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1、宽带放大器队号：325901摘要：作品以TI公司运算放大器为主要器件，设计并制作了一个5V单电源供电的宽带低噪声放大器，输出为50阻性负载。作品主要包含以下的四个模块：前级放大电路、次级放大调理电路、滤波控制电路、末级功率放大电路及单片机显示模块。在前级放大电路中采用TI公司的高带宽高速运算放大器OPA820ID，次级也采用OPA820ID实现低倍增益，后级输出采用TI公司的运放THS3091制作了两级功率驱动，实现了负载50欧输出电压峰峰值达10V无明显失真效果。滤波电路采用TI公司的OPA842做带通滤波器。系统能采集输出电压的峰峰值及有效值并用LCD显示。整个系统工作可靠，稳定。关键字：
2、宽带放大 OPA820 OPA842 THS3091 电压有效值检测Abstract: This work by TI company for main components, amplifier is designed and produced a 5-v broadband single power supply output, low noise amplifier for 50 resistance loaded. The main works includes the following four modules: former amplifier circuit, subprime
3、 amplifier circuit, the end power amplifier circuit, control circuit and filtering chip display module. In the former stage amplifier circuit adopts the high bandwidth high-speed TI company OPA820ID amplifier, also used OPA820ID realize low secondary level after gain, output by TI company amp THS309
4、1 made two level power drive, realize the load 50 output voltage of the total 10V without distortion effect. The OPA842 filter circuits using TI make bandpass filters. System can output voltage of the total value and RMS and LCD display. The system is reliable and stable.Key words: OPA820 broadband
5、amplification OPA842 THS3091 voltage RMS detection一.系统方案1总体设计方案（1）OPA820放大电路 方案一：只用一级OPA作为放大，用的器件少，电路简单。但是无法达到在带宽为10M的条件下达到较大的输出以满足直接输入THS3091电路的要求。方案二：用OPA820两级级联放大，在10M的频率下能够达到4v的输出和20db的放大倍数。采用方案二，在输入信号的频率达到10M的情况下，能够输出4v的电压提供给末级的放大电路，以使后级达到输出峰峰值大于10v的波形输出，同时能达到40db的放大增益，所以我们选择方案二。（2）功率放大电路 方案一：用
6、单片THS3091作为功率放大电路，但在实际的带50欧负载的情况下是无法达到5M带宽和峰峰值10v的输出的，所以方案不可取。方案二：用两片THS3091做差分输入的放大电路，虽然电路相对方案一较复杂，但是能够达到基本的输出要求即5M带宽，10v的峰峰值，100倍的放大倍数。采用方案二能够满足此题基本要求，同时为了各个芯片的正常有效的工作，我们选定初级的输入电压为100mv。（3）去耦合电路 方案一：在级联的运放之间很容易产生耦合，特别针对于5M10M的高频电路更是容易对电路产生干扰，所以需要在级联的各个运放之间加入滤波电路，在运放的输入端加入104P的瓷片电容在很多情况下能过正常解决问题，而且
7、简单好用。方案二：用RC电路做去耦电路，在级联的运放之间串入RC电路，能够改变电路的输入阻抗，但是相对而言RC电路的参数比较难以整定。通过实际的电路测试，我们只有通过在初级运放和功率运放电路之间串入RC回路才能较好的解决电路的耦合问题，所以我们选择方案二，即在级联的运放之间串入RC回路。（4）滤波电路根据系统的带宽，我们选择OPA842放大器做成一个带通滤波器，滤波的频率为15HZ到6M.（5）电压检测电路方案一：用三极管和电阻电容组成RC震荡回路，将输出的正旋变成直流，电路简单而且经济，只是相对误差比较大，需要进行参数的整定。方案二：有专门的RMS-DC转换芯片，如AD637等，能将输入正弦
8、变成有效值输出。根据峰峰值与有效值之间的计算关系，可以较容易的算出输出的峰峰值和有效值。由于本身受高频的限制，即使是集成的峰峰值检测芯片效果也不算很好，而且大大的加大了电路的成本和复杂度，所以我们最终选择用三级管和电阻电容来进行峰峰值的检测。总体方案的框图：二理论分析与计算2.1通频带内增益起伏控制 由于是小信号放大，频带较宽，所以整个系统比较容易受电磁的干扰，表现为信号波形有飘动起伏，因此必须进行干扰屏蔽。所以我们在每级运放的输出加入一片瓷片电容，同时在放大电路与滤波电路之间串入简单的三极管和电阻电容形成简单的滤波电路。2.3抑制直流零点漂移我们使用双电源对电路进行供电，集成块内使用差分电路
9、，可以有效的抑制直流零点漂移。同时在正负电源的输入端并入瓷片电容与极性电容，以消除电源内纹波的干扰。2.5放大器稳定性在各部分单独调试的时候都能达到5M以上的工作频率，但是级联之后只能工作于5M以内才能满足整体电路的此题要求。三电路与程序设计 3.1初级放大的设计图1 采用OPA820级联的方式，可以在保证带宽的情况下，对增益进行调节。3.2功率放大的设计图2采用OPA842差分输入电路可以增加输出的电流，增加带负载的能力，从而满足系统的要求。3.3输出正旋的有效值和峰峰值的检测对于自己制作的交流转直流电路，三级管型号的选择和电阻电容的选择都很重要，同时频率的范围的器件的选择也很重要，很多时候
10、，理论上能行的方案在硬件电路中并不可行，但是经过我们实际调节RC参数，达到本题测试要求。图3如图所示的电路为适合于我们所连电路的整流电路，符合我们电路的频率和幅值要求。3.5滤波电路的设计图4采用四阶的滤波电路，增强滤波的效果。3.6主控芯片的选择我们选择MSP430F169单片机和LCD12864液晶显示器，用来显示滤波器输出的峰峰值和有效值。主要的程序就是包括一路模拟信号的采集和AD转换以级显示，因为单片机内有集成的AD转换，所以AD采集显示外围电路只有一个液晶显示器，电路简单可行。四系统测试4.1滤波电路的性能测试在不同的频率下，滤波器输入10v的峰峰值，经滤波器输出的性能测试参数如下：
11、f0(HZ)101220100K500K1M2M3M4M5M6M7MVOUT(V)5.26.128.3210.610.810.29.849.69.289.98.486.544.2输出正旋的有效值和峰峰值的检测Vp-p00.512345678910V0（v）00.140.320.781.221.672.162.643.123.604.094.50输入正弦，经整流电路之后的输出为V0。五总结经过四天三夜的奋斗，我们设计的电路基本实现了题目基本部分的要求，并完成了部分发挥部分要求。但由于时间紧，工作量大，设计电路还存在许多可以改进的地方，有些参数只要稍加整定就可以达到要求。通过本次竞赛真正使理论学习与实践结合起来。本次竞赛极大的锻炼了我们的实际动手能力，团队合作精神。虽然我们遇到了很多困难和障碍，但在我们组员间团结协作，相互理解和支持，一一解决了很多难道。我们将继续努力争取更大的进步。参考文献（1）模拟电子技术基本教程.清华大学出版社2006（2）电子技术基础. 高等教育出版社出版2007.05.（3）MSP430单片机基础与实践.北京航空航天大学出版社2008.02.（4）动手制作日常用电子装置.中国电力出版社2000.11
