宽带放大器设计(编辑修改稿)

宽带放大器设计(编辑修改稿)内容摘要：

方案论证及比较 方案论证及比较 方案一： 系统信号主导通道由三个部分构成。 并设前置放大倍数为Au1=1，末级功率放大器放大倍数 Au3=10，中间放大器的放大倍数 Au2=10(1+4Ug)，其系统总电压放大倍数为 Au= Au1 Au2  Au3 =10(2+4Ug) ，于是 Uo=Ui 10(2+4Ug) 一般而言， Ui是未知的，而 Uo通过真有效值电路可以测量得到，而测得 Uo时 Ug也是预置的 (已知的 )。 于是可以算得 Ui当时值，即 Ui=Uo /10(2+4Ug)。 根据题目要求， AGC要求输出电压稳定在 ~。 此时，令 Uo=5V。 算出对应的控制电压值 Ug。 三、自动增益控制部分    2U5lg412UUlg41Uiiog此时，由单片机控制输入一个新的控制电压 Ug给增益可控AD603，便在输出端得到一个稳定的电压值 5V。 其控制过程如下： 设定一个数字量 D — D／ A转换成 Ug — 测量输出电压真有效值 Uo — 计算即时的 Ui值 —计算值 Uo=5V时对应的 Ug的数值 —由控制器输入 Ug的值 —得到 Uo=5V。 若输入电压 Ui改变了， Uo也会改变，当 Uo超过 ~时，立即按上述过程对 Ug进行修正，使 Uo稳定在 5V左右。 方案论证及比较 三、自动增益控制部分 方案二： 由方案一知， Ui的数值是由控制器计算得到的。 如果 Ui的值能实时测出，即时地控制电压值 Ug可以立即算出。 在计算出的 Ug控制下输出 Uo为恒定值 5V。 但是 AD603测量小信号时会带来较大的误差。 解决的办法是先将输人的小信号经过 (XI、 X X100)放大，放大到AD603可以接受的范围。 方案论证及比较 三、自动增益控制部分 方案比较： 因为输出电压有效值要求测量，输入电压有效值不要求测量，若采用方案二会增加一些硬件工作量，故选择方案一。 根据赛题要求，放大器通频带从 10kHz～ 6MHz，单纯用音频或射频放大的方法来完成功率输出，要做到 6V有效值输出难度较大，而用高电压输出的运放来做又不太现实，因为市场上很难买到宽带功率运放。 这时候可以采用分立元件完成。 方案论证及比较 四、功率输出部分 (末级功率放大器 ) 方案论证及比较 方案一： 利用高速 ADC对电压进行采样，将一周内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得到电压有效值，即 此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样难且计算量大，增加了软件的难度。 五、测量有效值部分 n1i2iUN1U 方案二： 对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行 ADC采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值并显示。 只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。 但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。 方案论证及比较 五、测量有效值部分 方案三： 采用集成有效值／直流变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。 这样可以实现对任意波形的有效值测量。 变换芯片选用 AD637。 AD637是有效值／直流变换芯片，它可测量的信号有效值可高达 7V，精度优于 ％，且外围元件少，频带宽。 该方案硬件、软件简单，精度也很高，但不适用于高于 8MHz的信号。 方案比较： 方案三硬件易实现，并且 8MHz以下测得的有效值的精度可以保证，故选择方案三。 方案论证及比较 五、测量有效值部分 系统硬件设计 经过上述的方案论证，并结合题目的任务与要求，可构思如下系统整体方框图。 图中将输入缓冲、 60MHz宽带放大器放在一个屏蔽盒内，功率放大器放在另一个屏蔽盒内。 中间采用同轴电缆相连，目的在于抗干扰。 由于 AD637的输入电阻只有 100，必须加入输入缓冲部。