PGA203 程控增益放大器
晶体管中频小信号选频放大器设计(高频电子线路课程设计)
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电子1001班 指导教师：韩屏工作单位：信息工程学院题目：晶体管中频小信号选频放大器设计 初始条件： 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务： 1.采用晶体管或集成电路完成一个调幅中频小信号放大器的设计； 2.放大器选频频率f0＝455KHz，最大增益200倍，矩形系数不大于5； 3.负载电阻R L＝1KΩ时，输出电压不小干0.5V，无明显失真； 4.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。 时间安排： 1．2013年12月10日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。 2．2013年12月11日至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。 3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要............................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................... I I 一、绪论 (1) 二、中频小信号放大器的工作原理 (2) 三、中频选频放大器的设计方案 (3) 3.1 稳定性分析 (3) 3.2 提高放大器稳定性的方法 (4) 3.3中频选频放大 (5) 3.4 信号负反馈 (6) 四、电路仿真与分析 (7) 4.1 multisim仿真软件简介 (7) 4.2 中频选频放大部分仿真 (7) 五、实物制作及调试 (9) 六、个人体会 (12) 参考文献 (13) 附录I 元件清单 (14) 附录II总电路图 (15)
程控放大器的设计与实现
程控放大器的设计与实现 摘要 本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。 文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。 关键词 程控放大器；运算器放大器；单片机；增益 The Design and Realization of Program-Controll Amplifier Abstract This article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect. The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal. Key words Program-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain
低频低噪声高增益放大器讲解
低频低噪声高增益放大器 一、基本要求 （1）放大器 a．电压放大倍数200~2000倍，放大倍数可预置步进（间隔不大于200倍），有数字显示额外加分。 b．通频带3kHz~5kHz。 c．放大倍数为2000倍时，测得输出噪声电压峰—峰值等效到输入端小于800nV。d．最大不失真输出幅度不小于8V。 e．输入电阻不小于1kΩ，输出电阻不大于20Ω。 （2）自制供电电源。单相交流220伏电压供电，电源波动±10%时可正常工作。 （3）自制适合于本放大器测试用的信号源。 发挥部分 （1）电压放大倍数更高、步长更小 （2）等效输入噪声不大于200nV。 （3）等效输入电阻大于10kΩ。 （4）数字显示精度进一步改善 二、方案设计 2.1方案流程图
2.2 信号源制作模块 信号源原理图
信号源效果图 说明：单片机制作4.5KHZ的信号源，为电路提高信号源。 2.3 π网络衰减射随器带通滤波器模块制作 衰减网络 说明：由于单片机制作的信号源输出幅度很大，4V左右，而题目的要求知，信号源提供的电压幅度在10mV左右，因此通过衰减网络达到目的。
射随器 说明：射随器提高输入阻抗，以达到题目指定的要求。 带通滤波器 说明：带通滤波器的范围为3kHz~5kHz，因此可以满足通频带3kHz~5kHz的要求。 2.4 DAC0832程控网络
说明：通过DAC0832实现电压放大倍数200~3000倍的控制，把放大3000倍后的信号作为DAC0832的参考电压，通过数字量实现步进100倍的增益控制。 2.5 后级放大
说明：放大倍数进一步放大，固定放大1000倍。 2.6 电源制作模块
AD603程控增益调整放大器
AD603程控增益调整放大器 AGC电路常用于RF/IF电路系统中，AGC电路的优劣直接影响着系统的性能。因此设计了AD603和AD590构成的3~75dBAGC电路，并用于低压载波扩频通信系统中的数据集中器。 在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围，增益在-11～+30dB时的带宽为90Mhz，增益在+9～+41dB时具有9MHz带宽，改变管脚间的连接电阻，可使增益处在上述范围内。该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D转换量程扩展和信号测量系统。 AD603的特点、内部结构和工作原理 （1）AD603的特点 AD603是美国AD公司继AD600后推出的宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片。可用于RF/IF系统中的AGC电路、视频增益控制、A/D范围扩展和信号测量等系统中。 （2）ad603引脚排列是、功能及极限参数 AD603的引脚排列如图1所示，表1所列为其引脚功能。 引脚1 增益控制输入“高”电压端（正电压控制） 引脚2 增益控制输入“低”电压端（负电压控制） 引脚3 运放输入 引脚4 运放公共端 引脚5 反馈端 引脚6 负电源输入 引脚7 运放输出 引脚8 正电源输入 ●电源电压Vs：±7.5V； ●输入信号幅度VINP：+2V； ●增益控制端电压GNEG和GPOS：±Vs； ●功耗：400mW； ●工作温度范围； AD603A：-40℃～85℃； AD603S：-55℃～+125℃； ●存储温度：-65℃～150℃ （3）AD603内部结构及原理 AD603内部结构图如图2所示。AD603由一个可通过外部反馈电路设置固定增益GF（31.07~51.07）的放大器、0~-42.14dB的宽带压控精密无源衰减器和40dB/V的线性增益控制电路构成。
电子综合课程设计题目资料
电子综合课程设计题目汇总 1、水温控制系统设计 任务：设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 要求： 1）基本要求 （1）温度设定范围为40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。（2）环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制的静态误差≤1℃。（3）用十进制数码管显示水的实际温度。 2）发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变(由40℃提高到60℃)时，自动打印水温随时间变化的曲线。 2、语音提示系统 设计任务： 1）基本要求 设计并制作一个语音提示系统，能对出入口人员进行实时提示。 A. 能检测人员的进出方向。 B. 能够根据人员不同的进出方向发出不同的提示音。 C.具有录音功能。根据不同的场合，录制不同的提示音。录音时间大于4秒。 2）发挥部分 A．统计一天的人流量，通过按键显示。 B．显示当前时间。 C．在语音提示的同时能用灯光显示。 D．录音时间大于等于8秒。 3、程控音频OCL功率放大器
任务：设计一个功率可程控、有输出功率显示的OCL 音频功率放大器电路。后级OCL 功率放大部分用分立元件制作，供电电源为±15V ，输入信号电压幅度为(10~1000)mV rms ，负载为为8欧电阻。其结构框图如下图所示。 Ω =8L R 要求： 1）基本要求 用仿真软件对电路进行验证，使其满足以下要求： (1)失真度≤3%时，输出功率P 0≥7.5W ； (2)频率响应为(20~22000)Hz ； (3)在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率，显示的输出功率(P s )与设定功率(P g )的相对误差()3%s g g P P P -≤； 2）发挥部分 制作一个正弦波信号发生器的实物，使其完成以下功能： A 失真度≤10%时，输出功率P 0≥6W ； B 频率响应为(30~10000)Hz ； C 在输入端交流短路接地时，输出端交流信号≤20mVpp ； D 在信号源的幅度和频率固定为某一值时，可以设置输出功率，并实时测量、显示输出功率。 说明： 1）设计报告必须包括建模仿真结果，发挥部分可以选作。 2）因为有的竞赛题目不易进行建模仿真，参赛者可以针对两道不同题目分别进行建模仿真与实物制作，评分时，仿真结果与实物制作各自的得分相加，作为参赛者的最后总分。此时，只需要提交针对仿真结果的设计报告。 4、程控高增益选频放大器设计 任务：
电压控制增益可变放大器
电压控制增益可变放大器（VGA）设计 摘要 本设计以VCA822芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更，通过电压跟随器确保输入阻抗＞1012Ω。选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。 关键词：宽带直流放大器；控制电压；电压变换；VCA822； ABSTRACT This experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.
目录 1.系统方案比较与设计 2.理论分析与计算 3.单元电路设计与计算 3.1一级同相放大电路 3.2二级可控放大电路 3.3三级同相放大电路 3.4四级反向放大电路 3.5甲乙类功率放大电路 4.系统测试 5.结论 6.参考文献
基于宽带高增益的放大器设计
基于宽带高增益的放大器设计 陈亮名，杨昆 （西南交通大学四川成都611756） 摘要：文中介绍了一种基于集成运算放大器实现的宽带高增益放大器，本系统创造性地利用两级宽带运放VCA822压控放大，宽带运算放大器OPA690输出，完成了一个通频带50kHz~40MHz ，增益0~68dB 可调的宽带高增益放大器。放大器噪声小，通频带范围宽，最大放大倍数大，后级加入了开关手动切换的自动增益控制电路模块，自制电源降压模块。系统采用多种方式消除了高增益，高频自激。放大器输入输出阻抗均为50Ω，方便和前后级电路匹配。关键词：VCA822；压控增益；自动增益控制；宽带放大器；放大倍数中图分类号：TN721.1 文献标识码：A 文章编号：1674鄄6236（2014）15鄄0146鄄03 Based on broadband high 鄄gain amplifier design CHEN Liang 鄄ming ，YANG Kun （Southwest Jiaotong University ，Chengdu 611756，China ） Abstract:This paper describes an approach based on integrated operational amplifier for wideband high gain amplifier ，this system creative use two wideband voltage controlled amplifier VCA822，with wideband op amp OPA690，completed a passband 50kHz~40MHz ，0~68db adjustable gain broadband high 鄄gain amplifiers.Amplifier noise ，the pass band range ，a large maximum magnification level after adding the switching manual switching automatic gain control circuit module power down module is made.System uses a variety of ways to eliminate the high 鄄gain ，high 鄄frequency self 鄄excited.Amplifier input and output impedances are 50Ω，convenient and front stage circuit match.Key words:VCA822；VCO gain ；AGC ；broadband amplifier 收稿日期：2013-12-02稿件编号：201312007 作者简介：陈亮名（1993—），男，湖南邵阳人。研究方向：自动化。 当代无线通讯领域中，宽带高增益放大器必不可少，但随着电子电路的发展，通信系统对其带内平坦度，增益范围，带宽，噪声等性能指标提出了越来越高的要求。特别是在通行链路的传输中，宽带高增益放大器是其中的关键设备，因为在传输过程中，放大器的特性易受环境，材质，温度噪声等多方面的影响，也就造成该技术的研制设计一直是生活，工业，军用，医疗等多个领域的前沿课题，其研究价值极大。微电子技术，芯片工艺的发展带动了通信电路的进步，宽带高增益放大器被广泛应用于雷达，无线通信，导航，卫星通讯，电子对抗技术等，研究其高频，高增益，低失真，低噪声的放大器特性具有非常重要的意义[1]。目前宽带高增益放大器一般线性度不好，噪声大，设计难，易自激等缺点，文中给出了一种宽带高增益放大器的具体设计及消除自激的方法。 1 系统电路 1.1 系统组成 本宽带高增益放大器由宽带放大模块、自动增益控制模 块、电源模块组成。系统组成框图如图1所示。 1.2宽带放大模块 宽带放大器由两级宽带压控放大器，配合宽带运算放大 器实现，电路原理图见图2。两级构成的宽带压控放大部分完成了0~52dB 动态范围的增益可调，使用进行可调电压放大达到最大电压增益为16dB ，使整体的增益达到68dB 。 VCA822是一款直流耦合型宽频带压控增益放大器，最 大工作频带宽度可到达150MHz ，增益大于40dB 的控制范围，160mA 的输出电流，并且具有优越的噪声特性和高精度的增益控制。放大器增益由控制电压和外围电阻阻值共同决定[2]。在控制电压的作用下，该器件可提供精确的增益，且按 V /V 线性变化，且有良好的稳定性。同时在后级加入500MHz 的电压反馈型运放OPA690。若只采用1级VCA822直接放大的话，很容易在A v ≥30dB 和高频的时候产生自激，因此，我们采用3级级联分别进行放大的方案。 根据TI 提供的VCA822数据手册，可以决定外围电阻的具体参数。由单级放大倍数Av （max ）=20>10，则1.33k Ω< R f <845Ω；通过Av （max ）=2R f /R G 选择133Ω 南京师范大学中北学院 毕业设计（论文）（2013届） 题目：高增益宽带放大器的研究与设计 专业：电子信息工程 姓名：XXX 学号： XXX 指导教师：王兴和职称：教授 填写日期： 2013-5-10 南京师范大学中北学院教务处制 摘要 在无线通信系统中，高增益宽带放大是其重要的组成部分，它性能的好坏对整个系统起着重要的的作用。随着通信技术的发展，军用和民用对其提出了更高的要求，对射发系统的研制提出了更高的要求甚至是全新的要求。 文章介绍了一种基于模拟运算放大器实现的增益可控的宽带放大器。该器件由三个部分组成，第一部分由运算放大器OPA2613组成，第二部分中间级连续可调增益由放大器OPA842完成，第三部分功放由AD811完成。工作频带宽可达3.9MHZ，增益调节0dB-53dB。放大器噪声小, 动态范围宽。在通频带内增益起伏为1dB左右。通过反馈电阻可调，可实现增益的变化。通过Multisim的仿真能达到良好的效果。整个系统工作可靠，稳定，而且成本低效率高。 关键词：OPA2613 OPA8421 AD811 可控增益带宽放大器 ABSTRACT In a wireless communication system, high-gain broadband amplification is an important part of that, It is good or bad performance of the whole system plays an important role. With the development of communication technology, military and civilian put forward higher requirements for it, Hair on the radio system development put forward higher requirements even entirely new requirements. This paper presents a simulation-based operational amplifier gain controlled wideband amplifier. The device consists of three parts, the first part of the operational amplifier OPA2613, and the second part of the intermediate stage adjustable gain amplifier OPA842 completed by the third part of the amplifier by the AD811 is completed. Frequency band up to 3.9MHZ, gain adjustment 0dB-53dB. Amplifier noise, wide dynamic range. Ups and downs in the pass band gain is about 1dB.. Adjustable through the feedback resistor, the gain variation can be achieved. By Multisim simulation can achieve good results. The whole system is reliable, stable and cost-inefficient rate. Key words: OPA2613 OPA8421 AD811 Controllable gain Bandwidth amplifier 增益可控射频放大器 一、系统方案 1、方案分析与比较 方案1：以高增益精度的压控VGA芯片AD603作为核心放大器，但频率再高时，效果很不理想，并且在级联时，很容易产生自激现象。 方案2:采用宽带可变增益FET放大电路，其缺点是增益步进控制难以实现，高频时频率的稳定性不好，在75MHz~108MHZ增益起伏较大，不能满足要求。 方案3：采用射频放大器AD8321+衰减器HMC472+放大器AD809的形式。第一级为AD8321三级级联，使增益倍数达到52dB。考虑到输入信号为高频信号，随着频率增加，幅度衰减增大，所以第二级加上可设置分贝衰减器，衰减器随着频率升高衰减效果明显，通过这样的方式使输出幅度稳定。但考虑实际拟合后，增益会稍微下降，最后通过第三级放大器将增益值稳定至输入增益。AD8321是一款低成本、数字控制式可变增益放大器，所需输出增益由8比特串行字决定，方便STM32程控，输出增益范围为-27.4dB~26dB，增益变化为0.75 dB/LSB。具有极低输出噪声电平，上行带宽高达235 MHz(最小增益)，符合题目200MHz要求。 综上考虑，AD8321具有频带宽、噪声低、增益可编程，易于与STM32进行串行通信等优点，选用方案3。 2、系统整体设计 根据题目要求，本系统主要由：键盘控制，液晶显示、语音播报模块，三级AD8321级联，衰减器，第二级放大模块，滤波器电路，电压转换电路组成。总体设计框图如图一所示： 图一 二、理论分析与计算 1、射频放大器设计 按照本设计要求，带宽为40MHz~200MHz ，电压增益为52dB 。所以采用AD8321三级级联的方式。8321最大增益为26dB ，理论上总增益=26+26+26=78dB ，符合设计要求。并且阻抗之间已经匹配，级联时无需额外电阻网络。为了防止高频走线间干扰，采用贴片式电路，原理图是根据器件手册的应用电路来设计。 2、频带内增益起伏控制 造成通频带内增益起伏的原因有很多，包括带内波动、运放幅频响应不平坦及供电电源电压不稳等，为了降低增益波动，在三级放大输出加上衰减器，利用衰减器HMC472随着频率增高衰减效果明显的特性，使频带内增益起伏得到控制。对幅度衰减特性进行补偿，最后再加一级AD809，将增益稳定。 3、射频放大器稳定性 由于本系统的处理对象是高频信号，所以整个系统对噪声的处理要求很高才能保证射频放大器的稳定性。噪声来源包括：电源、外界环境、级间干扰，以及走线间相互干扰等。针对不同的噪声，采用了不同的处理措施： （1）电源干扰：使用电感、电容构成滤波电路，能有效滤除纹波。在每个运放的电源引脚并联去耦电容。 （2）外界环境干扰，为了防止外界干扰，可以将电源线和地线加宽，并且在制PCB 板时加以覆铜；对自动增益级及功率放大级增加屏蔽罩，提高其抗干扰性能。 （3）级间干扰，各级之间，采用了高低频电容来滤除高低频噪声。 DC-DC （9V ） DC-DC （5V ） AD8321 AD8321 AD8321 STM32 液晶显示 键盘 直流稳压电源 输入 输出 语音播报 AD809 滤波器 衰减器 小信号调谐放大器虽然有增益高、矩形系数好等优点而应用较广，但也还存在着一些缺点：如多级放大器中因谐振回路多，每级都要调谐，故调整不方便；回路直接与有源器件相联，其频率特性会受到来自晶体管参数、分布参数变化的影响，使其不能满足某些特殊频率特性的要求，如频带很窄，或者要求通频带外衰减很大的场合。 随着集成电路技术的飞速发展，许多具有不同功能特点的新的集成放大电路不断出现，给电子电路开发与应用提供了极为有利的条件。对干采用集成放大电路构成高频选频放大器来说，通常是采用集中滤波和宽频带集成放大电路相结合的方式来实现，它被称为集中选频式放大器。因多用于中频段，故又称为集成中频放大器。 目前，宽频带集成放大电路的型号很多，各自的性能和适应范围也有所不同。使用时可根据放大器的技术指标要求查阅有关的集成电路手册，选用合适的集成电路。对干集中滤波器可选用频率特性合适的陶瓷滤波器、晶体滤波器、声表面波滤波器或LC 滤波器。 一、集成中频放大器的组成 图2-2-1是集中选频式放大器的组成示意框图。它是由线性宽带放大器和集中滤波器组成，宽带放大器多用集成宽频带放大器，它体积小，性能好，可靠性高。由于集中滤波器通常是固定频率的，所以其宽放的频带也只需比滤波器的通频带宽些就可以了，如接收机的中频放大器。图(a)中，集中滤波器接在高增益宽带放大器的后面。这里宽带放大器只是表示放大器本身的频带宽度比放大的信号频带以及集中滤波器的频带更宽一些。 (a)(b) 前放大 宽放大 集滤波 (a)(b) 图2-2-1 集成中频放大器组成框图 当集成选频式放大器用于接收机中放时，为了避免有用信号频率附近的干扰信号在宽带放大器中产生的非线性作用，通常将集中滤波器放在高增益放大器之前，如图(b)所示。若集中滤波器衰减较大时，为避免使中放噪声系数加大，可在集中滤波器前加低噪声的前置放大器，以补偿滤波器的损耗。 起选频作用的部件是一个具有高选择性的集中滤波器，常用的有LC 带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等等。目前，这些滤波器已得到广泛应用。因晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似，下面简单介绍陶瓷滤波器和声表面波滤波器。 低 频 低 噪 声 高 增 益 放 大 器——设计与报告总结 2012年7月15日 目录： 一．方案设计与论证 A.题目要求和指标分析 B.信号源部分 C.前级放大部分 D.滤波器部分 E.压控放大模块 F.功率放大模块 G.负反馈放大模块 二．电路设计 A.整体电路设计 B.信号源部分 C.前级放大部分 D.滤波器部分 E.压控放大部分 F.功率放大部分 G.负反馈部分 三．测试方法与测试结果 a.仿真部分 b.实测部分 本次设计是以vca810，op07，tda2030，msp430为核心器件的低频低噪声放大器。带宽为3kHz~5kHz,电压放大系数可达200~2000倍， 能保证波形不失真，噪声系数小，性能良好。信号由自制正弦波振荡器产生，经过前级放大，再经vca810进行压控放大，而后经过3阶有源切比雪夫带通滤波器，最后经过tda2030为核心的功率放大器，输出给负载。而由Msp430单片机进行AD采样和DA输出，实现负反馈。设计方案具有放大倍数高，预置步长小，低噪声，数字显示精度高等特点，达到了设计要求，切实可行。 一．方案论证 1.题目要求和指标分析 根据题目要求，设计方案应该实现电压放大，预置步进，数字显示，并且信号的通频带要在3kHz~5kHz,低噪声。综合各项设计指标，将该系统设计为以下模块：信号发生模块，前级放大模块，步进放大模块，滤波器模块，功率放大模块，反馈模块； 具体设计框图如下： 2. 信号源部分 方案1：以为LM358为核心的正弦波振荡器，优点是元器件少，成本低，稳定性好，失真度小，幅度频率可调，常用于音频电路。 辽宁工业大学 模拟电子技术基础课程设计（论文） 题目：程控增益放大器 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：通信101班 学号： 学生姓名 指导教师： 教师职称： 起止时间： 课程设计（论文）任务及评语 目录 第一章程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1程控增益放大器的应用意义 (1) 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (1) 1.4 总体设计方案框图及分析 (2) 第二章程控增益放大器各单元电路设计 (2) 2.1 编码开关的设计 (2) 2.2 集成电路运算放大器的设计 (5) 2.3增益调整电路设计 (8) 第三章程控增益放大器整体电路设计 (8) 3.1 整体电路图及工作原理 (8) 3.2 电路参数计算 (9) 3.3 整机电路的仿真 (9) 第四章课程设计的总结 (9) 参考文献 (10) 附录：器件清单 (11) 第一章程控增益放大器设计方案论证 1.1程控增益放大器的应用意义 程控增益放大器按输出信号的特点分类，可分为模拟式和数字式可编程放大器。可以通过数字电路控制模拟放大电路的放大倍数。可以自己设计电路，或者使用一些公司的现成的集成芯片实现。具体实行的电路很多。比如DAC＋OP运放；OP运放＋模拟开关；电阻分压网络＋模拟开关+OP运放；集成芯片PGA102；PGA103；AD621；等等。利用拨码开关的数码代替电位器刻度，具有线性度好、精度高、直观，可直接或间接取代一般线性电位器或多圈线性电位器。放大器的增益的变化是由数字信号控制其反馈电阻完成的。程控增益放大器是一种在多通道多参数空间一个测量放大器，多通道放大器的信号的大小并不相同，都是放大至A/D交换器输入要求的标准是电压，因此对各个通路要求测量放大器的增益也不同。 1.2程控增益放大器设计的要求及技术指标 1.2.1设计要求： 1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。 3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。 4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 1.2.2技术指标 1.电压放大倍数N由拨码开关控制，199 ≤N。 ≤ 2.输出电压绝对值在1—10V范围。输入电阻Ω ≤20 Ro。 Ri8，输出电阻Ω ≥M 1.3设计方案论证 程控增益放大器通用的方法： 1）运放+模拟开关+电阻分压网络。 2）拨码开关+数字电位器+运放。 其中，第一种方法利用模拟开关切换电阻反馈网络，从而改变放大电路的闭环增益。这种方法的电路比较复杂，。第二种方案采用固态数字电位器来控制放大电路的增益，线路较为简单。而精度较为高，所以我们采用的是第二种方法设计的放大电路。 电子课程设计电子课程设计报告 课题题目指导老师学生姓名学生学号完成时间： ： ： ： ： 窄带选频放大器 0808060413 2010.6.9 目录 摘要: (4) 1系统概述 (4) 1.1选频电路： (5) 1.2放大器： (5) 1.3低通滤波器： (5) 2单元电路设计与分析 (5) 2.1双T选频网络： (6) 2.2运算放大器 (7) 2.3低通滤波器 (8) 3电路的安装与调试 (9) 4结束语 (10) 4.1设计简单介绍 (10) 4.2设计调试中的难点 (11) 4.3改善及改进意向 (11) 4.4收获与体会 (11) 附上元件明细表及参考资料 (11) (题目：窄带选频放大器) 摘要: 有源滤波器具有与rlc 串联谐振电路相同的特性曲线，利用数值计算的方法，得出两级级联的滤波器在临界偏调时各级中心频率f 0与q 值的关系，分析了电路不同q 值与平顶宽度的关系，在本设计中采用了RC 电路；据此，设计并制作了具有平顶特性的窄带通滤波器。仿真结果表明其特性与理论计算曲线大致相似。在制作过程中，为达到仿真效果及理论计算结果，不断对电路进行调试，还对电路的选择性、误差进行了分析。 关键词: 选频网络;运算放大器;低通滤波器;反馈电路。 1系统概述 本设计电路由选频电路、放大器和低通滤波器组成。 + + A + + A 2 3 2 3 6 4 5 5 1.1选频电路： 由UA741及电阻电容构成的双T选频网络构成，将输入的多种频率信号进行选频，运算放大器A1的反馈电路中，接入了窄频带滤波器，谐振频率f=1/2πRC=2KHz。 1.2放大器： 由UA741运算放大器构成半波整流器，输出正半周信号。 1.3低通滤波器： 由电阻电容构成，将高频经电容滤去，输出低频信号，因而该放大器仅选择2KHz(T=0.5ms)频率信号经放大后变为交流输出，其输出可接自动示波器显示输出波形。 2单元电路设计与分析 实验二集成选频放大器 一、实验目的 1、熟悉集成放大器的内部工作原理 2、熟悉陶瓷滤波器的选频特性 二、实验内容 1、测量集成选频放大器的增益。 2、测量集成选频放大器的通频带。 3、测量集成选频放大器的选择性。 三、实验仪器 1、信号源模块1块 2、频率计模块1块 3、2 号板1块 4、双踪示波器1台 5、万用表1块 6、扫频仪（可选）1台 四、实验原理 1、集成选频放大器的原理图见下图 图2-1 集成选频放大器电路原理图 由上图可知，本实验中涉及到的集成选频放大器是带AGC（自动增益控制）功能的选频放大器，放大IC用的是Motorola公司的MC1350。 2、MC1350放大器的工作原理 图2-2为MC1350单片集成放大器的电原理图。这个电路是双端输入、双端输出的全差动式电路，其主要用于中频和视频放大。 图2-2 MC1350内部电路图 输入级为共射-共基差分对，Q1和Q2组成共射差分对，Q3和Q6组成共基差分对。除了Q3和Q6的射极等效输入阻抗为Q1、Q2的集电极负载外，还有Q4、Q5的射极输入阻抗分别与Q3、Q6的射极输入阻抗并联，起着分流的作用。各个等效微变输入阻抗分别与该器件的偏流成反比。增益控制电压（直流电压）控制Q4、Q5的基极，以改变Q4、Q5分别和Q3、Q6的工作点电流的相对大小，当增益控制电压增大时，Q4、Q5的工作点电流增大，射极等效输入阻抗下降，分流作用增大，放大器的增益减小。 五、实验步骤 1、据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及 可调器件（具体指出）。 2、按下面框图（图2-3）所示搭建好测试电路。 长江大学电子系统设计竞赛参赛方案作品名称程控放大器 姓名周健（电气1083）、高秀龙（电气1083） 所在院系电子信息学院 完成时间2011.5.29 程控放大器 摘要：本设计以LF353、ATMEGA16、DAC0832芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。放大器的电压放大倍数从0.5倍到127.5倍，以±0.5倍为最小步进可设定增益步进，控制误差不大于5%，放大器的带宽大于200KHz。键盘和显示电路实现人机交互，完成对电压放大倍数和输出电压的设定和显示。 关键字：程控放大器、高精度、控制电压、电压变换、D/A、A/D。 一、系统方案设计与论证 1、方案的比较 程控放大器在信号调整与控制电路具有广泛的用途，如音响设备中音量的控制，电子设备中信号的准确放大，信号处理电路中输出信号的自动稳幅等。 准确程控增益可调放大器的实现方法通常有以下几种方案可供选用。 方案一：利用可程控的模拟开关和电阻网络构成放大器的反馈电阻，通过接入不同的电阻来实现放大器的放大倍数改变，以达到程控增益的目的。 此方案的优点是控制简单，电路实现较为容易。缺点是多路模拟开关使用频率较低，其导通电阻对信号传输精度影响较为明显，漂移较大，输入阻抗不高，对于较为精确的控制其影响难以进行后期修正，切换时抖动引起的误差比较大，切换速度较慢。控制精度增加一位，电阻网络就增加一级，电阻网络的电阻选择也较为困难，很难做到高精度控制。 方案二：利用数字电位器作为放大器的反馈电阻，实现放大器的放大倍数改变。 此方案和方案一原理基本相同，都是通过调节反馈电阻来实现对增益的控制，不同的是选用数字电位器来实现，缺点是数字电位器为了扩大使用电压范围，内部附加了由振荡器组成的充电泵，因而会产生有害的高频噪声,它同样不能满足高精度控制要求。 方案三：利用电流型DAC自身的乘法功能,可以实现程控放大器。此方案实现较为容易，控制精确较高，一般不能做到宽频使用。 方案四：利用新型单片集成电压控制放大器实现程控放大器。 此方案实现也较为容易，控制电路成本较低，使用频率受限于放大器本身。 方案五：利用D／A转换器与仪表放大器一起可组成程控增益放大器。 该方案电路简单，增益可调范围大，稳定性好，性价比高，其增益由输入数字量控制，电路很容易和计算机或单片机相连，组成自动测试系统。 2、方案确定 分析上述五种方案的优缺点，在满足要求的条件下，方案五具有更大的优越性和灵和性，因此我们采用D／A转换器与仪表放大器一起可组成程控增益放大器。 二、放大器的基本原理 1、D/A转换器原理 窄带选频放大器 课题名称:窄带选频放大器课程设计说明书 设计题目： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 起止日期： 1.摘要： 设计目的：熟悉窄带频率放大器的设计方法、以及低通滤波器的工作原理、使用方法，并掌握还带选频放大器的工作原理。 本设计系统采用uA74型高增益运算放大器以及2CP11整流二极管。以u741为主要核心部件，由可控电位器R1,R2实现频率的变化，实现窄带选频放大器选择2KHz频率信号，并通过2CP11普通整流二极管实现波形的整形，通过由u741构成的RC低通滤波器后，最终获得2KHz频率信号经过放大后的直流信号。 实验方法可行，结果得到较为平整的输出波形。 2.关键词：窄带滤波器，u741型运放，RC低通滤波器 3.引言： 3.1.元器件的参数及选用 3.1.1UA741AN双列直插8脚式封装 UA741中文资料 uA741M，uA741I，uA741C（单运放）是高增益运算放大器。输入 电压±18V，允许功耗500mW. uA741M，uA741I，uA741C芯片引脚图和工作说明： 1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端， 4接地，6为输出，7接电源 8空脚 3.1.2普通整流二极管2CP11 参数：反向击穿电压50V;正向电流0.1A;正向压降1V;反向电流5μA; 4. 总体方案设计 4.1. 方案：采用UA741AN 为核心部件，信号通过前级放大控制增益系数， 因要求没有严格限定放大倍数，对于低频取10倍左右并由选频网络滤除2KHz 意外的信号频率，并用二极管产生的半波整流信号，通过后级放大再由低通滤波器滤除其余分量实现要求。其原理框图1 该方案电路设计简单灵活，器件需求小，且易于系统的扩展和计算。 5. 模块电路设计与计算 5.1. 放大环节和选频网络模块。 5.1.1. 放大电路部分 采用UA741AN 高增益运算放大器，构成反向放大电路。通过对R2电阻的调节实现增益的控制，在输入信号比较小的时候可以采用较高增益，增益公式为 2008 年 4 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS April， 2008 文章编号：1007-0249 (2008) 02-0031-05 高速高增益运算放大器的设计及应用* 朱颖，何乐年，严晓浪 （浙江大学超大规模集成电路设计研究所，浙江杭州 310027） ??ǖ本文设计了一种高速高增益放大器，该放大器通过增加全差分的共源共栅电路作为辅助放大器来提高运放增益，并采用频率补偿和钳位管相结合的技术改善运放的频响特性，使得运放在通频带范围内类似于单极点运放，大大减少了运放的转换时间。采用SMIC的0.35μm工艺模型进行仿真，结果表明，运放的直流增益达到110dB，带宽266MHz（负载电容C load=1pF），相位裕度55°，只需10ns即可达到0.1%的稳定精度，因而是一种有效的高速高精度运放的实现途径。 ???ǖ运算放大器；高增益；高速 ?????ǖTN401 ?????ǖA 1 引言 随着数模混和电路应用的发展，对模拟电路的速度和精度提出了越来越高的要求。模拟电路的速度和精度与运算放大器的性能有关，为了得到更快的速度和更高的精度，要求运算放大器具有更宽的单位增益带宽和更高的直流电压增益。 本文设计的运放用于光电鼠标芯片中的A/D变换的采样放大级。整体设计要求采样放大器的采样速率为12~40MHz，直流电压增益100dB。它的输入信号是CMOS图像传感器经双差分采样后的输出信号，幅度为±0.4V，经过开关电容电路构成的精确放大两倍的电路后，输出信号幅度为±0.8V。 以上是本文提出的对运放的速度和精度的要求。在通常的情况下，两级运算放大器在实现高精度的同时无法实现高速度[1]，共源共栅结构的运放在实现高速的同时无法实现高精度[1]。常规的高增益运算放大器可以实现很高的精度[1]，但是零极点对的存在严重影响了运放的稳定性和速度。为了同时满足速度和精度的要求，本文提出了一种改进的套筒型增益提高运算放大器，该运放采用频率补偿和钳位管相结合的技术改善运放的频响特性，减少运放的转换时间。另外为了达到加大输出摆幅的目的，还增加了一级增益接近于1的线性输入/输出特性电路。仿真表明，运放的直流增益达到110dB，带宽266MHz（负载电容C load=1pF），相位裕度55°，只需10ns即可达到0.1%的稳定精度，完全满足光电鼠标芯片采样放大级的要求。 2 电路结构 增益提高运算放大器使用折叠式共源共栅电路作为其辅助放大器，其实质就是通过反馈增加输出阻抗，从而达到增加增益的目的。增益提高放大器的常规电路图如图1(a)所示，改进电路图如图1(b)所示。常规的增益提高运算放大器的稳定性和转换时间常常受到零极点对的影响。如果零极点对所对应的频率小于闭环运放的主极点，需要的转换时间便大大延长。 为了加快转换时间，在辅助放大器的输出端增加了补偿电容，使得零点和极点尽可能地接近甚至对消。频率补偿后运放所表现的转换特性接近于单极点运放的转换特性，大大加快了运放的转换时间，具体将在3.1和3.2.1中论述。 对于折叠式共源共栅电路来说，针对其特点，在辅助放大器输出端增加了一对栅漏短接的NMOS 管，它们只在辅助放大器输出端的差值大于V th时导通，起钳位作用并加快了运放的转换速率。而且 * ????ǖ2005-01-25 ????：2005-07-03高增益宽带放大器的研究与设计
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