射频宽带放大器
主要内容
1. 设计要求
1．基本要求（1）电压增益 Av ≥20dB ，输入电压，输入电压有效值 Ui ≤20m V。Av在 0～20dB 范 围内可调。（2）最大输出正弦波 电压有效值 Uo≥200mV，输出信号波形无明显失真 。（3）放大器 BW -3dB 的下限频率 fL ≤0.3MHz ，上限频率 fH≥20MHz ，并要求在 1MHz ～15MHz 频带内增益起伏 ≤1dB 。（4）放大器的输入阻抗 = 50Ω，输出阻抗 = 50Ω。2．发挥要求（1）电压增益 Av ≥60dB ，输入电压有效值 Ui ≤1 mV 。Av在 0～60dB范围内可调。（2）在 Av ≥60dB 时，输出端噪声电压的峰值 ≤100m V。（3）放大器 BW -3dB 的下限频率 的下限频率 fL ≤0.3MHz ，上限频率 fH≥100MHz ，并要求在 1MHz ～80MHz 频带内增 益起伏≤ 1dB 。该项目要求在 Av ≥60dB （或可达到的最高电压增益点），最大输出正弦波有效值 Uo ≥ 1V ，输出信号波形无明显失真条件下测试。（4）最大输出正弦波电压有效值 Uo ≥1V，输出信号波形无明显失真。（5）其他（例如进一步提高放大器的增益、带宽等）。
2.方案选择与论证
3.系统总体设计方案
系统以MSP430F449单片机为控制核心，硬件部分主要包括前级小信号放大、程控增益放大、后级功率放大和继电器控制模块。软件部分主要包括VCA824压控电压的DAC输出控制和继电器选择和切换控制以及按键和显示，总体框图如下:
具体模块设计
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具体模块设计
二、程控增益放大电路程控增益放大电路是整个系统增益可调的主要部分，它可以实现对增益连续可调。在设计中采用了程控增益芯片VCA824，VCA824是一款宽带，电压线性，连续可变的电压控制增益放大器。其增益最大调节范围可以达到40db，信号带宽可以达到420MHz。在本设计中，使用了20db的调节范围(主要是为了提高调节的裕量) 单片机控制的12位串行D/A TLV5616来实现控制电压的直流输出（0-1V，相应的增益为0-20db）。具体电路如下：
具体模块设计
三、后级功率放大电路系统要求输出负载50Ω，输出电压有效值不低于1V。因此在设计中选择了电流反馈型运放THS3091，旨在增强系统带负载的能力。THS3091带宽可以达到180MHz，压摆率为7300V/us，最大输出电流可以达到250mA，完全满足系统要求，实际测试当输出电压有效值大于1V时，输出波形无明显失真。具体电路如下：
系统采用了电压反馈和电流反馈运算放大器。接下来就这两种放大器的增益设置和稳定性做理论分析。一、增益设置1，正常工作频带内，电压反馈运放的增益和-3dB截止频率表达式分别为：， 即带宽增益积为常数。所以电压反馈运放的-3dB带宽位置受增益的影响，电压增益增大时，带宽成比例下降。在使用电压反馈运放时，要充分权衡电压增益与带宽的关系。
4.理论分析及计算