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基于可变增益放大器VGA AD603的带宽直流放大器

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带宽放大器是指工作频率上限与下限之比远大于l 的放大电路。这类电路主要用于放大视频信号、脉冲信号或射频信号。本文提出了一种以可变增益放大器VGA AD603 为核心，结合外围模拟及数字电路实现宽带放大器的设计方法，带宽可达10 MHz。

1 系统整体设计

该系统由前置放大、可预置增益放大、低通滤波器、后级放大、直流稳压模块和单片机控制与显示模块六大部分构成。具体电路结构如图1 所示。

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图1 系统框图

2 方案论证与设计

2.1 可控增益放大器方案选择

方案一：DAC 控制增益。该方案从理论上讲，只要D/A 的速度够快、精度够高就可以实现很宽范围的精密增益调节。但是控制的数字量和最后的增益(dB) 不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀、精度下降，且其增益动态范围有限，故不采用; 方案二：使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA，用控制电压和增益(dB)成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制。用电压控制增益，便于单片机控制，同时可以减少噪声和干扰。

综合比较，选用方案二，采用可变增益放大器AD603作增益控制放大器

2.2 输入阻抗匹配方案选择

方案一：采用低噪声精准放大器OP27 设计前级的射级跟随，尽管噪声小、精度高，但是由于带宽仅为8 MHz，达不到10 MHz 的要求;方案二：采用高速宽带运放OPA692 作为构成前级的射级跟随器。OPA692 是高速宽带运放，其在±5 V 双电源工作时，增益为2，频带宽度为190 MHz，电压转换速率为2 100 V/μs。

经过比较，采用方案二。由于AD603 的输入阻抗只有100 Ω，使用OPA692 作为前级输入完全能满足要求，并且可以很好地隔绝前级电路对后级电路的干扰，实现级间的阻抗匹配

2.3 滤波电路选择方案

方案一：采用RC 滤波电路，但RC 滤波衰减很大;方案二：利用高速宽带运放OPA690 设计二阶巴特沃思滤波器，其通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。经比较，选择方案二

3 理论分析与参数计算

3.1 电压增益控制原理分析

电压增益控制原理分析AD603 的基本增益为：Gain =40 VG+10，其中，VG是差分输入电压，单位是V，Gain 是AD603 的基本增益，单位是dB 。从此式可以看出，以dB 作单位对数增益和电压之间是线性关系，因此，只要单片机进行简单的线性计算就可以控制对数增益，增益步进可以很准确地实现。

3.2 通频带内增益起伏控制分析

为控制通频带内增益起伏，采用二阶巴特沃思滤波环节，其电阻电容可根据式(1) 、式(2)计算：

其中f0为通带截止频率，Q 为f=f0时电压放大倍数与通带放大倍数数值之比。计算数据可仿真实现。

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