1、第3 0 卷第4 期淮北煤炭师范学院学报(自然科学版)V 0 1 3 0N o 42 0 0 9 年12 月J o u r n a lo fH u a i b e iC o a lI n d u s t r yT e a c h e r sC o l l e g e(N a t u r a lS c i e n c e)D e c 2 0 0 9基于A D 6 0 3 的一种微弱信号宽带放大器设计单巍，昂志敏(合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥2 3 0 0 0 9)摘要：在通信系统中接收机天线上接收到的一般都是毫伏级的微弱信号，为能够对其进行分析处理，必须进行前置放大文章设计一种基于运放A
2、 D 6 0 3 的微弱信号宽带放大电路作为前置放大电路，仿真表明该前置放大电路稳定可靠、性能优良关键词：运放；微弱信号；带宽中图分类号：T N9 1 1 6文献标识码：A文章编号：1 6 7 2 7 1 7 7(2 0 0 9)0 4 0 0 1 6 0 41引言随着信息化社会的发展，人们对实时通信的要求越来越高，无线通信技术迅猛发展，如何构建优质低价的无线通信系统正成为关注的焦点在无线通信系统当中，接收机作为不可或缺的一部分，也随之迅速发展，在设计和实现上越来越趋向于高性能、高集成度在性能上，现代接收机主要是向大动态范围、高线性、高灵敏度、高分辨率等方向发展目前通信系统对接收机提出的主要要
3、求是在保证信号检测能力的前提下，尽可能地扩展接收机动态范围，使接收机的适用更大、抗干扰能力更强nJ 通常接收机天线一k 接收到的信号是一个毫伏级的信号，必须进行放大才能进行分析处理本文就是基于这些因素使用低噪声可变增益放大器A D 6 0 3 设计了一种微弱信号宽带放大器，与现存电路相比，本电路具有设计简单、性能优良、容易实现等优点2A D 6 0 3 简介2 1内部结构及工作原理A D 6 0 3 是美国A D 公司推出的一款宽频带、低噪声、低畸变、增益变化范围连续可调的可控增益放大器，其内部结构如图l 所示图lA D 6 0 3 内部结构A D 6 0 3 的增益由管脚电压控制，按线性规律
4、变化，变化的范围4 0d B，且有很高的稳定性其内部包含一个7 级R 一2 R 梯形网络组成的0 4 2 1 4d B 可变衰减器和一个固定增益放大器，固定增益放大器的增益收稿日期：2 0 0 9 0 9 3 0作者简介：单巍(1 9 8 3 一)，男。安徽淮北人，在读硕：j：研究生。研究方向：信号与信息处理 万方数据第4 期单巍等：基于A D 6 0 3 的一种微弱信号宽带放大器设计1 7由外接不同反馈网络的方式改变，以满足增益变化的需要2。2 引脚名称及功能A D 6 0 3 的封装引脚及各引脚功能分别如图2 和表1 所示1 图2A D 6 0 3 引脚图表1A D 6 0 3 各引脚功能
5、2 3 工作模式一般，利用反馈网络(V O U T 与F D B K 端的连接方式)来设计A D 6 0 3 的增益时，可设置为以下3 种模式：模式1：将V O U T 与F D B K 短路，即宽频带模式(9 0M H z 带宽)时增益变化范围为一1 0+3 0d B，如图3 a 所示；模式2：V O U T 与F D B K 之间外接一个电阻R E X T，F D B K 与C O M M 端之间接一个5 6p F 的电容用于频率补偿根据放大器的增益关系式，选取合适的R E X T，可获得所需要的模式1 与模式3 之间的增益值当R E X T=2 1 5k Q 时，增益变化范围为0+4 0
6、d B，如图3 b 所示；模式3：V O U T 与F D B K 之间开路，F D B K 与C O M M 连接一个1 8p F 的电容用于扩展频率响应，该模式为高增益模式，增益范围为1 0 5 0d B，带宽为9M H z，如图3 e 所示吲-瑾日钿“馥曹m _ 审焉嚣卜一一呻气。卜一”_ 中o r”图3A D 6 0 3 的3 种工作模式单个的A D 6 0 3 的增益可以用下式进行计算：G a i n(d B)=4 0K+G o s 1，其中耽是差动式输人的增益控制电压(1 脚到2 脚)，范围是一5 0 0 一+5 0 0m V，为统一单位量纲，在公式中单位应当使用伏特，即一0 5+
7、0 5V；G!口是增益起点，接不同的反馈网络G；0 有所不同3 小信号宽带放大器的设计根据现实通信系统的情况，终端机接收到的信号均为小信号，在对其进行处理之前必须经过放大在增益带宽积一定的情况下，增益的上升必然带来带宽的降低，两者互为矛盾关系为了解决矛盾，兼顾增益与带宽，一般将A D 6 0 3 的工作模式选择模式2，为了获得更高的增益，往往需要采取两级或两级以上级联的 万方数据1 8淮北煤炭师范学院学报(自然科学版)2 0 0 9 年方法o 3 1 1 输入端设计由于A D 6 0 3 本身输入阻抗仅有1 0 0Q，如此低的输入阻抗将带来功率、阻抗匹配等一系列问题，因此需要在信号输入端加上电
8、压跟随器以提高输人阻抗，简单的电压跟随器可以采取由三极管搭建的射极跟随器，如图4 根据输入信号频率必须选取合适的三极管如2 N 2 2 2 2 根据公式：输人电阻R 户r 6。+(1+口)(R c)一卢(R e R t)，式中R e=3K，R L 为后级电路的输入阻抗，即A D 6 0 3 的输入电阻1 0 0Q，2 N 2 2 2 2 的届值为3 0 0，故可算出其输入阻抗R i 一口(R e R L)=3 0 0(3k I 1 0 0Q)一2 9k D)8 1 3 2 主体放大电路设计为了满足带宽的要求，必然损失部分增益，增益的补偿可采取两级A D 6 0 3 级联的方法，如图4 所示由于
9、A D 6 0 3 本身是一种增益可变运放，因此可以根据需要调节图4 中兄以满足不同的增益要求【9 1 在现实环境中，由于外界干扰的影响，收到的信号强弱变化可能很大特别是电视信号，由于其频带宽，电磁干扰严重，信号幅度大小的变化会严重影响图像质量为解决这个问题，应在电路当中加入自动增益控制(A G C)部分，如图4，其实质是一个负反馈电路cI(X图4 整体放大电路3 3 抗干扰措施的预制系统整体最大增益接近8 0d B，同时信号频率较高，因此必须采取措施防止自激并抑制噪声，在电路实现时可采取以下措施：将输人部分和增益控制部分装在屏蔽盒中，避免级间干扰和高频自激；使用同轴电缆，输入级和输出级使用B
10、 N C 接头；正负电源和地之间各用2 2“F 钽电容滤波，防止前后级通过电源通道耦合产生自激现象n 训4 仿真结果及分析电路波特图如图5 中各图所示，此图是设计电路在M u t i l s i n l 0 0 中的仿真结果，各元件参数如图4 中所示，由图5 a 可以看出，本电路的下限频率为零，最大增益为7 9 0 2d B，由图5 b 可以看出，3d B 带宽在1 2 9 9 6M H z 以上，由图5 c 可以看出，在6 3 7 6M H z 通带内增益起伏小于Id B 由于A D 6 0 3 在模式2-r 作条件下单级增益理论值为4 0d B，那么两级级联之后理论值应为8 0d B 综合
11、上面的仿真结果，增益为7 9 0 2d B，接近理论值8 0d B，因此可以认为本电路设计基本合理a 最大增益 万方数据第4 期单巍等：基于A D 6 0 3 的一种微弱信号宽带放大器设计b 一3d B 带宽cld B 起伏频率图5 设计电路仿真结果5结论本设计采用分立元器件与集成电路结合的方案，集中了各自优势，收到设计简单、性能优良、实现较容易等效果输入级采用由2 N 2 2 2 2 构成的射极跟随器作为输入缓冲级，主体放大电路由两块高性能集成宽带、低噪声可变增益放大器A D 6 0 3 级联而成，负责信号放大并且能够实现增益控制系统采用电压反馈控制方式实现了自动增益控制，A G C 范围较
12、宽设计中利用数模隔离、电源隔离、滤波和去耦等技术，有效减少了噪声和干扰的影响，同时提高了系统的稳定性设计方案论证充分，各级电路参数确定，阻抗匹配设计合理系统增益接近理论最大值设计中还应进一步注意高频放大器增益与带宽之间的关系，从实际应用角度出发，二者兼顾，以获取更好的带宽性能参考文献：【1】高俊，张玉兴使用A D 6 0 3 和A D 8 3 1 8 实现大动态范围I F 接收机f J l 现代电子技术，2 0 0 6(5)：2 5 2 7【2】陈永刚，刘立国A D 6 0 3 及其在A G C 电路中的应用I J】电子世界，2 0 0 2(4)：3 9 4 1【3】许正望可变增益放大器A D
13、 6 0 3 及其使用【J】湖北工学院学报，2 0 0 0(3)：3 3 3 5【4】何乐生，王顺A D 6 0 3 在振动信号采集系统中的应用【J】电子产品世界，2 0 0 2，5 B：2 6 2 8 f 5 1 杨世忠，邢丽娟增益可变运放A D 6 0 3 的原理及应用【J】山西电子技术，2 0 0 1(3)：5 8 6 0【6】吴建斌，田茂基于A D 6 0 3 的时变增益放大器的实现IJ 1 电子测量技术，2 0 0 8(4)：2 9 3 2【7】刘春生，李小波A D 6 0 3 在信号采集系统中的应用【J】国外电子元器件，2 0 0 0(1 1)：1 5 一1 7【8 谢嘉奎，宣月清
14、，冯军电子线路线性部分M】北京：高等教育出版社，1 9 9 9 f 9】时雨，赵正予，陈曦可变增益放大器A D 6 0 3 在雷达系统中的应用 J】电子设计应用，2 0 0 4(5)：2 2 2 4 f 1 0】张庆辉，陈慧敏A D 6 0 3 在脉冲激光近炸引信中的应用【J 弹箭与制导学报，2 0 0 8(4)：1 1 6 1 1 8 D e s i g no ft h eW e a kS i g n a lW i d e b a n dA m p l i f i e rB a s e do nA D 6 0 3S H A NW e i，A N GZ h i m i n(S c h o o
15、lo f C o m p e e ra n dl o f o r m a t i o n，t t e f e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y，2 3 0 0 0 9，H e f e i，A n h u i，O h h a)A b s t r a c t：T h ew e a ks i g n a lr e c e i v e db yt h ea e r i a lo fr e c e i v e ri nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m si su s u a l l ym e a s u r e
16、db ym i l l i v o l t I no r d e rt oa n a l y s i sa n dd e a li t，t h ew e a ks i g n a lm u s tb ep r e a m p l i f i e d Ak i n do fw e a ks i g n a lw i d e b a n da m p l i f i e rc i r c u i tb a s e do nA D 6 0 3i sd e s i g n e di nt h i sp a p e ra st h ep r e a m p l i f i c a t i o nc i
17、r c u i t T h es i m u l a t i o ns h o wt h a t t h ep r e a m p l i f i c a t i o nc i r c u i ti ss t a b l e，r e l i a b l ea n de x c e l l e n ti np e r f o r m a n c e s K e yw o r d s：a m p l i f i e r；w e a ks i g n a l；b a n d w i d t h 万方数据基于AD603的一种微弱信号宽带放大器设计基于AD603的一种微弱信号宽带放大器设计作者：单巍，昂
18、志敏，SHAN Wei，ANG Zhi-min作者单位：合肥工业大学计算机与信息学院,安徽,合肥,230009刊名：淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF HUAIBEI COAL INDUSTRY TEACHERS COLLEGE(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2009,30(4)参考文献(10条)参考文献(10条)1.时雨;赵正予;陈曦 可变增益放大器AD603在雷达系统中的应用期刊论文-电子设计应用 2004(05)2.谢嘉奎;宣月清;冯军 电子线路线性部分 19993.刘春生;李小波 AD603在信号采集系统中的应用期刊论文-国外电子元器件 2
19、000(11)4.吴建斌;田茂 基于AD603的时变增益放大器的实现期刊论文-电子测量技术 2008(04)5.杨世忠;邢丽娟 增益可变运放AD603的原理及应用期刊论文-山西电子技术 2001(03)6.张庆辉;陈慧敏 AD603在脉冲激光近炸引信中的应用期刊论文-弹箭与制导学报 2008(04)7.何乐生;王顺 AD603在振动信号采集系统中的应用期刊论文-电子产品世界 2002(10)8.许正望 可变增益放大器AD603及其使用期刊论文-湖北工学院学报 2000(03)9.陈永刚;刘立国 AD603及其在AGC电路中的应用期刊论文-电子世界 2002(04)10.高俊;张玉兴 使用AD603和AD8318实现大动态范围IF接收机期刊论文-现代电子技术 2006(05)本文链接：http:/
