西安电子科技大学团队设计的宽带直流放大器夺冠揭秘

本文档探讨的是一个直流宽带放大器的设计，用于全国大学生电子设计竞赛，由西安电子科技大学的朱灵、秦臻和景振华共同完成。该放大器的核心设计理念是基于压控对数放大器，通过精心构建的前级、增益控制、预置、后级功率放大、控制和显示模块，实现了宽带手动连续调节和数字程控的功能。 前级放大模块使用电流反馈型放大器OPA691和宽带运算放大器VCA810，OPA691的优势在于补偿了传统电压反馈放大器带宽随增益提升而下降的问题，同时提供了足够的压摆率；VCA810则提供了方便的程控增益调节。后级采用THS3120放大电路，确保输出电压有效值大于10V，进一步提高了放大器的性能。 设计的关键在于选用压控增益器件进行级联和阻抗匹配，以增强增益带宽积和输出电压幅度。运用单片机和数字信号处理技术对增益进行精确预置和控制，提升了系统的稳定性与可控性。同时，通过电容去耦、滤波以及屏蔽线传输等手段，有效地减少了噪声和抑制了高频自激，确保了放大器的高信噪比。 在方案设计阶段，作者比较了几种可能的实现策略。首先，方案一采用场效应管或三极管实现增益控制，尽管简单但电路复杂且稳定性较差。方案二使用高速乘法器D/A转换器，虽然精度高但带宽有限且存在自激风险。方案三则是最终选择，即直接使用可调增益运放VCA810，其集成度高、控制方便，适合单片机处理，能实现60dB的增益调节。 功率输出部分，作者放弃了使用分立元件的方案，因为虽然成本低但设计和调试困难，不利于快速实现和保证性能的稳定性。因此，设计师选择了更为高效的集成解决方案，确保了放大器在实际应用中的可靠性。 总结来说，这个直流宽带放大器设计充分考虑了性能、稳定性和可操作性，巧妙地结合了多种技术和元件，既满足了竞赛要求，又展示了创新的电路设计思路。