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射频宽带放大器的增益控制设计与研究

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射频宽带放大器的增益控制设计与研究
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摘 要: 该系统是基于高频宽带运放OPA695和可控增益放大器LMH6502组合而成的射频宽带放大器,可实现0~60 dB连续可调。由于OPA695是一款具有超低输入噪声电压信号的电流型运放,所以将其作为前级放大。LMH6502作为第二级放大电路可通过DA控制其增益大小,变化范围为-40~20 dB。最后一级经OPA695进行信号的总体放大,使其总增益可达到60 dB以上。调零电路使整个放大器最大程度的减小了直流偏移,并通过减小电源纹波和使用屏蔽线等方法将噪声减小到最小。同时,放大器增益可预设,并可将增益同步显示在LCD上。

关键词: 射频宽带放大器; OPA695; LMH6502; 调零电路

Design and research for gain control of radio frequency broadband amplifier

XIE Jun, SHENG Qing?hua, MAO Li?jian

(School of Electronics Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)

Abstract: The RF broadband amplifier is composed of high bandwidth operational amplifier OPA695 and controllable gain amplifier LMH6502. It can continuously adjust the gain from 0 dB to 60 dB. Since the OPA695 is a current operational amplifier with ultra?low voltage?input noise, it serves as a preamplifier. LMH6502, as the second?stage amplifier, can use DA to control the gain whose variation range is -40~20 dB. The final signal is amplified by the OPA695. As a result, the total gain can reach to more than 60 dB. Zeroing circuit reduces the DC offset of the entire amplifier to the maximum degree, and reduces the noise to the minimum by reducing the power supply ripple and using shielded wire and other methods. Meanwhile, the amplifier’s gain can be pre?set, and can be synchronously displayed on LCD.

Keywords: radio frequency broadband amplifier; OPA695; LMH6502; zeroing circuit

0 引 言

随着现代电子和通信技术的迅速发展,射频宽带放大器在通信领域发挥着越来越重要的作用,在移动通信,雷达通信,信息对抗等领域现已广泛的应用。它常常用于通信设备接收机的前端,将通信设备接收到的信号进行放大到合适的功率然后送到传感器进行信号的处理和分析。在射频领域,传统的放大器因频带窄、增益低等自身特点,往往无法应用。为此,这里以德州仪器公司的LMH6502和OPA695为核心,设计一种射频宽带放大器,可对有效值不小于1 mV的交流正弦信号进行放大,该射频宽带放大器的频率为0.3~100 MHz,增益可实现60 dB范围调节。该系统精度高,实用性强,具有很重要的现实意义。

1 方案论证与比较

1.1 MCU选择

1.3 可调增益放大器选择

方案一:VCA822是一款直流耦合型宽频带压控增益放大器,按V/V线性变换,最大工作频带宽度可达150 MHz。放大器增益由控制电压和外围电阻阻值共同决定,需双极性电压控制(-1~1 V),并且容易自激。

1.4 DAC控制可调增益放大器调节方式

2 理论分析与计算

2.1 宽带放大器设计

2.2 频带内增益起伏控制

造成频带内增益起伏的原因很多,其中包括运放幅频响应不平坦及供电电源不稳定等。为了防止因为放大倍数过高而使起伏变大,所以我们将电路增加级数,将每一级的放大倍数变小,这样可以满足带宽及增益要求且减小频带内增益起伏。

2.3 射频放大器稳定性

本系统为射频宽带放大器,频率很高,并且放大倍数较大,为不影响带宽,采用多级级联,但是系统稳定系易受影响,容易产生自激现象。为了提高放大器的稳定性,必须要将供电电压滤波,否则容易混入高频噪声,这里们通过屏蔽盒进一步对外界影响进行巩固。系统的稳定性主要取决于系统的相位裕量,所以必须要留有适当的相位裕量。在本系统中,将高频信号部分全部采用双面板印制,并且采用铜板大面积接地,减小接地回路,电容电阻全部采用贴片封装,减小元器件影响。

3 电路与程序设计

3.1 系统组成

系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体框图

3.2 LMH6502增益可调模块

LMH6502的直流偏差有两部分:共模Offset和差模Offset。如图2所示,将Vin接GND,然后在Vg上输入一个方波(低电压0 V,高电压2 V),这样增益就会在最大和最小之间变化。差模Offset会随着增益放大和缩小,共模Offset不变。这样就会看到方波。调节R10可以将方波部分减小到零,调节R14可以将方波下方的直流部分减小到零。

由于Offset会随增益变化,所以这个调节方法不能将Offset完全消除,只能最大抑制。不过高频电路中常采用AC耦合,所以小的Offset不影响电路性能。另外,需要注意的是共模电压要正确,共模电压超出范围会导致Offset异常。

4 测试方案与测试结果

图2 LMH6502可调增益放大器图

4.1 测试方案与测量结果

测试方案:输出级加上50 Ω负载,将输入端短接,测量输出端噪声峰峰值,调节放大器增益,测量不同带宽,不同增益时的放大器的幅频响应。

(1) 通频带增益测量测试,如表1所示。

结论:由上表可知,频带内增益特性均达到要求。

(2) 最大电压增益及最大增益起伏测试,如表2所示。

表2 通频带增益起伏特性

(3) 输出电压噪声测量。将增益设置为60 dB,输入端短路到地,记录输出端电压峰-峰值VONPP=93 mV。

(4) 放大器输入阻抗及负载的测量。

电路的输入阻抗为50.3 Ω,电路的负载电阻为49.2 Ω。

4.2 测试结果分析

由测试结果发现本系统基本满足题目中各项要求,系统能够完成各项指标主要得益于选择器件的准确性。选择高增益高带宽运放和可调高增益可衰减器件LMH6502,并且采用多种抗干扰的措施,如使用了SMA头作为输入级,使用屏蔽盒进行信号屏蔽,严格遵循芯片厂商的布线意见。

根据测试结果可知放大器的最大增益,最小输入电压,最大输入电压,最大输出噪声,带负载能力等都达到了设计的要求。在进行个别项测试时由于空气中以及各种仪器中存在的噪声比较大,所以对前级放大电路做了屏蔽。

5 结 语

本设计是基于单片机MSP430G2553的射频宽带 放大器,选择了高增益宽带运放OPA695和可控增益放大器LMH6502,通过单片机控制可实现0~60 dB增益可调,并且满足了0.3~100 MHz频率内具有很好的平坦性。从测试结果来看,验证该系统可行性和实用性。

参考文献

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摘 要:随着我国社会经济的快速发展,社会经济的各个领域都相继进入到信息化时代,在电子信息技术的这种广泛应用形势下,大量电脑设备、通讯设备和医疗设备等需要高质量高效率的电源系统。因此不间断电源系统应运而生并且被大量应用。......
嵌入式Java反射机制的设计与实现
发布时间:2022-12-24
摘要:Java反射是提高软件系统灵活性的重要技术,它是Java被视为动态语言的一个关键特性。虽然CLDC规范并不支持反射,但是在基于Java技术的嵌入式领域,反射仍有其应用需求。Sun公司根据CLDC规范发布了一套嵌入式Java技术的参考实现,其虚拟机被称作KVM。通过分析KVM的相关数据结构和机制,详细描述了反射机制的设计原理,并提出了一种在KVM中扩展反射功能的实现方案,经过测试证明该方案是可.........
浅析低速电动车用电机控制器的设计与实现
发布时间:2023-08-28
引高 随着新能源产业的兴起,电动汽车以低成本运营,绿色环保等优势进入到人们的生活中。低速电动车作为一种新型的代步工具,在农村占据了很大的市场。但是低速电动车目前使用的电机及控制器大多为直流有刷控制系统。直流有刷控制系统......
STO助力宽带流量经营智慧经营,赢在宽带
发布时间:2023-07-10
随着“宽带中国”战略的贯彻实施,我国的宽带业务正朝着多元化、规模化的方向迅猛发展,激增的上网流量导致网络负荷不断增加,迫使运营商不断投资扩容网络带宽;另外,国务院总理李克强连续三次督促“提网速、降资费”。网络的不断升......
铅酸蓄电池温度控制装置的研究与设计
发布时间:2015-09-11
【摘 要】随着电子化自动化的提高,电控单元不断增多,铅酸蓄电池的适用范围越来越广。为了改善铅酸蓄电池在外界温度较高或者较低的情况下的使用寿命和工作稳定性,我们设计了一种铅酸蓄电池的温度控制装置,该温度控制装置由壳体、硅......
单机架四辊铝带冷轧机计算机控制系统研究与应用
发布时间:2022-10-22
【摘要】:本文以下内容将对单机架四辊铝带冷轧机计算机控制系统研究与应用进行研究和探讨,以供参考。 【关键词】:单机架四辊铝带冷轧机;计算机;控制系统 中图分类号:G623 文献标识码: A 1、前言 近年来,随着我国工业......
浅谈如何抵抗PLC―变频器控制系统干扰
发布时间:2022-11-10
摘 要:随着PLC变频器控制系统的应用逐步广泛,各式各样的干扰致使系统实际工作时经常出现误动作,电机损耗等,采用合理的措施能提升PLC变频器控制系统的可靠性。文中从变频器存在的干扰问题展开研究,介绍了提升PLC变频器抗干扰性能......
基于PLC的卧式锂带挤压机控制系统设计与应用
发布时间:2023-05-07
【摘 要】介绍了卧式锂带挤压机的控制构思和工作机理,提出基于PLC的卧式锂带挤压机控制方案,采用三菱FX2N-48MR可编程控制器对锂带挤压机控制功能的实现,编制了梯形图程序。实践表明,该方法运行可靠,达到了锂带挤压的工艺要求。 ......
处理音频与视频的教学设计
发布时间:2022-11-11
处理音频与视频的教学设计 一、教材分析 1. 教学目标 使学生学会利用常用软件来播放音视频、对音视频文件格式进行转换,以及制作、编辑电影。 2. 教学重点 熟练应用Windows Media Player、Windows Movie Maker常用软件对音频播放、视......
《电器控制与PLC技术》课程设计与工程实践课题集
发布时间:2023-05-27
目 录 课题1: 十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试 课题2: PLC 控制变频调速系统设计与调试 课题3: 五层电梯模型 PLC 控制系统设计与调试 课题4: 五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 课题5: 机械手操作控制装置 课题6:......
基于嵌入式Linux的MediaPlayer播放器设计
发布时间:2023-08-07
摘 要:本文研究了一种基于嵌入式Linux操作系统的Media Player播放器。应用GTK+图形开发工具完成播放界面的模块化设计,利用视频解码器来增强对数字视频进行压缩、解压缩的程序或者设备进行处理来实现对媒体格式和传输协议的可拓展能......
挖掘机雨刮器智能控制电路设计
发布时间:2023-01-31
摘要:目前,为使挖掘机操作人员具有更广阔的视野,通常挖掘机前窗被设计为可开启式,当前窗拉起时,前窗玻璃会沿着设置在驾驶室内的轨道移至驾驶室的顶棚上,以方便挖掘机操作人员操作时观察前方或上方。挖掘机操作人员在工作时将前......
研究建筑工程设计质量控制
发布时间:2022-11-17
0引言建筑工程设计作为建筑工程施工的最初环节,从根本上影响着建筑工程成本、使用寿命、建筑舒适度等。做好建筑工程设计质量控制工作,对于整顿建筑市场规范化,推动我国城市化进程以及促进社会经济效益的提升都具有重要现实意义。1建筑工程设计质量控制的重要性建筑工程设计与施工是保障建筑工程能够顺利完成建设任务的两个重要环节,而建筑工程的设计作为前期控制环节,对于后期的施工及整个工程的成功起着决定性的作用。据国.........
建筑工程后浇带质量控制研究
发布时间:2022-11-18
摘要:目前,随着科技的发展进步,国家人口也在急剧增加,所以土地资源情况也愈发严峻,有效的利用土地资源是现代发展中最重要的问题。所以,在这样条件的影响下,我国高层建筑逐渐成为了城市建设的主要部分,与此同时我国的建筑行业也得到飞速发展。而在建筑工程施工中,后浇带施工逐渐成为整个施工过程中主要施工部分。在建筑过程中,裂缝和变形是最容易出现的问题,为了解决这一问题所以才有了后浇带技术,但是后浇带技术也有着.........
EPS高频逆变技术及其控制策略的研究
发布时间:2022-10-25
【摘 要】EPS高频逆变器是消防应急电源的核心部位。而在现阶段的国内市场上由于EPS逆变器一般使用的控制模式一般都为模拟电路和主电路拓扑,从而导致了EPS产品的体积大、效率低、成本高、可靠性差等复杂的一系列问题。针对以上问题,......
关于高频焊接场所电磁辐射屏蔽与防护发研究
发布时间:2023-03-13
引言 高频电磁辐射是指在高频振荡引弧或电子束焊接时,由于高频电磁场的存在而对周边环境造成的影响。高频辐射通过致热和非致热两种途径产生相同的效应,长期工作在高频电磁场的作用下的作业人群,将可能会引起植物神经功能紊乱和神经......
计算机理论直流电机速度控制器设计
发布时间:2023-08-09
查字典论文网小编为你提供论文范文:“计算机理论直流电机速度控制器设计”,大家可以结合自身的实际情况写出论文。计算机理论直流电机速度控制器设计以上就是我们为您准备的“计算机理论直流电机速度控制器设计”,更多内容请点击查字典......
农村集体经营性建设用地增值收益分配机制研究
发布时间:2023-02-25
摘要:农村集体经营性建设用地是相对农村公益性建设用地的集体土地。当集体经营性建设用地可以入市流转时,农民可依所有权和承包经营权参与分配增值收益;政府可依公共产品投资者和市场经济调控者身份参与分配增值收益。建立兼顾国家......
光寻址型传感器中光源控制系统的设计与实现
发布时间:2013-12-18
关键词:光寻址型传感器光源阵列FPGAVisual Basic 1、引言 本文在主板设计上采用了基于FPGA(可编程逻辑器件)芯片的设计方案,其中的系统功能描述使用了VHDL语言;软件设计上,以Visual Basic为平台,为硬件系统开发了交互式光......
审计:民主与法制建设的利器
发布时间:2013-12-18
[摘 要] 现代 审计是民主与法制的产物;现代审计是加强民主与法制建设的重要工具;可以通过多种途径发挥国家审计在民主法制建设中的作用。 [关键词]审计;民主;法制建设;利器 近年来,由李金华审计长在全国人大常委会所作审......
基于 Java 的多媒体播放器研究
发布时间:2022-08-17
一、概述 多媒体技术的概念和应用出现于上个世纪 80 年代初期,随着计算机技术的和通讯技术的高速发展,多媒体技术越来越成为计算机人们关注的热点技术之一。多媒体技术以丰富多彩的图片、文字、声音、视频、动画等各种形式改变或影响......
有关飞行汽车定位控制器的研究
发布时间:2016-10-13
引言 自1917年第一辆飞行汽车问世以来,人们便开始了对飞行汽车的大量探索。多年 来,发明家和飞行爱好者们设计了多种性能良好的飞行汽车。当今交通拥堵日益严重,各国都在竞相研发飞行汽车,该领域的研究越来越重要。飞行汽车的研制......
FDI、经济增长与碳排放关系的实证研究
发布时间:2023-03-20
关键词:FDI 经济增长 碳排放强度 多元回归分析 中图分类号:F205 文献标识码:A 一、引言 随着经济全球化的进程逐步向纵深发展,与之相关的各种问题也愈演愈烈。在当前人们对可持续发展有了更深刻认识的情况下,经济全球化对全......
UG注射模设计系统在模具设计与制造中的应用
发布时间:2015-09-10
摘要:UG注射模设计成为目前模具设计与制造中广泛应用的设计系统,是模具设计与制造业的首要选择。文章首先对UG注射模设计系统进行了概述,然后介绍了注射模计算机辅助设计系统的具体工作流程,进而分析了UG的模具设计模块中数据库开......
电子综合设计实验设备的研制音频处理电路的设计
发布时间:2022-08-21
电子综合设计实验设备的研制音频处理电路的设计 [摘要]根据单片机和FPGA相关课程的简要介绍,简要地介绍了电子综合实验设备的设计思路、构架、结构特点并对其中的音频处理电路作详细地介绍。 [关键词]音频处理模块 单片机 FPGA LM386 ......
计算机智能视频监控之目标跟踪的探索与研究
发布时间:2023-05-13
计算机智能视频监控之目标跟踪的探索与研究 1 概述在人类的活动所涉及的各种信息中,以视觉信息所占是比重最大。人类主要依靠视觉系统来形成记忆。计算机视觉系统便是模拟人类视觉系统的某些功能,用摄像机和电脑代替人眼对目标进行识别......
中国宽带重生
发布时间:2022-11-15
在沉寂了两年后,中国终于重启了新一轮的光纤宽带升级运动。 3月1日,工信部又下发了《宽带接入网业务开放试点方案》,文件中针对民资进入宽带接入网络业务提出三种模式:一种是建设宽带接入网络基础设施;另外两种模式是资本合作模......
基于H.264的嵌入式网络视频服务器的设计与开发
发布时间:2023-08-06
摘要:基于Freescale公司的IMX27视频处理芯片,设计、开发了一种网络视频服务器。服务器以裁剪的Linux为操作系统,服务端和客户端的交互通信采用多线程和短连接的方式,有效地节约了系统资源,减小了对服务器CPU的占用率。为获取高清晰度的视频图像,应用自适应反交错算法分别对静止、运动图像进行拼接和插值,实现了反交错图像变换,保证了数据的完整性,提高了图像的清晰度。最后给出了所开发服务器的具体.........
机械设计自动化设备安全控制研究
发布时间:2023-03-25
摘 要:随着科学技术快速发展,机械设计的时候自动化程度变得越来越高,对于机械设计的安全性要求越来越高。机械设计过程中必须注意自动化设备安全控制,只有机械安全稳定运行才能够保证生产工作安全稳定进行。本文主要针对机械设计过......
静止无功发生器控制策略研究
发布时间:2015-08-07
摘 要:随着社会的发展,用户不仅要求供电的连续可靠性,同时对供电质量提出了更高的要求,但是由于受到各种因素的影响,导致电网质量明显降低。静止无功发生器是电网无功补偿装置的一种。通过检测电网中的电流状况,并且反馈控制驱动......
数字会议系统自动控制功能研究与设计
发布时间:2023-08-05
【摘 要】随着网络通信技术、多媒体音视频传输技术的快速发展,促进了数字会议系统的应用和改进,取得了显著的成效。数字会议系统经历了多年的发展,功能逐渐完善,逐渐取代了传统的现场会议模式。数字会议系统自动控制技术包括多点控......
高效率的D类放大器
发布时间:2022-12-07
摘 要 本文按照放大器的不同分类阐述了甲类放大器p乙类放大器p甲乙类放大器pD类放大器的工作原理,并对各种放大器的性能进行比较,进一步论述了D类放大器的工作原理分析他的调制方式――脉宽调制。D类放大器的组成,并通过计算分析确......
基于STC12C5A高精度铁路移频发生器的设计
发布时间:2015-09-10
摘 要 本文描述了利用STC12C5A系列单片机为主控核心和AD9833芯片实现连续相位的移频信号的设计,通过铁路专用移频表的测量和校验,AD9833在单片机的控制下所产生的连续相位的FSK移频信号,误差均在0.1Hz以下,可见该移频信号具有极高......
PLC模糊控制在带式输送机控制系统中的应用研究
发布时间:2023-04-15
摘要:随着我国社会水平的提高,煤矿产业的发展,人们对煤矿生产的安全性也提出了更高的要求。在煤矿的生产过程中,带式输送机控制系统能否安全顺利的运行会直接对矿井的经济效益产生影响,对煤矿的生产有着重要的意义。在本文中,将......
基于TCP/IP的智能门禁控制系统的研究与设计
发布时间:2022-12-06
摘要:智能门禁系统广泛地应用于社会生活的多种场景。该设计主要利用WIFI电路、RFID、蜂鸣器报警电路、STC89C52单片机核心电路、LCD1602显示电路等模块完成刷卡信息识别,并通过网络连接,将刷卡信息传送至控制机房。关键词:STC89C52;RFID;门禁;WIFI中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2017)30-0176-021背景伴随着数字化信息技术的快.........

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