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一種低噪聲高增益零中頻放大器的設(shè)計與實現(xiàn)

作者: 時間:2014-06-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


最后一級主要是提高驅(qū)動能力并進一步提高增益,需要選用輸出電流能力大的運算放大器。選用LMH6643,該芯片集成了兩個運放,可分別為前面的差分信號提供服務,可用±5 V供電,線性輸出電流達±75 mA,壓擺率為130V/μs.圖4給出了反相信號的放大電路原理圖,正相信號與反相信號的工作原理一致,采用的也是多路反饋結(jié)構(gòu),放大倍數(shù)為7倍,R19=2 kΩ,這個電阻特別重要,不合適的值會引起信號的失真。

2設(shè)計結(jié)果

原理圖設(shè)計完成后就開始PCB的制作,使用公司的OrCAD軟件畫PCB板。由于前級通常是高頻電路,為防止高頻信號泄漏對其產(chǎn)生干擾,同時也為了安裝方便,將電路板裝配在金屬盒中,設(shè)計的電路板為單面板,底層全為地。設(shè)汁的電路板尺寸為45 mm×25 mm.圖5和圖6為設(shè)計的PCB與實物圖。


圖5 實際PCB圖

本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/258329.htm

圖6 裝配好的實物圖

3測試結(jié)果

對設(shè)計好的電路板進行焊接和裝配,采用±8 V供電,經(jīng)過7905和7805兩款穩(wěn)壓芯片后得到-5 V和+5 V,為設(shè)計中用到的運算放大器芯片OPA1612,ADA4941-1,LMH6643進行供電。


圖7 測試結(jié)果

圖7(a)為輸入信號峰峰值為2 mV,頻率為50 kHz時的波形,其輸出峰峰值為5.6 V,可得到該放大器的增益為68.9 dB;圖7(b)給出了50 kHz時的頻譜特性,其中在61 kHz處的頻譜是由信號源本身自帶的,與設(shè)計的系統(tǒng)無關(guān);圖7(c)顯示了整個系統(tǒng)的濾波特性,其3 dB帶寬約為150 kHz,由于設(shè)計中采用了巴特沃斯濾波器結(jié)構(gòu),在150 kHz內(nèi)的頻率響應曲線比較平滑,觀察頻譜幅度可以發(fā)現(xiàn)信號比噪聲幅度至少大40 dB,抑制噪聲效果良好;圖7(d)顯示了用ADA4941-1芯片來實現(xiàn)單端轉(zhuǎn)差分的測試結(jié)果,可以看出,在4倍放大的情況下相位偏差與幅度偏差均非常?。粓D7(e)為測試信號不失真情況下最大可輸出電壓峰峰值為9.8V.從以上測試結(jié)果可以看出,設(shè)計效果良好,實現(xiàn)了、高增益的目標。

4結(jié)論

文中主要闡述了一種零中頻放大器的設(shè)計原理與實現(xiàn),重點介紹了設(shè)計依據(jù)、芯片選擇及其工作原理,并簡單介紹了設(shè)計中該注意的問題。該系統(tǒng)目前已通過最終的測試,測試結(jié)果良好,實現(xiàn)了、高增益的設(shè)計目標。


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