可编程宽带放大器的设计详解

作者:TouchScreen时间:2010-01-25 来源:电子产品世界

[摘要]随着微电子技术的发展,宽带放大器在科研中具有重要作用。宽带运算放大器广泛应用于A/D转换器、D/A 转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度,电压增值。

    北京时间01月25日消息,中国触摸屏网讯, 随着微电子技术的发展,宽带放大器在科研中具有重要作用。宽带运算放大器广泛应用于A/D转换器、D/A 转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度,电压增值。为此,以可编程增益放大器THS7001和可变增益放大器AD603为核心,设计一种可编程宽带运算放大器。该电路增益调节范围为-6~70 dB,步进间距为6dB,AGC为60 dB,-3 dB通频带为40 Hz~15MHz。矩阵键盘设置增益值、步进,点阵液晶显示实时电压有效值,人机界面友好,操作简单方便。

    本文来自:http://www.51touch.com/hmi/news/dynamic/201001/25-5102.html

    系统总体设计方案

    该系统主要由可控增益放大器、功率放大与峰值检波、单片机显示和控制3大模块组成。其中可变增益放大器以THS7001和AD603为核心。单片机控制THS7001实现增益粗调,并通过D/A转换控制AD603实现增益细调,从而使总增益在- 6~70 dB的宽频带范围内线性变化。前置放大器采用由宽带电压型反馈运放THS4011构成的射极跟随器,可有效提高输入电阻;后级功率放大器采用电流型反馈运放AD811,提高系统带负载能力。由二极管峰值检波电路测量峰值,并通过A/D转换、D/A转换实现自动增益控制。通过键盘手动预置增益值,LCD实时显示预置增益值并输出有效值。

    输入级电路运放选型

    由于该电路噪声主要取决于第一级放大器。所以选择第一级运放成为决定噪声大小的关键。电压反馈型(VFB)运算放大器具有同相和反向输人端阻抗基本相同(均为高阻),低噪声,更好的直流特性,增益带宽积为常数。反馈电阻的取值自由等特点:而电流反馈型(CFB)运算放大器则具有同相输入端为高阻阻,反向输入端为低阻抗,带宽不受增益影响,压摆率更快,反馈电阻的取值有限制等特点。由此看出,CFB放大器适用于那些需要压摆率快、低失真和可设置增益而不影响带宽的电路;而VFB放大器则适用于那些需要低调电压、低噪声的电路。因此选用电压反馈型运放THS4011作为前级输入。

    峰值检波电路

    峰值检波电路由二极管电路和电压跟随器组成。其工作原理:当输入电压正半周通过时,检波管 VU2导通,对电容C1、C2充电,直到到达峰值。三极管的基极由FPGA控制,产生1Oμs的高电平使电容放电,以减少前一频率测量对后一频率测量的影响,提高幅值测量精度。其中Vu1为常导通,以补偿VU2上造成的压降。适当选择电容值,使得电容放电速度大于充电速度,这样电容两端的电压可保持在最大电压处,从而实现峰值检波。

    该电路能够检测宽范围信号频率,较低的被测信号频率,检波纹波较大,但通过增加小电容和大电容并联构成的电容池可滤除纹波。而后级隔离,则增加由OPA277构成的射极跟随器。

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