2003全国大学生电子设计竞赛一等奖 宽带放大器(B题)

本设计由三个模块电路构成：前级放大电路(带AGC部分)、后级放大电路和单片机显示与控制模块。在前级放大电路中，用宽带运算放大器AD603两级级联放大输入信号，输出放大一定倍数的电压，经过后级放大电路达到大于8V的有效值输出。ADUC812的单片机显示、控制和数据处理模块除可以程控调节放大器的增益外，还可以实时显示输出电压有效值。     

基于STM32F103ZET6的电路特性测试仪

本电路特性测试仪以单片机STM32F103ZET6为核心,来测量特定放大器电路的特性,包括输入输出电阻,放大倍数和增益,进而判断该放大器由于元器件变化而引起故障或变化的原因。本系统主要由模拟电路组成,由单片机作为控制核心,结合继电器实现换路测试。根据放大电路的等效定理,在放大器的输入输出电路中串入电阻并结合分压原理可测得输入输出电阻。放大倍数的测量则根据输出电压与输入电压的关系实现。本文设计的电路特性测试仪测量电阻与增益时相对误差均不超过10%,且可实时绘制幅频特性曲线并显示截止频率。     

微波检波信号增益自动控制方法研究与实现

在智能微波开关信号解调电路中采用了三级程控放大电路,各级放大电路的增益由多路SPI数字电位器MCP4351控制。测量电路对灵敏度调节电位器输出电压进行测量,在保证各级输出不失真的情况下,根据约束条件分配测量结果所对应的总增益,并形成增益分配表。其中,第二、三级增益按照线性法分配,第一级增益按照约束方程计算得出。解调时,系统控制核心MSP430F149查增益分配表得到数字电位器的调整值,并按照调整值调节电位器的阻值,实现增益的自动控制。该方法不需要单片机进行大量复杂的增益计算过程,节省运行时间和程序存储空间。     

高输出电压的宽带程控增益放大系统

设计了以电压控制可变增益放大器AD603为程控增益主体,以MSP430F449单片机为控制核心的高电压输出宽带程控增益放大系统.系统电压增益为0～60 dB可调,3 dB带宽2.5 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz可调,最小输入电压有效值为1 mV,在50 Ω负载下最大不失真输出电压峰峰值为28 V,电压...     

宽带直流放大器

针对小信号的幅度小、干扰大,线性放大难和提取难度大等问题,设计一种宽带直流放大器.是以单片机AT89C55WD和FPGA为控制核心,由可变增益放大嚣AD603为核心的放大电路、前级信号调理电路、后级功率放大电路和滤波电路组成.该放大器具有高增益且增益连续可调、输出波形无明显失真、有效抑制零点漂移和噪声、可输出大功率等特性,且在0～10 MHz的频带内信号可放大0～75 dB,带宽设置为5 MHz或10 MHz两种,输出信号峰峰值高达20 V.     

简易数字控制宽带放大器的设计与实现

设计一种数字控制的高增益宽带宽放大器,提出了采用多个放大器直接耦合级联方式,通过理论分析合理选择各级增益的分配,明显改善了放大器的低频特性,极大地提高了增益范围。系统由前置放大电路、程控增益放大电路、通频带选择电路、功率放大电路、单片机控制电路以及电源模块6个部分组成。其中通频带选择电路由两路巴特沃斯低通滤波器组成,可实现通频带的切换;功率放大电路由多个高速缓冲芯片BUF634并联组成,扩大了电流输出范围,实现了功率放大;单片机控制电路以MSP430G2553为主控芯片,使用液晶12864实现显示功能,人机界面友好。经测试,本系统能够完成0~10MHz频率范围内的0~80dB增益步进可调功能。在增益为60dB时,输出电压噪声峰峰值小于0.3V,很好的完成了系统的设计指标。     

增益可调宽带CMOS低噪声放大器设计

设计了一种应用于超宽带系统中的可变增益宽带低噪声放大器。电路中采用了二阶巴特沃斯滤波器作为输入和输出匹配电路;采用了两级共源共栅结构实现电路的放大,并通过控制第二级的电流,实现了在宽频带范围内增益连续可调;采用了多栅管(MGTR),提高了电路的线性度;设计基于SMIC 0.18μm CMOS工艺。仿真结果显示,在频带3~5 GHz的范围内最高增益17 dB,增益波动小于1.8 dB,输入和输出端口反射系数分别小于-10 dB和-14 dB,噪声系数nf小于3.5 dB,当控制电压Vctrl=1.4 V时,IIP3约为2 dBm,电路功耗为16 mW。     

基于VCA822的可编程增益放大器

以单片机89S52和FPGA为控制核心,基于压控增益放大嚣VCA822,设计一个能够对频率范围100 Hz-15 MHz,幅度范围2 mV-2 V的信号进行调理的程控增益放大器.该放大器增益10～58 dB可调,且引入噪声很低,并具有自动增益控制和显示输出电压峰值的功能.放大器的输出端采用宽带运放AD811和分立元件搭建的推挽电路,加强该放大器驱动负载的能力.     

宽带直流放大器

针对小信号的幅度小、干扰大,线性放大难和提取难度大等问题,设计一种宽带直流放大器,是以单片机AT89C55WD和FPGA为控制核心,由可变增益放大器AD603为核心的放大电路、前级信号调理电路、后级功率放大电路和滤波电路组成。该放大器具有高增益且增益连续可调、输出波形无明显失真、有效抑制零点漂移和噪声、可输出大功率等特性．且在0-10MHz的频带内信号可放大0～75dB,带宽设置为5MHz或10MHz两种,输出信号峰峰值高达20V。     

基于单片机的电路信息实时采集系统设计

为了提高电路信息实时采集的稳定性和可靠性,提出基于STC89C52单片机的电路信息实时采集系统设计方法。构造电路信息实时采集系统的总体结构模型,系统分为继电器模块、单片机控制模块、A/D采样电路模块、输出接口模块等。采用UART循环堆栈控制方法进行信号采样值幅度调整,对采集的实时信号通过放大滤波器输出至A/D转换器,采用单片机进行压控放大控制,输出高、低电压至继电器,实现实时采集信号的存储和放大输出。测试结果表明,信息实时采集系统具有较高的信号输出放大增益,信号输出的收敛性较好。     

基于数字电位器的可编程电压基准源设计

在电子设计中为了灵活准确地设置电压基准值,设计了可编程电压基准源电路。详细阐述了电路的设计思路和工作原理。利用5片2.048 V带隙电压基准源芯片串联产生10.24 V电压作为基准。随后创新地利用单片机控制1024抽头的数字电位器对基准电压进行分压,结合精准运放的反向放大电路,最后输出-10.24 V到10.22 V的可编程精准电压值,输出电压分辨力达20 mV。测试结果表明,该电路具有输出线性度好、精度高、性能稳定等优点。     

A VSWR-protected silicon bipolar RF power amplifier with soft-slope power control

This paper presents the design and measured performance of a 1.8-GHz power amplifier featuring load mismatch protection and soft-slope power control. Load-mismatch-induced breakdown can be avoided by attenuating the RF power to the final stage during overvoltage conditions. This was accomplished by means of a feedback control system, which detects the peak voltage at the output collector node and clamps its value to a given threshold by varying the circuit gain. The issue of output power control has been addressed as well. To this end, a temperature-compensated bias network is proposed, which allows a moderate power control slope (dB/V) to be achieved by varying the circuit quiescent current according to an exponential law. The nonlinear power amplifier was fabricated using a low-cost silicon bipolar process with a 6.4-V breakdown voltage. It delivers a 33.5-dBm saturated output power with 46% maximum power-added efficiency and 36-dB gain at a nominal 3.5-V supply voltage. The device is able to tolerate a 10:1 load standing-wave ratio up to a 5.1-V supply voltage. Power control slope is lower than 80 dB/V between -15 dBm and the saturated output power level.     

一种低失调高压大电流集成运算放大器

基于结型场效应晶体管(JFET)和双极型晶体管(BJT)兼容工艺,设计了一种低失调高压大电流集成运算放大器。电路输入级采用p沟道JFET (p-JFET)差分对共源共栅结构;中间级以BJT作为放大管,采用复合有源负载结构;输出级采用复合npn达林顿管阵列,与常规推挽输出结构相比,在输出相同电流的情况下,节省了大量芯片面积。基于Cadence Spectre软件对该运算放大器电路进行了仿真分析和优化设计,在±35 V电源供电下,最小负载电阻为6Ω时的电压增益为95 dB,输入失调电压为0.224 5 mV,输入偏置电流为31.34 pA,输入失调电流为3.3 pA,单位增益带宽为9.6 MHz,具有输出9 A峰值大电流能力。     

宽带放大电路设计

宽带放大器是上限工作频率与下限工作频率之比远大于1的放大电路。这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。本设计以低噪声放大器OPA820为核心,5V单电源供电,设计并制作了带宽为10MHz的宽带放大器。整个系统增益可达45dB,最大输出电压峰峰值为10V左右,设计采用科学,合理的排版方式,避免了宽带放大器的自激影响,保证整个系统工作可靠、稳定。     

220GHz低噪声放大器研究

基于IHP锗硅BiCMOS工艺,研究和实现了两种220 GHz低噪声放大器电路,并将其应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。一种是220 GHz四级单端共基极低噪声放大电路,每级电路采用了共基极（Common Base, CB）电路结构,利用传输线和金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal, MIM)电容等无源电路元器件构成输入、输出和级间匹配网络。该低噪放电源的电压为1.8 V,功耗为25 mW,在220 GHz频点处实现了16 dB的增益,3 dB带宽达到了27 GHz。另一种是220 GHz四级共射共基差分低噪声放大电路,每级都采用共射共基的电路结构,放大器利用微带传输线和MIM电容构成每级的负载、Marchand-Balun、输入、输出和级间匹配网络等。该低噪放电源的电压为3 V,功耗为234 mW,在224 GHz频点实现了22 dB的增益,3 dB带宽超过6 GHz。这两个低噪声放大器可应用于220 GHz太赫兹无线高速通信收发机电路。     

1.5kW户用光伏高频逆变器研制

分析了一种具有中间储能环节的高频隔离逆变拓扑结构,该电路能实现前后级解耦,适用于光伏发电系统。前级DC/DC高频升压电路基于有限双极性调制,实现升压功能;后级采用双极性SPWM逆变技术,结合电压平均值反馈使输出电压稳定。详细介绍了高频变压器和LC滤波电路的设计方法,最后搭建了1.5k W高频逆变实验平台,实验结果显示,逆变器具有输出电压稳定,波形畸变小等优点。     

A 1-V BiCMOS rail-to-rail amplifier with n-channel depletion modeinput stage

A BiCMOS rail-to-rail operational amplifier capable of operating from supply voltages as low as 1 V is presented. The folded cascode input stage uses an nMOS depletion mode differential pair to provide rail-to-rail common mode voltage range while typically requiring only 40 fA of input bias current. The bipolar transistor differential-to-single-ended conversion network employs a low-voltage base current cancellation technique which provides high input stage voltage gain from a l-V supply yet allows a 3-V/μs slew rate capability. The bipolar transistor output stage uses a low-voltage translinear loop which maintains a low impedance signal path to the output common emitter power devices. This circuit topology enables the amplifier to achieve a 4-MHz bandwidth with 60° of phase margin. The output voltage can swing to within 50 mV of each supply rail. An “on-demand” base current boost technique will be presented which can provide up to 50 mA of output drive capability from a 5-V supply, yet consumes only a few microamps when the output is in the quiescent state. A low voltage level shift technique will be described which uses an n-channel depletion mode source follower to provide isolation between the input and output stages     

High-drive CMOS current amplifier

A high-performance current amplifier is proposed which is based on a folded-cascode transresistance amplifier and a low-distortion class AB current output stage. The loop gain of the transresistance amplifier exhibits a gain bandwidth product of 10 MHz and a DC gain as high as 100 dB which allows accurate closed-loop operations to be achieved. Despite the intrinsic low-linearity performance of current amplifiers with respect to their voltage amplifier counterpart, the proposed circuit provides an output current of 7 mA with a total harmonic distortion (THD) better than -55 dB while requiring only 200 μA of quiescent current for the output transistors. The circuit was fabricated in a 1.2 μm CMOS process, uses a 5 V power supply, and dissipates 4 mW     

基于单片机设计的酒精气体浓度探测仪

酒精气体浓度探测仪采用MQ-3乙醇气体传感器对空气中的酒精浓度进行检测,利用单片机把检测到的酒精浓度模拟量电压信号转换成数字量,再和预设的酒精浓度阀值进行比较,如果超过阀值由单片机控制三极管驱动蜂鸣器报警,液晶屏显示报警时的酒精浓度;本电路可以由键盘预先设定、调整阀值;本电路能判断吹气是否有效;电路全部采用Protel Dxp 2004制版软件设计;印刷电路板采用双面板设计、双面覆铜方案。     

一种低压改进型MOS电荷泵电路的设计

针对使用标准CMOS技术实现的传统电荷泵输出电压较低的不足,文中提出将基本的电荷转移开关进行改进的MOS电荷泵,在泵送增益增加电路的基础上,通过在泵的输出级增加第3个控制信号来提高电荷泵的电压增益,以得到更高的输出电压,将其作为无线传感器的能量收集电路。仿真结果表明,该改进型电荷泵电路适合于低电压设备,并具有较高的泵送增益。其输出电压在同类电荷泵中最高,在1.5 V电源条件下,可高达8.5 V。