实用宽带放大器的设计

Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE 摘要 本设计主要是运用模拟电子线路的知识，利用OPA350和THS3001为核心设计的宽带放大器。整个放大器系统分为三级，第一级以OPA350为核心，完成电压跟随器的功能，作为输入级的阻抗匹配；第二级完成中间级放大；第三极以THS3001放大器为核心，完成末级的功率放大。本设计成本低，调试简单，性能良好。 Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE 关键字：AD603,宽带直流放大器，AGC Normal 0 7.8 磅 0 2 false false false EN-US ZH-CN X-NONE 1.1????????? 本文的研究背景 随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。由此可知，宽带放大器在通信系统中起到非常重要的作用，于是人们也对它的要求也越来越高。直宽带放大器在科研中具有重要作用，宽带运算放大器广泛应用于A∕D转换器、D∕A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。例如在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。因此宽带直流放大器应用十分广泛，有非常好的市场前景。 宽带直流能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器，电子测量仪器等。目前在无线通信、移动电话、卫星通信网、全球定位系统(GPS)、直播卫星接收(DBS)、ITS通信技术及毫米波自动防撞系统等领域有着广阔的应用前景，在光传输系统中，宽带直流放大器也同样占有重要地位。在无线通信、电子战、电磁兼容测试和科学研究等领域，对射频和微波宽带放大器有极大需求，且这些领域对宽带放大器要求各不相同，特别是在通信系统和电子战系统的应用中，对宽带低噪声和功率放大器的性能指标有特殊要求。在设计上传统窄带放大器的端口匹配，一般是按照低噪声或者共扼匹配来设计的，以此获得低噪声放大器或者最大的输出功率。但是，在宽带的条件下，输入∕输出阻抗变化是比较大的，此时使用共扼匹配的概念是不合适的。 这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度，电压增值。 1.2????????? 宽带放大器的发展现状 宽带放大器是音响、有线电视、无线通信等系统中必不可少的部分，现在对放大器的发展做一个简要介绍。 自1877年爱迪生发明留声机至今已有127年了，前70年音响发展缓慢且大多停留在象牙塔中，后50余年进入民间，发展日新月异。自从1927年贝尔实验室发表了划时代的负反馈技术后，声频功率放大器开始进入一个崭新时代。1947年，威廉逊（Williamson）在英国《无线电世界》发表了划时代的《高保真放大器设计》一文，介绍了一种电子管功率放大器，成功地应用了负反馈技术，其失真度仅为0.5%，音色之靓，堪称古典功放之皇。 自威廉逊的论文发表后4年，美国《Audio》杂志刊登了把超线性放大器经过适当变形后与威廉逊放大器相结合的电路。其超线性设计，大大地降低了非线性失真。可以认为威廉逊放大器和超线性放大器标志着负反馈技术在音频领域中的应用已经日趋成熟和广泛，为十年后脱颖而出的晶体管放大器奠定了坚实基础。 50年代末，美国在电子器件技术领域率先跨出一步，推出了时代骄子——集成电路。到了60年代末70年代初，集成电路以其质优价廉、多功能的特点开始在音频功率放大器上广泛应用。1977年，日立公司生产出了世界上第一只VMOS（Vertical Metal Oxide Semiconductor）功率管。 60年代，晶体管开始问世，从此揭开了现代放大器的序幕。1970—1973年，是级间全部直耦OCL（Output Capacitorless）方式的普及期；1974—1976年是DC（Digital Circuit）放大器全盛时期。70年代末至今，晶体管功率放大器得到了淋漓尽致的发挥，设计形式已相当多，这一切都为集成电路功放技术设计铺平了道路。 70年代到现在, 增加信号幅度或功率的装置。它是自动化技术工具中处理信号的重要元件。放大器的放大作用是用输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。对于线性放大器，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等，其中用得最广泛的是电子放大器。随着射流技术的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器应用最广。在自动化仪表中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有单端放大和推挽放大。此外，还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如电荷放大器）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。 从此来看，放大器经过了电子管、晶体管、集成电路及VMOS功率管等几个时期，它们皆以各自独特的不可取代的优势各领风骚[1]。 1.3????????? 本文的研究内容及意义 宽带直流放大器的应用在现代人们的日常生活中相当的普遍，选择做此项目，可以熟练的掌握此项技术，更利于所学知识的巩固及能力的提高。理论更贴近实际,对自已的长远发展有着深远的影响。学习制作宽带放大器可以： (1)、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 (2)、学会宽带直流放大器的设计方法和性能指标测试方法。 (3)、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 宽带直流放大器是信号放大系统的核心，已广泛用于各种接收机、录音机和信号采集系统中，另外在光纤通信、微波通信、卫星通信等通信系统以及雷达、广播电视系统中也得到了广泛的应用，与人们的生活息息相关，推动了社会信息化的发展，学习设计宽带直流放大器具有非常重要的意义。 1.4????????? 本文结构 本文利用OPA350、THS3001放大器，设计了一款宽带放大器。 第一章：绪论（本章阐述了宽带直流放大器的背景、课题来源和研究意义，分析了宽带直流放大器设计的特点和任务） 第二章：宽带直流放大器概述（本章具体介绍了宽带直流放大器的基本原理和运用的技术方法，以及了解放大器的分类。） 第三章 宽带放大器电路设计（本章详细介绍了宽带放大器三级放大电路的设计。为了使放大器更好的稳定工作，还采取了抗干扰措施。） 第四章 宽带放大器的测试（本章详细测试了所设计的宽带放大器的各种指标）。 第五章 设计总结（总结设计宽带放大器的体会，并指出了设计过程中的不足和改进的方向。） /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;} /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;} /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:普通表格; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.5pt; mso-bidi-font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-font-kerning:1.0pt;}