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基于单片机的宽带放大器设计.doc
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基于单片机的宽带放大器设计.doc
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基于单片机的宽带放大器设计
北京理工大学珠海学院 2010 届本科生毕业设计
1 宽带放大器简介
1.1 什么是宽带放大器
工作频率上限与下限之比甚大于 1 的放大电路。习惯上也常把相
对频带宽度大于 20%~30%的放大器列入此类。这类电路主要用于
对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。用于电视图像信号放大的
视频放大器是一种典型的基带型宽带放大器,所放大的信号的频率范
围可以从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频。这类放
大器通常以电阻器为放大器的负载,以电容器作级间耦合。为了扩展
带宽,除了使其增益较低以外,通常还需要采用高频和低频补偿措施,
以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。可以归入
宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基
带放大器或脉冲放大器(带宽从几赫到几十或几百兆赫),用于测量
仪器的直流放大器(带宽从直流到几千赫或更高),以及音响设备中
的高保真度音频放大器(带宽从几十赫到几十千赫)等。用于射频信
号放大的宽带放大器(大多属于带通型),如雷达或通信接收机中的
中频放大器,其中心频率为几十兆赫或几百兆赫,通带宽度可达中心
频率的百分之几十。
1.1.2 放大器的分类
将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为
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360o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于
180o;丙类放大器电流的流通角则小于 180o。乙类和丙类都适用于
大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高
者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真
太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载
的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然
极近于正弦波形,失真很小。
集成运算放大器主要类别
下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。
1.通用型集成运算放大器
通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中,可满足大多
数情况下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ
型,其中Ⅰ型属低增益运算放大器,Ⅱ型属中增益运算放大器,Ⅲ型
为高增益运算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品,其输入失调
电压在 2mV 左右,开环增益一般大于 80dB。
2.高精度集成运算放大器
高精度集成运算放大器是指那些失调电压小,温度漂移非常小,
以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声
也比较小。其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏,
温度漂移小到几十微伏每摄氏度。
3.高速型集成运算放大器高速型集成运算放大器的输出电压转
换速率很大,有的可达 2~3kV/μS。
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北京理工大学珠海学院 2010 届本科生毕业设计
4.高输入阻抗集成运算放大器
高输入阻抗集成运算放大器的输入阻抗十分大,输入电流非常小。
这类运算
放大器的输入级往往采用 MOS 管。
5.低功耗集成运算放大器
低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小,电源电压也很低,
整个运算放
大器的功耗仅为几十微瓦。这类集成运算放大器多用于便携式电
子产品中。
6.宽频带集成运算放大器
宽频带集成运算放大器的频带很宽,其单位增益带宽可达千兆赫
以上,往往
用于宽频带放大电路中。
7.高压型集成运算放大器
一般集成运算放大器的供电电压在 15V 以下,而高压型集成运算
放大器的供
电电压可达数十伏。
8.功率型集成运算放大器
功率型集成运算放大器的输出级,可向负载提供比较大的功率输
出。
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1.2 课题设计要求 1.带宽 3dB 通频带为 10kHz~6MHz,可以扩
展。
2.增益 (1)最小值为 10dB,基本指标为 40dB,最大值≥60dB。
(2) 可步进调节,在 10~58dB 范围内,步进间隔为 6dB;要
求更高时,步进
间隔为 2dB。(3)可预置增益值,并显示。(4)预置增益值与实
测增益值的误
差要求:在步进间隔为 6dB 时,误差小于 2dB;在步进间隔为 2dB
时误差小于 1dB。
(5)带内增益平坦度要求:在增益为 40dB 时,在 20kHz~5MHz
范围内,增益起
伏小于 1dB。(6)自动增益控制要求:在 4.5V≤V0≤5.5V 范围内,
AGC 范围≥
20dB,即输入信号的 ViH/ViL 大于 12.2 倍。
3.最大输入电压幅度(有效值) (1)基本要求≥3V;(2)扩展
要求≥6.5V;
(3)数字显示正弦电压有效值。
4.噪声性能 在 AV=58dB 时,输出噪声峰-峰值不大于 0.5V。
5.输入阻抗≥1kΩ;负载电阻为 600Ω;单端输入、单端输出。
6.进一步提高各项技术指标,扩展功能。
对题意要求作了如上整理后,在作总体方案设计时,至少有三点
思路易于明
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确:
(1)器件选择必须选择宽带、低噪、增益可程控放大的器件,
且这类器件
必须从新型的高速宽带运算放大器中去寻找;分立元件很难奏效。
(2)硬件系统;根据最大输出电压幅度和最大增益要求,系统
可分为 3 级、
2 级或 1 级(满足基本要求)来实现,每级的增益分配都不会太
大,易于实现。
(3)增益指标这一项,内容较复杂,但主要都是依靠编程技术
来完成。
3.课题的意义
随着社会生产力的发展,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。
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北京理工大学珠海学院 2010 届本科生毕业设计
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