电压控制增益可变放大器

 时间:2020-10-01  贡献者:allen-un.com

导读:可变增益放大器电路,电压控制增益可变放大器(VGA)设计摘要本设计以VCA822芯片为核心,加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍 数、输出电压进行精确控制。放大器的电压放大倍数从0.1

可变增益放大器电路
可变增益放大器电路

电压控制增益可变放大器(VGA)设计摘要本设计以VCA822芯片为核心,加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍 数、输出电压进行精确控制。

放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更,通过电压跟随器 确保输入阻抗>1012Ω。

选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。

关键词:宽带直流放大器;控制电压;电压变换;VCA822;ABSTRACTThis experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.

1.系统方案比较与设计 2.理论分析与计算 3.单元电路设计与计算3.1 一级同相放大电路 3.2 二级可控放大电路 3.3 三级同相放大电路 3.4 四级反向放大电路 3.5 甲乙类功率放大电路4.系统测试 5.结论 6.参考文献目录

1.系统方案比较与设计本设计采用手动调节的方法对宽带直流放大器的电压放大倍数进行控制。

由于要实现 对该宽带直流放大器的电压增益可调的目的,经过分析,电压增益可控制部分的设计得到如 下的三种方案。

方案一:利用场效应管工作在可变电阻区,输出信号取自电阻与场效应管的分压的这个 原理。

控制场效应管可以达到很高的频率和很低的噪声,但温度、电源等的漂移都会引起分 压比的变化。

用这种方案很难实现增益的精确控制和长时间稳定。

方案二:采用可编程放大器的思想,将输入的交流信号作为高速 D/A 的基准电压, 此 时 D/A 为一个程控衰减器,因此要求 D/A 的速度够快、精度够高,故难以实现。

而且控制 的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系,造成增益调节不均匀,精度下 降。

方案三:直接选取可调增益的芯片实现,如 VCA822。

由固定增益放大器输出,衰减量 是由加在增益控制接口的参考电压决定;而这个参考电压可通过可调电阻分压得来。

此外 VCA822 能提供由直流到 130MHz 以上的工作带宽,可得到 40dB 以上的电压增益,通过后 级放大器放大输出。

这种方法的优点是电路集成度高、控制方便。

综合以上考虑,所以选择 方案三。

整体方案框图如图 1 所示。

图 1 系统整体方案框图2.理论分析与计算因 VCA822 增益带宽积为 150MHz,故采用四级放大电路使系统带宽不低于 15MHz。

各级放大电路增益分配如下:第一级用 AD818 构成同相放大器以满足题目对输入阻抗

的要求,放大倍数设计为两倍,第二级 VCA822 放大倍数 0.1-10 倍可调;二级 OPA699 因 其增益带宽积较高,可以承担较大的放大倍数,故设计放大 20 倍;三级 AD811 设计放大 8 倍以满足题目要求的放大倍数。

各级同相放大器之间加接 51Ω 电阻进行阻抗匹配,防止自激振荡。

由于各级之间阻抗匹配电阻的分压影响,系统整体放大倍数为 8-800 倍(18-58dB)可 调,基本满足题目要求。

3.单元电路设计与计算3.1 一级放大电路一级放大电路由 AD818 构成同相放大器。

同相放大电路的输入阻抗比反向放大器大得 多,可以满足题目对输入阻抗的要求。

AD818 的 130 MHz 增益带宽积满足题目对带宽的要 求。

电路原理图如图1。

同相放大器的放大倍数计算公式为Av1R2 R1,两电阻均取1kΩ,实现设计的 2 倍放大。

3.2 二级放大电路图 1 一级放大电路原理图使用 VCA822 构成的增益控制放大器电路,它的一种典型应用电路如图 2 所示。

VCA822是宽带、电压控制增益可变放大器,最高频率达 150 MHz,工作电压±5V。

VG 是控制电压, 的输入端,其控制电压范围为-1~+1V。

电压放大倍数表达式为:Av2RF RGVG 1 2在该电路中设计 RF 与 RG,并通过调节电位器的阻值,来改变 VG 分得的电压,从而调整该电压放大器的电压放大倍数。

实际电路如图 3 所示。

选取 RF=1k,RG=200Ω,从而使得最大放大倍

数达到 10 倍。

图 2 VCA822 的一种典型应用电路3.3 三级放大电路图 3 二级放大电路原理图采用 OPA699 运放构成同相放大电路。

电路原理如图 4 所示。

R15 和 R16 呈 20 倍关系,满足设计的 20 倍放大。

在反馈回路并 联一小电容防止自激振荡。

 
 

微信扫一扫 送福利