作品四 - 福星电子网.PDFVIP

星电子网 http :// 福星电子网 2009 年全国大学生电子设计竞赛 计 报 告 参赛题目： 宽带直流放大器 题目编号： C 参赛队员： 许文燕 张舒 徐琴 参赛单位： 南京邮电大学 日 期： 二〇〇九 年 九 月 五 日 星电子网 http :// 摘 要 本设计使用两片集成运放THS3001 级联组成前置放大电路，并由运算放大器加分 立器件三极管构成复合放大器实现末级功率放大电路，通过增益控制电路实现 0~65dB 范围内的增益可调，放大器带宽可 10MHz 或5MHz 两档之间选择。整个系统 由单片机控制，通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制，TFT 液晶显示器显示所设置的状态及参数。 关键词： 前置放大 功率放大 增益控制 低通滤波器 计 报 告 一、系统方案论证与比较 1、宽带直流放大器设计方案 方案一：采用集成运算放大器芯片级联构成。集成运放芯片使用简单，精度高， 但是采用这种方案，放大器可实现的输出功率不够，无法满足本课题指标（本课题要 求最大输出电压正弦波有效值 V 10V），通常此类集成电路都难以直接驱动 50Ω 的 o 负载。 方案二：采用分立元件，利用高频三极管或场效应管差分对构成多级放大电路， 末级采用大功率器件来保证输出功率，通过负反馈电路来确定增益。该方案可实现的 放大器工作频率高、功率大，但其电路比较复 ，且零点漂移严重，难以实现直流信 号的放大。此外，由于电路采用了多级放大，其稳定性差，容易产生自激现象。 方案三：集成运放和分立元件相结合。宽带集成运放级联构成前置放大电路，实 现小信号的前置放大及增益要求；运算放大器加分立器件三极管构成功率扩展型电路 实现末级功率放大。 方案选定：经三种方案比较，决定采用方案三，该方案可以将集成运算放大器高 增益、低直流漂移的优点与分立元件功放输出功率大的优点相结合，达到本课题的设 计要求。 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，但是干扰信 号会伴随输入的小信号经过前级和后级放大器放大，使输出信号的信噪比无法满足题 目指标。 方案二： 末级放大电路后加精心设计的衰减网络，对输出电压进行增益控制。 只要信号和干扰比 设定的范围内，则可以实现 电压增益控制的同时保证输出信号 的信噪比满足题目指标。 方案选定：本设计增益控制采用方案二。 3、系统方案 本设计方案的整体框图如图1-1所示。采用两片THS3001 （高速集成运放）级联 组成前置放大电路，电压增益达到168 倍；分立元件与普通集成运放构成末级功率放 大电路，其电压增益为10 倍 （可微调）。功放输出端级联精心设计的衰减网络以实现 增益步进可调，同时为了实现题目扩展指标要求，还设计了两套低通滤波器组成的滤 波网络，可以作为负载接入放大器用于控制系统的带宽。主控模块采用C8051 单片机， 第- 1 -页 共10 页 星电子网 http :// 通过键盘输入实现输出状态控制、带宽选择以及增益步进控制，晶显示器显示所设置 的状态及参数。 输入