一种可编程宽带放大器的设计
1 引言
随着微电子技术的发展,宽带放大器在科研中具有重要作用。宽带运算放大器广泛应用于A/D转换器、D/A 转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。这些电路要求运算放大器具有较高的频带宽度,电压增值。为此,以可编程增益放大器THS7001和可变增益放大器AD603为核心,设计一种可编程宽带运算放大器。该电路增益调节范围为-6~70 dB,步进间距为6dB,AGC为60 dB,-3 dB通频带为40 Hz~15MHz。矩阵键盘设置增益值、步进,点阵液晶显示实时电压有效值,人机界面友好,操作简单方便。
2 系统总体设计方案
该系统主要由可控增益放大器、功率放大与峰值检波、单片机显示和控制3大模块组成。其中可变增益放大器以THS7001和AD603为核心。单片机控制THS7001实现增益粗调,并通过D/A转换控制AD603实现增益细调,从而使总增益在- 6~70 dB的宽频带范围内线性变化。前置放大器采用由宽带电压型反馈运放THS4011构成的射极跟随器,可有效提高输入电阻;后级功率放大器采用电流型反馈运放AD811,提高系统带负载能力。由二极管峰值检波电路测量峰值,并通过A/D转换、D/A转换实现自动增益控制。通过键盘手动预置增益值,LCD实时显示预置增益值并输出有效值。其系统总体设计框图如图1所示。
3 器件选型及理论分析
3.1 输入级电路运放选型
由于该电路噪声主要取决于第一级放大器。所以选择第一级运放成为决定噪声大小的关键。电压反馈型(VFB)运算放大器具有同相和反向输人端阻抗基本相同(均为高阻),低噪声,更好的直流特性,增益带宽积为常数。反馈电阻的取值自由等特点:而电流反馈型(CFB)运算放大器则具有同相输入端为高阻阻,反向输入端为低阻抗,带宽不受增益影响,压摆率更快,反馈电阻的取值有限制等特点。由此看出,CFB放大器适用于那些需要压摆率快、低失真和可设置增益而不影响带宽的电路;而VFB放大器则适用于那些需要低调电压、低噪声的电路。因此选用电压反馈型运放THS4011作为前级输入。THS4011是一款高速低噪声运算放大器,其带宽为290 MHz,压摆率为310 V/μs,输入噪声为
4.2 峰值检波电路
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