2009全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽C題-直流放大器

　　2.1增益帶寬積

　　增益帶寬積=增益×帶寬。本次設(shè)計(jì)發(fā)揮部分要求3dB的通頻帶為0~10MHz，當(dāng)運(yùn)放器件工作到了一定頻率的時(shí)候會(huì)因?yàn)閮?nèi)部工藝或其他的分布電容等因素而造成放大倍數(shù)下降，因此我們選用高增益帶寬積的運(yùn)放。AD8056、AD811具有高增益帶寬積、低噪聲、低失真、低相位誤差的特點(diǎn)，AD8056的3dB通頻帶為140MHz，當(dāng)增益為5時(shí)，帶寬為16MHz左右，AD810增益為2時(shí)，3dB通頻帶為120MHz，完全滿足題目3dB通頻帶0~10MHz的要求。

　　2.2通頻帶內(nèi)增益起伏控制

　　我們選用高寬帶的運(yùn)算放大器AD8056與AD811，當(dāng)信號頻率較寬時(shí)，通常運(yùn)放會(huì)在通帶截止頻率處有明顯過沖，因此采用多級級聯(lián)，從而獲得良好的通帶平展性。還可以在輸入端串聯(lián)小電阻或在輸出端接負(fù)載來控制通頻帶內(nèi)增益的起伏。

　　2.3線性相位

　　從系統(tǒng)的頻率響應(yīng)來看，就是要求它的相頻特性是一條直線。題目要求放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（至少5MHz、10MHz兩點(diǎn)），比較各濾波器類型可知，貝塞爾濾波器波特圖中通帶起伏小，阻帶衰減大，在群延遲特性圖中，通帶內(nèi)延遲平坦，且表現(xiàn)出最平坦的群延遲特性（延遲小于18ns），其相頻也具有良好的特性。

　　2.4抑制直流零點(diǎn)漂移

　　運(yùn)放偏置電流過大，電路放大倍數(shù)大，電源電壓不穩(wěn)，信號線過長均會(huì)造成直流零點(diǎn)漂移。為了減小直流零點(diǎn)漂移，我們采用低偏置電流的運(yùn)放AD8056、AD811實(shí)現(xiàn)固定增益的放大。在電路中加入調(diào)零電路，使電路具有良好的直流特性。

　　2.5放大器的穩(wěn)定性

　　題目要求在較寬的頻帶范圍內(nèi)具有良好的通帶平展性，在電路設(shè)計(jì)中選用低失真度、低噪聲的運(yùn)放以及選擇低溫漂的金膜電阻，盡量減小信號線的長度，對電源進(jìn)行去耦設(shè)計(jì)等措施以保證放大器的穩(wěn)定性。

　　三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　3.1放大電路的設(shè)計(jì)

　　該電路前端加保護(hù)電路保護(hù)運(yùn)放。有源放大采用同相輸入接法，可提高輸入阻抗，增大共模抑制比。電路如圖3.1所示，電壓放大倍數(shù)為：Au=1+RA1/RA6=1+910/100≈10

　　通過單片機(jī)控制繼電器實(shí)現(xiàn)0dB、20dB、40dB的放大功能。反饋電阻RA1的選擇，原則上不能太大，若阻值太大，則寄生的電感電容也會(huì)很大，會(huì)限制帶寬；也不能太小，若阻值太小，容易造成幅度過沖。為了減小電源和地線對高頻信號的干擾，電路加入去耦電容