寬帶放大器設計

2003年

寬帶放大器（B題)

講解與制作人

田良一、任務設計并制作一個寬帶放大器。二、要求1、基本要求（1）輸入阻抗≥1kΩ；單端輸入，單端輸出；放大器負載電阻600Ω。（2）3dB通頻帶10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB。（3）最大增益≥40dB，增益調節(jié)范圍10dB～40dB（增益值6級可調，步進間隔6dB，增益預置值與實測值誤差的絕對值≤2dB），需顯示預置增益值。（4）最大輸出電壓有效值≥3V，數(shù)字顯示輸出正弦電壓有效值。（5）自制放大器所需的穩(wěn)壓電源。2、發(fā)揮部分（1）最大輸出電壓有效值≥6V。（2）最大增益≥58dB(3dB通頻帶10kHz～6MHz，在20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB)，增益調節(jié)范圍10dB～58dB（增益值9級可調，步進間隔6dB，增益預置值與實測值誤差的絕對值≤2dB），需顯示預置增益值。（3）增加自動增益控制（AGC）功能，AGC范圍≥20dB，在AGC穩(wěn)定范圍內(nèi)輸出電壓有效值應穩(wěn)定在4.5V≤Vo≤5.5V內(nèi)（詳見說明4）。（4）輸出噪聲電壓峰-峰值VoN≤0.5V。（5）進一步擴展通頻帶、提高增益、提高輸出電壓幅度、擴大AGC范圍、減小增益調節(jié)步進間隔。（6）其它。四、說明1、基本要求部分第（3）項和發(fā)揮部分第（2）項的增益步進級數(shù)對照表如下：增益步進級數(shù)123456789預置增益值（dB）1016222834404652582、發(fā)揮部分第（4）項的測試條件為：輸入交流短路，增益為58dB。3、寬帶放大器幅頻特性測試框圖如下圖所示：四、說明4、AGC電路常用在接收機的中頻或視頻放大器中，其作用是當輸入信號較強時，使放大器增益自動降低；當信號較弱時，又使其增益自動增高，從而保證在AGC作用范圍內(nèi)輸出電壓的均勻性，故AGC電路實質是一個負反饋電路。發(fā)揮第（4）項中本題定義：AGC范圍=20logVS2/VS1-20logVOH/VOL（dB）；要求輸出電壓穩(wěn)定在4.5V≤Vo≤5.5V范圍內(nèi)，即VOL≥4.5V、VOH≤5.5V。(電壓均為有效值）

歸納后的任務設計并制作一個帶寬BW0.7dB10kHz~6MHz、輸出可達3/6V

(rms)、最高增益40/60dB（可預置，步進量6dB，誤差≤2dB)、具有AGC功能(范圍20dB)的寬帶放大器（以■色顯示的為發(fā)揮要求）?20kHz～5MHz頻帶內(nèi)增益起伏≤1dB；?放大器增益以及輸出電壓的有效值可數(shù)字顯示；?輸入阻抗大于1kΩ；?負載電阻600Ω；?輸出噪聲電壓峰–峰值小于0.5V。其他要求寬帶放大器要求的AGC特性下面來討論該題的

設計方法與步驟充分理解題意；系統(tǒng)級設計；關鍵技術與器件的分析、選擇；子系統(tǒng)級設計（數(shù)字式AGC、模擬式AGC）；軟件以及電路級設計。寬帶放大器系統(tǒng)級結構框圖

寬帶放大器子系統(tǒng)級結構方塊圖

總增益：(-20~+60)dB或(0~+80)dB采用模擬式AGC方案的子系統(tǒng)級結構圖

本題的關鍵：控制增益的方法

及關鍵器件選擇利用有源器件參數(shù)的可控性（器件電阻、增益——電流增益、跨導等）；

√利用無源網(wǎng)絡構成的衰減器；利用無源網(wǎng)絡構成的負反饋網(wǎng)絡；利用D/A轉換器構成的衰減器或負反饋網(wǎng)絡；?選用AD637進行電壓有效值的轉換測量。利用無源衰減網(wǎng)絡來控制增益AD603——增益可電壓控制的寬帶放大器增益可電壓控制的AD603寬帶放大器的主要技術指標

?帶寬BW0.7dB

當G1=-10~+30dB時：90MHz

當G1=0~+40dB時：30MHz

當G1=+10~+50dB時：9MHz?帶內(nèi)增益起伏：0.5dB?輸入噪聲譜密度：1.3nV/Hz-2?輸入電阻：100Ω?輸出電壓峰值：±3VAD603的增益增益計算公式GV=40UG1+(GMAX–20)(dB)30(90MHz)

其中GMAX=40(30MHz)50(9MHz)UG1=-0.5V~+0.5V收音機中的AGC及其特性利用有源器件的非線性實現(xiàn)AGC

延遲式AGC電壓產(chǎn)生電路

寬帶放大器要求的AGC特性系統(tǒng)軟件設計方案(數(shù)字式AGC）系統(tǒng)軟件設計方案(模擬AGC）

輸入緩沖與增益可控放大級電路圖輸入緩沖與增益可控放大級詳細電路圖末級放大器電路圖（T2、T4為互補功率管fT=250MHz)AV=20dBBW0.7=20MHz輸出電壓大于8V（rms)系統(tǒng)供電電源原理圖實際設計與制作的實例經(jīng)測試所達到的主要技術指標

整個系統(tǒng)通頻帶為1kHz—20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB，增益步進1dB，60dB以下預置增益與實際增益誤差小于0.2dB。不失真輸出電壓有效值達9.5V，輸出