可控增益放大+电路优化_regina
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。
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。
增益可控射频放大器设计方案
通过频率补偿方法提高放大器的稳 定性，如采用LC振荡电路。
04
实验与测试
实验设备和方法
射频放大器
采用XX公司生产的XX型号射频 放大器，其工作频率范围为XX至
XX MHz，增益控制范围为XX dB，输出功率最大值为XX W。
测试设备
包括信号发生器、功率计、频率 计、示波器等。
测试方法
将射频放大器与信号发生器连接 ，调整信号发生器的输出频率和 功率，然后测量射频放大器的输 出功率和频率，同时观察示波器
增益可控射频放大器设计方案
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contents
目录
• 引言 • 射频放大器基础 • 增益可控射频放大器设计 • 实验与测试 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景和意义
背景
随着通信技术的快速发展，射频信号的应用越来越广泛，而射频放大器是通信 系统中不可或缺的一部分。因此，设计一款增益可控的射频放大器，对于提高 通信系统的性能和灵活性具有重要意义。
射频ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大器的主要参数
带宽
表示放大器可以工作的频率范 围，通常用兆赫兹（MHz）表 示。
非线性失真
表示放大器对输入信号的畸变 程度，通常用百分比表示。
增益
表示放大器对输入信号的放大 倍数，通常用分贝（dB）表示 。
噪声系数
表示放大器引入的噪声对信号 的影响程度，通常用分贝（dB ）表示。
效率
表示放大器在工作时所消耗的 功率与输出功率的比值，通常 用百分比表示。
负反馈设计
利用负反馈减小放大器的 增益，实现可控增益。
微调电路设计
通过微调电路对放大器的 增益进行精细控制，以实 现更精确的增益控制。
可控增益放大器课程设计
可控增益放大器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解可控增益放大器的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能掌握可控增益放大器的电路分析方法，并运用相关公式进行计算。
3. 学生能了解可控增益放大器在实际应用中的优缺点，例如在信号处理、通信等方面的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的可控增益放大器电路，并进行仿真实验。
2. 学生能通过实验数据分析，优化可控增益放大器电路，提高其性能。
3. 学生能熟练使用相关仪器和软件进行电路搭建、调试和测试。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作能力。
3. 学生认识到可控增益放大器在实际应用中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对电路分析有一定了解，但对可控增益放大器的具体应用尚不熟悉。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生通过动手实践，巩固理论知识，提高实际操作能力。
同时，关注学生的个性化发展，培养其创新精神和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握可控增益放大器的核心知识，具备一定的电路设计和优化能力。
二、教学内容1. 可控增益放大器基本原理- 介绍可控增益放大器的工作原理及组成部分- 分析可控增益放大器的类型及其特点2. 可控增益放大器电路分析- 掌握可控增益放大器的电路模型及分析方法- 学习相关电路参数计算公式及其应用3. 可控增益放大器电路设计- 学习可控增益放大器电路设计方法- 了解不同应用场景下可控增益放大器的选型及优化4. 实践操作与仿真实验- 搭建简单的可控增益放大器电路，进行性能测试- 利用相关软件进行可控增益放大器电路的仿真实验5. 教学案例分析与讨论- 分析实际应用中的可控增益放大器案例- 讨论可控增益放大器在实际应用中的优缺点及改进方法教学内容安排与进度：第1周：可控增益放大器基本原理及类型介绍第2周：可控增益放大器电路分析及参数计算第3周：可控增益放大器电路设计及选型第4周：实践操作与仿真实验第5周：教学案例分析与讨论教材章节及内容：第1章：可控增益放大器概述第2章：可控增益放大器电路分析第3章：可控增益放大器电路设计第4章：可控增益放大器实践与仿真第5章：可控增益放大器应用案例与讨论三、教学方法1. 讲授法：- 对于可控增益放大器的基本原理、电路分析方法和设计原理等理论知识，采用讲授法进行教学。
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
设计一个增益可控射频放大器的方案可以分为以下几个步骤：
1. 确定需求：确定放大器的频率范围、增益范围、输入输出阻抗等需求。
2. 选择射频放大器器件：根据需求选择合适的射频放大器器件，可以考虑使用增益可控器件，如电压可控电阻、电流可控电阻、可变电流源等。
3. 设计输入匹配网络：根据放大器的输入阻抗和输入信号源的阻抗，设计合适的输入匹配网络，以实现最大功率传输。
4. 设计输出匹配网络：根据放大器的输出阻抗和负载的阻抗，设计合适的输出匹配网络，以实现最大功率传输。
5. 设计偏置电路：根据放大器器件的工作条件，设计合适的偏置电路，以确保放大器在稳定的工作状态下工作。
6. 进行仿真和优化：使用电磁仿真软件进行电路仿真，根据仿真结果进行电路的优化和调整。
7. 制作并测试原型：根据最终设计结果制作封装好的射频放大器原型，通过测试验证设计是否满足需求。
8. 进行工程化设计：将原型进行标准化和工艺化设计，以实现大规模生产。
在设计过程中，需要注意提高放大器的稳定性、线性度和效率等指标，同时还需考虑功耗、成本和尺寸等因素。
此外，还应注意EMC设计，以减少电磁干扰和提高抗干扰能力。
放大设备及可变增益控制方法[发明专利]
![放大设备及可变增益控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fc93043fc1c708a1294a44d8.png)
专利名称：放大设备及可变增益控制方法
专利类型：发明专利
发明人：柳贤真,林锺模,金裕桓,赵亨浚,刘显焕,罗裕森申请号：CN201910128478.5
申请日：20190221
公开号：CN110445469A
公开日：
20191112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种放大设备及可变增益控制方法，该放大设备包括：放大电路，被构造为包括堆叠的第一晶体管和第二晶体管，并且被配置为在放大模式下的操作期间放大从输入端子输入的信号并将放大的信号提供给输出端子；以及负反馈电路，包括第一子负反馈电路至第n子负反馈电路，所述第一子负反馈电路至第n子负反馈电路中的每个对应于包括在所述放大模式中的单独的增益模式，其中，所述负反馈电路被配置为提供可变电阻值，以基于所述单独的增益模式中的每个确定负反馈增益。
申请人：三星电机株式会社
地址：韩国京畿道水原市
国籍：KR
代理机构：北京铭硕知识产权代理有限公司
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可控增益放大器
摘要之相礼和热创作随着时期的进展，科技的进步，微电子技术、计算机网络技术和通讯技术等等也在不竭地更新换代，可控增益放大器被广泛的运用到各个领域当中.可控增益放大器的核心为可控增益放大电路，人们对其研讨也在不竭加深，其技术也越来越成熟.放大器是通讯零碎和其他电子零碎中必不成少的一部分，可控增益放大电路模块在很大程度上决定了零碎的团体目标.可控增益放大器是放大器的一个分支，它在通讯零碎中也有着非常紧张的作用，于是人们对它的要求也会越来越高.在通讯和电子设备中，经常采取放大器完成信号的放大，要求其线性好，具有充足的增益来抑制后级电路的噪声对零碎的影响，而且增益最好可调，当输入信号大范围变更时，能自动操纵增益，输入波动的信号，另外输入功率也能达到最大.可控增益放大器，也就是在放大器的根底上加上操纵增益部分.在实践电路中，例如带负反馈的运放电路，其反馈电阻假如设为可调电阻，那么这个放大电路的增益就可以操纵了，当然在其中还有许多其他的变更.采取MSP430单片机完成数据网络及操纵放大器的放大倍数，经过键盘输入完成输入形态操纵、带宽选择以及增益步进操纵，晶表现器表现所设置的形态及参数.关键词：放大器，增益，单片机ABSTRACTWith the development of The Times，the progress of science and technology，microelectronics technology，computer network technology and communication technology，and so on are also constantly upgrading，controllable gain amplifier is widely applied to various fields.The core of the controllable gain amplifier for controllable gain amplifier circuit，are also deepening the research，its technology is becoming more and more mature.Amplifier is an indispensable part of communication system and other electronic systems，the controllable gain amplifier circuit module to a great extent，determines the overall index of the system.Controllable gain amplifier is a branch of the amplifier，it also has a very important role in the communication system，so people will more and more high to the requirement of it.In communications and electronics equipment，often signal is realized by using the amplifier amplification，ask its good linear，with sufficient gain to suppress the noise level circuit after the impact on the system，and gain the best adjustable，when a wide range of input signal changes，can automatic gain control，stable output signal，and output power can achieve maximum.Controllable gain amplifier，that is，on the basis of the amplifier with gain control part.In the actual circuit，operational amplifier circuit with negative feedback，for example，if the feedback resistance as the adjustable resistance，then the gain of the amplifier circuit can control，in which there are many other changes，of course.Data acquisition and control is realized by using MSP430 single chip microcomputer，the larger the amplifier amplification by keyboard input output state control，choice of bandwidth and gain step control，crystal display shows and parameters set by the state.Keywords:amplifier；Circuit gain；SCM目录择要 (I)ABSTRACT (II)1前言 (1)1.1课题的布景以及选题的意义 (1)1.2放大器的品种 (1)1.3宽带放大器的简介 (2)1.4计划要求 (3)2计划方案 (4)2.1电路计划的几种方案 (4)2.2零碎总体计划 (5)2.2.1前置放大电路 (6)2.2.2末级功率放大电路 (7)2.2.3增益操纵模块 (9)3电路硬件计划 (11)3.1电路总体结构 (11)3.2 AD811引见 (11)3.3 AD603引见 (12)4零碎软件计划 (15)4.1 Protues简介 (15)4.2 CCS引见 (17)4.3 MSP430f249简介 (20)4.4主程序计划 (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)1前言近年来，科学技术快速进展，多媒体信息的高速传输也呈现出发达进展的势头.计算机和互联网迅速普及在军事、科研机构、大型企业、跨国公司、电信行业、网络公司以及产品科技含量高的IT财产等等方面.由于放大器是功放电路的紧张组成部分，它已成为国内外研讨的热点，它的功能也在进一步的进步.到现在为止，国内外研讨方向尚处于集成放大器的多级放大器抵偿、宽带高速运算放大器等方面.随着技术的成熟，国内外研讨将会努力于其他方面.而宽带放大器也越来越广泛的运用在光纤通讯、电子战设备及微波仪表等方面.在电子电路零碎中，通常必要放大用具有波动、宽频带、低噪声、可调增益等特点.因而在这方面的研讨也在不竭的进行，使放大器越来越符合要求.本计划次要以AD603为核心，研讨宽带可控增益放大器的计划.放大器的品种放大器(Amplifier)是将输入信号的电压或者功率放大的安装，即添加信号的幅度或是信号的功率.放大器的组成部件有电子管、晶体管、电源变压器等等.在实践生存的每一个角落中，通讯、广播、雷达、电视、自动操纵等各种安装都运用到放大器，用以来处理其输入信号.理想生存中有很多品种型的放大器，按照分歧的性子可划分为分歧的类别.按照所处理信号物理量划分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、气动放大器和液动放大器等，其中运用最广泛的是电子放大器，随着科学技术的进展，液动放大器和气动放大器的运用也会逐步增多.按照所用有源器件被划分为晶体管放大器、真空管放大器、固体放大器和磁放大器，其中电子放大器中又以晶体管放大器运用最广泛.晶体管放大器经经常运用于信号的电压放大和电流放大，例如在自动化仪表中，就有单端放大和推挽放大别的方式.除此之外，还有其他的分类.上面是放大器的一些分类：（1）有线电视干线放大器（2）光纤放大器光纤放大器（Optical Fiber Ampler），是可以将光学安装的光信号的功率放大的一种光器件，同时还具有高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗及别的功能，它通常都由增益介质、泵浦光和输入输入耦合结构三部分组成.根据其在光纤线路中的地位和作用，可以划分为前置放大、中继放大和功率放大三种.（3）通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器计划的目的就是为了使其能在各种电路中都能运用.它的价格低廉，具有绝对适中的技术参数，因而通用型集成运算放大器可满足大多数状况下的运用要求，适用于各类电路中.通用型集成运算放大器按增益运算程度分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型是低增益运算放大器，Ⅱ型是中增益运算放大器，Ⅲ型是高增益运算放大器.Ⅰ型和Ⅱ型基本上是属于初代的产品，所述输入失调电压通常约为2mV的，开环增益通常都大于80dB.（4）高精度集成运算放大器高精度集成运算放大器的特征在于温度漂移小、失调电压也很小，但是共模抑制比和增益是非常高的.这类运算放大器的噪声也比较小.最小的失调电压可小到几微伏.最低的温度漂移会低至几十微伏每摄氏度.（5）高速型集成运算放大器高速型集成运算放大用具有宽广的频率相应和高转换速率（最大可达2~3kV/μS）.这种运算放大器一样平常运用于视频放大器、快速A/D转换器和D/A转换器中.（6）高输入阻抗运算放大器高输入阻抗集成运算放大器的特性是输入阻抗非常大，输入偏置电流是非常小的.其输入偏置电流约为20fA（20×10-15A），云云低的输入偏置电流对输入信号源的影响也是极低的，它的输入级每每采取MOS管.（7）低功耗集成运算放大器低功耗集成运算放大器是经过在IC外部连接上电阻或恒流源就能得当的调整电源电流，同时也就得到各种分歧的参数，因而工作时，它的电流非常小，电源电压也很低，整个安装只要几十微瓦的功耗.（8）宽频带集成运算放大器宽频带集成运算放大器的特征在于它具有宽频带，增益也比较大.它具有高达千兆赫以上的单位增益带宽.因而经常被用来在宽频带放大电路中.（9）高压型集成运算放大器高压型集成运算放大器是一种高电压幅度输入的信号放大器.一样平常状况下，集成运算放大器的电源电压在15V以下，而高压型集成运算放大器与其完全分歧，它的供电电压可达到数十伏，最高输入电压的范围为±600V或是1200V.（10）功率型集成运算放大器功率型集成运算放大器是能发生最大功率输入以驱动某一负载的放大器，它的价格绝对很高.宽带放大器的简介宽带放大器是指下限工作频率与下限工作频率之比大于1的放大电路，它的英文称号为wide-bandamplifier.偶然候，人们也会把绝对频带宽度(B/Fs)大于20%～30%的放大器也回属于宽带放大器的行列.宽带放大电路次要用于放大视频、脉冲和射频的信号，它也是构成有线电视、无线通讯、音响和别的零碎的根底的一部分.例如信号的频率范围从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频的有线电视图像信号放大的视频放大器，中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十的雷达或通讯接收机中的中频放大器，带宽从几十赫到几十千赫的音响设备中的高保真度音频放大器等等.典型宽带放大器电路包含抵偿式、划一调谐式、行波式、共基放大式、共射共基式以及电压电流并一串联负反馈式等分歧品种.分歧的电路具有分歧的优点和缺陷，运用时应根据运用要求采取得当的电路.上面是宽带放大电路的分类：（1）共射共基式宽带放大电路（2）共基放大式宽带放大电路（3）划一调谐式宽带放大电路（4）行波式宽带放大电路（5）抵偿式宽带放大电路计划要求研讨可控增益放大器的完成方案、电路版图的计划方法；研讨430单片机完成网络数据、网络及操纵的方法，完成放大器的要求为：(1)放大器的电压增益av≥40db.输入电压无效值vi≤20mv.其输入阻抗、输入阻抗均为 50，负载电阻 50，且输入电压无效值vo≥2v，波形无分明失真.(2)在75mhz～108mhz 频率范围内增益动摇不大于2db.(3)-3db 的通频带不窄于60mhz～130mhz.(4)完成av 增益步进操纵. 增益操纵范围为12db～40db，增益操纵步长为4db.增益尽对偏差不大于 2db.2计划方案电路计划的几种方案AGC零碎中的核心电路就是可控增益放大器.在可控增益放大器中，电路的增益随着操纵信号的变更而发生改变，从而改变输入信号，达到波动输入电平的目的.可控增益电路部分通常是与整个接收零碎共享的，其实不是AGC零碎的一个独立部分.假如单级增益的变更范畴不克不及满足电路需求时，还可以采取多级增益操纵的方法.在理想运用时，有两种操纵放大器增益的方法：一种方法是经过改变放大器本人的某些参数，例如发射极电流、负载、电流分配比、恒流源电流以及负反馈大小等，从而完成操纵其增益的目的；另一种方法是经过拔出可控衰减器，经过调整电路中信号的大小，来改变整个放大器的增益.对于可控增益放大器的设置有下列几种方案：（1）采取场效应管或者三极管来操纵电路中的增益.这种方案次要是利用场效应管的可变电阻区或者是将三极管等效为压控电阻，输入信号取自电阻与场效应管与对v的分压.采取此方案可以达到很高的频率，还有很低的噪声，但是电源、温度的漂移将会惹起分压比的变更.假如运用这种方案的话，绝对来说电路会比较简单，但是调试起来比较困难，很难对电路的增益达到精确操纵的目的，并使其长工夫波动.方案如下图2.1所示.图2.1 利用场效应管计划的增益框图（2）运用可编程放大器，用高速乘法器型D/A完成电路增益操纵的想法.运用此方法的话，信号的输入端是该D/A转换器的VRef端，信号的输入是D/A的输入端.该D/A转换器中，数字量输入端可以操纵传输衰减，从而完成增益操纵.这种方案简单易行，操纵方便.但实验标明：当电路的输入信号是高频信号时，这个零碎很容易出现自激征象.也就是所得的增益与操纵的数字量成指数关系，而不是成线性关系.从而形成电路中增益调理不均匀，精确度下降.因而也不选择此方案.（3）用可以压控增益的放大器完成.即便用PGA，它是一款电路增益与操纵电压成线性关系的可编程增益放大器，整个方案是电路增益与操纵电压成线性关系的可变增益放大器来完成电路中增益的操纵.这种方案的优点是，运用时可以用单片机预置增益.方案如下图2所示.由于要由430单片机完成数据网络及操纵放大器的放大倍数的目的，以是采取这种方法，由单片机操纵改变放大器本人的某些参数.图2.2 电压操纵增益框图零碎总体计划零碎总体框图如下所示.主零碎次要由以下4个部分组成：前置放大电路、末级功率放大电路、增益操纵模块和430单片机表现操纵模块，每个部分都完成分歧的功能，从而完成最终目的.输入信号先经过前置放大电路，作用是完成前级的放大，并进步输入的阻抗，同时抑制输入的噪声.然后经过功率放大电路，将电路中的输入电压无效值进步.单片机表现操纵模块触及到增益操纵部分.单片机经过A/D转换，先对信息进行网络、处理，然后送到LED液晶表现器.按键操纵完成电路的增益操纵.图2.3 零碎总体框图前置放大电路放大电路就是添加电路中信号幅度或者信号功率的电路.放大器就是在一个安装中加入放大电路完成放大功能.分歧的电子有源器件构成了放大器的核心，如电子管、晶体管、电源变压器等等就可以添加在放大器中.放大器的输入信号经过整个电路，放大到肯定程度被输入，信号不会无缘的放大，在整个电路中，次要是经过各种元器件的组合把电源的能量转移给了输入信号，因而放大器必要能量完成放大作用.放大电路经常运用的动力是直流电源.高频电源也可以作为动力.放大作用就是放大器将比较微小的信号经过的放大功能传输给输入级，使输入级的信号幅度或功率放大到符合实践的运用，它的本质就是把电源的能量转移给输入信号.在团体电路的开始端加入一个放大电路用以对输入信号的放大，通常称之为前置放大电路，在电路的前端完成放大作用的安装叫做前置放大器.前置放大电路的目的是为了放大有用信号，放大的时分也会将噪声放大.噪声会对实践运100Ω，为了符合标题的要求，以是必须加入缓冲部分来进步阻抗，而且电路图中的前级放大电路的噪声影响非常大，因而要在输入部分添加呵护电路，但是不克不及影响电路的功能，以是我们选用了AD811作为前级跟随.在电路中我们可以看到，在AD811的正电源输入端和负电压输入端分别接入了±15V的电源，用以作为动力对输入信号进行放大.末级功率放大电路在理想运用电路中，经常都会要求放大电路的末级可以输入充足大的功率，用作驱动电路中的负载，功率放大电路（power amplificatory circuit）就是一种可以向负载提供充足信号功率的放大电路，简称功放.功放的次要技术目标为转换服从和输入功率.从这方面来研讨，功率放大电路与其他类型的放大电路都是使输入级的输入功率放大，没有本质上的区别.而另一方面，功率放大电路不是只单纯地追求在输入级尽可能输入大的功率，它是在其他功能比较波动的状况下追求大功率.由于电路的放大都是把电源的能量转移到了输入级，假如只追求电路的输入级输入高电压或者大电流，那么只需在各种元器件的承受范围内加入最大的电源电压.在功率放大电路中，输入级的最大输入功率是在大部分参数曾经确定了的状况下可能获得的最大交流功率.在肯定的输入功率曾经基本确定了的状况下，尽可能减小直流电源的功耗，可以使功率放大电路的转换服从增大.功率放大电路的品种也有很多，按照要求分歧有分歧的划分结果，上面是一些分歧品种的功放电路：（1）变压器耦合功放电路（2）无输入变压器功放电路（3）无输入电容功放电路（4）桥式推挽功放电路图2.5 末级功率放大电路上图是末级功率放大电路，其中所用元器件绝对来说还是比较多的，里面次要由4个PN结和分歧量程的电容、电阻等组成.在末级功率放大电路的前端接入的是增益操纵模块，由于AD603的最大输入电压只要2v左右，不克不及满足标题需求，因而还必要在后面接入功率放大电路，经过经过后级放大达到更高的输入无效值.电路次要选用两级三极管进行直流耦合和发射结直流反馈来构建末级功率放大电路.第一级次要是进行电压的放大，整个功放电路的电压增益都集中在第一级；第二级是进行电流的放大和电压的合成，先将第一级的输入的双端信号变化成单端信号，同时进步电路的带负载才能.整个电路对于信号进行了线性放大，放大倍数AG≈1+R10/R9（2.1）在上图所示的电路中，经过滑动变阻器R12、R13调理电路中的参数.增益操纵模块自动增益操纵(automatic gain control)就是在电路运转的过程中，放大电路的增益随着信号强度的变更而不竭变更的方法.下图为增益操纵电路图.图2.6 增益操纵电路在此电路图中，选用了两个AD603.为尽可能符合标题要求，在电路图中运用AD603的三种典型工作方式中的第二种工作方式.电路图中，在AD603部分，VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT，FDBK与COMN端之间接一个电容频率抵偿.画图时采取直接耦合的工作方式.其优点是可以改善放大器的低频相应特性，同时可以减少两级放大器级联当前的频带损失.经过D/A转换后发生的电压信号，可以调理电路中的增益变更.电路的运转，都必要电源传输能量，在两个AD603正电源输入端接+5V的电源，负电压输入端接-5V的电源，用以对整个电路提供动力.3电路硬件引见电路总体框图下图为整个计划的总体框图.由图所示，在前置放大电路部分，选用了AD811来操纵放大功能，在增益操纵模块，我们采取了AD603来操纵电压的大小，从而操纵增益的范围.上面引见一下AD811和AD603的信息.图3.1 总体电路图3.2 AD811引见AD811运算放大器是美国模仿器件公司（简称A-D公司）推出的一款宽带电流反馈型运算放大器.针对广播级质量视频零碎进行了优化，具有高速、高频、宽频带、低噪声等优点.它可作用于分配放大器、直流恢复电路、视频开AD811的运用方法与一样平常运算放大器基底细同.AD811有同相输入和反相输入两种接入方法.AD811的次要技术功能目标为：高速性（转换速率可达2500V/µs）、出色的直流精度（输入失调电压最大值可达3 mV）、外部具有短路呵护功能等.3.3 AD603引见AD603用于增益操纵模块.AD603是一款美国模仿器件公司（简称A-D公司）推出的低噪声、电压操纵型放大器.通常被用于中频(IF)和射频(RF)自动增益操纵(AGC)零碎中.AD603提供精确的引脚可选增益.90 MHz带宽时增益范围为-11 dB至+31 dB；9 MHz带宽时增益范围为+9 dB至+51 dB.假如要计算电路图中恣意两头地位的增益范围，可以在其所需地位加一个外部电阻.折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz.采取引荐的±5 V电源，功耗为125mW.用AD603操纵电路增益有三种方式：（1）将VOUT与FDBK短路，；（2），根据增益关系式计算出REXT大小.选取适宜的REXT，获得所需增益值.当REXT=2.15KΩ时，其增益范围为-1~+41dB；（3）在VOUT与FDBK之间开路.FDBK对COMN连接一个18uF的电容.这是为了扩展频率相应，其增益范围为+8.92~+51.07dB，带宽为9MHz.上面是AD603外部结构图：图3.1 AD603外部结构图由上图所知，AD603是三部分组成：增益操纵部分、周密无源输入衰减器和固定增益放大器.如图所示，加在梯型网络输入端（VINP）的信号经过衰减后，由固定增益放大器部分输入.增益操纵部分的电压可以操纵衰减量.增益大小调整与只与其差值VG有关，本身电压值有关.GPOS/GNEG端的输入电阻值高达50MΩ.由I=V/R所得，当输入电流很小时，片内操纵电路对提供增益操纵电压的外电路影响也在渐渐减小.AD603很得当构成程控增益放大器.AD603完成电路增益步进可调功能.“滑动臂”从左到右可以连续挪动.放大器的增益范围随VOUT和FDBK两管脚的连接的改变发生变更.下图是AD603连续操纵下的输入增益操纵计算.图3.2 连续操纵下的输入增益操纵计算仿真中的AD603引脚图如下图所示：图3.3 仿真引脚图4零碎软件计划本次计划中用到的软件有Protues仿真软件和CCS编译软件，这两个软件功能很弱小，是完成本次功能中必不成少的.利用Protues绘制出电路图.将搭建好的元器件连接好，经过程序进行仿真实验.程序编写分歧错误的地方可以利用CCS软件随时修正程序操纵电流的输入.进行仿真可以检查出那里有逻辑错误和功能错误，经过修正可以使方案计划愈加美满.Protues简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件.它和Altium Designer一样都可以进行电路元器件的仿真，Proteus还可以单片机及核心器件，Altium Designer就不具备此功能，但它可以生成PCB电路板，二者也可以联合起来共同运用.Proteus一款将虚拟模型仿真软件、PCB计划软件和电路仿真软件三款软件的功能结合在一同的新的综合性软件.画好Proteus仿真图后，可以很直观地评价硬件电路的计划正确性.因而画图时可以及时的修正电路图，以包管团体电路最好可以正确运转.Proteus处理器模型支持8051、HC11、PIC、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年添加了Cortex和DSP系列处理器，它的功能也在不竭的添加.在编译方面，它也支持CCS、IAR、Keil和MATLAB等多种编译软件.图4.1是Protues开机主界面图：图4.1 Protues开机主界面图下图是Protues仿真主界面图：Protues仿真主界面图Protues中元器件资源丰富，包含仿真数字和模仿、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库，而且本人也可以对元器件进行量程的设置.Protues中还有仪表、图形等资源，可以满足我们对各种电路的计划.下图是protues元器件库.图4.3 protues元器件库Protues具有分歧的版本，现已更新到8.0版本.分歧版本的protues中元器件库也有分歧，版底细对较低的会短少一部分器件，但是我们可以将缺失的器件下载上去，然后加载到本人的protues软件中.还可以将本人修正的器件存到元器件库中，右键单击元器件，然后选择Make device出现如下界面，然后不停选择next即可.图4.4 加载元器件4.2 CCS引见CCS是Code Composer Studio软件的简称，中文译名是代码调式器或者代码计划套件.Code Composer Studio编译言语是C/C++、汇编言语等.Code Composer Studio 包含一整套用于调试和开发嵌入式运用的工具，而且它的开发界面上存在许多大家熟习的工具和界面.CCS软件能适用于每个 TI 器件系列的多种功能.但是分歧版本的CCS支持的处理器存在着差别.CCS IDE部分为运用者提供了一个单一用户界面，可以完成开发过程中的每一个方面.CCS具有周密的高效工具.运用CCS编译程序时，可以在CCS开发界面上找到熟习的工具和界面，可以让用户快速上手.CCS版本更新比较快，6.0版本曾经投入运用中.前4版的Code Composer Studio都是基于 Eclipse 开放源码软件框架.基于Eclipse 开放源码软件框架的CCS版本为构建软件开发环境提供了良好的软件框架，经过运用发现这种软件框架非常好用，因而众多嵌入式软件供应商都运用这种开放源码软件框架，使其成为采取的尺度框架.CCS将德州仪器 (TI) 先进的嵌入式调试功能的优点和Eclipse 软件框架相结合，构成了新的工作方式.这样一个有吸收力的、功能丰富的开发环境为嵌入式开发运用者提供了极大的便当.下图为CCS的开机主界面图.我安装的是6.0.1版本的CCS.打开软件，首先要选择工作区，也就是本人要单独建立一个文件夹，用以存放CCS 新建的各个工程.。
增益可控射频放大器设计
增益可控射频放大器设计徐贤;吴正平【摘要】本设计为增益可调放大器,由电源模块,增益控制模块,放大模块,键盘以及显示模块组成.具有放大倍数可调的程控功能.在前级放大中,采用电压反馈型放大器用OPA690构成同相放大电路,输出放大一定倍数的电压,经第二级采用编程可控范围较大的放大芯片VCA824,可以手动和程控.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】2页(P150-151)【关键词】增益可控放大器;射频放大器;增益可控【作者】徐贤;吴正平【作者单位】三江学院;三江学院【正文语种】中文1.系统方案设计增益可控射频放大器设计时，主要包括两个方面，一是可控放大器的实现；二是射频放大器的实现。
针对可控放大器的实现，常用的方法是采用场效应管或三极管控制增益，利用场效应管可变电阻区（或三极管等效为压控电阻）实现增益控制；或者采用多路选择器来来改变放大器跨接的电阻的值实现增益控制。
前者，分立原件多，电路相对复杂，稳定性差，在频带要求高的场合不适用；后者需求每一级放大器都要加多路选择器，不能实现连续调节，影响高频的频率特性，容易引起放大器的自激。
因此，本设计中，以上两种方案均未采用，而是采用更为直接的可调增益的运放实现（VCA824），该运放可以dB为单位进行调节，可控增益为±20dB，可以用单片机方便的预制增益。
这种方案集成度高，条理清晰，控制方便，易于数字化单片机处理。
在进行射频放大器设计时，没有采用电压反馈放大器OPA847、OPA8009、OPA691、OPA2694这些常用的运放，基于放大倍数和失真度的考虑而是采用电流反馈放大器OPA690、THS3091，因为OPA690特别适合做高频小信号放大，在Gain=2的前提下工作带宽为120MHz，可用于前级处理部分，而THS3091在Gain=2的前提下工作带宽为210MHz。
2.硬件电路设计2.1 系统框图本系统主要包括前级放大模块、增益控制模块、键盘及显示模块和电源模块。
基于单片机的可控增益放大器设计
基于单片机的可控增益放大器设计
伍乾永;陈彬
【期刊名称】《内江科技》
【年(卷),期】2008(29)4
【摘要】本文介绍了一种基于单片机步进式可变增益放大器的设计方法.该放大器由D/A转换器、运放及单片机组成,实现了增益步进距离为1,并能通过显示器动态显示其放大增益值.
【总页数】2页(P101-102)
【作者】伍乾永;陈彬
【作者单位】四川理工学院电子与信息工程系;四川理工学院电子与信息工程系【正文语种】中文
【中图分类】TN7
【相关文献】
1.基于8051单片机的可控增益射频放大器
2.一种基于单片机控制下的自动增益功率放大器设计
3.基于单片机的程控增益放大器设计
4.基于AD8332的可控增益放大器设计与实现
5.基于单片机的自动增益功率放大器设计
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• 基于乘法器型DAC设计一个可控增益放大器 • 基本要求
– 放大倍数1至128可调，按键控制，步进为4倍循环 – 输入信号1KHz，200mVpp 正弦/方波 – 输出无失真
• 发挥要求
– 自动增益 – 输入信号1KHz，200mVpp-2Vpp间变化 – 输出信号稳定在0.5Vpp
R3
R4
RG
uLM 78 A5
2.5V Reference
VDD = 5V VDD
R3
R4
A4
DOUT ADS7829 CS/SHDN To MSP430
VDD R1 R2
LCL816G
+
A1
R2 R1
1/2 of OPA2337
+
A2
DCLOCK
元器件参数
• 仪表放大器外围的电阻值
– R3 = 400 kW – R4 = 100 kW – RG = 5.33 kW
• OPA2337 = 单电源供电，CMOS，双通道运算放大器 • ADS7829 = 12位，SAR型A/D转换器
电路布局 #1
Op Amp Circuit
ADC Sensor
电路板 #1 底层
ADC采样结果测试 #1
90
Number of Occurrences
80 70 60 50 40
������������������������ ������ode ������in = − × ������ 4096 ������out 4096 = −������in × ������������������������
TI 乘法型DAC
= Parallel
16Resolution- Bits
Sensor
设计 #2 中的更改
• 器件选择（降低器件噪声）
– 将电阻阻值减小10倍 – 选择噪声更小的OPA2335 （1/f 影响直流性能）
• PCB布局布线调整（降低辐射噪声）
– – – – 删除多余的线路 避免环路的出现 消除数字模拟电路间的耦合 采用更短的走线
设计 #2 测试结果
采样点数：1024 其中，噪声点：6
V+ 5
V- -5
OPA227
• 供电范围高达±18V，输出范围正负16V • Vos=75μV • GBW=8MHz，SR=2.3V/μs
+
DAC7811
系统设计框图
多路开关模拟MDAC
T
40.00m
20.00m
Axis label
0.00
-20.00m
-40.00m 0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
电阻及运算放大器的噪声
• 电阻
– 所有的电阻都会产生噪声 – 表现为热噪声，几乎覆盖所有频率 – 理想噪声（最小）= VRN = 4KTR(BW) {Vrms}
• 理想情况下， 1 kW 4 nV / Hz
电阻及运算放大器的噪声
• 放大器
– OPA2337 1/f 噪声 6 VP-P (f = 0.1 Hz to 10 Hz) – OPA2335 1/f 噪声 1.4 VP-P (f = 0.01 Hz to 10 Hz)
A2
9V DC out
RG
uLM 78
A5
VDD = 5V
VDD R1 R2
LCL816G
+
A1
R2 R1
+
1/2 of OPA2335
R7
+
OPA340
C2
ADS7829
-
A3
to MSP430
A4
重新布局PCB
REF
Sensor
OPA
ADC
设计 #3 更改
• 添加二阶滤波器 • 增加旁路电容
ESR
ESL C
• 在快速变化时起缓冲作用
– 钽电容 – 体积小 – 容值大
确定旁路电容容值
12-bit A/D Converter Impedance (W)
0
-20 1M 100k 10k 1k 100 10 0.1f Ceramic 1k 10k 100k 1M 10M
Capacitor Response
Dual
Quad
确定放大器的步骤
1、供电电压
— 200mVpp×128 = 25.6Vpp — 需同时考虑供电电压范围和放大器是否拥有轨到轨特性
输出电压范围，反映了 其输出是否轨到轨特性 不具有轨到 轨输出特性
具有轨到轨 输出特性
确定放大器的步骤
直流特性：失调电压 Vos — 100mV直流电平，放大128倍，增益精度>1% Vos 128 V 100 128 1%=128mV
1nf Ceramic 0.01f Ceramic
PSR (dB)
-40
-60 -80 1k 10k 100k 1M 10M
1
100
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
Assume: Supply = 5V ± 20 mV (all white noise)
– To bring the noise to ± 1/4 LSB (± 0.61 mV) – PSR < - 30.3 dB
辐射噪声: B-Field
• 来源
– 板上的变压器 – 开关稳压器件 – 周围环境中的噪声
• 易受影响的位置
– 单端，高阻输入 – 环状走线 • 典型案例: 环形接地 • 不合适的信号线布局 – 长走线(效果相当于天线)
辐射噪声：环状走线
ห้องสมุดไป่ตู้
信号通路
不恰当的地走线
地线
辐射噪声：长走线
辐射噪声
PCB 板上电容 : E-Field
PCB耦合噪声抑制
• 减小 “L” 或增加 “d”
• 在走线间增加地线
C =
w • L • eo • e r d
Guard Trace
pF
高频电压信号
PCB Trace
耦合产生电流
d L
dV
I = C (amps)
dt
模拟电路原理设计 #2
Wall Wart
9V DC out
VDD
A6
REF2925 2.5V Reference
如何降低混合信号系统中的噪声
Author: Bonnie Baker
模拟信号链框图
Power Supply
SVS
Power Distribution
SENSOR
AMP
ADC
DSP/µC
模拟电路设计原理图 #1
Wall Wart
9V DC out
VDD
A6
REF2925
Two-op amp Instrumentation Amplifier
VIN
R1
60 dB
80 dB
10 Hz
1 kHz
ADC采样频率
-
C2
+
R2
VOUT
74 dB
10 MHz
电路原理设计图
VDD
A6
REF2925 2.5V Reference
Wall Wart
Two-op amp Instrumentation Amplifier R3 R4 VDD R3 R4 2nd order Low-Pass Filter C1 R8
采样点数：1024 其中，噪声点：44
30 20
10 0 2960 2970 2980 2990
实际有效位数： 6.54-bits
Output Code of 12-bit A/D Converter
对比实际需求
• 系统精度要求
– – – – 称重量程 – 32kg 分辨率 – 10g (~11.65-bits) 精度 – 20g (~10.65-bits) vs 6.54-bits 无法达到系统设计需求
MDAC 实现信号衰减
±18V, 10MHz
±18V, 10MHz
VREF Code Vout R 4096 RFB RFB R Vout VREF Code 4096
MDAC用作程控增益
V Vout Code REF R 4096 RFB RFB R Vout VREF 4096 Code
传导噪声
• 传导噪声存在于电路走线中
– 地和电源
• 50 Hz • 电源到地的回路
– 信号通路
• 数字开关 • 前级器件产生的噪声
• 解决方法
– 更换产生噪声的器件 – 采用连续铺地 – 添加滤波
不连续的地层
bottom
top
增加旁路电容
• 滤除高频噪声
– 陶瓷电容 – 体积小，价格低 • C0G • X7R
实际应用中留10-100倍的裕量，因此最好选择2V/µs以上 综上：Vs>30V，Vos<1mV，GBW>5Mhz，SR>2V/µs 可选择OPA227，OPA209，OPA211
OPA227双电源供电高精度低噪声运算放大器
Rf 10k Vs+ VsVin VsVin Vin 0 Rg 10k + + U1 OPA227 Vs+ RL 10k OUT
进入ADC前添加滤波器
2nd order Low-Pass Filter
C1 R6 R5 C2
OPA340
ADC
MSP430
+
添加低通滤波器可以抑制噪声
0 dB Noise Bandwidth of IA