通用可变增益放大器
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
程控增益放大器是一种可以根据输入信号的强弱自动调节增益的放大器。
它在很多领域都有广泛的应用，比如音频设备、通信系统以及各种测量仪器中。
本文将介绍几种常见的程控增益放大器的通用设计方法。
一、电容偶合式程控增益放大器
电容偶合式程控增益放大器是一种简单而常用的设计方法。
其基本原理是通过在输入信号的源端串联一个可变电容器，通过改变电容器的容值来调节输入信号的强弱，并最终达到调节增益的目的。
具体的设计步骤如下：
1. 确定增益范围和调节步长：根据实际需求确定程控增益放大器的增益范围和调节步长。
增益范围越大，调节步长越小，对电容器的容值要求也越高。
2. 选择电容器：根据增益范围和调节步长的要求，选择适合的电容器。
一般来说，电容器的容值应在增益范围的1/10至1/100之间。
3. 设计电路：根据选择的电容器，设计出电容偶合式程控增益放大器的电路。
电路的基本原理为输入信号经过输入电容后，通过放大电路放大后输出。
4. 调节电容器：通过改变电容器的容值，调整输入信号的强弱和放大器的增益。
可以通过改变电容器的容值之间的连接方式或者通过改变电容器的容值来实现调节。
电容偶合式程控增益放大器、阻容偶合式程控增益放大器和反馈式程控增益放大器是几种常见的程控增益放大器的通用设计方法。
不同的设计方法有不同的原理和实现方式，可以根据实际需求和具体情况选择合适的方法进行设计。
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器（VGA）在无线通信的收/发信机模拟前端中起着至关重要的作用。
其原理是，通过对信号进行放大或衰减，以满足不同的信号处理需求。
VGA通常用于补偿射频模块和中频模块的增益衰减，将输出信号放大到
A/D转换器需要的幅度。
此外，VGA还通过AGC环路改变接收机的增益，调整各级信号动态范围，稳定输出信号功率。
在VGA电路中，有几个重要的性能指标，包括IIP3和THD。
由于VGA的输出信号幅度很大，因此这两个指标尤其重要。
此外，为了实现宽增益范围调节，同时保持不同增益输入功率下恒定的输出建立时间，VGA的增益与控制电压需要成dB线性关系。
VGA增益步长越小越精确，对ADC的要求也越低。
数字控制的VGA电路提供了30 dB的增益控制范围，使用7 b精确控制增益大小，具有较小的面积和功耗。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅专业书籍或文献或咨询专业人士。
可变增益放大器电路设计
可变增益放大器电路设计可变增益放大器电路设计设计可变增益放大器电路的步骤如下：1. 确定需求：首先确定所需的增益范围和输入信号的类型。
根据应用需求决定电路的放大倍数。
2. 选择放大器芯片：根据需求选择适合的放大器芯片。
考虑芯片的输入和输出特性，以及供电电压和功耗等因素。
3. 设计反馈网络：放大器通常采用反馈网络来控制增益。
根据所选芯片的规格书，设计反馈网络的参数，包括电阻和电容等元件的数值。
4. 确定电源供电：根据芯片的供电要求，选择合适的电源电压和电流。
确保电源稳定可靠，能够满足放大器的工作需求。
5. 进行仿真和优化：使用电路仿真软件，仿真整个电路的性能。
根据仿真结果进行优化，调整电路参数以改善性能，如增益平坦度、频率响应等。
6. 绘制电路图：根据电路设计，使用电路设计软件绘制出完整的电路图。
确保电路图的正确性和可读性。
7. 原理图布局：将电路图中的元件进行布局，包括安放芯片、电容、电感、电阻等元件。
合理布局可以减小信号干扰和噪音，提高电路性能。
8. 选择元器件：根据电路设计，选择适合的电容、电阻、电感等元件。
考虑元件的品质、价格和供货情况等因素。
9. 组装和调试：将所选元件安装到电路板上，进行电路的组装。
然后进行电路的初步调试，检查电路的工作状态和性能。
10. 最终测试：完成电路的组装和调试后，进行最终测试。
测试电路的增益范围、频率响应、失真等性能指标是否符合设计要求。
11. 优化和改进：根据最终测试结果，对电路进行优化和改进。
可能需要调整元件参数、更换芯片或进行其他改进措施。
12. 文档和记录：在设计过程中，及时记录设计思路、仿真结果、调试过程和测试结果。
编写详细的设计文档，以备将来参考和复用。
通过以上步骤，可以设计出一个符合要求的可变增益放大器电路。
设计过程中需要考虑到电路的性能、稳定性、可靠性和成本等方面的因素，并进行合理的优化和改进。
AD8370应用指南( 可变增益放大器)
AD8370是美国AD公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高IP3和低噪声系数以及优良的失真性能和较宽的带宽，可以广泛应用于差分ADC驱动器、IF采样接收器、射频／中频放大中间级、SAW滤波器接口、单端差动转换器中。
文章介绍了AD8370的基本原理及应用设计方法。
关键词：AD8370；数字控制；可变增益；放大器１ 概述ＡＤ８３７０是美国ＡＤ(ＡＮＡＬＯＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣ)公司推出的一种低成本、数字控制的可变增益放大器，它具有高ＩＰ３和低噪声系数。
由于其具有优良的失真性能和较宽的带宽，所以特别适合作为现代接收器设计中的增益控制器件应用。
图１是ＡＤ８３７０的原理框图。
在宽输入动态范围应用中，ＡＤ８３７０可提供两种输入范围，分别对应于高增益模式和低增益模式。
它内部的一个７位衰减器在提供２８ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于２ｄＢ，而在２２ｄＢ的衰减范围时，分辨率高于１ｄＢ。
ＡＤ８３７０的输入增益选择范围为１７ｄＢ，可输出低失真的高电平。
ＡＤ８３７０可通过在ＰＷＵＰ引脚上输入合适的逻辑电平来上电或者断电。
当关闭电源时，ＡＤ８３７０的消耗电流小于５ｍＡ，并可提供优良的输入输出隔离。
ＡＤ８３７０采用ＡＤＩ 高速ＸＦＣＢ方法，因而可在宽带情况下提供高频率和低失真特性，其典型静态电流为７８ｍＡ。
ＡＤ８３７０可变增益放大采用的是密集的１６脚ＴＳＳＯＰ封装，工作温度范围为－４０℃～＋８５℃。
其主要特点如下：●差动输入为２００Ω；●差动输出为１００Ω；●噪声系数为７ｄＢ（最大增益时）；●频带宽度可从低频到７００ＭＨｚ（－３ｄＢ）；●具有４０ｄＢ的精确增益范围；●带有串行７位接口；●可通过管脚编程低、高增益，其中低增益范围为－１１～１７ｄＢ，高增益范围为＋６～３４ｄＢ；●输入动态范围很宽；●单电源可低至３Ｖ。
ＡＤ８３７０可应用于差动ＡＤＣ驱动器、ＩＦ采样接收器、射频／中频放大中间级、ＳＡＷ滤波器接口以及单端差动转换等领域。
20可变增益放大器的设计
DA转换器构成的可编程增益放大器 除法器型可编程增益放大器
可编程仪表放大器
• PGA205
(有电阻型，引脚型，数字型）
模拟开关的基本原理
模拟开关的结构是将n沟道MOSFET与p沟道MOSFET并联，可使信号在两个方向上同等顺畅地通过，因而 也没有严格的输入端与输出端之分。n沟道与p沟道器件之间承载信号电流的多少由输入与输出电压比决 定。两个MOSFET由内部反相与同相放大器控制下导通或断开。这些放大器根据控制信号是CMOS或是 TTL逻辑、以及模拟电源电压是单或是双电源，对数字输入信号进行所需的电平转换。（CD4066没有电 平转换）。
模拟开关的应用
3、音频信号的失真问题
音频信号对失真的要求都比较高，模 拟开关在切换音频信号时由于导通电 阻随信号变化（即非线性）产生了信 号失真。
模拟开关的应用
4、高频或视频的特殊要求：
RON和寄生电容之间的平衡对视频信号非常重要。RON较大的传统模拟开关需要额外增益级来补偿插 入损耗。同时，低RON开关具有较大寄生电容，减小了带宽，降低视频质量。低RON开关需要输入缓冲器， 以维持带宽，但是这会增加元件数量。L、T型开关适合高频开关，有比较高的隔离度，可以利用单刀双 置。
电阻越小、越平坦越好
模拟开关的基本原理
模拟开关CD4051-53特性
通路电阻与电源电压、输入电压的关系
通路电阻与温度、输入电压的关系
模拟开关CD4051-53参数
模拟开关CD4051-53参数
模拟开关CD4051-53参数
面向IMT-A应用的可变增益放大器(PGA)设计与实现的开题报告
面向IMT-A应用的可变增益放大器(PGA)设计与实现的开题报告一、课题背景及研究意义随着科学技术的不断发展和进步，无线通信技术已经日趋成熟和普及。
对于不同的无线通信系统，要求的信号处理能力和功率范围不尽相同，而可变增益放大器 (PGA) 适用于广泛的应用领域，如调制、解调、滤波、直通/混频、低噪声前置放大器、射频/中频驱动、参考振荡器等。
因此，PGA 设计与实现的研究意义重大。
目前，PGA 已经成为一种重要的射频模块，尤其适用于全频带，多模式和多标准无线电覆盖。
在国际移动通信标准（IMT）标准下的应用包括2G，3G，LTE和WiMAX等，可变增益放大器的性能也将影响这些无线通信系统的性能和质量。
二、研究现状及存在问题对于可变增益放大器的设计，主要研究方向包括传输线，GM-C配置，基于OTA的结构，双差分放大器，以及相合策略等。
然而，针对 IMT-A 应用，这些传统设计方式仍存在一定的问题，如性能不稳定、复杂的布局、难以实现拓扑，以及低功率等问题。
因此，需在现有研究的基础上，考虑到移动用户的使用场景和环境，探索更优秀的 IMT-A 应用 PGA 技术，提高PGA 的性能并提高系统的整体性能，为无线通信系统的普及和发展提供帮助。
三、研究内容和研究方法（一）研究内容本论文将侧重于 IMT-A 应用场景下 PGA 的设计与实现，主要研究内容包括以下三点：（1）可变增益放大器的设计及其性能分析。
（2）设计低功耗的PGA电路拓扑，并提出改进方案。
（3）利用Cadence软件进行虚拟设计，验证PGA电路的可行性及其性能。
（二）研究方法通过文献阅读、Circuit simulation等方法，实现对PGA电路设计的深入研究，并进行重要性能参数的定量分析。
此外，利用 Cadence 软件平台进行仿真实现及其相关性能测试，进一步验证所设计的PGA电路的可行性和实用性。
四、预期结果和成果应用价值本论文的预期结果包括：（1）提出针对 IMT-A 应用场景下的 PGA 电路设计方案。
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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。
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
程控增益放大器是一种能够根据输入信号的大小自动调节增益的放大器，它在许多电子设备中都得到了广泛的应用。
在设计程控增益放大器时，有几种通用的设计方法可以帮助工程师们实现其功能并优化性能。
本文将介绍这些通用的设计方法，并探讨它们的优缺点。
第一种通用的设计方法是利用信号检测电路来实现程控增益放大器。
这种方法通过检测输入信号的大小，然后调节放大器的增益来实现自动调节。
信号检测电路通常会将输入信号转换为直流电压或电流，并根据这个直流信号的大小来控制放大器的增益。
这种方法的优点是设计相对简单，而且能够实现较好的性能。
这种方法通常需要使用额外的电路来实现检测和控制，因此在集成度和成本方面可能会有一定的不利影响。
第二种通用的设计方法是利用数字控制增益放大器。
这种方法通过将放大器的增益控制部分采用数字化的方式来实现。
工程师们可以利用数字控制器来实现增益的调节，从而实现程控增益放大器的功能。
这种方法的优点是可以实现非常灵活的控制，而且可以通过软件来进行调节和优化。
与之前的方法相比，数字控制增益放大器需要更复杂的硬件和软件支持，因此在成本和设计复杂度上可能会有一定的挑战。
除了上述几种通用的设计方法外，还有一些其他的设计方法可以用于实现程控增益放大器，例如利用可变电阻或可变电容来实现增益调节，或者利用特定的线性控制元件来实现程控放大器的功能。
在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求和性能指标来选择合适的设计方法，并进行相应的优化和调试。
可编程增益放大器
组合PGA
组合PGA
组合PGA一般由运算放大器、仪器放大器或隔离型放电器再加上一些其他附加电路组成。其工作原理是通过 程序调整多路转换开关接通的反馈电阻的数值，从而调整放大器的放大倍数。
针对峰值采样，采用数字检波，即通过高速A/D转换器对输出的正弦信号进行采样，判断一定时间内采集到 的数字信号的最大值，该最大值即为该信号的峰值。而这种通用数字峰值检波电路仅能在低频段效果良好，针对 系统设计要求中的高频信号，以及某些特定频率信号，将产生一定误差。采用双频数字峰检对信号进行采样，这 种方案可有效避免产生误差。
在上述两模块的基础上实现AGC的功能。峰值检波测得的电压值反馈回单片机，单片机对宽带放大电路实现 放大精确控制。通过这种方式可将输出信号的峰值稳定在4．8 V左右。
的性能参数
的性能参数
可编程增益放大器的性能参数可以根据D/A转换器的相应参数换算得到，根据MAX502的性能指标其性能参数 如下：
输入失调电压：<±1mV （未调整）
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的设计及工作
的设计及工作
以基于VCA822的可编程增益放大器为例，其设计及工作原理如下：
设计一个通过键盘设置增益，且具有AGC功能的宽带放大器。放大器输入端采用同相放大电路进行阻抗匹配，
使输入电阻达到MΩ数量级。该系统设计分为宽带放大、峰值采样、人机交互等3个模块。
宽带放大模块中电压增益可预置的功能是由VCA822实现。VCA822一款直流耦合型宽频带压控增益放大器，最 大工作频带宽度可达150 MHz。放大器增益由控制电压和外围电阻阻值共同决定。控制电压的输出是由单片机运 算并控制D/A转换器而输出的，因而能够实现较精确的数控。另外，放大器后级接入两档信号处理电路，一档增益 0 dB，另一档为衰减档，通过一个控制端口，实现信号在这两档位之间选择。这种方法的优点在于条理清晰，控制 方便，易于单片机处理。
双通道变增益仪用放大器INA2128及应用
器件应用双通道变增益仪用放大器INA2128及应用重庆大学(630044) 马祖军 阎春平 刘 飞 鄢 萍 但 斌 摘 要 文章介绍了高精度、小功率、双通道、可变增益仪用放大器IN A2128的基本性能与应用。
关键词 仪用放大器 双通道 可变增益INA2128是美国Burr Br oun公司生产的一种小功率通用仪器放大器,具有优异的精度和很宽的带宽,非常适用于工业测量和控制、测试和测量设备、电池供电系统及医疗和科学仪器。
1 结构与性能1.1 INA2128的结构INA2128的功能方框图如图1所示。
IN A2128采用塑料DIP封装,共16个引脚,各引脚说明如下:脚1、16(V-IN-)为负信号输入端;脚2、15(V+IN-)为正信号输入端;脚3、4、13、14(R G-)为外部电阻接线端;脚5、12(Ref-)为参考端;脚6、7、10、11(Vo-)为信号输出端;脚8(V-)为-2.25V到-18V电源电压的输入端;脚9(V+)为+2.25V到+18V电源电压的输入端。
1.2 INA2128的性能INA2128为双通道可变增益仪用放大器,能在-40~+125 温度范围内工作,主要技术指标如下:最大失调电压50 V,最大漂移0.5 V/ ,最大输入偏流5nA,最小共模抑制比120dB,静态电流低达700nA。
INA2128具有如下性能特点:(1)放大器的增益由脚3、4(或13、14)的外接电阻图1 INA2128功能方框图法,可将它压缩到512Kb/s或256Kb/s,甚至128Kb/s。
现在好莱坞巨片采用5.1即6声道的数字声,采用A C 3编码算法可将6声道压缩到384K b/s。
这些算法都可用DSP实现,在M D小型CD和DCC盒式数字录音机也都用DSP实现Hi F i声音压缩和解压缩。
(3)组合音响。
高级的组合音响现都用DSP完成围绕声、各种环境声场的模拟、混响、均衡等。
DSP在电子计算机中可做硬盘驱动器,多媒体套件、FAX/M odem卡、图形和图像处理加速卡等。
可变增益放大器
可变负载 Ic1 可变增益放大器1
输出
Q7 Ic2
输入—— 差分放大器 Q8 , Q9 基极
偏置—— Q6 ,Q7镜像电流源
改变增益方式——放大器偏置电流受 Ic2 控制
前置中放特点：
二极管 Q1,Q2 Q3,Q4 ,Q5 镜像电流源
二极管电流受 I c1 控制
输
入
二极管等效电阻受 Ic1 控制
iD
单端输入方式， 输入阻抗为 Zin 200 。 片内带有平方律检波器 单电源供电2.7V~5.5V。
控制 内部结构：
电压
高 斯内 插 器
gm
gm
输入
0dB -5dB -10dB
200
-45dB
电阻梯形网络
42.5dB
输出缓冲 输出
电阻网络5dB的衰减步进，总衰减为45dB
后置放大器具有42.5dB的固定增益 跨导级取加权平均，实现连续平滑的衰减功能 Gain(dB)= 50 VGAIN 5 （增益增加模式） Gain(dB)= 45 50 VGAIN （增益减小模式）
改变偏置电流 I EE可以线性地控制放大器的增益
放大器的线性性能分析
输出电压为
q vo (i1 i2 )RC IEE RCth 2kT vin
Vin 26mV时，输出与输入间才呈线性关系 RC
Vcc i1 i2
RC
描述放大器非线性失真的主要的指标
增益1dB压缩点 Pin1dB
三阶互调失真比 IM 3
前置
中放
输入
VD 前置中放等效电路
前置中放 VCC
前置 中放
R1 R2
输出
Q1
Q2
Q3
Q4 Q5
可变增益运算放大器设计
可变增益运算放大器设计
可变增益运算放大器是一种能够根据输入信号的大小调整放大倍数的放大器。
它通常由一个可变增益电路和一个运算放大器组成。
以下是一种常见的可变增益运算放大器设计方法：
1. 选择一个合适的运算放大器芯片，如LM741或TL071等。
这些芯片具有高增益和低噪声的特点。
2. 设计一个可变增益电路，可以使用电位器或可变电阻来实现。
这个电路的作用是调整输入信号的放大倍数。
3. 将可变增益电路与运算放大器芯片连接起来。
输入信号通过可变增益电路进入运算放大器，然后经过放大后的信号输出。
4. 调整可变增益电路的参数，以达到所需的放大倍数。
可以通过调节电位器或改变可变电阻的阻值来实现。
5. 进行电路测试和调试，确保放大器的性能符合要求。
可以使用示波器和信号发生器等仪器来检测输入输出信号的波形和幅度。
需要注意的是，可变增益运算放大器设计中需要考虑的因素还包括输入和输出阻
抗、频率响应、稳定性等。
在设计过程中，可以参考相关的电路设计手册和应用笔记，以获得更详细的设计指导。
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。
放大器种类
17
INA128
2021/4/9
接地
北方工业大学——刘大1年8
2021/4/9
19
感谢您的阅读收藏，谢谢！
2021/4/9
北方工业大学——刘大年1
• 运算放大器
– 通用放大器
– 高速放大器
– 全差动放大器
– 精密放大器
– 音频放大器
• 可变增益放大器
• 差动放大器
• 比较器
• 仪表放大器 2021/4/9
2
通用放大器
何为通用？一般这样认为，在对参数没有 特殊要求情况下的价廉且应用广泛、互换型号 的运放。我们叫它为通用运放
通用放大器
｜ 高速放大器
2021/4/9
3
高速放大器(>=50MHz)
2021/4/9
增益带宽积GB4W
全差动放大器
2021/4/9
5
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OP07
精密放大器
运算放大器精度指标主要有以下几项：失 调电压、温漂、噪声、线性等。
普通运放输入失调电压为mV级，OP07只有 20µv左右，温漂、噪声也不到1µv。主要应用在 仪表等输入级小信号放大。
• 低失调电压
与运算放大器不同之处是运算放大器的闭
环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外
部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔
离的内部反馈电阻网络。仪表放 大器的 2 个差
分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预
置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与
输入信号隔离的外部增益电阻预置。
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音频放大器
NE5532
如实、有效且失真低。一个好的音频放大器 的－3dB带宽将在二十赫兹到两万赫兹左右（正 常人的听觉频率范围）。
MAX2063：可变增益放大器
月度 新
ＭＡＸ ０ ３ 可 变增 益 放 大器 ２６：
Ｍａ ｉ 出可 完全编程 、多状态 、双通道数 字 Ｉ／ ｘｍ推 ＦＲＦ
Ｌ ＴＣ２ ８ ． ： ３ ３ １ ห้องสมุดไป่ตู้ＡＲ ＡＤＣ ６
凌力尔特公司推出一款 易用 、低功 率 １ ６位 １ ｐ Ｍｓ ｓ串
式 ２ ０ ｐ 单元 ＡＤ生成 ５ ０ ｐ ５ Ｍｓ ｓ ／ ０ Ｍｓ ｓ的采样率 ； 采用 Ｉｔｒｉ ｌ ｎｅｓ Ｃ在 ３ ｍｍ 的 占 位 面积 中整 合 了一 个 带 过压 保护 ｌ ｍｍ Ｘ３ Ｉｅ ｅ ｖ ｎ ｉ １ ） 利技 术 ，可对 偏 移 、增 益以 及单 的 自动增益控 制 电源 电压 调节器 ，以及 一个 天线传感 器。 ｎ ｄ ａ ｅ Ｅ ｇ ｅ（Ｅ 专 ｔ ｎ ２
Ｃ和 Ｄ Ｃ规格 （ 包括 Ｔ Ｄ和 Ｈ （ Ａ ２６ 、 Ｍ Ｘ ０２ ） 模拟 （ Ａ ２６ 版本的器件墨罄暖圆 供支持 ，该器件所有 关键的 Ａ Ｍ Ｘ ０４ ）
Ｍａｘｉ ｗ ｗ ｗ． ａｘｉ －ｃ ｃ ｎ ｍ ｍ ｍ ｉ ． ｏｒ
睡眠模式电 均得到 流） 保证。 圈团圈皿
世 界 电 子 元 器件 ２ ０ １ ０１ ．０ ｇｅｃｅｃ ．ｏｒ ． ｃｎｃ ｎ ＿
Ｉ Ｉ
行 Ｓ Ｄ Ｔ ３ ３１ ， 器件在 一０Ｃ １ ５Ｃ的温度 ＡＲＡ Ｃ Ｌ Ｃ２ ８ 该 ６ ４ 。－ 。 ２
范围 『提 供保证 的性 能规 人 Ｊ
格 Ｔ ３ ３１ 、Ｌ Ｃ２ ８ －６在 ２５ ． Ｖ
单 电 源 时消 耗 １ ｍＷ 功 ３
率 ，在 ±２５ ．Ｖ的 全 差 分 输 入范 围 内实现 了 ９ ｄ ２Ｂ Ｓ Ｒ 和 ．０ ｄ ＨＤ，同 Ｎ １６ ＢＴ
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。
MAX2057具有模拟增益控制的可变增益放大器
MAX2057具有模拟增益控制的可变增益放大器
MAX2057 是通用、高性能可变增益放大器(VGA)，设计工作在1700MHz
至2500MHz 频率范围†。
该器件增益为15.5dB，噪声系数为6dB，输出1dB 压缩点为23.8dBm。
MAX2057 在整个衰减范围内还可维持高达37dBm 的OIP3。
另外，片上模拟衰减器在可选的21dB 或42dB 控制范围内能够获得无限制的控制和高衰减精度。
这些特性使MAX2057 为DCS/PCS、cdma2000®、W-CDMA 和PHS/PAS 发送器和功率放大器AGC 电路提供了一个理想的VGA。
MAX2057 与MAX2056 800MHz 至1000MHz VGA 引脚兼容，使该系列放大器非常适合采用相同PCB 布局的双频应用中。
MAX2057 工作在+5V 单电源，采用紧凑的、带裸露焊盘的36 引脚、薄
型QFN 封装(6mm x 6mm x 0.8mm)。
确保工作在-40°C至+85°C扩展级温度范围。
关键特性
1700MHz 至2500MHz RF 频率范围†
37dBm 固定OIP3 (在所有增益设置下)
输出1dB 压缩点为23.8dBm
最大增益设置时具有15.5dB 增益(典型值)
在100MHz 带宽内增益平坦度为0.5dB
最大增益设置(使用1 个衰减器)时噪声系数为6dB
两种增益控制范围：21dB 和42dB
模拟增益控制
+5V 单电源供电
引脚兼容于MAX2056 800MHz 至1000MHz RF VGA。
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-------------------------------------------- 加密号：
加密号：
学校编号：NEFU-B-001
学校名称：东北林业大学
队员姓名：姚金龙连建君谭婷
赛点负责人：
教务处章：
2008年8月17日
通用可变增益放大器（B题）
摘要
本着简单、准确、可靠、通用的原则，采用了分级设计匹配互连的思想。
本放大器系统分为前级放大部分、增益放大与控制电路部分、档位控制部分、后级稳压输出部分四部分。
全系统采用单一的模拟电路方式，通过前级放大部分获得所需输入电压、输入阻抗等重要参数；通过拨码开关连接的反馈电阻进行精密全局控制，获得20dB至40dB之间分辨力不低于0.1%的可变增益范围；通过档位控制部分电路实现四个档位增益值转换，在衰减电路的作用下得到三个档位的增益值，即—20dB至0、0至20dB、20dB至40dB；最后通过后级稳压输出部分获得输出幅度不低于±8V的输出电压，此部分电路包括抑制零点漂移的调零电路。
通过验证，本系统可以对输出电压数值的漂移，零点漂移等不良影响进行有效地抑制和降低。
通过全面的调试和测量，使得本系统基本满足题目的基本部分和发挥部分的要求并融入了自己的创新思想，设计出了一个可控范围大、输出幅度高、稳定性好、抗干扰能力强、幅频特性好的通用可变增益放大器。
目录
摘要 (2)
目录 (3)
一、方案论证与比较 (4)
1、前级放大部分 (4)
2、增益放大与衰减控制电路 (4)
3、后级电压输出 (5)
二、系统设计 (5)
1、总体设计思路 (5)
2、主要电路原理分析与计算 (6)
2．1、前级放大电路 (6)
2．2、增益放大与控制电路 (6)
2．3、档位控制电路 (7)
2．4、电压输出电路 (7)
三、系统测试方法与测试数据 (8)
1、测试仪器 (8)
2、测试方法与测试数据 (8)
2．1、测前级放大电路 (8)
2．2、测增益放大与控制电路 (8)
2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录 (8)
3、测试结果分析 (9)
3．1、测试结果分析 (9)
3．2、误差分析 (9)
3．3、测试心得 (10)
四、总结 (10)
一、方案论证与比较
1、前级放大部分
方案一：采用分立元件实现。
此方案成本低，元器件易于得到，但是设计、调试难度过大，硬件电路连接与制作困难，在大赛规定的时间内很难保证作品的可靠性和指标，因此不予采用。
方案二：采用集成运放设计。
此方案用可编程放大器芯片级联而成，电路简单，调试容易，指标和可靠性容易保证，因为OP37的幅频特性差，当放大倍数大于3时波形失真严重，THS3001的输入阻抗过低，经过多方面特性和通用性的比较与实际检测，选用高速宽带集成芯片OPA637可以满足此次放大器的设计要求，因此采用此方案。
2、增益放大与衰减控制电路
方案一：采用可编程放大器实现。
此方案用单片机控制继电器，继电器控制相应的反馈电阻，四个档位，分辨力不低于0.1%，这对于单片机编程控制要求很高，而目前的编程能力
二进制的方式将十个电阻进行组合接入电路，得到在10—100内分辨力为0.1%的放大倍数，因为各个档位之间是十倍的对应关系，所以将放大器芯片输出的信号接衰减电路，用拨码开关接通相应的衰减电阻，得到四个档位的增益变化，同时接有调零电路，很好的抑制了零点
信号输入
输入阻抗
变换电路
过压
保护
增益放大
与控制电路
十倍增益
放大电路
档位控
制电路
调零
电路
电压输
出电路
负载
图—3 系统总体框图
根据题目的要求，结合考虑过的各种方案，充分发挥其优势，采用拨码开关预置和控制放大器增益的方法，大大提高了系统的精度和可控性；系统前端增益放大部分需设一级
OPA637程控增益放大器，实现输入阻抗变换和增益放大，同时接入了过压保护电路；根据增益步进的要求，需要采用拨码开关按照二进制方式控制增益值，再通过衰减电路获得三个档位增益，根据输出电压幅度和输出阻抗的要求，后级电压输出采用AD817连成电压跟随器的方式，于是系统总体设计方案如图—3所示。
输入信号通过转换开关获得大于10MΩ或50Ω的输入阻抗，并连接过压保护功能电
路作为负载)。
电路图如图—5所示。
D
1、测试仪器
仪器名称型号规格
双踪示波器TDS2002/60MHz/1GS/s 标准高频信号发生器QF1055A
直流信号源EM1715
万用表MY-65
2、测试方法与测试数据
2．1、测前级放大电路。
在直流电压下调节反馈电路中的电位器，使放大倍数为10。
2．2、测增益放大与控制电路。
通过设置拨码开关，调节负载电阻串联的电位器，使负载阻值尽可能等于理论值。
同理，调节衰减电路中的电位器。
2．3、各级电路调节好后，进行测量和详细记录。
具体数据如表—2和表—3所示。
信号输入输出范围。
采用直流信号作为输入，将电压由0逐渐
增大输入信号幅度Ui=0~8 输出信号幅度Uo=10
增益线性度
直流信号每一档位采用5点测试
Ui=2V
G=0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Uo=
Ui=0.2V 线性度0.9%
G=2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
Uo=0.409 0.812 1.210 1.601 1.981 Ui=0.2V 线性度1%
G=20 40 60 80 100
Uo=0.430 0.808 1.208 1.668 2.020
信号带宽，输入正弦波信号Vp=20mV，放大100倍Fin=200kHz Uo1=2.76V
幅度波动1.156% Fin=400kHz Uo2=2.76V
Fin=600kHz Uo3=2.76V
Fin=800kHz Uo4=2.76V
Fin=1MHz Uo5=2.80V
零点误差输入短路，G=100 Uo=0.001V
增益变化范围直流信号输入增益设定范围0~100 增益分辨力1%
输入输出阻抗有无过压保护输入阻抗Rin>=10MΩ有输入阻抗Rin=50Ω有输出阻抗Rout=0Ω有输出阻抗Rout=50Ω有有无过压保护有
信号输入输出范围，采用直流信号输入，将输入电压逐
渐升高
输入信号幅度Ui=8 输出信号幅度Uo=10
增益变化范围增益设定范围0—100 分辨力0.1%
波形失真度测试，共测试四
个频点Fin=1MHz D1=1.80% Fin=4MHz D2=1.95% Fin=7MHz D3=2.1%
电路成本、工艺本电路采用小型玻璃盒双层组装，工艺制作巧妙简单，而且元器
件数量少，价格低廉
特色与创新本电路完全采用模拟电路的形式，运用数字电路的思想达到所要
求的增益范围
3、测试结果分析
3．1测试结果分析
增益：—20dB ~ 40dB（分辨力为0.1%）；
通频带宽：0 ~ 7MHz
3．2误差分析
由于人为读数存在误差，测量仪器不精准、周围环境如磁场、温度等一系列因素的影响，测量的数据并不能理想的达到理论计算值，但是我们通过多次测量取平均值把误差降低到最小，整个电路系统由手工制作完成，无法实现严格的阻抗匹配，布线无法避免线路之间
以及外界磁场的干扰，干扰抑制还有待提高，但是基本可以满足题目的要求。
3．3 测试心得
在这次制作放大器并不断调试的过程中，我们充分了解了测试过程中应注意的问题，需要极高的耐性和极强的观察分析能力，对数据要有很高的敏感度，需要反复测试，得到多组数据，最后取它们的平均值。
四、总结
本系统带宽宽、增益范围大、模拟前端由2块高性能集成带宽宽、低噪声可变增益放大器OPA637级联而成，负责信号放大并与拨码开关配合实现了增益控制；为保证高频端放大器的稳定性和带内幅度的平坦度，电压输出模块则是采用高性能的AD817集成放大器芯片，得到较高的输出电压幅值和相应的输出阻抗；设计与制作中利用分级设计、匹配互连、数模搭配等技术，采用双层PCB板的安装固定，以及合理的走线布局、级间阻抗匹配等措施，有效的减少了噪声和干扰的影响，同时有效提高了系统稳定性。
我们在整个设计制作过程中，始终关注系统的性能指标和运行的稳定性，本着稳定性和精确性并重的原则，我们采取了诸多的有效措施，不断地调试，进行众多方案的比较与试验，完成了设计题目所规定的部分指标和要求，达到基本的性能指标，而且对于有些指标我们的设计还有了一定的的提高，功能也有所扩展。
这次是我们新团队第一合作共同完成一个项目，虽然在过程中有很多的麻烦和困难存在，但是最终我们都一一克服，我们希望在未来的努力中可以更加团结，达到更加完美的地步。