增益可控射频放大器
2015年全国大学生电子设计竞赛全国一等奖D题
N F 1~ n N F 1
N Fn 1 NF 2 1 NF 3 1 NF 4 1 G pa1 G pa1G pa 2 G pa1G pa 2G pa 3 G pa1G pa 2 G pa ( n 1)
输入 第一级数控衰减 （HMC470） 前级低噪放 （TQP3M9035） 低通滤波器 22倍固定增益 （ADL5531） 第二级数控衰减 （HMC470） 22倍固定增益 （ADL5531）
高通滤波器 处理器 （MSP430） 功率放大器 （AH101） 按键 显示 输出
图 1 系统框图
二、理论分析与计算
最大功率值： 功率值(dBm） -29.04 20.72 22.87 22.95 22.89 22.92 22.95 22.98 23.03 22.87 22.64 22.41 21.83 21.37 21.14 20.90 20.69 20.58 -28.10
图 3 ADL5531 增益—频率图
本系统所设计最大增益为 70dB， 题目要求带外增益小于 20dB， 带外衰减需大于 50dB， 为方便调试，采用 11 阶椭圆低通滤波器级联 11 阶椭圆高通滤波器，其过度带陡峭且通频 带平坦性良好。 3、增益调整 由于要求最大增益控制范围为：12dB～52dB，动态增益控制范围至少为 40dB， 而所采用的衰减器 HMC470 衰减范围为 0～31dB，因此采用两级级联来调整系统的总增益， 动态范围达到 0～62dB。带内波动在 0.5dB 内，满足题目要求。 4、末级功率推挽 为满足输出信号有效值Uo≥2V即19dBm， 本系统采用AH101芯片作为末级功率放大器， 最大输出功率可达+26.5 dBm ，并且通频带波动小于1dB。 5、射频放大器稳定性 电源的设计、数字电路和模拟电路的连接设计、屏蔽性等在一定程度上影响着放大器 的稳定性，为保证系统的稳定性，本系统采取以下措施：
程控可变增益射频宽带放大器
程控可变增益放大器参赛队员：摘要本系统由宽带放大器OPA847、压控放大器VCA810和电流型运放OPA695组成。
系统前级通过OPA847实现10倍固定增益放大，中间级由压控放大器VCA810实现0.05~5V/V增益变化，后级由OPA695和继电器实现5~25V/V增益变化，末级由电阻网络进行10倍衰减，达到0dB~60dB 增益范围可调。
系统采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，系统达到了题目所设定的所有指标。
关键词：放大器，VCA810，OPA847 ，OPA695AbstractThe system is designed with a broadband amplifier OPA847, Voltage controlled amplifier VCA810 and current-feedback operational amplifier OPA695.In the first stage, the system can achieve 10 times fixed-gain by OPA847.Then, in the intermediate stage, it uses VCA810 to achieve 0.05 ~ 5V / V gain range. In the latter part, the system achieves 5 ~ 25V / V gain variation by OPA695 and relays. In the last stage, the system achieves 10 times attenuation by the resistor network, so that the overall gain can be adjusted in the range of 0~60dB. In order to improve the stability and anti-jamming capability, the system uses the shield case to carry electromagnetic shielding. According to the test, all the indicators of the topic have reached .Keywords：RF broadband amplifier，VCA810，OPA847，OPA695目录1、方案论证1.1、≥60dB增益设计1.2、放大增益可调设计1.3、系统框图2、理论分析与计算2.1、宽带放大器设计2.2、频带内增益起伏控制2.3、射频放大器稳定性分析2.4、增益调整2.5、放大器带宽设计3、电路与程序设计3.1、前期固定增益电路设计3.2、VCA电路设计3.3、后级电路设计4、系统测试4.1、测试仪器4.2、测试方案及测试条件4.3、测试结果及分析5、参考文献输入VCA810输出输出一、方案论证1.≥60dB增益设计方案一：采用三极管实现。
射频放大器的9个主要性能指标
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
增益可控射频放大器设计方案
增益可控射频放大器设计方案
要设计一个增益可控的射频放大器，可以采用以下方案：
1.选择合适的放大器架构：常见的射频放大器架构有共集、共基和共射极。
其中，共基架构通常具有较高的输入和输出阻抗匹配，适用于宽频段的应用；共射架构具有较高的增益和较低的噪声，适用于功率放大器设计。
2.选择合适的放大器器件：根据设计要求选择合适的射频晶体管或场效应管。
通常情况下，选择具有较高的增益、较低的噪声系数和适当的功率容量的器件。
3.匹配网络设计：使用合适的匹配网络来实现输入输出的阻抗匹配。
匹配网络可以提高电路的功率传输效率，减小反射损耗，并实现最优的功率增益。
4.增益控制电路设计：可以采用可变电容、电阻、电感等元件来实现增益的可调控。
通过调整这些元件的参数来控制放大器的增益。
5.稳定性分析和设计：进行稳定性分析，确保放大器在工作范围内保持稳定。
可以采取稳定性增强措施，如添加稳定性网络或者改进反馈电路。
6.射频线路设计：布局射频线路时，要尽量避免回授、干扰和串扰。
采用合适的屏蔽和分离技术，以减小射频线路的损耗和干扰。
7.仿真和测试：使用射频模拟软件进行电路仿真，验证设计的性能，并进行测试调整和优化。
以上是一般的增益可控射频放大器设计方案，具体的设计流程和细节还需要根据具体的应用环境和要求来调整。
射频放大器工作原理
射频放大器工作原理
射频放大器是一种电子器件，常用于信号放大和增强射频信号的功率。
它能够将输入信号的功率放大到更高的水平，以便在通信和无线电频谱等领域中使用。
射频放大器的工作原理主要涉及两个关键参数：增益和带宽。
增益是指输出信号与输入信号之间的功率比例，而带宽则是指射频信号可以通过放大器而不发生明显失真的频率范围。
对于一个典型的射频放大器，它通常由三个主要部分组成：输入匹配网络、放大器核心和输出匹配网络。
首先，输入匹配网络的作用是将输入信号的阻抗与放大器的输入阻抗匹配，以获得最大的功率传输。
这有助于减少信号在输入过程中的损耗。
接下来，放大器核心是射频放大器的一个重要部分。
它通常采用高频管（如晶体管、场效应管等）或集成电路作为放大器核心元件。
输入信号在这个阶段通过放大器的核心，同时通过供电电源提供所需的功率。
最后，输出匹配网络的目的是将放大器的输出阻抗与负载（如天线）的阻抗匹配，以确保最大功率传输和最佳信号质量。
在放大器的工作过程中，放大器核心会将输入信号的能量增加，形成一个更强大的输出信号。
这个过程涉及到提供所需的直流电源电压和电流，以供应射频放大器核心的工作。
总的来说，射频放大器通过调整放大器的输入和输出匹配电路，将输入信号的功率放大到更高的水平，从而实现信号的增强。
这种增强的信号可以在通信、广播、雷达等各种应用中发挥重要作用。
程控增益放大器的几种通用设计方法
程控增益放大器的几种通用设计方法程控增益放大器（AGC）是一种能够自动调节增益的放大器，它能够在输入信号强弱不一的情况下保持输出信号的稳定性。
在许多无线通信系统和音频设备中，AGC都扮演着重要的角色。
本文将介绍几种常见的程控增益放大器的通用设计方法，帮助读者更好地了解和应用AGC技术。
一、基于反馈的AGC设计方法反馈是一种常见的控制方法，通过对输出信号进行采样并与输入信号进行比较，然后根据比较结果对增益进行调节。
基于反馈的AGC设计方法一般包括以下几个关键步骤：1. 采样输出信号。
通过使用信号检测器或功率检测器来对输出信号进行采样，获取其能量或功率的信息。
2. 与输入信号进行比较。
将采样得到的输出信号能量或功率与输入信号进行比较，得到它们之间的差异。
3. 根据比较结果调节增益。
根据比较结果来控制放大器的增益，使输出信号的能量或功率保持在一个稳定的水平。
基于反馈的AGC设计方法的优点是稳定性高、响应速度快，适用于大多数AGC应用场景。
这种方法也存在一些缺点，比如对反馈路径的稳定要求高、容易产生回音等问题。
与基于反馈的AGC设计方法相对应的是基于前馈的AGC设计方法。
前馈AGC的核心思想是在信号放大前通过控制环路对输入信号进行预处理，从而实现对放大器增益的控制。
基于前馈的AGC设计方法一般包括以下几个关键步骤：1. 使用可变增益放大器。
在输入信号经过放大之前，通过可变增益放大器对信号进行预处理，调节增益来实现对输入信号的控制。
2. 设置控制环路。
设计控制环路，通过对控制信号进行调制来控制可变增益放大器的增益，从而实现对输出信号的稳定控制。
3. 调节控制参数。
通过调节控制环路的一些参数，比如控制信号的幅度、频率等来控制放大器的增益。
随着数字技术的发展，越来越多的AGC设计方法开始采用数字控制的方式。
基于数字控制的AGC设计方法一般包括以下几个关键步骤：1. 数字信号处理。
将输入信号进行数字化处理，并通过一些算法对信号的能量或功率进行测量和分析。
电子电路中的放大器有哪些常见类型
电子电路中的放大器有哪些常见类型在电子电路中，放大器是一种用于增加电压、电流或功率的设备。
放大器广泛应用于各种电子设备中，例如音频放大器、功放、射频放大器等。
本文将介绍电子电路中常见的放大器类型。
一、运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）运算放大器是一种差分输入的直流耦合放大器，具有极高的开环增益和输入阻抗，常用于模拟电路和某些数字电路中。
运算放大器的输出与输入之间存在线性关系，可以通过外部电路元件调整增益和频率响应。
它通常具有多个引脚，包括正输入端、负输入端和输出端。
二、晶体管放大器（Transistor Amplifier）晶体管放大器是一种使用晶体管作为放大元件的放大器。
它可以分为两种类型：BJT（双极性结型晶体管）放大器和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）放大器。
1. BJT放大器BJT放大器是基于双极结型晶体管的放大器，根据放大器的连接方式和电路配置不同，可以分为共射极放大器、共基极放大器和共集极放大器等。
共射极放大器是应用最为广泛的一种类型，具有较高的电压增益和较低的输入阻抗。
2. MOSFET放大器MOSFET放大器是基于金属氧化物半导体场效应晶体管的放大器，也可以根据电路连接方式分为共源极放大器、共栅极放大器和共漏极放大器等。
MOSFET放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适用于高频率放大应用。
三、运算式放大器（Integrated Operational Amplifier）运算式放大器是一种集成的运算放大器，在单片集成电路中内建了多个运算放大器。
它的引脚布局和功能与独立运算放大器相似，但集成度更高，能够在小体积的芯片上实现多个放大器。
四、差动放大器（Differential Amplifier）差动放大器是一种特殊的放大器，具有两个输入端和一个输出端。
它能够放大两个输入信号之间的差异，常用于抑制共模干扰和增强信号传输质量。
差动放大器通常用于模拟信号处理和通信系统中。
历年年全国大学生电子设计竞赛题目
2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛直流稳定电源A.B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器宽带放大器B.C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板积分式直流数字电压表G.H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统简易自动电阻测试仪G.H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况．。
国赛d题增益可控射频放大器
D 题增益可控射频放大器电子科技大学作者：谭文张育铭易嗣为摘要本系统由电流反馈型运算放大器AD8009,程控衰减器HMC307构建而成。
系统前级通过级联四片AD8009实现46dB固定增益放大，由前级衰减器和中间级衰减器实现4dB～66dB总动态增益范围，后级由RF3827做功率级保证输出有效值2V以上且波形不失真。
系统各部分采用屏蔽盒进行电磁屏蔽，各个模块独立线性稳压电源供电，提高稳定性和抗干扰能力。
经测试，本系统达到了题目的所有要求。
关键词：射频宽带放大器、HMC307、AD8009AbstractThis system consists of current feedback amplifier AD8009 and digital attenuator HMC307.The primary System achieve 46dB fixed gain by cascading 4 AD8009 and achieve 4dB~66dB gain dynamic rang with two digital attenuatores. To reach 2Vrms output without distortion，we use RF3827 as final amplifier . All parts of system are warped up by shielding box protected from EMI.Every module are supplyed by separate LDO to enhance system’s stability andanti-jamming capability.This system pass text andmeet all request of subject一、系统方案 (1)1.1 程控增益的论证与选择 (1)1.2固定增益放大器的论证与选择 (1)1.3 输出缓冲级放大 (1)1.4滤波器设计 (2)1.5 总体框图 (2)二、系统理论分析与计算 (2)2.1宽带放大器设计 (2)2.2 频带内增益起伏控制 (2)2.3射频放大器的稳定性分析 (3)2.4 增益调整 (3)三、电路设计 (3)3.1固定增益模块设计 (3)3.2程控增益模块设计 (3)3.3后级射频功放模块设计 (3)四、测试方案与测试结果 (3)4.1 测试仪器 (3)4.2 测试方案及测试条件 (4)（1）测试阻抗匹配和负载设置 (4)（2）放大器电压增益测试 (4)（3）放大器BW及增益平坦度测试 (4)-3dB4.3测试结果及分析 (4)（1）放大器电压增益测试 (4)带宽测试 (4)（2）放大器BW-3dB五、参考文献 (4)增益可控射频放大器（D 题）【本科组】一、系统方案本系统主要由程控增益模块、固定增益放大模块、滤波器模块、功率放大器模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
一种增益可控高频宽带放大器的设计
• 128•随着人工智能及物联网技术的不断发展，高频宽带放大器在传输增益和功率放大等技术方面有着越来越高的要求。
本文针对宽带放大器传输增益的稳定性问题，设计了一种增益可控的高频放大模块，能够实现增益高精度可控的技术要求。
利用HMC470为主运算放大器，级联AD8009作为推挽输出后极，通过对主电路嵌入低功耗微处理器MSP430G2553单片机的方式,实现放大器的数控增益。
利用AD 软件仿真测试表明，该设计增益精确可控，稳定性较强，抗干扰能力较好，能够使用在高品质音响、民用雷达通信等场合。
1.引言随着电子、通信技术的飞速发展，增益可控制的宽带放大器发挥着越来越重要的作用（张玉钱，一种高增益宽带视频放大器设计：南京:南京理工大学，2015）。
在雷达通信、信号传输、电子测距等应用电路中，不仅要求高频放大器达到宽带的状态，还要求具有较精确的放大增益。
增益可控的宽带放大器件的发展，与集成运放在各行业的发展息息相关（杨洪文，可调节的宽带放大器在测试中的优势：国外电子测量技术，2017）。
目前，国内外对于可控的高增益宽带放大器的研究处于快速发展阶段。
何晓丰等（何晓丰，马成炎，叶甜春，王良坤，莫太山，数字控制增益可配置的射频宽带放大器：浙江大学学报(工学版)，2012）提出了一种带单端转差分功能的大动态范围的数字控制增益可配置的射频宽带放大器，用于双频段电视射频接收机的前端，提供了更高的线性度。
高瑜宏等（高瑜宏,朱平,一种高增益带宽积CMOS跨导运算放大器：微电子学，2017）设计了一种高增益可控的运算放大器，提出的多级前馈补偿结构改善了DC增益和增益带宽积，通过相位补偿的方式对放大增益进行控制。
本文使用单片机数字控制的方式，设计了一种增益可控的高频放大模块，不仅能够实现较高的直流增益，还具备增益高精度可控的技术要求。
2.放大器系统组成本设计主要由可控增益电路、单片机最小系统、电源模块组成，系统结构如图1所示。
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇
程控增益放大器的几种通用设计方法6篇第1篇示例：程控增益放大器是一种可以根据控制信号来调节放大倍数的放大器，通常用于音频设备或通信设备中。
它在许多应用场景中都发挥着重要作用，比如在音频混音台中对不同信号进行调节、在通信系统中动态地调节信号的增益等。
要设计一个高性能的程控增益放大器，需要考虑多个方面的因素，包括放大器的稳定性、带宽、增益范围、失真和噪声等。
在此，我们将介绍几种通用的设计方法，以帮助工程师们更好地设计程控增益放大器。
一种常见的设计方法是使用可变增益放大器芯片。
这种芯片通常集成了控制电路和放大电路，可以方便地实现程控增益功能。
工程师们只需要按照芯片厂家提供的设计指南进行设计，通常只需要很少的外部元件即可完成设计。
这种设计方法具有成本低、易于实现的优点，适用于一些对性能要求不是很高的场合。
另一种设计方法是使用集成运算放大器和调节电阻网络。
通过调节电阻网络的阻值，可以实现对增益的控制。
这种方法的优点是可以灵活地调整增益范围，同时可以根据需要选择不同的运算放大器以实现更高的性能要求。
但是这种设计方法需要对电路的稳定性和噪声进行较为细致的分析和优化。
还有一种设计方法是使用数字控制的程控增益放大器。
这种设计方法将控制电路部分用数字信号处理的方式实现，可以实现更精确的控制和更复杂的功能。
通常需要搭配数字模拟转换器和微控制器等器件，同时需要编写控制算法。
这种设计方法的特点是可以实现更高的精度和更复杂的控制功能，但是相对复杂度也更高。
除了以上介绍的几种设计方法外，还有一些其他的设计方法，比如使用特殊的调节元件或者非线性元件实现程控增益放大器。
不同的设计方法适用于不同的场合，工程师们可以根据具体的需求和资源选择合适的设计方法。
在实际设计过程中，需要充分考虑电路的稳定性、带宽、失真和噪声等指标，通过合理选择元件、优化电路结构和控制算法等手段来实现设计要求。
还需要进行充分的仿真和测试，确保设计的程控增益放大器能够满足实际应用需求。
程控增益放大器工作原理
程控增益放大器工作原理程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器。
在通信系统中，为了满足不同信号的传输要求，需要使用增益可调的放大器进行信号放大。
而程控增益放大器通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节，从而满足不同信号的放大需求。
程控增益放大器的基本工作原理如下：当输入信号经过放大器时，通过控制电路中的程控元件，可以调节电路中的增益参数，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
具体来说，程控增益放大器通常由一个可变增益放大器和一个控制电路组成。
可变增益放大器通常由可变增益元件和固定增益元件组成。
可变增益元件是放大器电路中的一个关键部分，它可以通过调节其传输特性来实现对信号的放大程度的调节。
常见的可变增益元件有可变电阻器、可变电容器、可变电感器等。
而固定增益元件则是为了保证放大器在不同增益状态下的性能稳定，通常采用固定值的电阻、电容、电感等元件。
控制电路是程控增益放大器中的另一个重要组成部分，它用于控制可变增益元件的传输特性。
控制电路可以根据外部信号的大小或者其他参数来调节可变增益元件的工作状态，从而实现对放大器增益的调节。
控制电路通常由电阻、电容、晶体管等元件组成，通过调节这些元件的参数，可以实现对放大器增益的精确控制。
程控增益放大器的工作过程可以简单描述为：当输入信号经过放大器时，控制电路根据外部信号的要求，调节可变增益元件的传输特性，从而实现对输出信号的放大程度的调节。
控制电路根据输入信号的大小、频率等参数，计算出对应的增益值，并将该值传输给可变增益元件，使其调整到相应的工作状态。
最终，放大器将调整后的信号进行放大，并输出到下一级电路或外部设备中。
需要注意的是，程控增益放大器的设计和实现需要考虑多个因素，如放大器的频率响应、增益范围、稳定性等。
在实际应用中，还需要根据具体的信号特性和系统要求进行调试和优化，以确保放大器在各种工作条件下都能够正常工作。
总结起来，程控增益放大器是一种利用程控技术实现增益可调的放大器，通过控制电路中的参数，实现对放大器增益的调节。
程控增益放大器原理
程控增益放大器原理
程控增益放大器是一种能够调节放大倍数的放大器，其原理是通过改变控制电压，来实现对放大倍数的调节。
在程控增益放大器中，控制电压的变化会引起放大器的工作点变化，从而改变放大器的增益。
程控增益放大器通常由两个关键部分组成：放大单元和反馈网络。
放大单元负责提供基本的放大功能，而反馈网络通过控制电压来调节放大倍数。
在程控增益放大器中，放大单元可以使用不同的电子元器件实现，如晶体管、运放等。
反馈网络通常由电阻、电容等元件构成，通过连接到放大单元的输出端来实现对放大倍数的调节。
当控制电压为0时，反馈网络不起作用，放大器的增益由放大单元确定。
而当控制电压发生变化时，反馈网络开始起作用，通过改变反馈路径上的电阻或电容等元件的特性，来改变放大器的工作点，从而实现对放大倍数的调节。
通过控制电压的变化，程控增益放大器可以实现连续的放大倍数调节，从而适应不同的输入信号强度和需求。
这种放大器在许多应用中都非常有用，如音频放大器、通信系统中的前置放大器等。
总结起来，程控增益放大器通过调节控制电压来改变放大倍数，可以实现对放大器的灵活调节，并且能够适应不同的信号强度和需求。
这种放大器在许多电子设备中有广泛的应用。
程控增益放大器工作原理(一)
程控增益放大器工作原理(一)程控增益放大器工作原理程控增益放大器（Programmable Gain Amplifier，PGA）是一种能够根据输入的控制信号来调节放大倍数的放大器。
它在诸多领域中得到广泛应用，如音频处理、仪器测量等。
本文将详细介绍程控增益放大器的工作原理。
1. 什么是程控增益放大器？程控增益放大器是一种具备可调节放大倍数的放大器。
它通常由可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，VGA）和控制电路组成。
控制电路负责接收控制信号，并根据信号的数值来调节可变增益放大器的增益。
2. 可变增益放大器的实现原理可变增益放大器主要通过控制其反馈网络来实现增益的调节。
2.1 反馈网络的作用反馈网络在放大器中起到控制信号流动、调节增益的作用。
它可以将一部分输出信号通过反馈回来与输入信号相混合，从而实现增益调节。
2.2 反馈网络的类型可变增益放大器常用的反馈网络有以下几种类型：•串联反馈：将一部分输出信号与输入信号串联相加，并将相加结果作为反馈信号输入到放大器中。
•并联反馈：将一部分输出信号与输入信号并联相加，并将相加结果作为反馈信号输入到放大器中。
•混合反馈：同时采用串联反馈和并联反馈的方式。
3. 控制电路的工作原理控制电路在程控增益放大器中起到接收控制信号、并根据信号数值来调节增益的作用。
3.1 控制信号的输入方式控制信号可以通过多种方式输入到控制电路中，如电压信号输入、数字信号输入等。
通过合理设计接口电路，可以将不同形式的控制信号转换为电压信号，以便控制电路进行处理。
3.2 控制信号的处理方式控制信号经过控制电路的处理后，其数值将被转换为相应的增益调节值。
常见的处理方式包括数字-模拟转换、比较运算等。
4. 程控增益放大器的优势与应用程控增益放大器相比固定增益放大器具有以下优势：•灵活性高：可以根据需求灵活调节增益，适用于不同的应用场景。
•成本低：相比使用多个不同增益的放大器，使用单一的程控增益放大器可以降低成本。
射频功率放大器工作原理
射频功率放大器工作原理一、前言射频功率放大器是无线电通信系统中重要的组成部分，它能够将低功率射频信号放大为高功率输出信号，以满足通信系统的传输要求。
本文将详细介绍射频功率放大器的工作原理。
二、射频功率放大器的基本结构射频功率放大器通常由输入匹配网络、放大器核心和输出匹配网络三部分组成。
其中输入匹配网络负责将输入信号与放大器核心相匹配，输出匹配网络则负责将放大器输出与负载相匹配。
三、射频功率放大器的工作原理1. 放大器核心放大器核心是射频功率放大器最重要的部分，它决定了整个系统的增益和性能。
常见的核心包括晶体管、管子等。
以晶体管为例，其工作原理如下：当输入信号进入晶体管时，它会在基极和发射极之间形成一个电场。
如果这个电场足够强，就会使得基极与发射极之间形成一个导电通道，从而导致晶体管处于饱和状态。
在饱和状态下，晶体管可以看做一个电阻，其阻值与输入信号的幅度成反比例关系。
因此，当输入信号变大时，晶体管的阻值就会变小，从而使得输出信号的幅度也随之增大。
2. 输入匹配网络输入匹配网络是将输入信号与放大器核心相匹配的重要部分。
它通常由电容、电感等元件组成，并且需要根据放大器核心的特性进行调整。
在输入信号进入放大器前，它需要通过输入匹配网络进行调整。
如果匹配不好，就会导致信号反射和损耗等问题。
3. 输出匹配网络输出匹配网络是将放大器输出与负载相匹配的重要部分。
它通常由电容、电感等元件组成，并且需要根据负载特性进行调整。
在放大器输出进入负载前，它需要通过输出匹配网络进行调整。
如果匹配不好，就会导致功率损失和负载反射等问题。
四、射频功率放大器的分类射频功率放大器可以根据其工作方式和应用场景进行分类。
常见的分类方法包括：1. 按工作方式分类（1）线性功率放大器：能够在保持线性特性的同时实现高增益和高输出功率。
（2）非线性功率放大器：能够在保持高效率的同时实现高增益和高输出功率。
2. 按应用场景分类（1）宽带功率放大器：适用于需要处理多频段信号的场景，如广播电视、移动通信等。
可变增益放大器原理
可变增益放大器原理可变增益放大器是一种能够通过调节增益值来放大信号的功放电路。
它在各种电子设备中都得到了广泛的应用，如音频设备、通信设备等。
可变增益放大器的原理主要包括信号输入、放大器、控制电路和输出等几个方面。
首先，信号输入是可变增益放大器的基础。
输入信号可以来自于外部的声音、图像等模拟信号源，也可以来自于数字信号处理系统等数字信号源。
输入信号需要经过一定的处理，以使其满足放大器的要求，如进行滤波、增益调整等。
接下来是放大器部分，可变增益放大器常采用放大器芯片来实现。
放大器芯片一般由多个晶体管或场效应管组成，通过对其工作点的调整，可以使电流增益变化，从而实现可变增益放大器的功能。
例如，当放大器芯片处于饱和区时，电流增益较大；当放大器芯片处于截止区时，电流增益较小。
放大器芯片根据输入信号的大小和放大倍数，通过放大信号的幅度来实现在输出端产生一个与输入信号幅度成正比的放大信号。
放大器芯片还可以通过调整其增益来改变输出信号的幅度。
往往可以通过改变偏置电压或者是改变反馈电阻的方式来实现对放大倍数的调节，从而达到改变输出信号幅度的目的。
然后是控制电路，控制电路主要负责调节放大器芯片的工作状态。
通过对控制电路中的电阻、电容等器件进行调整，可以改变放大器芯片的工作状态，进而实现对输出信号增益的调节。
控制电路可以通过外部电位器、旋钮等操作来实现对增益的调节，也可以通过自动控制电路来实现自动调节。
最后是输出部分，输出部分是可变增益放大器的最终输出信号的出口。
输出可以通过连接不同的外部设备来实现，如音箱、扬声器、显示屏等。
通过输出部分可以将被放大的信号传递给外部设备，从而实现信号的再生产、显示或者传输。
总之，可变增益放大器通过调节放大倍数来实现对信号的放大。
它通过信号输入、放大器、控制电路和输出等几个方面相互配合工作，来实现对信号的放大和调节。
可变增益放大器在实际应用中具有很高的灵活性和可调性，能够满足不同信号放大需求。
射频实验五GSM可调增益放大器实验
实验五GSM可调增益放大器实验-实验目的1.了解射频放大器的基本原理和主要技术参数2.掌握用网络分析仪测试放大器的方法3.学会使用微波仿真软件对射频放大器的设计和仿真，并分析结果二实验原理1.射频放大器的基本概念射频放大器是将信号放大到一定电平的器件，是射频通信电路中最常用的器件。
射频放大器与常规低频电路的设计方法完全不同，它需要考虑一些特殊的因素。
尤其是入射电压波和入射电流都必须与有源器件良好匹配，以便降低电压驻波比、避免寄生振荡。
这样才能使电路中的有源器件发挥出它的最佳性能。
射频放大器以射频晶体放大管为核心，一般包括输入和输出匹配网络、直流偏置网络。
常规放大器系统如下。
图57常规放大器系统结构类似于低频模拟放大器中用的晶体管，射频晶体放大管一般也是以三极管和场效应管为主，不过为了能够在射频频段工作，必须在结构和材料上改进实现在高频段也能使用，最常用的是双极三极管和碑化钱场效应管。
要实现最大的功率传输和最小的反射，必须使负载阻抗和源阻抗相匹配。
实现上述匹配的通常做法是在源和负载之间再插入一个无源网络，这种无源网络通常就被视为匹配网络。
然而它们的功能并不仅限于为实现理想功率传输而在源和负载之间进行阻抗匹配。
事实上，许多实际的匹配网络并不是仅仅为减小反射而设计的，他们还具有其他功能，如减少噪声干扰、提高功率容量和提高频率响应的线性度等。
通常认为，匹配网络的作用就是实现阻抗变换，就是将给定的阻抗值变换成其他更合适的阻抗值。
所有射频放大器不可缺少的电路单元就是有源或无源偏置网络。
偏置的作用是在特定的工作条件下为有源器件提供适当的静态工作点，也就是直流偏置，并抑制晶体管参数的离散性以及温度变化的影响从而保持恒定的工作特性。
并要求偏置网络对主电路的微波特性影响应尽可能小，即不应造成大的附加损耗、反射及高频能量沿偏压电路泄漏，结构紧凑。
一般射频放大器只要求其增益，如果对放大器噪声系数有特别高的要求就称为低噪声放大器；对放大器的工作带宽如果有较高的要求就称为宽带放大器；对放大器的输出功率有较高的要求称为功率放大器。
射频放大器 增益 损耗
射频放大器增益损耗
射频放大器是一种用于放大射频信号的电子设备，它在无线通
信系统、雷达系统、卫星通信等领域中起着至关重要的作用。
射频
放大器的增益和损耗是其两个重要的性能参数。
首先来看增益。
射频放大器的增益是指其输出信号与输入信号
之间的电压、电流或功率比。
增益通常以分贝（dB）为单位表示。
增益的大小取决于放大器的设计和工作频率范围。
在选择射频放大
器时，需要根据系统要求和输入信号的强度来确定所需的增益水平。
增益越高，放大器输出信号的强度就越大，但也会伴随着一些问题，比如可能增加噪声和失真。
其次是损耗。
射频放大器的损耗是指在信号传输过程中由于电
路和元件的阻抗不匹配、材料损耗等因素导致的能量损失。
损耗通
常以分贝（dB）为单位表示。
损耗会降低信号的强度，影响系统的
灵敏度和性能。
因此，在设计和选择射频放大器时，需要尽量降低
损耗，以提高系统的整体效率和性能。
除了增益和损耗，射频放大器的稳定性、线性度、带宽、噪声
系数等性能指标也需要考虑。
在实际应用中，工程师需要综合考虑
这些性能指标，根据具体的系统要求和应用场景选择合适的射频放大器，以确保系统性能的最优化。
总的来说，射频放大器的增益和损耗是其重要的性能指标，对于无线通信系统和其他射频应用具有重要意义。
在设计和选择射频放大器时，需要综合考虑这些性能指标，以满足系统的要求并提高整体性能。
增益可控射频放大器设计方案
增益可控射频放大器设计方案射频放大器是无线电通信中不可缺少的元器件之一，它的作用是将低功率的射频信号放大到足以驱动天线发射或接收的功率水平，是保证无线电通信质量的重要组成部分。
而在实际应用中，往往需要按照不同的应用场合、不同的工作模式设置不同的功率增益，这时候使用增益可控射频放大器就成为了一种必要且经常使用的方案。
增益可控射频放大器，顾名思义，就是可以根据用户设定的要求进行动态增益控制的射频放大器。
在其设计中，往往需要考虑到多种因素，包括放大器的带宽、线性度、增益稳定性、功耗等方面。
基本的设计方案可以分为两大方面，分别是电路拓扑的选择和控制驱动方法的选择。
第一部分，电路拓扑的选择1. 原理图分析在增益可控射频放大器的设计中，常见的电路拓扑有改变可变电容或电感的电容电感电路、改变偏压源或驱动功率的静态偏压调整电路、改变偏置电阻值的偏置调整电路等多种方案。
上述不同方案的电路拓扑有其各自的特点和适用范围，选用时应根据具体的应用场景和要求进行选择和优化。
2. 频带选择射频放大器的高频特性对于增益可控射频放大器的设计也非常重要。
在选择电路拓扑设计时，应优先考虑实现所需的频带扩展和增益线性特性。
单极型、双极型电路和互补式等电路拓扑结构被广泛应用于高频应用中，并且具有良好的频带性能和线性特性，因此可以作为首选方案。
3. 加工工艺为了满足射频电路在工艺制作和组装时的要求，应选择符合工艺流程和成本控制的电路方案，保证后续工艺步骤的顺利执行和成品的质量稳定性。
第二部分，控制驱动方法的选择1. 改变控制电压增益可控射频放大器的一个显著特点就是可以通过改变控制电压实现增益的可调。
可以采用变阻器、开关或数字锁存等控制方法实现控制电压的可变，再通过一定电路对电压进行转换和放大，实现对放大器增益的控制。
2. 功率反馈控制功率反馈控制是另一个常用的控制方法，通过将反馈电路接收到的功率信号与输出信号进行比较和控制，实现了对信号的自适应控制。
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摘要：
本作品由德州仪器公司所生产的OPA847、VCA821、OPA2596、THS3201为主要器件，设计并制作了0~52dB全增益范围内-3dB通频带为60MHz-130MHz。
放大器输入输出阻抗均为50欧姆。
在输出端接50欧负载时，频带在50MHz-160MHz范围内，最大不失真有效值为2V，75-108MHz带内波动不大于2dB.实测结果表明，该作品成功实现题目要求的功能，多项指标优于题目要求。
关键字：OPA847；VCA821；程控步进增益；宽带放大
Abstract:
This radiofrequency broadband amplifier is designed based on Texas Instruments (TI) amplifiers OPA847,VCA821,OPA2596 and THS3201 which has a programmable gain over 0~52dB with a -3dB bandwidth of 60MHz to 130MHz, and a 3dB bandwidth of over 200MHz, having an input and output impendence designed to be 50 ohms. The maximum output voltage without distortion is 2Vrms with a 50 ohm load and within 1dB bandwidth. The maximum gain is over 52dB with an in-band gain error less than 2dB. Measurements suggested that our device has reached all requirement of the subject, and some indexes even surpass the criteria the competition demands.
1系统构成与各子模块方案
1.1 前级放大模块方案的论证与选择
方案一：使用OPA657作为第一级放大，该芯片有1.6GHz的增益带宽积。
但是输入噪声电压为4.8nV/√Hz。
方案二：使用OPA687做第一级放大，它具有较高的13.8GHz的增益带宽积，0.95nV/√Hz的输入电压噪声,900V/us的压摆率。
方案三：使用OPA847作为第一级放大，它具有超高的3.9GHz的增益带宽积，0.85nV/√Hz的输入噪声电压，950V/us的压摆率。
经实践对比我们发现，为了满足题目提出的低噪声要求，从第一级开始就需要抑制噪声，所以因选用低输入噪声、高压摆率的芯片。
OPA847的输入噪声电压最低，可以有效的压制噪声，它的压摆率也最高，而且也可以得到6dB的电压放大倍数。
所以综上所述选择方案三。
1.2可控增益放大器方案的论证与选择
方案一：采用精密的电位器改变放大器的反馈电阻来实现增益可调采用如OPA820，在+2倍增益时其增益带宽积240MHz。
但是这样会给电路系统带来干扰，而且在频率很高的时候，电位器会产生电容效应，使得增益不够平坦。
方案二：采用VCA821和VCA820可变增益放大器，其中VCA821具有710MHz 的小信号带宽，2500V/us的压摆率。
VCA820具有150MHz的小信号带宽，1700V/us 的压摆率。
综合以上两种方案选择，为兼顾性价比和高频信号等问题，选择方案二。
1.3末级电压放大模块的论证与选择
本级采用X级OPA2995、THS3201作为功率放大，它是电流反馈放大电路，其优点是电路带宽受增益的影响小，可以在满足放大的同时，满足带宽的需求，带宽主要受反馈电阻的影响，因此我们根据芯片手册上的电路对其外围电路进行设计，考虑到电源限制，采用正负5V进行供电，使系统通频带较高。
经过几次尝试，选择增益为40倍，带宽超出180MHz.且带内平坦度较好，能够满足题目的带载能力。
系统框图如下：
2 系统的理论分析与计算
2.1放大器增益带宽积分析
系统调整主要由压控放大器VCA821实现。
设置VCA821最大增益为5倍，通过调节压控端电压
调节增益。
其表达式为：
选取
，则增益为：
，
控制
在-1~1V 范围内变化，可调节增益在0.05~5V/V 变化。
2.2增益分配的计算
根据题目中的基本要求增益在12dB ～40dB ，增益步长为4dB 的增益步进控制。
频率范围为50MHz ～160MHz 。
单级放大甚至是两级放大都是难以实现的，所以我们选择4级级联的方式，最终实现电压增益Av≥40dB 的目标。
第一级输出实现11倍的放大，可变增益放大实现程控增益的放大。
2.3 带宽计算
通过方案论证，宽带放大器采用集成运放实现。
题目发挥部分要求输入信号有效值
时，输出电压有效值
，即峰峰值为
，频
率为100MHz 时下降3dB ，则末级运放压摆率为：
同时，题目要求电压增益
，输入信号频率为100MHz ，则若采用单级
放大，要求运放增益带宽积为：
目前运放无法实现单级放大60dB，因此本系统采用多级放大实现60dB增益可调。
前级采用固定增益，由宽带高压摆率运放OPA847实现10倍增益。
中间级通过压控放大器VCA824实现增益可调。
2.4频带内增益起伏的控制
根据题目要求整个系统至少满足在75MHz～108MHz范围内增益波动不大于2dB,由于本系统是X级级联的结果，并且每一级都可以单独工作，所以要保证每一级的最大的增益波动小于2dB。
此外，在各级共同工作时，系统的总的增益曲线为各个模块的叠加。
考虑最极端的情况，即各部分的最大增益波动的地方为同一个位置。
在这种情况下要保证各级最大的增益波动小于2除以级数才能满足题目的要求。
为了排除其他因素的影响，我们选用的芯片都是输入电压噪声极低的芯片。
应该尽可能降低在75MHz～108MHz通带内的波动，必要时需要通过调整电路结果或外接LC网络进行一定的增益补偿。
通过上述合理的分配各级增益，使得各级带宽满足要求，四级级联。
2.5输入输出阻抗设置
题目要求系统的输入和输出阻抗都为50Ω，对于交流信号第一级运算放大器输入端使用50Ω电阻连接到地，如图2.3所示。
输出阻抗在输出级放大器输出端串接50Ω电阻即可。
如图1所示。
图 1
3 电路与程序设计
3.1电路总体设计
由前级放大电路模块，程控增益模块，末级放大电路模块组成，详见附录1。
3.2程序总体设计
程序模块主要由键盘DAC输出和显示构成
3.2.1程序功能描述与设计思路
采用stm32f103ZET6单片机，通过扫描键盘键值来控制DAC输出的特定线性分布电压实现增益步进并且将增益值和DAC输出电压值显示在LCD屏幕上。
4 测试方案与测试结果
4.1 测试方案方法
系统调试原则：根据电路原理现调试个单元电路，然后再整机测量。
（1）电路仿真与级联调试
运用仿真软件对每一集电路进行电路仿真，调整参数，达到要求后制作单层PCB板电路，焊接并进行单级测试，包括是否达到预定增益指标，增益起伏是否达到要求等。
（2）成功后进行4级级联，整体测试，得出结果进行调整后再固化电路布局，最后装箱调试。
4.2 测试条件与测试仪器
表4-2测试使用的仪器设备
测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路与系统原理图完全相同。
检查无误，各元件参数选择合适，硬件电路无虚焊、接错、短路。
4.3 测试结果及分析
4.3.1 基本功能测试
我们按照调试步骤，逐一实现各功能。
并将实验结果以表格形式汇总。
如下表所示。
5 设计总结可以写我们都完成了哪些指标
本设计通过多级放大电路，实现了增益可控的射频宽带放大器，该放大器具有高带宽，增益可步进等特点，满足了题目的基本需求。
参考文献：按文中引用次序列出
[1]黄智伟. 射频小信号放大器电路设计.西安:西安电子科技大学出版社，2008
[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2006
[3]张诚.电子系统设计——电路篇.北京：北京航空航天大学出版社，2012
附录1：电路原理图
OPA2695电路图
VCA821电路图
OPA847电路图
THS3201电路图。