基于FPGA的可控增益宽带直流放大器设计

"这篇论文是关于2009年全国一等奖的科研成果，主题聚焦于宽带直流放大器的设计，主要探讨了如何构建一个具备数字步进和预置增益功能的放大器系统。该系统由输入缓冲、可控增益放大器、运算放大器、功率放大、控制及键盘显示以及直流稳压电源等核心模块组成。论文中详细阐述了各个关键部分的选型和设计考量，如使用AD8055作为输入缓冲器以确保高输入阻抗，AD603和THS5651实现增益控制，以及AD818用于提升输出电压范围。此外，还特别关注了电源的稳定性和噪声抑制，采用串联型线性电源并进行了多级滤波，以优化系统的整体性能和稳定性。" 在这篇论文中，作者深入探讨了两个关键的技术环节： 1. 直流稳压电源设计： - 方案1：开关稳压电源，虽然效率高，但由于开关频率可能落入放大器的通频带，导致串扰问题。 - 方案2：线性稳压电源，包括串联型和并联型。考虑到对低噪声的高要求和电压可调的需求，最终选择了串联型线性稳压电源，因为其电路简单且能满足系统需求。 2. 可控增益放大单元电路设计： - 方案1：采用可编程放大器和程控衰减，虽然理论上能实现宽范围的高精度增益调节，但数字量与增益的非线性关系可能影响精度。 - 方案2：利用数字电位器调整运算放大器的负反馈电阻，通过闭环增益控制提高精度，但数字电位器的非线性特性可能限制了增益调节的精确度。 - 方案3：选择AD603作为可控增益放大器，它专门设计用于实现程控放大，能提供更稳定的增益控制。 论文中，作者通过对比分析和实证研究，展示了如何在实际设计中权衡不同方案的优缺点，以达成最优的系统性能。这种设计方法和思考过程对于理解和开发类似高性能的直流放大器系统具有很高的参考价值。同时，论文的详尽研究也体现了对噪声抑制、电源稳定性以及增益控制精度的深入理解，这些都是构建高质量直流放大器系统的关键要素。