畢業(yè)設(shè)計(jì)---寬帶放大器設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　第一章 引 言3</b></p><p>　　1.1寬帶放大器的概述3</p><p>　　1.2本課題設(shè)計(jì)的意義4</p><p

2、>　　第二章 總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1寬帶放大器的主要技術(shù)指標(biāo)5</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)要求5</b></p><p>　　2.3 方案論證與比較6</p><p>　　2.3.1 可控增益放大器6</p><p>　　2.3.2 后級(jí)固定增益放大器

3、6</p><p>　　2.4 總體設(shè)計(jì)思路7</p><p>　　2.5 AD603芯片簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.5.1 AD603的特性7</p><p>　　2.5.2 電氣性能8</p><p>　　2.5.3 使用注意事項(xiàng)10</p><p>　　2.6 直流穩(wěn)壓電源

4、10</p><p>　　2.7 前級(jí)放大器和AGC的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.8后級(jí)放大設(shè)計(jì)14</p><p>　　第三章 電路安裝與調(diào)試16</p><p>　　3.1 電路的安裝16</p><p>　　3.2主要測(cè)試儀器16</p><p><b>　　3.

5、3 測(cè)試16</b></p><p><b>　　總結(jié)18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　附錄21</b></p>&

6、lt;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)部分采用集成電路，具有硬件電路形式簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，頻帶寬，增益高，AGC動(dòng)態(tài)范圍寬的特點(diǎn)，且增益可調(diào)。本寬帶放大器以可編程增益放大器AD603為核心，主要由三個(gè)模塊電路構(gòu)成：前級(jí)放大電路、后級(jí)放大電路、AGC自動(dòng)增益控制電路。電路由三級(jí)放大器組成，前級(jí)放大主要是提高輸入阻抗，對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大；中間級(jí)為可變?cè)鲆娣糯笃?，主要?/p>

7、用是實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)及AGC功能。后級(jí)放大進(jìn)一步增加放大倍數(shù)，擴(kuò)大輸出電流，提升放大器的帶負(fù)載能力，提高輸出電壓幅度。由于寬帶放大器普遍存在容易自激及輸出噪聲過大的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用多種形式的屏蔽措施減少干擾，抑制噪聲，以改善系統(tǒng)性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：前級(jí)放大器，AGC自動(dòng)增益控制，后級(jí)放大器，寬帶放大器，AD603</p><p><b>　　第一章 引 言</b

8、></p><p>　　1.1寬帶放大器的概述</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的日益廣泛，被處理信號(hào)的頻帶越來越寬。例如，在電視接收機(jī)中，由于圖像信號(hào)占有的頻率范圍為0~6MHz。為了不失真地進(jìn)行放大，要求放大器的工作頻率至少50Hz~5MHz,最好是0~6MHz。再如，在300MHz的寬帶示波器中，Y軸放大器需要具有0~300MHz的通頻帶。放大這類信號(hào)的寬帶放大器

9、稱為視頻放大器。</p><p>　　在雷達(dá)和通信系統(tǒng)中，也需要傳輸和放大寬頻帶信號(hào)。例如，同時(shí)傳輸一路電視和幾百路電話信號(hào)的微波多路通信設(shè)備，放大器的通頻帶約需20MHz。若設(shè)備的中頻選為70MHz，則相對(duì)通頻帶達(dá)30%左右，這就需要寬頻帶的中頻放大器。而雷達(dá)系統(tǒng)中信號(hào)的頻帶可達(dá)幾千兆赫。要放大這樣的信號(hào)，就更需要采用寬帶放大器。</p><p>　　雖然寬帶放大器的下限頻率低，但由于其

10、上限頻率很高，因此三極管必須采用特征頻率飛fT很高的高頻管，分析電路時(shí)也必須考慮三極管的高頻特性。寬帶放大器，從技術(shù)上講，比一般低頻放大器要求高。這不僅因?yàn)樗念l帶寬，而且還由于它所放大的信號(hào)，最終接受的感覺器官往往是眼睛，而不是耳朵。前者比后者敏感得多。所以，在低頻放大器中未考慮的一些問題，例如相位失真等，在寬帶放大器中就必須予以考慮。不同用途的寬帶放大器，其電路形式有所不同，大體上可分為兩種情況。放大從零頻到高頻信號(hào)的寬帶放大器，一

11、般采用直接耦合的直流放大器；放大從低頻到高頻信號(hào)的寬帶放大器，多采用阻容耦合放大器。但不管哪一類寬頻帶放大器，由于頻帶寬，負(fù)載總是非調(diào)諧的。</p><p>　　隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,人們迫切地要求能夠遠(yuǎn)距離隨時(shí)隨地迅速而準(zhǔn)確地傳送多媒體信息。于是,無線通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,技術(shù)也越來越成熟。而寬帶放大器是上述通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)必不可少的一部分。由此可知,寬帶放大器在通信系統(tǒng)中起到非常重要的作用,于是人們

12、也對(duì)它的要求也越來越高。寬帶放大器是音響、有線電視、無線通信等系統(tǒng)中必不可少的部分,現(xiàn)在對(duì)放大器的發(fā)展做一個(gè)簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　工作頻率上限與下限之比甚大于1的放大電路。習(xí)慣上也常把相對(duì)頻帶寬度大于20％～30％的放大器列入此類。這類電路主要用于對(duì)視頻信號(hào)、脈沖信號(hào)或射頻信號(hào)的放大。用于電視圖像信號(hào)放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器,所放大的信號(hào)的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或

13、幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載,以電容器作級(jí)間耦合。為了擴(kuò)展帶寬，除了使其增益較低以外,通常還需要采用高頻和低頻補(bǔ)償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展。可以歸入寬帶放大器的還有用于時(shí)分多路通信、示波器、數(shù)字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器（帶寬從幾赫到幾十或幾百兆赫）,用于測(cè)量?jī)x器的直流放大器（帶寬從直流到幾千赫或更高）,以及音響設(shè)備中的高保真度音頻放大器（帶寬從幾十赫到幾十千赫）等。用于射

14、頻信號(hào)放大的寬帶放大器（大多屬于帶通型）,如雷達(dá)或通信接收機(jī)中的中頻放大器,其中心頻率為幾十兆赫或幾百兆赫，通帶寬帶可達(dá)中心頻率的百分之幾十。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,人們迫切地要求能夠遠(yuǎn)距離隨時(shí)隨地迅速而準(zhǔn)確地傳送多媒體信息。于是,無線通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,技術(shù)也越來越成熟。而寬帶</p><p>　　1.2本課題設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　根據(jù)題目對(duì)放大電路增益可控的要求,考慮直接

15、選可調(diào)增益的運(yùn)放實(shí)現(xiàn),所以增益控制部分選定采用可控增益放大器AD603, AD603 為單通道、低噪聲、增益變化范圍線性連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器，它的顯著的特點(diǎn)是增益可變, 并且增益變化的范圍也可變, 不同的頻帶寬度決定不同的增益變化的范圍。頻帶寬度是由管腳的不同連接決定的,本設(shè)計(jì)使用帶寬為6MHZ。為了實(shí)現(xiàn)10dB至40dB增益調(diào)節(jié)范圍的要求,分別采用了兩級(jí)AD603級(jí)聯(lián)的方法，作為前級(jí)放大的主體部分,可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦信號(hào)的放大和衰

16、減。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)增益控制的原理是根據(jù)AD603的放大原理公式計(jì)算出實(shí)現(xiàn)指標(biāo)增益所需要的反饋電阻值,使用10K繼電器選擇相應(yīng)電阻實(shí)現(xiàn)增益.在完成增益指標(biāo)和自制穩(wěn)壓電源的同時(shí),也考慮了實(shí)際使用效果,增加了射極跟隨器來提高放大器帶負(fù)載的能力。根據(jù)最后對(duì)做出的實(shí)物進(jìn)行調(diào)試,本設(shè)計(jì)充分完成了設(shè)計(jì)要求,滿足通頻帶指標(biāo)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了增益可調(diào)。本課題的設(shè)計(jì)擴(kuò)展了寬帶放大器的在技術(shù)領(lǐng)域的用途，提高了利用率，滿足了技術(shù)要求。提高了技術(shù)水平，對(duì)我們的技術(shù)水平起

17、到了一定的推進(jìn)作用。</p><p><b>　　第二章 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1寬帶放大器的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　寬帶放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有以下四項(xiàng)。</p><p><b>　?。?）通頻帶</b></p><p>　　通頻帶是基本指標(biāo)，由

18、于用途不同，對(duì)其要求也不同。因?yàn)橄孪揞l率很低，而上限頻率很高，往往就用上限頻率表示頻率寬度。當(dāng)下限頻率接近零時(shí)，就必須注明它的下限頻率值，以便在設(shè)計(jì)電路時(shí)，充分考慮下限頻率的順利通過。</p><p><b>　?。?）增益</b></p><p>　　寬帶放大器的增益應(yīng)足夠高，但增益與寬帶的要求往往相互矛盾，有時(shí)候不得不通過犧牲增益來得到寬帶。為了全面衡量放大器的質(zhì)

19、量指標(biāo)，常需考慮放大器的增益寬帶積（GB）。GB值越大，寬帶放大器的質(zhì)量越高。</p><p><b>　?。?）輸入阻抗</b></p><p>　　為了減輕寬帶放大器對(duì)前級(jí)的影像，要求放大器的輸入阻抗高。高質(zhì)量的寬帶放大器的輸入阻抗一般為兆歐級(jí)。</p><p><b>　?。?）失真</b></p>&

20、lt;p>　　寬帶放大器的失真要小，失真包括非線性失真、頻率失真和相位失真。為減小非線性失真，寬帶放大器和音頻放大器一樣，都應(yīng)該工作在器件特性曲線的直線段，而且應(yīng)工作在甲類狀態(tài)。產(chǎn)生頻率失真的原因是由于三極管在高頻時(shí)的電容效應(yīng)，以及外電路中存在的電抗元件。由此使寬帶放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)增益不同，從而引起頻率失真。而不產(chǎn)生相位失真的條件則是各頻率分量的時(shí)延時(shí)間相等。如：在電視接收機(jī)中，相位失真會(huì)使顯示的圖像色調(diào)失真、出現(xiàn)雙重輪廓、

21、畫面亮度不均勻等故障。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)制作的技術(shù)指標(biāo)要求：</p><p>　　（l) 輸入阻抗≥1kΩ；單端輸入，單端輸出；放大器負(fù)載電阻600歐。 </p><p>　?。?）3dB通頻帶10kHz～6MHz。 </p><p>　

22、?。?）最大增益≥40dB。 </p><p>　　（4）最大輸出電壓有效值≥3V。 </p><p>　　2.3 方案論證與比較</p><p>　　2.3.1 可控增益放大器</p><p>　　方案一：簡(jiǎn)單的放大電路可以由三極管搭接的放大電路實(shí)現(xiàn),為了滿足增益60dB的要求,可以采用多級(jí)放大電路實(shí)現(xiàn)。對(duì)電路輸出用二極管檢波產(chǎn)生反饋電壓

23、調(diào)節(jié)前級(jí)電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益的調(diào)節(jié)。本方案由于大量采用分立元件,如三極管等,電路比較復(fù)雜,工作點(diǎn)難于調(diào)整,尤其增益的定量調(diào)節(jié)非常困難。此外,由于采用多級(jí)放大,電路穩(wěn)定性差,容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。 </p><p>　　方案二：為了易于實(shí)現(xiàn)最大60dB增益的調(diào)節(jié),可以采用D/A芯片AD7520的電阻權(quán)網(wǎng)絡(luò)改變反饋電壓進(jìn)而控制電路增益。又考慮到AD7520是一種廉價(jià)型的10位D/A轉(zhuǎn)換芯片,其輸出Vout=Dn×V

24、ref/210,其中Dn為10位數(shù)字量輸入的二進(jìn)制值,可滿足210=1024擋增益調(diào)節(jié),滿足題目的精度要求。它由CMOS電流開關(guān)和梯形電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高、體積小、控制方便、外圍布線簡(jiǎn)化等特點(diǎn),故可以采用AD7520來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的程控衰減。但由于AD7520對(duì)輸入?yún)⒖茧妷篤ref有一定幅度要求,為使輸入信號(hào)在mV～V每一數(shù)量級(jí)都有較精確的增益,最好使信號(hào)在到達(dá)AD7520前經(jīng)過一個(gè)適應(yīng)性的幅度放大調(diào)整,再通過AD7520衰

25、減后進(jìn)行相應(yīng)的后級(jí)放大,并使前后級(jí)增益積為1024,與AD7520的衰減分母抵消,即可實(shí)現(xiàn)程控放大。但AD7520對(duì)輸入范圍有要求,具體實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜,而且轉(zhuǎn)化非線性誤差大,帶寬只有幾kHz,不能滿足頻帶要求。</p><p>　　方案三：根據(jù)題目對(duì)放大電路的增益可控的要求,考慮直接選取可調(diào)增益的運(yùn)放實(shí)現(xiàn),如運(yùn)放AD603。其內(nèi)部由R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器構(gòu)成,加在其梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號(hào)經(jīng)衰減后,由

26、固定增益放大器輸出,衰減量是由加在增益控制接口的參考電壓決定;而這個(gè)參考電壓可通過單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算并控制D/A芯片輸出控制電壓得來,從而實(shí)現(xiàn)較精確的數(shù)控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作帶寬,單級(jí)實(shí)際工作時(shí)可提供超過20dB的增益,兩級(jí)級(jí)聯(lián)后即可得到60dB以上的增益,通過后級(jí)放大器放大輸出,在高頻時(shí)也可提供超過60dB的增益。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易于數(shù)字化用單片機(jī)處理。所以本電路采用方案三

27、。</p><p>　　2.3.2 后級(jí)固定增益放大器</p><p>　　由兩片AD603級(jí)聯(lián)構(gòu)成的前級(jí)放大電路,對(duì)不同大小的輸入信號(hào)進(jìn)行前級(jí)放大。由于AD603的最大輸出電壓較小,不能滿足題目要求,所以前級(jí)放大信號(hào)需經(jīng)過后級(jí)放大達(dá)到更高的輸出有效值。</p><p>　　方案一：使用集成電路芯片。使用集成電路芯片電路簡(jiǎn)單、使用方便、性能穩(wěn)定、有詳細(xì)的文檔說明?？?/p>

28、是題目要求輸出3V以上有效值,而在電子市場(chǎng)很難買到這樣的芯片,而我們買到的如AD811,HA-2539 等芯片,雖然輸出電壓幅度能滿足要求,但是很容易發(fā)生工作不穩(wěn)定的情況。</p><p>　　方案二：使用分立元件自行搭建后級(jí)放大器。使用分立元件設(shè)計(jì)困難,調(diào)試繁瑣,可是卻可以經(jīng)過計(jì)算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數(shù)等參數(shù),電阻電容可根據(jù)需要更換,在此時(shí)看來較集成電路靈活。此電路選擇方案二。</p>

29、<p>　　2.4 總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　圖1 本系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　根據(jù)題目的要求，本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)模塊電路：前級(jí)放大電路、AGC自動(dòng)增益電路和后級(jí)放大電路。結(jié)合考慮過的各種方案，我們認(rèn)真取舍，充分利用模擬和數(shù)字系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，采用簡(jiǎn)單的控制放大器增益的方法，后級(jí)放大器使用由分立元件設(shè)計(jì)的推挽互補(bǔ)輸出放大器，提高了輸出電壓有效值。如圖1所示即為本系

30、統(tǒng)原理框圖。輸入信號(hào)經(jīng)前級(jí)可控增益放大，其放大倍數(shù)由電阻來調(diào)整AD603的控制電壓Vg并根據(jù)公式：增益GAIN=40×Vg+20(dB)來設(shè)定。而在AGC模式下，此控制電壓Vg是由AGC電路的反饋電壓得到。經(jīng)過前級(jí)放大后的信號(hào)最后經(jīng)過后級(jí)放大得到需要的輸出信號(hào)，前級(jí)和后級(jí)增益搭配，都是經(jīng)過測(cè)量和計(jì)算的。</p><p>　　2.5 AD603芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　完成這次

31、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于選擇好寬帶、低噪、增益可控制的放大器件。且這類器件必須從新型的高速寬帶運(yùn)算放大器中去尋找；分立元件很難奏效。如選擇AD603、UA733等，這里側(cè)重介紹一下高速寬帶運(yùn)放AD603的有關(guān)技術(shù)性能。</p><p>　　2.5.1 AD603的特性</p><p>　　圖2為AD603的引腳圖，圖4為其引腳功能，圖3為AD603原理框圖，圖5為其最大增益與Rx之間的關(guān)系。這些圖表

32、對(duì)了解AD603的電氣性能非常有用。</p><p>　　圖2 AD603的引腳圖</p><p>　　2.5.2 電氣性能</p><p><b>　?。?）增益特性</b></p><p>　?、俟潭ㄔ鲆嫔舷轆v(0) ：與5、7腳之間的外接電阻Rx有關(guān)，Rx=0（5、7腳短接），Av(0)max=30dB。Rx=6

33、.44kΩ，Av(0)max=50dB。所以，固定增益的上限為（30～50）dB。</p><p>　?、谠鲆嫠p范圍：由內(nèi)部R-2R精密梯形網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，R=100Ω，每節(jié)衰減6dB，共有7節(jié)，總的衰減能力約40dB。可見運(yùn)放的增益在其上限之下，有40dB的可調(diào)范圍。</p><p>　?、墼鲆婵刂普{(diào)節(jié)方法：1、2腳都是其控制電壓Vg的接入端，由Vg控制內(nèi)部衰減網(wǎng)絡(luò)的無級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)40d

34、B范圍內(nèi)任一步進(jìn)間隔的增益調(diào)節(jié)；Vg是1、2腳之間的電位差，范圍是[-0.5V,0.5V]，超出該范圍時(shí)，Vg的作用與區(qū)間端電壓相同；在Vg控制下，放大器的對(duì)數(shù)增益（以分貝表示）與Vg成線性關(guān)系（Vg的單位為V）：Av(Vg)=40Vg+(Gmax-20)(dB)。</p><p>　　圖3 R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　圖4 AD603引腳功能</p><p&

35、gt;<b>　　圖5 增益線性圖</b></p><p>　　例如：當(dāng)Rx=0，Gmax=30dB,Vg∈[-0.5V，0.5V]時(shí),AV(Vg)范圍為:-10~30dB。當(dāng)調(diào)節(jié)范圍超過40dB時(shí),需用級(jí)聯(lián)方式解決。</p><p>　　另外，控制端1、2腳之間輸入電阻達(dá)50MΩ，對(duì)Vg接入電路不會(huì)產(chǎn)生影響；在內(nèi)部，1、2腳與信號(hào)輸入端3、4腳之間無電的聯(lián)系。因此，

36、Vg調(diào)節(jié)增益是獨(dú)立進(jìn)行的。</p><p>　　（2）帶寬 當(dāng)Gmax=30dB時(shí)，BW0.7=90MHz；當(dāng)Gmax=50dB時(shí)，BW0.7=9MHz，即單位增益帶寬接近3GHz；帶內(nèi)增益起伏小于0.5dB；大信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換速率：275V/μs。</p><p>　?。?）低噪聲性能 1.3nV/Hz。故即使在100MHz頻帶里，噪聲峰-峰值也僅0.13V左右。</p>&l

37、t;p>　?。?）輸入電阻 100Ω。這是由其R-2R網(wǎng)絡(luò)決定的。因此為提高輸入阻抗，可采用寬帶運(yùn)放跟隨器作輸入級(jí)。</p><p>　　（5）極限參數(shù)及應(yīng)用范圍 表1為AD603極限參數(shù)及應(yīng)用范圍。</p><p>　　表1 AD603極限參數(shù)</p><p>　　2.5.3 使用注意事項(xiàng)</p><p>　?。?）輸入信號(hào)必須直接接

38、在3、4腳上，否則影響精度。（2）參考電壓必須非常穩(wěn)定。（3）信號(hào)輸入端宜加保護(hù)電路，以防過壓輸入。（4）容易自激。電源和地之間加去耦電容，各級(jí)電源之間加電感線圈隔離。（5）對(duì)容性負(fù)載敏感，易造成自激，當(dāng)用同軸電纜連接輸出時(shí)，宜加緩沖器隔離。（6）前后級(jí)易產(chǎn)生電磁耦合，必要時(shí)需用銅屏蔽盒隔離。（7）級(jí)聯(lián)運(yùn)用時(shí)，因?yàn)镽i2=100Ω，為防止后級(jí)輸入過流，應(yīng)采取保護(hù)措施。（8）在5腳上加接4.7μF電容接地，可適當(dāng)提升高頻分量，改善幅頻特性

39、。</p><p>　　由上可見，如果了解了AD603的有關(guān)性能，對(duì)完成本題任務(wù)中硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，有了一定的理解和幫助。</p><p>　　2.6 直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　本電源采用橋式全波整流、大電容濾波、三端穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓的方法,產(chǎn)生各種直流電壓,如正負(fù)15V,正負(fù)5V等都可以買到相應(yīng)的固定輸出的三端穩(wěn)壓芯片,如LM7815、LM7805。而電

40、子市場(chǎng)上沒有我們要求的前級(jí)和后級(jí)放大器所需要的+10V和+30V固定輸出的三端穩(wěn)壓器件,所以我們采用LM317T可變輸出的穩(wěn)壓芯片,典型電路圖如圖6所示。</p><p><b>　　圖6 直流穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　交流輸入經(jīng)過電容濾波后的穩(wěn)定的直流電送到三端穩(wěn)壓集成電路LM317T的Vin端。LM317T是這樣工作的:由Vin端給它提供工作電壓以后,

41、它便可以保持其+Vout端比其ADJ端的電壓高1.25V。因此,我們只需用極小的電流來調(diào)整ADJ端的電壓,便可在+Vout端得到比較大的電流輸出,并且電壓比ADJ端高出恒定的1.25V。輸出電壓可通過公式</p><p>　　Vout=1.25V×（1+R2/R1）+IADJ×R2來進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　在LM317T的ADJ端加一個(gè)接地的濾波電容,會(huì)使紋波抑制

42、比大幅度地提高,給高頻小信號(hào)運(yùn)算放大器提供非常穩(wěn)定的電源。二極管的作用是當(dāng)有意外情況使得LM317T的輸入電壓比輸出電壓還低的時(shí)候防止從輸入端上有電流倒灌入LM317T引起其損壞。</p><p>　　2.7 前級(jí)放大器和AGC的設(shè)計(jì)</p><p>　　AD603為單通道、低噪聲、增益變化范圍連續(xù)可調(diào)的可控增益放大器。帶寬90MHz時(shí)增益變化范圍為-11～+3ldB;帶寬為9MHz時(shí)為9

43、～51dB。增益變化范圍可分三種模式進(jìn)行控制:當(dāng) 5腳與7腳斷開時(shí),增益變化范圍為9～51dB,當(dāng)5腳與7腳短接時(shí),增益變化范因?yàn)?11～+3ldB,當(dāng)5腳與7腳之間接一電阻時(shí),可使增益變化范圍進(jìn)行平移。</p><p>　　圖7 兩級(jí)AD603級(jí)聯(lián)原理圖</p><p>　　AD603的簡(jiǎn)化原理框圖如圖3所示,它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益放大器三部分組成。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸

44、入端(VINP)的信號(hào)經(jīng)衰減后,由固定增益放大器輸出,衰減量是由加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān),而僅與其差值Vg有關(guān),由于控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達(dá)50MΩ,因而輸入電流很小,致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放大器。為了增大控制范圍,我們采取兩級(jí)AD603級(jí)聯(lián)的方法,如圖7所示。</p><p>　　使用AD603制作前置放大

45、器時(shí),主要考慮了共模干擾問題。前置放大器采用單端輸入方式,這時(shí)要求運(yùn)算放大器的另一個(gè)輸入端與信號(hào)輸入端阻抗平衡,否則在相位相同的電磁干擾情況下,將產(chǎn)生共模信號(hào)輸出。AD603輸入阻抗為100Ω,低的輸入阻抗將帶來如功率、阻抗匹配等若干問題,因此我們?cè)谳斎肭凹?jí)用三極管搭設(shè)了射極跟隨器,用以提高輸入阻抗。根據(jù)公式:Rin≈βRe,我們?nèi)ˇ?150的高頻三極管,取Re=1kΩ,使輸入阻抗大于150kΩ。</p><p>

46、;　　有時(shí)由于接收環(huán)境的不同、外界干擾的影響,接收到信號(hào)的強(qiáng)弱可能變化很大。特別是傳輸圖像信號(hào)時(shí),由于頻帶寬、電磁干擾嚴(yán)重,不可能無畸變地遠(yuǎn)距離傳輸。當(dāng)信號(hào)較弱時(shí),圖像的對(duì)比度變小,清晰度差且同步不穩(wěn)定,無法成像;當(dāng)信號(hào)較強(qiáng)時(shí),會(huì)使后級(jí)接收端放大器進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū),導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重失真,而且還會(huì)將同步脈沖切割掉,得不到良好的圖像。信號(hào)幅度大小的變化會(huì)嚴(yán)重影像圖像的質(zhì)量。為了較好地解決這個(gè)問題,可使用自動(dòng)增益控制電路,即AGC電路。它取出放

47、大器輸出的峰值作為增益的控制電壓,使最終輸出的電壓信號(hào)保持在某一峰峰值之間,從而保證在AGC作用范圍內(nèi)輸出電壓的均勻性，輸出較穩(wěn)定的視頻信號(hào)，故AGC電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)負(fù)反饋帶電路。</p><p>　　圖8 AGC的工作曲線圖</p><p>　　圖8中所示的是AGC的工作曲線圖。Vs為輸入電壓，Vo為輸出電壓，在Vs1和Vs2之間的曲線是AGC的可控區(qū)。我們的任務(wù)是保證在AGC的可控區(qū)內(nèi)

48、，利用從輸出端取得的反饋電壓，控制放大器的增益，使輸出基本保持不變，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。</p><p>　　在圖7中,兩級(jí)AD603可構(gòu)成具有自動(dòng)增益控制的放大電路,圖中由2N3904和R7組成一個(gè)檢波器,用于檢測(cè)輸出信號(hào)幅度的變化。由C11形成自動(dòng)增益控制電壓Vagc,流進(jìn)電容C11的電流為2N3906和2N3904兩管的集電極電流之差,而且其大小隨第二級(jí)AD603輸出信號(hào)的幅度大小變化而變化,這使得

49、加在兩級(jí)放大器1腳的自動(dòng)增益控制電壓Vagc隨輸出信號(hào)幅度變化而變化,從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整放大器增益的目的。為了去除50Hz工頻干擾和其它低頻干擾,我們?cè)趦杉?jí)AD603中作了巧妙的處理,級(jí)間加入的串聯(lián)電容可以與AD603的輸入阻抗形成一個(gè)高通濾波器,轉(zhuǎn)折頻率為1/2πRC,其中R為AD603的輸入阻抗100Ω,C為典型的104磁片電容,得結(jié)果約15kHz,經(jīng)測(cè)試正好滿足衰減3dB起始點(diǎn)為10kHz,從20kHz開始幅頻特性曲線平坦的要求。&

50、lt;/p><p><b>　　2.8后級(jí)放大設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖9 后級(jí)放大電路圖</p><p>　　圖9為后級(jí)放大電路圖,可見本電路是一個(gè)典型的單電源供電的對(duì)稱互補(bǔ)電路。本電路的信號(hào)是從前級(jí)放大器的輸出端進(jìn)來經(jīng)過對(duì)稱互補(bǔ)電路最后信號(hào)輸出，該電路的功能是對(duì)輸出電壓進(jìn)行放大，是固定增益放大器。三極管選用的是B649A和D669A高

51、頻孿生對(duì)管,T1、T2組成前置放大級(jí),T3、T4組成對(duì)稱輸出級(jí)。在輸入信號(hào)為0時(shí),調(diào)整R1的阻值,可以供給三極管適當(dāng)?shù)钠?從而使R9和R10間的電位為Vcc/2。</p><p>　　靜態(tài)時(shí),通常輸出點(diǎn)電位為Vcc/2,為了保證電路工作點(diǎn)的穩(wěn)定性,我們使用R9、R10和C5將輸出端和T1、T2輸入端相連,以引入負(fù)反饋。晶體管的ft在很大程度上決定了放大器的帶寬。因?yàn)橛性簇?fù)載的頻率特性和噪聲特性較差,因此我們?cè)陔?/p>

52、路中采用電阻做負(fù)載。使用分立元件制作后級(jí)放大器時(shí),在指標(biāo)允許的情況下,我們盡量降低輸入阻抗,以減少空間輻射帶來的干擾。</p><p>　　第三章 電路安裝與調(diào)試</p><p><b>　　3.1 電路的安裝</b></p><p>　　根據(jù)任務(wù)要求，參考資料，利用理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出電路圖。然后根據(jù)電路圖去買元器件和萬能板，根據(jù)自己設(shè)計(jì)出的電路

53、圖利用電烙鐵把元器件焊成一個(gè)完整的電路，要注意電路的焊接質(zhì)量，避免出現(xiàn)短路、斷路的現(xiàn)象，焊接時(shí)要細(xì)心，不要出現(xiàn)焊錯(cuò)或者虛焊之類的問題，提高焊接質(zhì)量，從而減小對(duì)電路的干擾。然后再對(duì)焊出的電路進(jìn)行調(diào)試。由于放大器頻帶很寬，且級(jí)數(shù)較多，整個(gè)系統(tǒng)容易自激，必須采用有效措施抑制自激發(fā)生，因此電路布局對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。</p><p>　　我們采用萬能板進(jìn)行焊接。焊接時(shí)我們使信號(hào)沿同一方向傳輸，信號(hào)線盡量不交

54、叉，保證所有連線做到“橫平豎直”；加粗地線，每級(jí)放大器的四周接地，使得信號(hào)串?dāng)_被最大限度抑制掉。每一級(jí)運(yùn)放的電源都從自制電源板直接引入，并加上去耦電容及扼流圈，以減小電源紋波對(duì)信號(hào)的干擾。</p><p>　　通過以上措施，我們整個(gè)系統(tǒng)的抗噪性能得到明顯改善，系統(tǒng)總體性能得到改善。</p><p><b>　　3.2主要測(cè)試儀器</b></p><

55、p><b>　　（1）示波器 </b></p><p>　?。?）雙路可跟蹤直流穩(wěn)壓電源</p><p>　?。?）信號(hào)源 10KHz</p><p><b>　　（4）萬用表</b></p><p>　?。?）負(fù)載電阻 RL=600Ω</p><p><b>

56、;　　3.3 測(cè)試</b></p><p><b>　?。?）輸入電阻</b></p><p>　　測(cè)試方法：在信號(hào)源與輸入端串一個(gè)2kΩ的電阻（圖10），測(cè)量輸入端的電壓值，比信號(hào)源顯示的電壓小一半，可知，系統(tǒng)的輸入電阻為2kΩ，滿足題目要求的輸入阻抗≥1kΩ</p><p>　　圖10 輸入阻抗測(cè)量</p>&l

57、t;p><b>　?。?）幅頻特性 </b></p><p>　　測(cè)試方法：一般寬帶放大器測(cè)試有兩種方法，即“穩(wěn)態(tài)法”與“暫態(tài)法”。穩(wěn)態(tài)法和暫態(tài)法分別是從頻域和時(shí)域分析放大器特性的方法，它們本質(zhì)上是一致的。穩(wěn)態(tài)法適合于定量計(jì)算，暫態(tài)法比較直觀，適合于電路的調(diào)整。</p><p>　　根據(jù)題目要求的測(cè)試參數(shù)，我們選用“穩(wěn)態(tài)法”測(cè)量。</p><

58、p>　　視頻信號(hào)是包含有從零頻到很高頻率分量的多頻信號(hào)。通過測(cè)量和分析寬帶放大器的振幅頻率特性（幅頻特性）和相位頻率特性（相頻特性），即可分析出寬帶放大器的增益、帶寬、相位和信號(hào)失真的情況。這種方法稱為穩(wěn)態(tài)分析法，亦稱為頻域分析法?！胺€(wěn)態(tài)法”是以正弦波作為輸入信號(hào)，在頻域內(nèi)研究放大器的特性。根據(jù)要求采用點(diǎn)頻法。</p><p><b>　　測(cè)試框圖如圖11</b></p>

59、<p><b>　　圖11 測(cè)試框圖</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　時(shí)間過得真快啊，不知不覺八周的畢業(yè)設(shè)計(jì)就這樣過去了，在這八周的時(shí)間里，我學(xué)到了許多以前在課堂上所沒有學(xué)到的東西。學(xué)會(huì)了自己查找相關(guān)資料，設(shè)定方案，去市場(chǎng)上購(gòu)買元器件，制作電路等等。</p><p>　　本

60、次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選的課題是寬帶放大器的設(shè)計(jì)，開始的幾個(gè)星期我針對(duì)這個(gè)課題的任務(wù)要求從圖書館、上網(wǎng)等渠道獲取相關(guān)信息，查找相關(guān)的參考資料，然后設(shè)定了本課題的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)自己設(shè)定的方案開始撰寫開題報(bào)告、總體電路的設(shè)計(jì)、書寫說明書、購(gòu)買元器件、焊接電路圖等等一系列工作。本次設(shè)計(jì)與以前我們的課程實(shí)訓(xùn)有所不同，以前我們的實(shí)訓(xùn)的有相關(guān)的資料直接給我們，讓我們根據(jù)給的資料進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，或者有時(shí)候就是有直接的電路圖，不需要設(shè)計(jì)，直接根據(jù)所給的電路圖就可以

61、焊焊完成的，而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是要我們自己去查找資料，自己根據(jù)任務(wù)要求來設(shè)定方案，最后完成設(shè)計(jì)，每個(gè)人在自己的設(shè)計(jì)課題里都可以有自己的獨(dú)立思考和發(fā)揮空間。這樣既可以讓我們溫故以前的專業(yè)知識(shí)，還可以提高我們的思維能力，讓我們對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解。根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖去購(gòu)買元器件，讓我們自己把理論和實(shí)踐密切的聯(lián)系在一起，同時(shí)讓我們更好的了解到電子元器件及電子產(chǎn)品的市場(chǎng)。以前我們實(shí)訓(xùn)做電路圖老師就直接發(fā)元器件給我們，就不需要知道它的

62、市場(chǎng)價(jià)格。然而這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就不同了，我們必須考慮實(shí)際成本費(fèi)用，要考慮它的市場(chǎng)價(jià)格，所以這也是我們?cè)O(shè)定方案的時(shí)候所必須要</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)目的是讓我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有更進(jìn)一步的了解和鞏固，讓我們能靈活運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。在這次設(shè)計(jì)里我學(xué)到了很多，這對(duì)我來說是一種進(jìn)步，每個(gè)人只要自己和自己比，每一次小的進(jìn)步就是大的突破。在這次設(shè)計(jì)中我還看的了同學(xué)的友愛，當(dāng)遇到困難時(shí)只要他們知道的就會(huì)耐心地指導(dǎo)和幫助

63、，在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師**老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。每次當(dāng)我有問題的時(shí)候去問**老師，他都能耐心的幫我指導(dǎo)，和我一起解決困難。所以我覺得這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既能增強(qiáng)我們的動(dòng)手能力、思維能力、實(shí)踐能力、還能增進(jìn)友情。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說真可畏受益匪淺啊！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王衛(wèi)東，傅佑麟.高頻電子電路[M

64、]??.北京:電子工業(yè)出版社,2004: 55-58.</p><p>　　[2]何希才.新型集成電路應(yīng)用實(shí)例[M]??.北京:電子工業(yè)出版社,2002: 110-113. </p><p>　　[3]高吉祥.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程[M]??.北京:電子工業(yè)出版社,2007: 122-124.</p><p>　　[4]高吉祥.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)

65、系列教程[M]??.北京:電子工業(yè)出版社,2007: 98-100.</p><p>　　[5]全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（2003）[M]??.北京:北京理工大學(xué)出版社.2005: 66-68.</p><p>　　[6] 林春方.高頻電子線路[M]??. 北京:電子工業(yè)出版社,2007: 38-40.</p><p><

66、;b>　　致謝</b></p><p>　　三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是這三年的一次統(tǒng)考，也是一次重溫所學(xué)內(nèi)容的機(jī)會(huì)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)里我學(xué)會(huì)了許多以前在課堂上沒有學(xué)到的東西，學(xué)會(huì)自己查找相關(guān)資料，設(shè)定方案，去市場(chǎng)上購(gòu)買元器件，制作電路等等，使我受益匪淺。在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫論文的過程中，xx老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的

67、選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了xx老師悉心細(xì)致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在論文的寫作過程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此感謝他們，同時(shí)還要感謝學(xué)校給了我們這次在校實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)。</p><p>　　最后，向在