基于OPA820宽带放大器的设计
宽带放大器前级放大电路
宽带放大器(A题)摘要本作品主要由增益放大器OPA820ID和功率放大芯片THS3091D,分别实现增益信号的调节和末级功率的放大，在20HZ到5MHZ带宽范围之间的小信号进行有效的放大，实现增益0dB到100dB之间连续可调，最大不失真输出电压有效值不小于10V，利用DC—DC变换器TPS61087DRC为末级放大电路供电。
系统主要由三个模块组成：前级放大电路；功率放大电路；供电电路，本设计在放大电路中设计了相位补偿电路和防止产生自激振荡电路，由于电路限用单电源供电，所以在电路设计时加入了合适的偏置。
关键词：宽带增益放大器 OPA820ID TPS61087DRC THS3091D一方案选择与论证：分析设计题目的各项要求，放大器的增益调节是重点，而功率放大是本题的难点，因此有以下的方案选择与论证。
1增益放大电路部分方案一：采用TI公司提供的OPA820ID芯片，采用反相输入比例运算放大电路，设计简单，但容易产生自激振荡，电路稳定性差，不选用此方案。
方案二：采用多级放大器的级联实现增益放大，通过模拟开关选择信号的级联放大，每一级实现不同的增益放大，最终实现的增益等于各级增益之和。
此方案原理简单，但需较多模拟开关和较多运放的级联，增加了系统的成本和不稳定性，而且调试难度较大，增加了本身的不稳定性。
故放弃此方案。
方案三：采用TI公司提供的OPA820ID芯片，采用同相输入比例运算放大电路，设计简单，且能有效避免自激，稳定性好。
采取此方案。
2功率放大部分方案：由于题目要求采用THS3091ID，所以放弃使用分立元件实现的方案，而使用集成高速功率放大器THS3091D，驱动负载能力较大，低噪声，采用并联三个THS3091D高速宽带放大器，电路简单，增益可调，而且方便调试，为防止自激，我们采用输入电压从反相输入端输入，由于THS3091D为单电源供电，所以在其同相输入端加入直流偏置电路，以使同相输入电压为Vcc/2.其原理图见下。
宽带直流放大器
宽带直流放大器摘要：本系统主要由五个模块电路构成：前级放大、中级程控放大、宽带预制、单片机显示与程控模块。
前级放大由电压反馈型放大器OPA820进行小信号放大，中间级由可程控放大芯片VAC810对前级信号进行放大，最后通过低噪声电流反馈型运放THS3091进行功率放大以达到有效值10V的输出。
宽带预置部分由继电器控制滤波部分来达到放大器宽带0~5M，0~10M的预制。
程控模块对放大的0~60dB的程控，宽带的预置与液晶的显示。
关键词：MSP430f449 OPA820 VAC810 THS3091目录一、方案设计与论证 (3)1、增益控制部分 (3)2、低通滤波器部分 (3)3、功率放大部分 (4)二、方案总体描述 (4)三、理论分析与计算 (5)1、增益分配 (5)2、通频带内增益起伏的控制 (6)四、模块电路设计 (6)1、前级放大电路 (6)2、程控放大电路 (7)3、低通滤波电路 (8)4、后级放大电路 (9)5、功率放大电路 (10)6、直流稳压源的设计 (11)五、程序设计 (13)六、测试数据与结果分析 (13)1、通频带测试 (13)2、预制电压增益测试 (14)3、噪声电压测试 (15)七、参考文献 (16)一、方案设计与论证1、增益控制部分方案一：AD603是一款低噪声高增益的压控芯片，AD603增益与控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5，增益范围为-10dB~30dB。
单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数。
但是AD603的零漂比较大，顾方案待定。
方案二：VAC810具有宽带低噪声，宽带25MHZ，并且以dB为单位的线性增益的特点，增益控制范围为-40dB~40dB，增益与电平关系为：G（dB）=-40（Vc+1），Vc为VAC810的增益控制电压，范围为-2V~0V。
宽带放大器设计
宽带交流放大器摘要本设计主要采用由ADI的集成运放OP37GP和TI的OPA820构成，运放工作在12V的单电源条件下，电路采用三级放大，对正弦交流小信号进行宽带放大，输入输出阻抗均为50Ω，输出波形无失真，放大倍数达到40dB和带宽达到5MHz，符合设计要求，基本达到设计目的。
关键词：单电源宽带放大OP37GP OPA8201方案论证与设计1.1交流放大器电路设计方案一：选择使用分立元件电阻，电容，电感，通过模电的相应知识设计出所给出指标的具体参数，购买元器件焊接调试。
分立元件构建放大器的优点在于根据指标设计出的参数精确度更高，但是他的缺点在于在短时间内很难设计出来，困难较多包括元件购买较复杂，元器件易受到外界环境的影响。
方案二：直接选用合适的集成宽带运放来设计电路，本电路原理是考虑到系统需要单电源工作，通过相应的调节电路可以使运放对直流电压进行偏置到VCC/2,使交流信号工作范围最大，获得较高的放大增益。
本设计选择集成运放OP37GP和OPA820。
考虑到比赛时间较紧，元器件购买的难易度，我们最终选择方案二来作为本次交流放大器的主电路。
1.2运放单电源工作电路设计方案一：交流小信号反向放大，电路为反向放大电路，输入输出反向，放大倍数A=—R f/R1,主要通过电容对直流的隔离作用对交流信号进行放大。
输入输出相位相差180度。
简易电路模型如下方案二：交流小信号同向向放大，电路为同向放大电路，输入输出同向，放大倍数A=1+R f/R1,主要通过旁路电容对直流的起隔离作用，对交流信号进行放大，输入输出相位相同。
简易电路模型如下综合考虑我们在整个系统中合理运用两种电路形式以获得最高的技术指标2原理分析与硬件电路图本设计采用3级集成运放进行级联，单电源工作模式下对交流小信号进行放大。
整个系统电路需要考虑电压放大倍数和相应的带宽。
该宽带交流小信号放大器由OP37GP，OPA820DI构成。
OP37GP的单位增益带宽积为63MHz,OPA820的GBW=200(G=2)时，综合考虑到系统电路的性价比，可行性，简单性。
opa820
OPA820特点高频带（240MHz, G = +2）高输出电流（±110mA）低输入噪声（2.5nV/√Hz）低供电电流（5.6mA）灵活的电源电压:双电源±2.5V到±6V单电源 +5V到+12V极好的直流精:当25°C时最大输入偏移电压=±750μV 当25°C时最大输入偏移电流=±400nA 应用廉价的视频线驱动ADC放大器低噪声器有源滤波滤波器便携式检测设备光学通道放大器低功耗、基带放大器CCD成像通道放大器OPA650和OPA620的升级描述OPA820提供一种宽频的,单位增益稳定的，有一个很低的输入噪声电压和使用一个低的5.6mA供应电流产生高输出电流的电压反馈放大器。
在单位增益里, 当峰值<1dB时 OPA820给出一个>800MHz的带宽。
在低功耗情况下，OPA820补充这一高速操作装置具有优良的直流精度。
最坏的情况下的偏置电压为±750μV和偏置电流为±400nA，它们给脉冲放大器应用程序一个优秀的绝对直流精度。
最小输入和输出电压摆幅的余量允许OPA820操作一个单一的+5 V 电源以供给>2V pp的输出摆动。
虽然它不是一个满摆幅(RR)输出，但它会支持大多数的新兴模数转换器(ADC) 输入跻身于比典型的RR输出放大器功耗和噪声低的行列。
特别低的dG/dP (0.01%/0.03°) 支持低成本的复合视频线驱动器的应用程序。
现有的设计可以用行业标准的 SO-8封装而新兴高密度便携应用程序可以使用SOT23-5。
提供业界最低的并且采用SOT封装的热阻抗，以及超过商业和工业温度范围完整规范，以得到在很宽的温度范围内拥有可靠的表现。
应用信息宽带电压反馈的操作只要遵守好的设计练习这个简单的准则，由OPA820提供的速度和动态范围的组合在多种的应用电路中是容易实现的。
宽带放大器2010年大学生电子TI设计大赛作品）
宽带放大器2010年大学生电子TI设计大赛作品）宽带放大器摘要：本系统由运算放大电路、输出电压有效值检测电路、开关电源电路、单片机控制显示电路四部分组成。
运算放大电路包括由OPA820构成的前级放大电路，OPA842构成的中间级放大电路以及两片THS3091级联构成功率放大电路。
开关电源电路将提供的＋5V电源转换为±15V电压驱动功率放大电路。
整个系统的通频带为20Hz～5MHz,最小增益为0dB,增益可以达到40dB。
电路输出电压峰峰值不小于10V，输出波形无明显失真。
控制显示电路选用TI公司生产的MSP430F149单片机为控制芯片，根据检测到的输出电压峰值计算输出电压的有效值，并由液晶显示，人机界面友好，有较强的实用性。
关键词：有效值检测；开关电源；功率放大电路； MSP430F149一、系统方案比较与选择1.1中间级放大电路方案一、采用分离元件进行中间级放大调理，由于信号带宽高，采用分离元件电路复杂、调试繁琐，而且分立元件的噪声和分布电容不容易解决。
考虑到在短时间内不容易做出来，所以不采用此方案。
方案二、采用集成芯片电路，例如采用宽带、低噪声、电压反馈芯片OPA842构成中间级放大电路。
反馈电阻用电位器，使得电路的放大倍数连续可调。
电路的应用更加灵活，方便。
1.2功率放大电路方案一、用分离元件，此方案元器件成本低，易于购置，但是设计、调试难度太大。
在短时间内手工制作的电路板难以达到实验设计的要求，因此不采用此方案。
方案二、采用功率放大芯片。
这种方法简单，调节方便。
但是集成功放一般用于音频放大，无法满足带宽的需要。
方案三、采用驱动负载能力较大的放大器实现。
可以利用两片THS3091级联，构成功率放大电路。
THS3091是一款高压、低失真、电流反馈运算放大器，它的带宽高达210Mhz（G = 2, RL = 100)。
其最大输出电流为250mA，若用一片THS3091，驱动不了题目要求的最大不失真电压峰峰值10V的输出。
宽带放大器设计
宽带放大器设计摘要本系统利用单5V供电,并在末级引入开关电源,前级由OPA820对输入信号进行同向放大,中级由OPA820实现对信号的反向放大改善相位裕度减小自激可能性;后级由THS3091实现功率输出并达到峰峰值10V,并用真有效值转换芯片AD637测量输出信号的有效值。
系统以MSP430F4260为控制核心,对AD637的直流输出采样,AD转换及LCD显示。
关键词opa820;同向放大;反向放大;峰值检测1方案设定1.1系统电源部分按照设计要求只提供单5V电源,并且后级设计开关电源。
系统采用单电源供电,+5V给OPA820供电,TPS61087将+5V升至+17V给后级共电,电路原理简单,且不引入过多的开关电源,经过一定滤波后,能基本达到要求。
1.2前置放大器设计采用“虚地”的接法将输入端的地接到供电电平的一半处,所有的“地”都是供电电平的一半,此方案需要将“虚地”通过电容此方案的耦合电容只需要一级,且电路图简单直观,由于耦合电容引入的噪声也小。
1.3峰值检测电路设计采用增益有效值转换芯片,例如ad637,LT1968等。
该方法简单,外接电路简单,测量值精确,但是该方案的缺陷是有通平带的限制,超过一定的频率后,测量值将会变得不准确,但是可以在一定频带内测出精确值。
2系统设计2.1总体设计思路本系统由前置放大器、中级放大器、后级功率放大器,峰值检测电路及单片机与人际交互接口五个部分组成。
末级运放THS3091使得放大器能驱动50欧的负载,最大输出电压可达11.7Vpp。
2.2理论分析计算1)增益分配。
为了保证整个系统的的增益达到40db,让前级实现同向11倍既20.83db的固定增益放大,末级的THS3091实现同向8.69倍既18.78db的固定增益放大,前中后级间的阻抗匹配损失了8倍既18.06db的放大倍数,因此固定增益有21.55db。
需要中级有18.45db的固定增益。
通过改变中级反馈电阻的数值,可以满足上述要求,并且能够超过上述指标要求,满足增益大于40db的要求。
一种增益可控宽带放大器的设计
一种增益可控宽带放大器的设计作者：周永强来源：《科技创新导报》2017年第07期摘要：增益可控宽带放大器是一种改变电路某参数对信号增益进行调节的放大器，是音响、无线通信等系统不可缺少的部分。
该文介绍了一种增益可控宽带放大器的设计，OPA820对输入信号固定放大60 dB的增益，增益步进控制由DAC0832完成，最后选用NE5532放大信号的功率。
关键词：增益可控宽带放大器 OPA820 DAC0832 NE5532中图分类号：TN948 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0106-02增益可控宽带放大器是一种改变电路某一参量对信号增益进行调节的放大器，是音响、无线通信等系统中必不可少的部分。
为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。
宽带放大器在光纤通信、电子设备及微波仪表等方面的应用越来越广泛，这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪声、工作稳定等特点。
1 系统设计系统由增益放大、增益控制、功率放大、滤波器和控制器等几个部分组成。
增益放大器对输入信号进行固定增益放大，增益控制电路完成增益步进控制，功率放大器对信号进行功率放大，提高其带负载的能力，处理器完成信息输入的处理并显示当前的控制增益。
系统框图如图1所示。
2 单元电路的设计2.1 增益放大器系统最大输出信号要达到60 dB的增益放大能力，所以增益放大器选用两级放大电路比较容易实现。
运算放大器引入深度负反馈网络能实现准确的电压放大倍数，两级放大电路都选用同相比例运算电路，使输出信号不用接反相器即可使用。
放大器使用固定电压增益放大，可以保证在整个通带内增益不变，稳定性好，也必将容易实现，增益放大电路如图2所示。
在考虑各级放大电路电压增益分配时，第一级实现20倍的放大，第二级实现50倍的放大，则两级总放大倍数为1 000倍即60 dB的电压增益。
OPA820
Copyright 2004−2008, Texas Instruments Incorporated
OPA820
SBOS303C − JUNE 2004 − REVISED AUGUST 2008
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS(1)
PACKAGE/ORDERING INFORMATION(1)
PRODUCT OPA820 ″ OPA820 ″ PACKAGE-LEAD SO-8 ″ SOT23-5 ″ PACKAGE DESIGNATOR D ″ DBV ″ SPECIFIED TEMPERATURE RANGE −45°C to +85°C ″ −45°C to +85°C ″ PACKAGE MARKING OPA820 ″ NSO ″ ORDERING NUMBER OPA820ID OPA820IDR OPA820IDBVT OPA820IDBVR TRANSPORT MEDIA, QUANTITY Rails, 100 Tape and Reel, 2500 Tape and Reel, 250 Tape and Reel, 3000
PRODUCTION DATA information is current as of publication date. Products conform to specifications per the terms of Texas Instruments standard warranty. Production processing does not necessarily include testing of all parameters.
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射频宽带放大器的设计方案
射频宽带放大器设计报告摘要：本系统以AD公司生产的高速可控增益运放AD8330为核心,结合固定增益放大、可变增益放大、末级差分电路等主要部分，能实现放大倍数0～50dB 增益可调。
前级放大采用一片AD8330实现可变增益放大，固定增益放大采用OPA847芯片实现10倍的固定增益放大,再经末级1片电流反馈型运放THS3001扩流,构建末级差分驱动负载。
关键词：宽带放大器高速运放 OPA847 AD8330一、方案论证与选择1、方案选择与比较1.1 固定增益放大器比较方案一：采用OPA820运放芯片作为固定增益放大，该芯片是一种高速运算放大器，在6 Hz~ 20 MHz 的通频带中可实现放大增益为43 dB, 具有带内波动小, 输出噪声低的特点。
但是缺点是通频带不够宽。
方案二：采用OPA695电压反馈型高速运算放大器,在1400MHz频率下能实现两倍放大，符合本题要求,但在高频下,该运放易产生自激。
方案三：采用OPA847, 电压反馈型高速运算放大器，最大频带宽度达3.9GHz，完全满足本题频带要求，输入电压噪声低，带内波动小，自激现象少。
综上所述，本设计采用方案三。
1.1.2 可变增益放大器比较方案一：采用可编程程控放大器AD603。
该运放增益在-11～+30dB范围内可调，通过改变管脚间的连接电阻值可调节增益范围，易于控制。
但该运放增益可调带宽为90MHz，不满足题目要求。
方案二：采用高增益精度的压控VGA芯片AD8330。
该芯片可控增益带宽可达150MHz，增益可调范围0~70dB,符合本题指标要求.因此，该电路采用方案二。
1.1.3 电压增益可调方案比较方案一：基于单片机做步进微调。
由单片机MSP430G2553及12位DA转换芯片TLV5616对AD8330进行程控，实现增益在可取范围内可调。
但是，此设计只能步进调节，不能连续可调，此方案不可取。
方案二：基于精密电位器做连续可调。
用一个精密电位器对+5V分压后输入AD8330 5脚VDBS,从而对电压增益实现连续可调。
宽带放大器设计6
宽带放大器设计报告摘要：本系统由四大模块组成，分别为放大模块、电源模块、峰值检波和测量显示模块组成。
放大模块采用三级放大，在前级放大电路中，采用指定的高速运算放大器OPA820ID作为第一级放大电路，输出经第二级放大器OPA690 放大后，后级放大采用指定的低失真电流反馈放大器THS3091D 放大达到最大峰峰值大于10V 的输出。
电源模块采用DC-DC 转换芯片TPS61089 得到正负12V 电源（利用外部充电泵原理）和MC34063 得到的正负5V 电源，34063 得到的正负5V 给前两级放大电路供电，TPS61089DRCT 得到的正负12V 经稳压得到正负9V 给后级放大器THS3091D 供电。
峰值检波采用数字检波电路。
测量模块采用TI 公司低功耗单片机MSP430F149，利用单片机内部AD 对检波后输出采样，经单片机处理后送至LCD 显示。
关键词：宽带放大器，DC-DC 转换,充电泵，峰值检波一．方案论证与比较1.1 放大器方案选择前级放大器和后级放大器分别为指定的TI 公司的OPA820ID 和THS3091D，但仅由这两级放大不能满足题目要求。
因此，需加入中间级放大电路。
方案论证如下：方案一：采用LM358 放大器组成的放大电路。
LM358 是一般的运算放大器，对电源的要求较高，功耗较大。
它的放大精度不是很高，受环境因素影响变化大，而且对输入的小信号放大，纹波和噪声都比较大。
另外，LM358 的增益带宽积较小，不能满足要求。
方案二：采用OPA690 放大器组成的放大电路。
OPA690 是TI 公司的的一款高性能电压反馈运算放大器。
它具有较高的放大精度和较大的带宽，受环境影响较小,符合题目要求。
综上所述：我们选择方案二。
1.2 电源方案选择题目中提供给我们的电源只有+5V, 但为了更好的达到题目的要求，我们采用双电源供电,所以，应该将提供的电源做DC-DC 变换。
前两级采用MC34063 变换得到正负5V 电源供电。
最新宽带放大器
宽带放大器2010全国大学生电子设计竞赛论文宽带放大器（A题）2010年8月摘要本作品通过采用单位增益稳定宽带低噪声电压反馈运算放大器OPA820ID和高速电流反馈运算放大器THS3091D作为放大电路，并利用DC-DC变换器TPS61087DRC为末级放大电路供电，实现了放大器电压增益≧40dB(100倍) ，下限截止频率不高于20Hz，上限截止频率不低于5MHz（扩展上限频率不低于10MHz），在输出50Ω负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10V。
当放大器输入为正弦波时，可测量并数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值。
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关键词：宽带低噪声放大器DC-DC变换器排板布线一、系统总体设计1、系统总体方案根据设计要求，本系统总共分为五大部分：第一部分：前级放大模块。
通过OPA820ID宽带电压运放，实现对输入小信号放大10倍（20dB）的功能；第二部分：中间级放大模块。
采用OPA820ID宽带电压运放，实现信号的5倍（14dB）放大的功能；第三部分：功率放大模块。
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本级实现信号的约3倍（8dB）放大的功能；第四部分：单片机显示模块。
输入为正弦波时，数字显示放大器输出电压的峰峰值和有效值；第五部分：电源变换模块。
采用升压型DC-DC变换器TPS61087设计的开关电源，为末级放大电路提供+18V直流电源。
2、系统总体框图二、理论分析与计算1、增益分配：本题目要求放大器电压增益≧40dB(100倍)，最大不失真输出电压峰峰值≥10V，根据公式：电压增益=20lg|A v|dB，以及通过实验，为了消除自激，我们最终采用三级放大，算出|A v|=|A v1* A v2* A v2|≧100，初级由0PA820D实现20dB的放大，中间级由0PA820D实现14dB的放大，末级放大由THS3091D实现约8dB的放大。
基于OPA820宽带放大器的设计_陆婷
第30卷 第2期研究与开发基于OPA820宽带放大器的设计*陆 婷1刘 青2(1.南京邮电大学电子科学与工程学院 南京 210046;2.钟山职业技术学院 南京 210000)摘 要:设计了一种宽带放大器,采用高速运算放大器O PA 820和低失真电流反馈运算放大器T HS3091构成两级放大电路,在6H z~20M Hz 的通频带中实现放大增益为43dB,具有带内波动小,输出噪声低的特点。
同时将单一的5V 电源通过T PS61087和M C34063A 产生系统所需要的正负电源为放大器供电。
放大器输出经过精密峰值检波电路后得到信号的峰峰值,再对信号进行调理后送M SP430单片机进行数据采集、显示。
对提高宽带放大器的各种性能指标提出了多种具体措施,在自动化要求较高的系统中具有很好的实用性。
关键词:宽带放大器;OP A820;T HS3091;T PS61087中图分类号:T N 722.1 文献标识码:ADesign of broadband amplifier based on OPA820Lu T ing 1 Liu Q ing 2(1.College of Elect ronics Science and Engineering,Nanjing Universit y of Posts and Telecommunications,Nanjing 210046,China;2.ZhongShan Vocat ional College ,Nanjing 210000,China)Abstract:A broadband amplifier w as designed w ith an integrated OP A MP OPA 820and high voltage low distort ion cur rent feedback operational am plifiers T H S3091.The amplifier has features of low noise,broad bandw idth from 6H z t o 20M H z.The positive and negative pow er of this am plifier w as designed based on T PS 61087and M C34063A.T he system controller uses M SP430m icrocontroller for data acquisition displaying.In addition,the cont ext int roduces a number of specific measures t o improve the perform ance indic ators of the am plifier.Th is amplif ier has good practical applicabilit y in the aut om ation system.K eywords:broadband amplif iers ;OPA820;T H S3091;T PS61087收稿日期:2010 11*基金项目:南京邮电大学青蓝计划(N Y207088)资助项目0 引 言放大电路在工业技术领域中,特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。
基于OPA820宽带放大器的设计
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测试方法：Ｊｎ函彀信号发牛器产４峰峰值为Ｉ ｍＶ，频 宰分别为ｌ～２０ Ｈ ｚ（步进为ｌ Ｈｚ＇，［００ Ｈｚ．１ ｋＨ“ １０ ｋＨ２．１００ ｋＨｚｌ～２０ ＭＨｚ（步进为１ ＭＨｚ）ｆ＊谴※ ＾月；涟器进行测证并捕点制剐如州９。
测试条件：ｓｏ ｎ阻性负赶。
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《残［Ｊ］ｍ ＴⅫ埴与仪器学报．２００９．２３｛５１）
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Ｉ．７消障自激振荡设计 １）采取ＰＣＢ制版．元器件市置紧凑，缩短连线的
单电源宽带高增益放大器的设计
单电源宽带高增益放大器的设计
陆婷
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2016(035)012
【摘要】采用OPA820作为增益G=5的前级放大器,中间级采用两片THS3001级联各实现G=1O的中级放大器,末级采用THS3091作为增益G=2的末级放大器,该放大器在频率为10-4～20 MHz的通频带中可以实现放大增益为60 dB.该放大器将系统提供的5V单电源通过升压芯片TPS61087和降压芯片MC34063A产生±18.2V的电压,进而使用可调输出的三端稳压管LM317和LM337得到±5V和
±15 V的电压,用来给放大器供电.放大器末级输出电压经过精密峰值检波电路可得到信号的峰峰值,经过信号调理后送至A/D转换器ADS1286,通过MSP430单片机进行数据采集后,将相关信息送至液晶屏进行显示.
【总页数】4页(P62-64,83)
【作者】陆婷
【作者单位】南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京210046
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.1
【相关文献】
1.一种平坦高增益的宽带低噪声放大器设计 [J], 商锋;李亚军;樊红宛
2.单电源宽带放大器的设计与实现 [J], 淮文军;张进峰
3.一种高增益步进可调的宽带直流放大器设计 [J], 李文剑;王小虎
4.2.8～8.5GHz全集成高增益低功耗超宽带低噪声放大器设计 [J], 周述;蒋品群;宋树祥
5.一种平坦高增益的宽带低噪声放大器设计 [J], 商锋;李亚军;樊红宛
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宽带放大器的设计与仿真
宽带放大器的设计与仿真发布: 2011-3-21 14:39 | 作者: —— | 来源: 21ICTAG:放大器示波器芯片本设计实现了一个5 V单电源供电的宽带放大器基本功能。
核心部分采用高速运算放大器OPA820ID作为一级放大电路，THS3091D作为末级放大电路，利用DC-DC交换器TPS61087DRC为末级放大电路供电，在输出负载50 Ω上实现电压增益等于40 dB。
该放大器通频带范围10 Hz～10 MHz，系统最终可利用示波器测量输出电压的峰峰值和有效值，并利用MSP430单片机控制1602液晶显示输出数据的功能。
整个系统结构简单，而且综合应用了电容去耦、滤波等抗干扰措施以减少放大器噪声并抑制高频自激。
经验证，本方案完成了设计要求和部分扩展功能。
1 方案论证与系统设计1．1 方案论证直接使用集成高电压输出运放OPA820，放大器通频带从20 Hz～10 MHz，并能驱动50 Ω的负载，单纯用音频放大的方法来完成功率输出。
同时要做到在输出负载上放大器最大不失真输出电压峰峰值≥10 V的难度较大，故采用DC-DC变换器TPS61087DRC为末级THS3091放大电路供电，最终设计这款高速宽带放大器。
本方案简单易行，由于采用单芯片，所以系统体积较小。
1．2 系统设计利用模拟电子技术和单片机信号采集处理技术，最终完成增益控制及输出显示。
系统框图如图1所示。
2 模拟电路设计利用TI公司的模拟仿真软件Tina，设计出5 V和15 V电源电路和三级放大电路，并利用峰值检测电路的输出经单片机采样处理后液晶显示。
Tina仿真软件模拟出上述电路40 dB 时的通频带范围为10 Hz～10 MHz。
图2所示为三级放大电路的通频带图。
2．1 放大电路采用OPA820作为一级、二级放大电路，THS3091作为末级放大电路。
三级放大倍数分别为5倍、5倍和4倍。
其中末级电路通过两个可调电阻来控制放大倍数和保证输出信号的不失真。
一种增益可控宽带放大器的设计
信息科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald106增益可控宽带放大器是一种改变电路某一参量对信号增益进行调节的放大器，是音响、无线通信等系统中必不可少的部分。
为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。
宽带放大器在光纤通信、电子设备及微波仪表等方面的应用越来越广泛，这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪声、工作稳定等特点。
1 系统设计系统由增益放大、增益控制、功率放大、滤波器和控制器等几个部分组成。
增益放大器对输入信号进行固定增益放大，增益控制电路完成增益步进控制，功率放大器对信号进行功率放大，提高其带负载的能力，处理器完成信息输入的处理并显示当前的控制增益。
系统框图如图1所示。
2 单元电路的设计2.1 增益放大器系统最大输出信号要达到60 d B的增益放大能力，所以增益放大器选用两级放大电路比较容易实现。
运算放大器引入深度负反馈网络能实现准确的电压放大倍数，两级放大电路都选用同相比例运算电路，使输出信号不用接反相器即可使用。
放大器使用固定电压增益放大，可以保证在整个通带内增益不变，稳定性好，也必将容易实现，增益放大电路如图2所示。
在考虑各级放大电路电压增益分配时，第一级实现20倍的放大，第二级实现50倍的放大，则两级总放大倍数为1 000倍即60 d B的电压增益。
同相比例运算放大器的增益计算公式：A v f =1+（R F /R 1）。
A 1的放大倍数设定为20倍，当R 2取值为10 k 时，R 3的取值应为190 k；A 2的放大倍数设定为50倍，当R 4取值为10 k时，R 6的值应为490 k。
运算放大器选用高宽带运算放大器OPA820，它提供一种宽频的、单位增益稳定的、有一个很低的输入噪声电压和使用一个低的5.6 m A供应电流产生高输出电流的电压反馈放大器。
宽带放大器2
宽带放大器设计报告学院：电子信息学院班级：10918T姓名：张涛学号：26任课教师：李玲宽带放大器报告一．设计要求：工作频率0~20kHz,增益在0~80dB步进1dB,全频范围共模抑制比在80dB以上，可以数字设置步进，并显示增益。
可用芯片：VCA810、OPA820、OPA695、OPA843、THS3091 、 THS3001、OPA132 二．方案实现：放大部分：第一级：OPA82实现10倍的放大第二级：VCA810实现-40DB----40DB的增加益可调第三级：THS3001实现10倍的放大控制部分：1DB步进可调的实现八位键盘控制DCA8032，LF356得到步进为0.1V的0V----（-2V）的功能三．设计验证过程1.放大部分：第一级OPA82实现10倍的放大原理图：图11.1频率设置：图21.2仿真结果：图3 2.第二级：原理图图4用DAC0832与LF356组成系统V out=2.5V（D/128-1）3.第三级：THS3001实现10倍的放大原理图：图53.1频率设置图63.2仿真结果：图74.控制部分：1DB步进可调的实现八位键盘控制DCA8032，LF356 4.1得到步进为0.1V的0V-（-2V）的功能图8 V out=2.5V（D/128-1）图9G(dB) =-40 *（Vc+1）dB4.2键盘输入：图10K1—K8为数据位,K9为控制位：‘1’时DAC0832不工作(断开)‘0’时DAC0832工作(闭合)由于公式：G(dB) =-40 *（Vc+1）dBVc=2.5V（D/128-1）V得到控制表：4.3控制表如下表1value K1 K2K3 K4 K5K6K7K8K9V out G(dB)G(all)128 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 -40 0 127 0 1 1 1 1 1 1 1 0 -0.025 -39 1 125 1 0 1 1 1 1 1 1 0 -0.05 -38 2 124 0 0 1 1 1 1 1 1 0 -0.075 -37 3 123 1 1 0 1 1 1 1 1 0 -0.1 -36 4 122 0 1 0 1 1 1 1 1 0 -0.125 -35 5 120 0 0 0 1 1 1 1 1 0 -0.15 -34 6 … … … … … … … … … … … … … 四．结论与体会通过数控放大器的设计与调试，我感觉自己的诸多不足的方面，查阅资料的能里也有待提高，特别是一些英文的资料！。
宽带放大器
宽带放大器（A题）设计报告-----全国一等奖摘要：本系统采用TI公司的高速低功耗电压电流反馈运算放大器为核心器件，采用+5V单电源供电，构建了高速宽带放大器。
系统采用基于OPA820高速运放的单电源反相负反馈电路作为第一级和第二级放大，采用THS3091电流反馈放大器作为末级放大器件，同时使用基于TPS61087的DC-DC转换器作为THS3091的供电电源。
此外本系统采用Mega16 AD采样实现放大器输出电压的峰峰值和有效值测量和数字显示。
另外，在不影响系统性能的条件下给输入部分加了保护电路，使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。
关键字：低功耗单电源宽带放大器单片机一、系统方案设计与论证1．系统方案设计与论证根据赛题要求，限定采用高速运算放大器OPA820ID作为第一级放大电路。
为了更好的进行放大，对OPA820ID进行了研究，研究表明采用反相负反馈放大电路可以很好的满足第一级放大。
(1)第二级放大‘方案一：采用OPA228运放单电源供电放大电路。
采用OPA228构成反相负反馈放大电路，使用单电源供电，它的增益带宽满足赛题的要求，但是根据实际测试，它在频率上升到1MHz时，其输出波形已失真。
方案二：采用OPA820运放单电源供电反相放大电路。
该运放的增益带宽大，转换速率很快，单极放大效果很好。
并且通过在满足带宽的要求下进行两级放大30倍完全没有问题。
鉴于上面分析，本设计采用方案二。
(2)末级放大方案一：采用高输出电压运放作为功率输出部分的第一级，对信号进行电压放大；第二级采用推挽射级跟随器进行电流放大。
由于采用分立元件，通频带内信号可能出现较大失真，线性度不好。
方案二：参照Agilent 33220 任意波形发生器的末级功率输出设计，使用多个高速运放TLV3091并联的方式提高输出电流。
与分立元件相比，该方案在全频带内的多项性能均有更好的保证。
因此，最终选择方案二。
（3）峰值检测模块方案一：利用一个二极管和一个电容即可构成一个简单的检测电路。
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基于OPA820宽带放大器的设计
1.2前级放大电路设计
OPA820是TI公司的一款低噪声电压反馈高速放大器。
增益带宽积为480MHz,低输入电压噪声： 2.6nV/√Hz,高直流精度：25℃最多输入失调电压为±700nV,25℃最多输入失调电压为±400nA。
采用高速运算放大器OPA820作为第一级放大电路（如图3）进行11倍的同相放大，本文选取反馈电阻RF为510Ω,反相端输入电阻RG为51Ω,为了抑制噪声，防止电源串入噪声信号，本文在电源线的进线处加0.1p和2.2p的旁路电容进行滤波。
输出信号进入后级放大电路进行放大（如图4）。
图3第一级放大电路
图4第二级放大电路
1.3后级放大电路设计
T HS3091是一款高电压，低失真，电流反馈放大器。
转换速率为7300V/s,增益带宽积为420MHz,输出电流高达±250mA。
低噪声：正向电流噪声为14pA/√Hz,反向电流噪声为17pA/√Hz,电压噪声为2nV/√H z。
后级放大电路包含固定增益放大和功率放大模块。
本文用单片THS3091搭建同相增益放大和功率放大模块。
设置增益为11倍，本文选取反馈电阻RF为1k,反相端输入电阻RG为100Ω。
为了防止电流反馈运算放大器THS3091的自激，本文在THS3091的输入端加上20Ω的限流电阻。
该模块可同时对信号幅度和功率进行放大。
驱动后级的50Ω负载，同时输出信号传入峰值检测模块中。
1.4峰值检测电路设计
峰值检测电路由两级电路组成：第一级是整流电路，第二级是增益调节电路和积分电路。
第一级整流电路如图5所示。
图5整流电路
第二级增益调节电路和积分电路如图6所示。
图6增益调节电路和积分电路
峰值检测波形如图7和图8所示。
图7检波前的信号波形
图8检波后的信号波形
1.5微控制器选择
选用TI超低功耗的MSP430单片机对系统进行控制。
单片机主要完成对AD从峰值检测电路采集的信号进行处理，将输出电压的峰峰值和有效值显示在128×64液晶屏上。
1.6抑制噪声设计的主要措施
1）布线合理。
放大器输入回路的导线和输出回路、交流电源的导线彼此要分开，不要平行辅
设或捆扎在一起，以免相互感应。
2）滤波。
为防止电源串入噪声信号，电源线的进线处加滤波电路。
3）选择合理的接地点。
在多级放大器电路中，如果接地处安排不当，也会造成严重的噪声。
本文采取PCB制板，将合理的接地点进行覆铜共地处理。
4）不同级电路之间采用同轴电缆连接。
1.7消除自激振荡设计
1）采取PCB制版，元器件布置紧凑、缩短连线的长度。
2）合理布线，输入线和输出线分开至少5mm以上，以免产生正反馈作用。
3）在放大器各级电路之间加入电源去耦电路，以消除级间电源波动的互相影响。
4）放大器输入端加入限流电阻，降低能量，消除自激。
2测试方案与测试结果
2.1放大器的基本性能测试
测试方法：通过函数信号发生器产生不同频率和幅度的正弦波，通过该宽带放大器，输出显示在示波器上。
从而测出放大器的放大倍数，带载最大输出电压，下限截止频率，上限截止频率，最小输出电压。
经测试可得该宽带放大器的增益为43dB左右，带载最大输出电压为17V,最小输出电压为0.4V,下限截止频率为6Hz,上限截止频率为20MHz。
2.2放大器的幅频特性测试
测试方法：用函数信号发生器产生峰峰值为5mV,频率分别为1~20Hz（步进为1Hz）, 100Hz,1kHz,10kHz,100kHz,1~20MHz（步进为1MH z）正弦波送入示波器进行测量并描点制图如图9。
测试条件：50Ω阻性负载。
图9放大器幅频特性。
由幅频特性图可得：该放大器的电压增益为43dB左右，带宽下限截止频率低于6Hz,上限截止频率高于20MHz,带内波动较低。
2.3放大器输出噪声测试
测试方法：输入端接50Ω电阻到地，输出端接入示波器进行噪声测量，观察输出噪声波形，测量出放大器的输出噪声。
通过观察输出噪声波形，从示波器读出该放大器的输出噪声峰峰值为10mV。
3结束语
本系统采用T I公司的高速运算放大器OPA820和T HS3091以及MSP430单片机、DC??DC变换器TPS61087等完成了5V单电源供电的具有液晶显示宽带放大器该放大器的电压增益达到43dB,带宽在6H z~20MHz,放大器输出电压（峰峰值）达到0.4~17V,小信号及宽带信号均无明显失真。
该放大器性能优越。
实践证明在自动化要求较高的系统中具有很好的实用性。
摘要：设计了一种宽带放大器，采用高速运算放大器OPA820和低失真电流反馈运算放大器T HS3091构成两级放大电路，在6H z~20MHz的通频带中实现放大增益为43dB,具有带内波动小，输出噪声低的特点。
同时将单一的5V电源通过TPS61087和MC34063A产生系统所需要的正负电源为放大器供电。
放大器输出经过精密峰值检波电路后得到信号的峰峰值，再对信号进行调理后送MSP430单片机进行数据采集、显示。
对提高宽带放大器的各种性能指标提出了多种具体措施，在自动化要求较高的系统中具有很好的实用性。
0引言
放大电路在工业技术领域中，特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。
如在一些自动控制系统中，首先要把被控制的非电量（如温度、转速、压力、流量、照度等）用传感器转换为电信号，再与给定量比较，得到一个微弱的偏差信号。
因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不足以推动显示或者执行机构，所以需要把这个偏差信号放大到需要的程度，再去推动执行机构或送到仪表中去显示，从而达到自动控制和测量的目的。
同时在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。
在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。
本文采用T I公司的高速运算放大器OPA820作为第一级放大电路进行11倍的放大，采用T I公司电流反馈性运放THS3091作为末级放大电路进行11倍的放大，并作为功率放大器驱动50Ω阻性负载，在输出负载上，放大器最大不失真输出电压峰峰值可达10V以上。
通过两级放大放大器电压增益≥40dB。
输出的信号通过峰值检测模块，通过A/D采集输入MSP430单片机，在液晶屏上显示出放大器的输入电压的峰峰值和有效值。
由于在实际应用中常采用5V单电源供电，本文选用TPS61087电源芯片提供+10V电压，选用MC34063电源芯片提供-10V电压来为T HS3091供电。
选用MAX764电源芯片提供-5V电压，和输入的5V电压来为OPA820供电。
系统总体框图如图1所示。