设计挑战：60dB宽带直流放大器及其关键技术

宽带直流放大器是2009年全国大学生电子设计大赛中的一个重要课题，其设计目标是为了满足在自动控制和测量系统中处理微弱直流信号的需求，特别强调了电压增益、通频带宽度以及噪声性能。以下是关键知识点的详细解释： 1. **系统设计要求**： - **基本要求**： - 电压增益（AV）需达到40dB，输入电压有效值Vi限制在20mV以内，且能手动连续调节在0-40dB范围内。 - 输出电压正弦波有效值Vo需大于2V，信号应无明显失真。 - 3dB通频带要求为0-5MHz，在这个范围内增益起伏不超过1dB。 - 放大器输入电阻需大于50欧姆，而负载电阻应在50±2欧姆范围内。 - 需要设计一个能满足放大器需求的直流稳压电源。 - **发挥部分**： - 提高电压增益至60dB，输入电压减小到10mV，噪声电压峰峰值VONPP限制在0.3V。 - 通频带扩展至0-10MHz，且在0-9MHz内增益起伏保持在1dB以内。 - 最大输出电压提高至10V，同时要求电压增益预置并显示，可调范围0-60dB，步进5dB。 - 放大器带宽预置显示功能，至少包括5MHz和10MHz两个点。 - 优化成本、提高电源效率。 - 还可以考虑其他性能提升措施。 2. **技术概念**： - **电压增益**：用AV=20LOG(Vo/Vi)来计算，40dB表示输出电压是输入电压的100倍。 - **通频带**：衡量放大电路对不同频率信号的放大能力，如3dB截止频率（fL）代表放大倍数下降到0.707倍的信号频率点。 3. **应用背景**： - 在自动控制和测量系统中，宽带直流放大器对于处理非周期性直流信号至关重要，如温度、转速和压力信号。 4. **评分标准**：除了硬件性能外，设计的创新性、成本效益和实现的易用性也是评分的重要依据。 综上，设计宽带直流放大器时，需综合考虑增益、通频带、噪声性能、电源管理以及成本效益等因素，并确保电路满足赛题给出的各项要求。