controllable-gain amplifier circuit, MCU display and control module .Constituted by VCA810, the controllable-gain amplifier can achieve 80dB of gain adjustment range .The pre-amplifier circuit is constituted by THS3001,which is a high-speed current-feedback operational amplifier.The THS3001 offers a 420-MHz bandwidth , a good gain flatness ,making it suitable to the requirement . In the progress of the designing ,we take the H. F. small signal fully into account and adopt a series measure to improve the stability of the whole system. Key Words: Radio-frequency amplifier self excited oscillation gain flatness 系统方案论证 经过仔细的分析和论证，最终设计的射频宽带放大器包括 3个模块：前置放大电路、可变增益放大电路、增益控制模块，下面针对这些模块分别进行方案论证与选择。 1、 可变增益放大电路的论证与选择 方案一： 开始我们选用VCA820，但在调试过程中出现严重的自激振荡，在30MHz是频率特性表现较差，经过较长时间调试仍不能满足要求，在这种情况下，我们选择放弃此方案。 方案二： 采用宽带可变增益FET放大电路，如图1所示。该电路采用光电9906运算放大器反馈环中的增益控制器。电阻性T型网络中有MOS晶体管作为接地点，电阻值的选择要使晶体管在电性能上接近于求和结，自动限制总的信号电压。电压控制反馈的排列和补偿，可以做成具有良好线性的可变增益放大器，它对所有增益电平都有恒定的宽带宽度。其缺点是高频时频率的稳定性不好，在频带内增益起伏较大，不能满足设计要求。 （ 图一 ）可变增益FET放大电路 方案三： 以集成可控增益放大器作为增益控制模块的核心，VCA810的增益Av（dB）与控制电压Vc（V）成线性关系，可以通过调节控制电压Vc来调节芯片增益Av，控制电压可由电位器依据分压原理调节。此方案具有操作简单，外围电路少的优点，故选用此方案。 前级放大电路的选择与论证 方案一： 使用分立元件搭建前级放大电路，但是此电路受电路分布参数影响，调试难度大，此外，使用三极管静态功耗大，发热严重，电源利用率不高，故不选用此方案。 方案二： 多级信号放大器的前级电路的输出噪声对整个系统的影响很大，为了提高信噪比，满足输入阻抗要求，我们选择TI公司的高速低噪声运放THS3001设计的同相比例放大器，作为前级小信号放大器。 3、系统方案描述： 输入