一種可編程寬帶放大器的設計
1 引言
隨著微電子技術的發(fā)展,寬帶放大器在科研中具有重要作用。寬帶運算放大器廣泛應用于A/D轉換器、D/A 轉換器、有源濾波器、波形發(fā)生器、視頻放大器等電路。這些電路要求運算放大器具有較高的頻帶寬度,電壓增值。為此,以可編程增益放大器THS7001和可變增益放大器AD603為核心,設計一種可編程寬帶運算放大器。該電路增益調節(jié)范圍為-6~70 dB,步進間距為6dB,AGC為60 dB,-3 dB通頻帶為40 Hz~15MHz。矩陣鍵盤設置增益值、步進,點陣液晶顯示實時電壓有效值,人機界面友好,操作簡單方便。
2 系統(tǒng)總體設計方案
該系統(tǒng)主要由可控增益放大器、功率放大與峰值檢波、單片機顯示和控制3大模塊組成。其中可變增益放大器以THS7001和AD603為核心。單片機控制THS7001實現(xiàn)增益粗調,并通過D/A轉換控制AD603實現(xiàn)增益細調,從而使總增益在- 6~70 dB的寬頻帶范圍內(nèi)線性變化。前置放大器采用由寬帶電壓型反饋運放THS4011構成的射極跟隨器,可有效提高輸入電阻;后級功率放大器采用電流型反饋運放AD811,提高系統(tǒng)帶負載能力。由二極管峰值檢波電路測量峰值,并通過A/D轉換、D/A轉換實現(xiàn)自動增益控制。通過鍵盤手動預置增益值,LCD實時顯示預置增益值并輸出有效值。其系統(tǒng)總體設計框圖如圖1所示。
3 器件選型及理論分析
3.1 輸入級電路運放選型
由于該電路噪聲主要取決于第一級放大器。所以選擇第一級運放成為決定噪聲大小的關鍵。電壓反饋型(VFB)運算放大器具有同相和反向輸人端阻抗基本相同(均為高阻),低噪聲,更好的直流特性,增益帶寬積為常數(shù)。反饋電阻的取值自由等特點:而電流反饋型(CFB)運算放大器則具有同相輸入端為高阻阻,反向輸入端為低阻抗,帶寬不受增益影響,壓擺率更快,反饋電阻的取值有限制等特點。由此看出,CFB放大器適用于那些需要壓擺率快、低失真和可設置增益而不影響帶寬的電路;而VFB放大器則適用于那些需要低調電壓、低噪聲的電路。因此選用電壓反饋型運放THS4011作為前級輸入。THS4011是一款高速低噪聲運算放大器,其帶寬為290 MHz,壓擺率為310 V/μs,輸入噪聲為
4.2 峰值檢波電路
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