第３０卷第４期２００９年１２月淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）Ｖ０１．３０Ｎｏ．４ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕａｉｂｅｉＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｄｅｃ．２００９基于ＡＤ６０３的一种微弱信号宽带放大器设计单巍，昂志敏（合肥工业大学计算机与信息学院．安徽合肥２３０００９）摘要：在通信系统中接收机天线上接收到的一般都是毫伏级的微弱信号，为能够对其进行分析处理，必须进行前置放大．文章设计一种基于运放ＡＤ６０３的微弱信号宽带放大电路作为前置放大电路，仿真表明该前置放大电路稳定可靠、性能优良．关键词：运放；微弱信号；带宽中图分类号：ＴＮ９１１．６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—７１７７（２００９）０４—００１６—０４１引言随着信息化社会的发展，人们对实时通信的要求越来越高，无线通信技术迅猛发展，如何构建优质低价的无线通信系统正成为关注的焦点．在无线通信系统当中，接收机作为不可或缺的一部分，也随之迅速发展，在设计和实现上越来越趋向于高性能、高集成度．在性能上，现代接收机主要是向大动态范围、高线性、高灵敏度、高分辨率等方向发展．目前通信系统对接收机提出的主要要求是在保证信号检测能力的前提下，尽可能地扩展接收机动态范围，使接收机的适用更大、抗干扰能力更强ｎＪ．通常接收机天线一ｋ接收到的信号是一个毫伏级的信号，必须进行放大才能进行分析处理．本文就是基于这些因素使用低噪声可变增益放大器ＡＤ６０３设计了一种微弱信号宽带放大器，与现存电路相比，本电路具有设计简单、性能优良、容易实现等优点．２２．１ＡＤ６０３简介内部结构及工作原理ＡＤ６０３是美国ＡＤ公司推出的一款宽频带、低噪声、低畸变、增益变化范围连续可调的可控增益放大器…，其内部结构如图ｌ所示．图ｌＡＤ６０３内部结构ＡＤ６０３的增益由管脚电压控制，按线性规律变化，变化的范围４０ｄＢ，且有很高的稳定性．其内部包含一个７级Ｒ一２Ｒ梯形网络组成的０—４２．１４ｄＢ可变衰减器和一个固定增益放大器，固定增益放大器的增益收稿日期：２００９—０９—３０作者简介：单巍（１９８３一），男。安徽淮北人，在读硕：ｊ：研究生。研究方向：信号与信息处理万方数据 第４期单巍等：基于ＡＤ６０３的一种微弱信号宽带放大器设计１７由外接不同反馈网络的方式改变，以满足增益变化的需要…．２。２引脚名称及功能ＡＤ６０３的封装引脚及各引脚功能分别如图２和表１所示¨１．图２ＡＤ６０３引脚图表１ＡＤ６０３各引脚功能２．３工作模式一般，利用反馈网络（ＶＯＵＴ与ＦＤＢＫ端的连接方式）来设计ＡＤ６０３的增益时，可设置为以下３种模式：模式１：将ＶＯＵＴ与ＦＤＢＫ短路，即宽频带模式（９０ＭＨｚ带宽）时增益变化范围为一１０～＋３０ｄＢ，如图３ａ所示；模式２：ＶＯＵＴ与ＦＤＢＫ之间外接一个电阻ＲＥＸＴ，ＦＤＢＫ与ＣＯＭＭ端之间接一个５．６ｐＦ的电容用于频率补偿．根据放大器的增益关系式，选取合适的ＲＥＸＴ，可获得所需要的模式１与模式３之间的增益值．当ＲＥＸＴ＝２．１５ｋＱ时，增益变化范围为０～＋４０ｄＢ，如图３ｂ所示；模式３：ＶＯＵＴ与ＦＤＢＫ之间开路，ＦＤＢＫ与ＣＯＭＭ连接一个１８ｐＦ的电容用于扩展频率响应，该模式为高增益模式，增益范围为１０～５０ｄＢ，带宽为９ＭＨｚ，如图３ｅ所示吲．－瑾日钿“馥‰曹‰ｍ＿审焉嚣卜一一呻气。卜一”＿中％ｏｒ”图３ＡＤ６０３的３种工作模式单个的ＡＤ６０３的增益可以用下式进行计算：Ｇａｉｎ（ｄＢ）＝４０Ｋ＋Ｇｏ［ｓ１，其中耽是差动式输人的增益控制电压（１脚到２脚），范围是一５００一＋５００ｍＶ，为统一单位量纲，在公式中单位应当使用伏特，即一０．５～＋０．５Ｖ；Ｇ！口是增益起点，接不同的反馈网络Ｇ；０有所不同．３小信号宽带放大器的设计根据现实通信系统的情况，终端机接收到的信号均为小信号，在对其进行处理之前必须经过放大．在增益带宽积一定的情况下，增益的上升必然带来带宽的降低，两者互为矛盾关系．为了解决矛盾，兼顾增益与带宽，一般将ＡＤ６０３的工作模式选择模式２，为了获得更高的增益，往往需要采取两级或两级以上级联的万方数据 １８淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）２００９年方法ｏ¨．３１１输入端设计由于ＡＤ６０３本身输入阻抗仅有１００Ｑ，如此低的输入阻抗将带来功率、阻抗匹配等一系列问题，因此需要在信号输入端加上电压跟随器以提高输人阻抗，简单的电压跟随器可以采取由三极管搭建的射极跟随器，如图４．根据输入信号频率必须选取合适的三极管如２Ｎ２２２２．根据公式：输人电阻Ｒ户ｒ６．。＋（１＋口）（‰∥Ｒｃ）一卢（Ｒｅ／／Ｒｔ），式中Ｒｅ＝３Ｋ，ＲＬ为后级电路的输入阻抗，即ＡＤ６０３的输入电阻１００Ｑ，２Ｎ２２２２的届值为３００，故可算出其输入阻抗Ｒｉ一口（Ｒｅ／／ＲＬ）＝３００（３ｋＩ／／／１００Ｑ）一２．９ｋＤ）８１．３．２主体放大电路设计为了满足带宽的要求，必然损失部分增益，增益的补偿可采取两级ＡＤ６０３级联的方法，如图４所示．由于ＡＤ６０３本身是一种增益可变运放，因此可以根据需要调节图４中兄以满足不同的增益要求【９１．在现实环境中，由于外界干扰的影响，收到的信号强弱变化可能很大．特别是电视信号，由于其频带宽，电磁干扰严重，信号幅度大小的变化会严重影响图像质量．为解决这个问题，应在电路当中加入自动增益控制（ＡＧＣ）部分，如图４，其实质是一个负反馈电路．图４整体放大电路３．３抗干扰措施的预制系统整体最大增益接近８０ｄＢ，同时信号频率较高，因此必须采取措施防止自激并抑制噪声，在电路实现时可采取以下措施：将输人部分和增益控制部分装在屏蔽盒中，避免级间干扰和高频自激；使用同轴电缆，输入级和输出级使用ＢＮＣ接头；正负电源和地之间各用２２“Ｆ钽电容滤波，防止前后级通过电源通道耦合产生自激现象ｎ训．４仿真结果及分析电路波特图如图５中各图所示，此图是设计电路在Ｍｕｔｉｌｓｉｎｌ０．０中的仿真结果，各元件参数如图４中所示，由图５ａ可以看出，本电路的下限频率为零，最大增益为７９．０２ｄＢ，由图５ｂ可以看出，３ｄＢ带宽在１２．９９６ＭＨｚ以上，由图５ｃ可以看出，在６．３７６ＭＨｚ通带内增益起伏小于ＩｄＢ．由于ＡＤ６０３在模式２－ｒ作条件下单级增益理论值为４０ｄＢ，那么两级级联之后理论值应为８０ｄＢ．综合上面的仿真结果，增益为７９．０２ｄＢ，接近理论值８０ｄＢ，因此可以认为本电路设计基本合理．ａ最大增益万方数据 第４期单巍等：基于ＡＤ６０３的一种微弱信号宽带放大器设计ｂ一３ｄＢ带宽ｌｄＢ起伏频率图５设计电路仿真结果５结论本设计采用分立元器件与集成电路结合的方案，集中了各自优势，收到设计简单、性能优良、实现较容易等效果．输入级采用由２Ｎ２２２２构成的射极跟随器作为输入缓冲级，主体放大电路由两块高性能集成宽带、低噪声可变增益放大器ＡＤ６０３级联而成，负责信号放大并且能够实现增益控制．系统采用电压反馈控制方式实现了自动增益控制，ＡＧＣ范围较宽．设计中利用数模隔离、电源隔离、滤波和去耦等技术，有效减少了噪声和干扰的影响，同时提高了系统的稳定性．设计方案论证充分，各级电路参数确定，阻抗匹配设计合理．系统增益接近理论最大值．设计中还应进一步注意高频放大器增益与带宽之间的关系，从实际应用角度出发，二者兼顾，以获取更好的带宽性能．参考文献：【１】高俊，张玉兴．使用ＡＤ６０３和ＡＤ８３１８实现大动态范围ＩＦ接收机ｆＪｌ．现代电子技术，２００６（５）：２５—２７．【２】陈永刚，刘立国．ＡＤ６０３及其在ＡＧＣ电路中的应用ＩＪ】．电子世界，２００２（４）：３９—４１．【３】许正望．可变增益放大器ＡＤ６０３及其使用【Ｊ】．湖北工学院学报，２０００（３）：３３—３５．【４】何乐生，王顺．ＡＤ６０３在振动信号采集系统中的应用【Ｊ】．电子产品世界，２００２，５Ｂ：２６—２８．ｆ５１杨世忠，邢丽娟．增益可变运放ＡＤ６０３的原理及应用【Ｊ】．山西电子技术，２００１（３）：５８—６０．【６】吴建斌，田茂．基于ＡＤ６０３的时变增益放大器的实现ＩＪ１．电子测量技术，２００８（４）：２９—３２．【７】刘春生，李小波．ＡＤ６０３在信号采集系统中的应用【Ｊ】．国外电子元器件，２０００（１１）：１５一１７．【８］谢嘉奎，宣月清，冯军．电子线路线性部分『Ｍ】．北京：高等教育出版社，１９９９．ｆ９】时雨，赵正予，陈曦．可变增益放大器ＡＤ６０３在雷达系统中的应用［Ｊ】．电子设计应用，２００４（５）：２２—２４．ｆ１０】张庆辉，陈慧敏．ＡＤ６０３在脉冲激光近炸引信中的应用【Ｊ］．弹箭与制导学报，２００８（４）：１１６—１１８．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅ（ＳｃｈｏｏｌＷｅａｋａｎｄＳｉｇｎａｌＷｉｄｅｂａｎｄＡｍｐｌｉｆｉｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＡＤ６０３ＳＨＡＮＷｅｉ，ＡＮＧＺｈｉ—ｍｉｎｏｆＣｏｍｐｅｅｒｌｏｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｔｅｆｅｉｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２３０００９，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ，Ｏｈ／ｈａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｗｅａｋｓｉｇｎａｌｒｅｃｅｉｖｅｄｍｉｌｌｉｖｏｌｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｂｙｔｈｅａｅｒｉａｌｏｆｒｅｃｅｉｖｅｒｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｓｕｓｕａｌｌｙｍｅａｓｕｒｅｄｂｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅａｌｉｔ，ｔｈｅｗｅａｋｓｉｇｎａｌｍｕｓｔｂｅｐｒｅ—ａｍｐｌｉｆｉｅｄ．ＡｋｉｎｄｏｆｗｅａｋｓｉｇｎａｌｗｉｄｅｂａｎｄｏｎａｍｐｌｉｆｉｅｒｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄＡＤ６０３ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｓｔｈｅｐｒｅ—ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｅ—ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｉｓｓｔａｂｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｉｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｍｐｌｉｆｉｅｒ；ｗｅａｋｓｉｇｎａｌ；ｂａｎｄｗｉｄｔｈ万方数据 基于AD603的一种微弱信号宽带放大器设计
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
单巍， 昂志敏， SHAN Wei， ANG Zhi-min
合肥工业大学计算机与信息学院,安徽,合肥,230009
淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）
JOURNAL OF HUAIBEI COAL INDUSTRY TEACHERS COLLEGE(NATURAL SCIENCE)2009,30(4)
1.时雨;赵正予;陈曦 可变增益放大器AD603在雷达系统中的应用[期刊论文]-电子设计应用 2004(05)2.谢嘉奎;宣月清;冯军 电子线路线性部分 1999
3.刘春生;李小波 AD603在信号采集系统中的应用[期刊论文]-国外电子元器件 2000(11)4.吴建斌;田茂 基于AD603的时变增益放大器的实现[期刊论文]-电子测量技术 2008(04)5.杨世忠;邢丽娟 增益可变运放AD603的原理及应用[期刊论文]-山西电子技术 2001(03)6.张庆辉;陈慧敏 AD603在脉冲激光近炸引信中的应用[期刊论文]-弹箭与制导学报 2008(04)7.何乐生;王顺 AD603在振动信号采集系统中的应用[期刊论文]-电子产品世界 2002(10)8.许正望 可变增益放大器AD603及其使用[期刊论文]-湖北工学院学报 2000(03)9.陈永刚;刘立国 AD603及其在AGC电路中的应用[期刊论文]-电子世界 2002(04)
10.高俊;张玉兴 使用AD603和AD8318实现大动态范围IF接收机[期刊论文]-现代电子技术 2006(05)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hbmsyxb200904004.aspx