一种带宽直流放大器的设计
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资源说明:设计了一种由前置放大电路、可预置增益放大电路、低通滤波电路、后级放大电路、直流稳压电路及单片机控制电路组成的带宽直流放大器。其中增益放大电路由两级可变增益宽带放大器AD603 组成,增益的预置由单片机实现, 滤波器采用二阶巴特沃思滤波器, 而后级放大电路可将输出电压有效值放大到10 V。整个设计实现了最大电压增益AV≥60 dB,并且增益连续可调,其制作成本低、电源效率高。 一种带宽直流放大器的设计是电子工程领域中的一个重要课题,主要应用于视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。这种放大器的核心在于其增益控制电路和滤波电路的选择,以及整体系统的优化设计。 增益放大电路是整个系统的关键部分,采用了两级可变增益宽带放大器AD603。AD603是一种精密控制的可变增益放大器,具有低噪声和高温度稳定性。它的增益可通过控制电压来线性调整,范围可以从-11 dB到+31 dB,这为连续可调的增益提供了可能。通过单片机的控制,增益预置可以实现精确而灵活的调整,最大电压增益AV可达到60 dB以上。 在选择增益控制方案时,文中比较了DAC控制增益和可编程增益放大器PGA(Programmable Gain Amplifier)两种方案。最终选择了PGA方案,因为其增益与控制电压呈线性关系,更适合单片机的控制,同时能减少噪声和干扰。AD603的这种特性使得增益控制更为均匀,精度也得以提升。 输入阻抗匹配是另一个关键环节。在前级放大电路中,选择了高速宽带运算放大器OPA692作为射级跟随器,以满足10 MHz的带宽要求。OPA692具有较高的增益带宽产品和快速的电压转换速率,能有效隔离前后级电路的干扰,实现良好的阻抗匹配。 滤波电路的设计中,文章对比了RC滤波器和二阶巴特沃思滤波器。二阶巴特沃思滤波器因其平坦的通频带响应和逐渐下降的阻频带特性被选中,能有效控制通频带内的增益起伏。滤波器的参数如电阻和电容可以通过公式计算确定,以实现所需截止频率和Q值。 为了抑制直流零点漂移,设计中采用了同相输入端和反相输入端外接总电阻相同的策略,并在实际调试中添加了调零端,以确保零位的精确调整。此外,各级放大电路都采用了电压负反馈,保证了放大器的稳定性。 主要功能模块包括可编程增益放大器AD603和低通滤波电路。AD603通过两级级联扩大了增益控制范围,而低通滤波电路则采用了FilterWiz Pro软件设计,结合高速宽带运放OPA690,实现了所需的滤波效果。 这种带宽直流放大器设计通过精心选择和优化各个组件,实现了大带宽、连续可调增益、低成本和高电源效率的目标,适用于多种电子应用场合。
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