跟着社会出产力的开展，人们火急地要求能够远距离随时随地敏捷而精确地传送多媒体信息。所以，无线通讯技能得到了迅猛的开展，技能也越来越老练。而宽带扩大器
是上述通讯体系和其他电子体系必不可少的一部分，低噪声扩大电路模块很大程度上决议了体系的全体目标。由此可知，宽带扩大器在通讯体系中起到十分重要的效果，所以人们对它的要求也越来越高。
1 整体规划计划
1．1 宽带扩大器规划技能目标
宽带扩大电路的规划中首要考虑增益、通频带、动态规模，安稳性等。这儿规划的首要目标如下：
(1)用5 V单电源供电，输出为50 Ω阻性负载；
(2)扩大器电压增益大于等于40 dB(100倍)，并尽量减小带内动摇；
(3)在最大增益下，扩大器下限截止频率不高于20 Hz，上限截止频率不低于10 MHz；
(4)在输出负载上，扩大器最大不失真输出电压峰峰值大于等于10 V。扩大器输入为正弦波时，可测量并数字显现扩大器输出电压的峰峰值和有效值。
1．2 整体计划描绘
体系组成框图如图1所示。体系首要由4个部分构成：前置扩大电路、可控增益扩大电路、后级功率扩大电路和单片机显现操控模块。榜首级用OPA820ID构成的扩大电路增益为6 dB，完成了输入阻抗匹配；可控增益扩大电路由VCA810组成，完成了-40～+40 dB的动态增益改变；后级扩大电路增益为14 dB；单片机显现操控模块完成对VCA810的操控以及输出电压检测功用并用液晶显现输出电压的峰峰值和有效值。
1．3 电路规划
前级扩大电路由OPA820ID组成，OPA820是单位增益安稳低噪声电压反应运算扩大器，具有特点是：高带宽(240 MHz，G=+2)；高输出电流(±110 mA)；低输入噪声；完美的电流精确性，25℃输入偏置电压=±750μV，输入偏置电流为±400 nA信号从同相端输入，增益为(1+R17／R18)=2倍，为6 dB。电路如图2所示。
选用TI公司出产的集成压控增益扩大器VCA810作为主增益操控，压控增益扩大器的增益与操控电压成线性关系，操控电压由单片机操控DAC发生。VCA810具有-40～+40 dB的增益操控规模，精度到达1 dB，带宽25 MHz。如图3所示。
末级扩大电路由THS3091 D构成，THS3091D是高输出电压低失真的电流反应运算扩大器。具有特点是：高带宽(210 MHz，G=2，RL=100 Ω)；高输出驱动电流(250 mA)；低失真、低噪声；高供电电源规模(5～15 V)；信号从同相端输入，增益为1+1 000／250=5倍。输出选用两个THS3091并联的方法，添加驱动才能。如图4所示。
峰值电压检测电路选用高频三极管组成射级跟从检波电路，三极管包络检波器具有必定的扩大效果，Kd>1，一起还使输入电阻Rid增大为二级管检波器的(1+β)倍。检测得到的峰值经过A／D转化，再由单片机显现输出电压的幅值。检波电路如图5所示。
选用DC／DC定电压阻隔非稳压模块A0512S-2W，将5 V单电源改换成±12 V，再利用稳压模块改换成±5 V电源，给前两级扩大器供电。电路如图6所示。类似地，用定电压阻隔模块A0515S-2W，将5 V改换至±15 V电源为末级扩大器供电。如图6所示。
1．4 理论剖析与核算
(1)增益分配。为完成阻抗匹配，体系榜首级为输入缓冲级，为了扩展体系的通频带，输入缓冲级增益为6 dB。VCA810的增益调理规模为-40～+40 dB，最高的线性增益差错只要0．3 dB／V，末级扩大电路规划了增益为14 dB，这样整个扩大电路的增益为-20～+60 dB可调。 VCA810最大输出电压峰峰值为3．6 V，后级扩大器增益为5倍，能够使最大不失真输出电压峰峰值大于等于10V。
(2)通频带剖析。前级扩大芯片选用OPA820ID，其增益为2的时分，带宽为240 MHz，带宽增益积为480 MHz。VCA810的带宽为固定的25 MHz而末级的THS3091D的带宽增益积为420 MHz，当增益为2时，带宽为210 MHz。由以上剖析可知，整个体系上限截止频率不低于10 MHz。别的，三级电路选用的是直流耦合方法，下限截止频率不高于20 Hz。该体系选用的高速、宽带运放，使信号在通频带内的增益愈加平整。
(3)线性相位。为了使体系在整个通频带内完成线性相位，在规划中严厉依照阻抗匹配准则，使其负载呈纯阻性，构建闭环路。各个%&&&&&%均加有退耦电容，减小寄生电感电容的影响。
(4)按捺直流零点漂移。零点漂移现象是输入电压为零但输出电压不为零的现象。因为体系为宽带直流扩大器，所以各级之间有必要选用直流耦合方法，但是关于高增益的扩大电路，前级的细小输入失调电压经扩大后也将发生较大的偏置。关于宽带直流扩大器，有必要对直流零点漂移有很好的按捺功能。体系的直流零漂由三级一起决议，而且前级电路的偏置对体系影响较大。首要，体系选用了单位增益安稳、低噪声的宽带运放OPA820ID构成前级扩大电路，其次，体系选用了分级消除直流偏置的方法，将VCA810接成了偏置电压可调的电路方式。
(5)扩大器的安稳性。该体系选用了下述方法来削减搅扰，防止自激，进步扩大器的安稳性：依照信号走向布线，各级之间的连线运用同轴电缆；退耦电容尽量挨近芯片电源引脚；关于电流型反应运放THS3091D，特别注意了走线布局，如反应线必定要走最短道路，因为长的线会引起大的附加相移；核算挑选适宜的反应电阻阻值，使其不因阻值太大而发生大的分布%&&&&&%，导致大的附加相移，也不因阻值太大而下降扩大器的带宽。
2 软件规划
MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开端推向市场的一种16位超低功耗的混合处理器(Mixed Signal Processor)。因为它具有极低的功耗、丰厚的片内外设和便利灵敏的开发手法，已成为很多单片机系列中一颗耀眼的新星。关于MSP430系列而言，因为引进了FLASH型程序存储器和JTAG技能，不只使开发工具变得简洁，而且价格也相对低价，而且还能够完成在线编程。程序选用C言语开发。VCA810的VG操控以及输出电压幅值检测、显现的流程图如图7、图8所示。
3 体系测验
3．1 扩大器幅频特性及增益崎岖测验
测验计划：输入信号设为100 mV，调理操控电压VG，测验不同增益下，扩大器的幅频特性。幅频特性测验成果如表1所示。试验成果表明，扩大器的带宽增益积根本等于3．36 GHz，增益能够到达40 dB以上，输出电压峰峰值能够到达29 V，在10 MHz内，增益崎岖简直为零，波形十分滑润，没有自激现象。40dB增益时，扩大器下限截止频率低于20Hz，上限截止频率高于20MHz，成果如表1所示。
3．2 输出端噪声测验
增益调理到40 dB，将输入端短路，测量出输出端噪声电压的有效值为200 mV。
4 结语
本文给出了一个5 V单电源供电的宽带低噪声扩大器的规划。测验成果表明，增益、带宽、带负载才能以及输出电压峰峰值等目标都能满意规划要求。为处理宽带扩大器的自激问题及减小输出噪声，选用了多种方式的抗搅扰办法，按捺噪声，改进扩大器的安稳性。
