2009全国电子设计大赛：宽带直流放大器挑战与技术要求

"全国电子设计大赛——宽带直流放大器" 全国大学生电子设计大赛是一项旨在提升学生在电子技术领域的实践能力和创新思维的比赛。2009年的C题聚焦于设计一款宽带直流放大器，该放大器需具备特定的技术指标，同时鼓励参赛者在基本要求之上进行创新和优化。 首先，我们要理解宽带直流放大器的基本要求。它需要具有至少40dB的电压增益，这意味着在输入电压不超过20mV的情况下，放大器应能将其放大至100倍以上。放大器的最大输出电压应能达到2V，并保持波形不失真。3dB通频带应涵盖0到5MHz，确保在这个范围内增益的波动不超过1dB。此外，输入电阻要求不低于50Ω，而负载电阻则需稳定在50Ω±2Ω之间。设计还包括构建一个满足放大器需求的直流稳压电源。 发挥部分则对放大器的性能提出了更高的挑战，包括将最大电压增益提升至60dB，输入电压有效值降至10mV，以及扩大3dB通频带至10MHz，保持在0到9MHz范围内的增益起伏小于1dB。输出电压的有效值要求达到10V，同时保持波形无明显失真。此外，还有提高电压增益的连续调节能力，增加预置显示功能，降低成本，提高电源效率等要求。 评分标准和试题分析强调了直流放大器在实际应用中的重要性，例如在自动控制和测量系统中，需要放大微弱的直流电信号。电压增益AV的计算是基于对数关系，即20LOG（Vo/Vi），表示输出电压与输入电压的比例关系。通频带的定义是指放大电路能够有效放大的频率范围，下限截止频率fL是放大倍数降至0.707倍时的频率。 设计一个符合要求的宽带直流放大器需要考虑诸多因素，包括但不限于电压增益的精确控制、宽频率响应、低输入电压处理能力、高输出电压能力、稳定性以及电源效率。这不仅要求扎实的理论知识，还需要实践操作技能，以及创新和优化的能力。参赛者需要掌握模拟电路设计、放大器理论、滤波器设计、电源管理等多方面的知识，以实现一个高效、稳定的宽带直流放大器。