2003全国大学生电子设计竞赛：宽带放大器创新设计与性能优化

2003年全国大学生电子设计竞赛中，张展、余涵、张安安代表北京航空航天大学团队荣获一等奖的作品是宽带放大器设计项目，即B题。该作品分为三个主要模块：前级放大电路、后级放大电路以及单片机显示与控制模块。 前级放大电路采用宽带运算放大器AD603进行两级级联，这种选择确保了对输入信号的高效放大，输出电压能够达到大于8V的有效值，满足了设计的基本要求。AD603的高增益和良好的带宽特性对于放大器性能至关重要。 后级放大电路加入了负反馈互补输出级，这不仅提升了放大器的增益带宽积，还保证了输出电压幅度的稳定。使用高级压控增益器件和合理的级联与阻抗匹配，使得放大器性能更加优化。 单片机显示与控制模块的核心是ADUC812，它不仅可以远程程控调节放大器的增益，还能实时显示输出电压的有效值。通过数字信号处理技术，实现了增益的预置和精确控制，同时保证了AGC（自动增益控制）的优良稳定性及宽广的可调范围。 方案比较部分，团队首先考虑了使用分立元件组成的多级放大器方案，尽管能提供较高的增益，但电路复杂性高、工作点调整困难且容易产生自激现象。因此，他们转向了采用D/A转换芯片AD7520的解决方案，利用其电阻网络来方便地调节反馈电压，实现60dB的增益调节，且AD7520的成本效益更高，满足了设计的精度需求。 为了确保设计的性能，团队进行了严格的测试，包括频率特性测试和波形失真评估。他们关注的关键点包括：频率特性应在测试范围内保持一致，电路板布局需紧凑，以及通过增加数字地与模拟地之间的电感线圈来抑制电磁干扰，确保信号的纯净度。 这个宽带放大器设计不仅体现了参赛者对基础放大理论的熟练掌握，还展示了他们在电路设计、信号处理和系统集成方面的技术实力，以及对电路稳定性和性能优化的深入理解。