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2011年全国大学生电子设计竞赛D题

e.失真:负载电阻为200 Ω,输岀电压1V时,波 形无明显失真。
(3)放大器使用3.6V稳压电源供电(电源自备) 。 最大不允许超过360mW,尽可能减小功耗。
2.发挥部分 (1)在-3dB带宽不变条件下,提高放大器增益到大
于等于80dB。 (2)在最大增益情况下,尽可能减小矩形系数 K r 0.1 。 (3)设计一个自动增益控制(AGC)电路。AGC控 制范围大于40dB。 AGC控制范围为 20log(Vo min / Vi min ) 20log(Vo max / Vi max )(dB) (4)其他。
固定衰减
低噪声放大器 MAX2650 (18dB)
LC谐振 放大1 (28dB) LC谐振 (16dB) 放大2
200Ω 阻抗匹配
LC谐振放大3 (12dB)
AGC电路 AD8367
1.AGC电路

该芯片主要由可变衰减器、固定增益放大器和律方根检波器组成。AD8367在输出端集 成了一个律方根检波器, 可检测输出信号电平并与内部设置的354mVrms 电平(对应 于 1Vp -p 的正弦波)相比较。当输出电平超过内部设置电平时,将产生一个差值电流。 用接在DETO脚和地之间的外部电容 CAGC(包括 5pF 的内建电容)对该电流进行积 分可产生与接收信号强度成比例的 RSSI电压,这样在 AGC应用时,该电压可以用作 AGC控制电压。
(3)自动增益控制电路的选取与研制: 当放大器工作频率较高时,例如米波以上频段, 通常是采用在放大器输岀端接入可控衰减器,而 不是直接去改变放大器的增益。 难点是控制方式(延迟或非延迟式)的选型、插入 电路系统的方式与连接匹配、起控电压的选取以 及控制范围的调整。
三、总体设计方案的探讨
根据题目的技术指标要求,大学生电子设 计竞赛题目的总体设计思路与方案是会因 各自不同的条件而有所不同。不同的学校, 不同的城市,不同的地域,都会根据自己 的现有条件去思考与实施。因而总体设计 思想与方案不会是唯一的。 下面提岀的总体设计思路与方案是根据我 们现有的条件构思岀的探讨方案,仅供参 考。
2011年全国大学生电子设计竞赛 LC谐振放大器(D题) 有关问题的探讨
哈尔滨工程大学信通学院 阳昌汉 2011年11月
一、设计题目的任务与要求
(一)任务:设计并制作一个LC谐振放大器。 (二)要求:设计并制作一个低电压、低功耗 LC谐振放大器;为便于测试,在放大器的 输入端插入一个40dB固定衰减器。电路框 图见图1。
谢谢各位专家!
图1 电路框图
1.基本要求
(1)衰减器指标:衰减量40±2dB,特性阻抗50Ω, 频带与放大器相适应。 (2)放大器指标: a.谐振频率:f 0 =15 ±0.1 MHz ; b.增益:不小于60dB; c.-3dB带宽:2f 0.7 =300kHz; 带内波动不大于2dB;
d.输入电阻:50 Ω;
AD8367作AGC放大器时,需选择反向增益控制模式。当输出信号的有 效值超过 354mV 时,检波器将以 20mV / dB的比例从DETO端输出与输 入信号成比例的 RSSI 电压。将该 RSSI 电压作为 AGC控制电压加到增 益控制端 GAIN,便可构成控制率为20mV / dB的简单单片 AGC放大器。 注意:当需要的 AGC 起控点不同于电路内部的设定值时,应使用外部 检波器。利用输出端检出的直流电平经放大、 分压后加到增益控制端, 便可获得需要的 AGC起控点。
2.低功耗与3.6V的单电源的要求,把题目的难度 进一步提高。也就是说,大多数的宽带集成放大 电路受到限制而不能应用。电路系统的元件选取 主要会依靠晶体管或场效应管,电路系统的实现 原则是以单电源、低功耗、低噪声、高增益和在 200Ω负载电阻上输出电压为1V,并满足全部技 术指标要求, 可见题目要求的难度是较大的。 对于经历过高频无线接收机和发射机研制与调试 以及低功耗电路制作过的学生,经过认真工作是 有可能完成题目要求的,但会有较多的难点要攻 克。
二、对题目技术要求的几点探讨
1.从表面看LC谐振放大器题目较为简单,是一个 容易研制的题目。但是技术要求是工作频率较高、 电压增益高、相对通频带窄,在实际研制中具有 一定的难度。特别是高增益与低噪声系数的要求 对电路系统设计与制作的技术难度较高。对没有 经历过高频电路系统研制与调试过的学生,在研 制该题目时会有较大的难点需要克服。如果采用 低噪声前置集成放大、集中滤波和宽带集成放大 器组成系统,在设计与调试上难度会小点,但要 达到技术要求是不会太容易的。
(三)说明 1.图2是LC谐振放大器的典型幅频特性曲线。
K r 0.1 2f 0.1 2f 0.7
图2谐振放大器的典型幅频特性
2.放大器幅频特性应在衰减器输入端信号小于 5mV时测试(这时谐振放大器的输入Vi 50V ) 。 所有项目均在放大器输岀端接200Ω负载电阻条 件下测量。 3.功耗的测试:应在输出电压为1V时测量。 4. 文中所有电压值均为有效值。
(一)采用电控衰减器为AGC的总体方案
1.低噪声前置放大电路(MAX2650)
输入输岀阻抗均为50Ω 噪声系3.9dB 53000 ( pF ) 输入输岀耦合电容 C BLOCK f ( MHz)
2 . PIN二极管做电调衰减器
3.LC谐振放大电路
(二)采用AD8367做AGC的方案
3. LC谐振放大电路研制的难点 (1)单电源、低功耗、低噪声前置放大电路的选 取与研制:难点是确保噪声系数尽可能的低。 (2)单电源、低功耗、高增益LC谐振放大电路的 选取与研制:难点是高增益条件下,电路不产生 自激。要求电路级间耦合连接的正确、合理;电 源供电要求合理的隔离与去耦滤波;电路PCB板 的布局与走线设计正确; 要求LC谐振回路的电 感、电容元件具有高 Q 性能,特别是电感线圈的 绕制对磁芯(或磁环)和导线的要求一定要符合设 计要求;谐振回路的选取和耦合连接要满足技术 指标要求等。
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