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程控宽带直流功率放大器的设计

2011-03-24 11:39
安娜PARKER
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  3 系统软件设计

  系统软件主要包括3部分:放大器增益及截止频率的设置、增益校准、人机交互。系统软件流程如图5所示。程序开始运行后可通过按键选择增益校准、电压增益设置、截止频率设置等。

  

  4 系统测试分析

  系统设计完成后,为了验证宽带直流功率放大器的指标,采用SKl731型直流稳压电源、PM5139型20 MHz数字信号源、TDS1012型300 MHz数字示波器、VC9806型4位半数字万用表等,对该系统的增益设置、通频带内增益起伏、带宽频率特性、输出噪声电压、放大器效率等进行了测试。

  4.1 增益测试

  输入有效值10 mV、频率为1 MHz的正弦波信号,输出接50Ω负载,从0 dB开始增大放大器增益,步进为1 dB。用示波器测试输出电压,计算增益误差。测试可得,输出增益在0~60 dB内连续可调,增益误差最大为0.4 dB,最大输出有效值为10.1 V。

  4.2 通频带内增益起伏测试

  输入有效值为10 mV的正弦波信号,输出接50Ω负载,将放大器增益设置为60 dB,从0 Hz开始增大输入信号频率,步进为1 MHz,用示波器测试输出电压,计算增益误差。测试可得,在0~10 MHz频带内最大增益起伏为0.5 dB。

  4.3 带宽频率特性测试

  输入有效值为10 mV的正弦波,输出接50 Ω负载,将放大器增益设置为60 dB,分别预置截止频率为5 MHz、10 MHz,从0 Hz开始增大输人信号频率,步进为1 MHz。用示波器测试输出电压,计算增益误差。测试可得:在预置5 MHz通频带时5 MHz频带处增益衰减为2.9 dB,O~4 MHz内最大增益起伏为O.5 dB;在预置10 MHz通频带时10 MHz频带处增益衰减为2.8 dB,0~9 MHz内最大增益起伏为O.5 dB。

  4.4 放大器效率测试

  输入有效值为10 mV的正弦波,输出接50 Ω负载,调节放大增益为60 dB,将放大器正负供电电源均串入直流电流表,测得负载两端电压有效值为10 V,正电源电流为O.133 A,负电源电流为0.063 A。可计算出效率为68.O%。

  4.5 测试结果分析

  通过以上测试,可以看出该放大器成功解决了现有放大器在宽带、直流、功率放大很难兼顾的问题,完全达到了项目的设计要求。究其原因,以下几点很重要:在设计放大器供电电源去耦时采用π型电感、电容网络,该去耦网络对各频段的电源噪声都有良好的抑制效果;精心考虑放大电路的PCB布板,采取部分敷铜而不是全部敷铜,减小了寄生电容,使电路工作更稳定;电路板间信号传输采用带高频屏蔽线的线缆,减小了信号的串扰;在信号输入端采用SMA头加高频屏蔽罩进行信号的连接,增强了系统的抗干扰能力。

  结语

  本文结合现在一般放大器的设计方案及存在的问题,论述了程控宽带直流功率放大器各单元电路的详细设计方法,提出大动态范围、低失真的程控宽带直流放大器的设计方案和实现方法。测试结果表明:该方案较好地解决了增益、直流宽带、功率等放大器关键参数的矛盾,实测的系统各项指标均达到设计要求。

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