題目名稱：寬頻帶放大器的設計
摘要： 本寬頻帶放大器主要由三個模組組成：電源部分，放大部分和微控制器控制顯示部分，其中放大部分為主體部分，包括增益可控和功率放大兩部分。
電源部分通過兩級濾波穩壓作用，可以得到很穩定的±12伏和5伏直流電壓輸出，滿足了整個系統的所有電源需求；放大部分中增益可控部分通過2n2222的兩級放大可以穩定的輸出有效值為4伏的電壓，增益可控範圍為1db，並且頻寬能輕鬆地達到題目要求，功率放大部分在20mhz以下增益非常平穩，有穩定的直流特性；微控制器控制的顯示部分能在led上實時顯示輸出電壓的有效值，放大結果清晰明了，並且達到的精度也很高。整個系統進行了合理的級聯和阻抗匹配,加入后級負反饋互補輸出級,全面提高了增益頻寬積和輸出電壓幅度。應用微控制器和數字訊號處理技術對放大後的電壓進行顯示,系統穩定性好,可控範圍大,完成了題目的所有基本和發揮要求。
關鍵詞： 放大可控增益顯示穩定
目錄1 方案論證與比較 4
1.1 可控增益放大部分方案論證 4
1.2 功率放大部分的選擇方案論證 4
1.3 微控制器顯示部分方案論證 4
2 系統設計 5
2.1 總體設計 5
2.2 單元電路設計 5
2.2.1 直流穩壓電源的設計 5
2.2.2 放大電路的設計 6
2.2.3 顯示電路的設計 7
3 系統測試 7
4 結論 9
參考文獻： 10
附錄： 10
附1：元器件明細表： 10
附2：儀器裝置清單 10
方案一為了易於實現最大40db增益的調節,可以採用d/a晶元ad7520的電阻權網路改變反饋電壓進而控制電路增益。又考慮到ad7520是一種廉價型的10位d/a轉換晶元,其輸出vout=dn×vref/210,其中dn為10位數字量輸入的二進位制值,可滿足210=1024擋增益調節,滿足題目的精度要求。它由cmos電流開關和梯形電阻網路構成,具有結構簡單、精確度高、體積小、控制方便、外圍佈線簡化等特點,故可以採用ad7520來實現訊號的程式控制衰減。
但由於ad7520對輸入參考電壓vref有一定幅度要求,為使輸入訊號在mv～v每一數量級都有較精確的增益,最好使訊號在到達ad7520前經過乙個適應性的幅度放大調整,再通過ad7520衰減後進行相應的后級放大,並使前後級增益積為1024,與ad7520的衰減分母抵消,即可實現程式控制放大。但ad7520對輸入範圍有要求,具體實現起來比較複雜,而且轉化非線性誤差大,頻寬只有幾khz,不能滿足頻帶要求。
方案二根據題目對放大電路的增益可控的要求，可以考慮直接選取可調增益的運放來實現，如運放ad603，這種方法雖然整合度高，易於數位化，但是該整合運放的**昂貴，易被損壞，且不易購買，不利於放大器的廣泛推廣。
方案三簡單的放大電路可以由三極體搭接的放大電路實現。為了滿足增益60db的要求,以採用多級放大電路實現。對電路輸出用二極體檢波產生反饋電壓調節前級電路實現自動增益的調節。
本方案採用分立元件,如三極體等,電路雖然有些複雜,但器件價位低廉，容易購買，經過適當的調節也可達到很高的穩定性，而且可以經過計算得到最合適的輸入輸出阻抗、放大倍數等引數,電阻電容可根據需要更換,在此時看來較積體電路靈活。因此,我們決定採用這個方案，使用分立元件自行搭建增益可控放大器。
方案一：使用普通三極體和lc振盪迴路搭建兩級振盪放大電路，lc振盪迴路放在三極體的集電極，級間採用電感耦合方式。電路容易改進，引數要求易實現且價效比較高。
方案二：
方案三：
方案一使用液晶屏顯示。本設計中只需顯示電壓放大後的有效值，因此沒必要用液晶屏來顯示，另外，液晶屏**昂貴，安裝麻煩，容易損壞（燒壞）。
方案二使用數碼管顯示。數碼管具有耗能低、電壓低、壽命長、對外界環境要求低，易於維護等優點，同時它是採用bcd編碼顯示數字，程式編譯容易，資源占用較少，精度比較高，稱量快，精度可靠，操作簡單。因此採用led來做顯示模組。
根據題目要求，我們結合考慮到的各種方案，認真分析，謹慎取捨，充分利用模擬和數字系統各自的優點，發揮其優勢，採用分立元件自行搭建增益可控放大器，大大提高了電路系統的靈活性和經濟效益；顯示部分用數碼管節能環保，操作簡單，精度可靠。整個系統的原理框圖如下圖所示。
輸入訊號通過增益控制電路放大，放大倍數由光電耦合和撥碼開關實現控制功能，經過該級放大後，訊號進入功率放大電路先將電壓放大而後放大電流，從而完成功率放大作用，最後，放大輸出的電壓有效值用微控制器控制的led來顯示。
本電源採用橋式全波整流、大電容濾波、三端穩壓器件穩壓的方法,產生各種直流電壓,如±12v,± 5v等都可以買到相應的固定輸出的三端穩壓晶元,如lm7812、lm7805，因此，在做電源時，簡單方便，效能較高，具體電路如下圖所示。
放大電路部分由增益可控電路和功率放大電路兩部分組成：
增益可控電路：這部分電路中各級的基極偏置電阻均用電位器來代替，靈活可調，通過調節各放大級的基極偏置電阻來控制集電極電流ic,使不同的放大級處於不同q點，並且級間採用阻容耦合，使得前後級間q點互不影響，從而避免了傳輸過程中訊號的失真，使整個系統前後協調，功能完善。具體電路如下圖所示。
功率放大電路：具體電路如下圖所示：
顯示電路採用微控制器的程式控制來控制驅動數碼管，利用模擬訊號與數碼訊號的相互轉化，將模擬訊號通過微控制器系統進行處理，並在數碼管上顯示輸出電壓的有效值，精度可達0.01.具體電路如下圖所示。
3.2 電路要求測試
3.2.1放大器輸出訊號測試
結果分析：經過以上資料，我們可以得到，雖然顯示部分有一定的誤差，但總的來說，這部分電路的精度還算可以。
由於查閱了大量資料，對電路進行了仔細地推敲，雖然在設計的過程中遇到不少麻煩，但是總的來說，系統結構設計合理，功能電路實現較好，系統效能優良、穩定，較好地達到了題目要求的各項指標。
[1] 童詩白,華成英.《模擬電子技術基礎（第四版）》[m].北京：高等教育出版社，2023年
[2] 閻石.《數字電子技術基礎（第五版）》[m].北京：高等教育出版社，2023年
[3] 謝自美.《電子線路綜合設計》[m].湖北：華中科技大學出版社，2023年
[4] 劉守義.《微控制器應用技術（第二版）》[m].西安：西安電子科技大學出版社，2023年
[5] 黃智偉.《全國大學生電子設計競賽電路設計》[m].北京：北京航空航天大學出版社，2023年
附1：元器件明細表：
1、 ad89s52
2、 74ls74
3、 74ls02
4、 adc0809ccn
5、 數碼管ark sr440563k
附2：儀器裝置清單：
1\數字示波器
2、直流穩壓電源
3、訊號發生器
寬頻放大器設計報告
寬頻放大 摘要 本系統以ti公司的高精度 快速度 寬頻運算放大器opa820id 可程式設計器件vca822及超低功耗msp430f169微控制器為核心實現了20hz 10mhz交流小訊號的寬頻放大及輸出電壓峰峰值和有效值的測量與顯示。設計採用自製的直流穩壓電源為系統供電 opa820id構成系統的...
寬頻直流放大器設計
放大器能把輸入訊號的電壓或功率放大的裝置，由電子管或電晶體 電源變壓器和其他電器元件組成。放大器的原理是高頻功率放大器用於發射機的末級，作用是將高頻已調波訊號進行功率放大，以滿足傳送功率的要求，然後經過天線將其輻射到空間，保證在一定區域內的接收機可以接收到滿意的訊號電平，並且不干擾相鄰通道的通訊。高...
實踐報告寬頻功率放大器
實踐報告 課程名稱 電子電路設計與實踐 一 題目 寬頻功率放大器 院系班級 學生姓名 學號完成日期 2009 年 10 月 15 日 一 電路可實現的功能 該電路由二級直接耦合放大電路和兩個射級跟隨電路組成，可以將20hz 2000khz的輸入訊號放大100倍，並且無明顯失真，輸入阻抗大於500k，...