【晒方案】2013年国赛D题射频宽带放大器

laisinanvictor

【晒方案】2013年国赛D题射频宽带放大器 [复制链接]

 

昨天刚参加完了综合测评，感觉发挥一般，不过比赛已经结束了，终于松了口气。我是上海赛区的，下面就简单介绍一下我们组设计的D题思路，希望能对一起参加国赛及以后将要参加国赛的同学有所帮助。之前在这个版块回帖时已经提到过了，经常浏览这个版块的同学应该不陌生。回帖的时候说话口气可能有些生硬，希望大家海涵哈。 我们的基本思路就是三级宽带运放级联，指导老师说四级容易自激，就没做，不过和我们一起做的小组做了一下四级的效果发现也不错。三级运放分别是两级VCA820和一级THS3201，都是TI的芯片（如果想做四级，可以在第一级前加一级固定增益的宽带运放）。电源使用的是正负5V对三个运放供电，当然如果THS3201单独用更高的电压供电，增益应该会有提高。首先，我们来看VCA820的datasheet， 。vca820可以做到40dB以上的增益可调，且压摆率较高，20bB的3dB带宽在137M.VCA820的性能的确十分优异，最高增益可以做到40dB， 。由于我们在运放的级与级之间做了50欧姆阻抗匹配，因此每两级之间都会有6dB的增益衰减，如果想做到最终的60dB增益，而最后一级THS3201的增益我们设置的是在20dB左右，因此每一级VCA820最少要有26dB的增益。根据datasheet中给出的增益公式， 可以选取合适的电阻值来控制最大增益。我们选取电阻最终实际最大增益是27.7dB。可以看到当其最大增益为20dB时，其频率响应曲线是这样的， 可以看到80MHz时已然有些超过了1dB，这也就是为什么我说用VCA821更好地原因，对比VCA821的频率响应曲线， 很可惜我们没有买到VCA821。不过从图上看，VCA820做100M的3dB带宽还是很轻松的，实际结果也确实如此。VCA820的程控端口的效果是这样的， ，这个就不必详细说明了吧。当然实际的值由于最大增益高于20dB，所以会略有偏差。根据VCA820的datasheet给的应用电路图， 选择Rs=50Ω，Rf和Rg适当选择控制最大增益。至于THS3201，使用很简单，对应datasheet上给的应用电路接好就可以了， 当然两个768欧姆的电阻要改成datasheet中推荐的值， 且输出端串联的49.9Ω不用接，运放输出都是低阻，50欧姆的负载对于运放来说已经是高阻了，如果接了就又损失了6dB增益。最重要的问题到了，就是级与级之间要用50欧姆串联并且用电容隔直。50欧姆串联显而易见是为了做阻抗匹配，而串联电容是为了防止信号线中有直流成分，导致后级放大漂移。由于信号带宽较宽，可以使用三个100倍倍数关系的电容并联接入。 很重要的一点，电路板要使用覆铜的铜板，不要使用面包板，就是大家说的洞洞板，否则信号线过长，信号频率一高，相位偏移，电路特性就发生变化了。元件最好都用贴片封装的，我们都是使用的0603的电阻电容。还有就是可以在pcb中看到，电源与电源之间使用了电感或者磁珠来阻交流，避免互相串扰的影响。 目前就想到这些内容，如果还有内容没想起来会后续补充，大家有什么疑问欢迎回复，我会耐心解答。最后附上我设计的电路图及PCB，供大家参考。电路图截图截不全，只能分几块截图。 [ 本帖最后由 laisinanvictor 于 2013-9-17 12:48 编辑 ]

 

张元超

原帖由 laisinanvictor 于 2013-9-18 20:53 发表 是的，因为增益好大，很容易自激的，你们能做到这么宽的带宽好厉害啊

其实刚开始我的两块板子都自激了的，因为是我每块板子上面用了三个运放，想三个运放就是实现60DB的增益，就自激了

 

465419321

特意来顶一下~~楼主这种人不多哇~~

laisinanvictor

第一次发帖，不太会贴图，大家将就一下看哈

 

laisinanvictor

打过孔的地方很讲究，我们用的是双面板，背面全部是地，过孔可以使信号环路不易自激

 

eric_wang

感谢参与 2013全国大学生电子设计竞赛——晒方案 赢大奖  这个图文并茂的帖子发的很好了 值得大家学习哦！

laisinanvictor

谢谢

 

595818431

厉害。我们做了这个题，无奈水平不够，只拿了基本分

fengxin

  方案晒的非常好，积极鼓励一下。20芯币已加入你的账户，请查收。后续奖励待评比排名后再决定。

在路上的旁观者

laisinanvictor

还好还好，主要是老师指导的好

laisinanvictor

好的，谢谢

laisinanvictor

层主过奖了

AT89C51王飞

非常谢谢分享。。。。。。。。。。。。。。。。

laisinanvictor

不客气，大家互相交流进步哈

张元超

看到楼主的，我也想说说我们的了。我就觉得楼主这样弄的好复杂有没有，我就不嗮图了，实在要，也行，我们用的是THS3201，官网PDF上面，100M完全没有问题，其实实际做出来也没有问题的，每一个运放固定放大10倍或者我们是接为11倍的，每一级用了两个运放，每级实际做出来的增益有30db，两级理论上有60db但是实际却没有，于是我最后加了一级，最后一级只有一个运放，这样，THS3201的带宽肯定是够的，每一个运放做到500M都没有问题，我要的目的就是放大到60DB以上，最后，我用程控衰减器，控制我的增益，做到程控，这样，带宽做到500M不是问题，基于我的双电源供电，且用的正负5V，增益做不到好大，做不到80DB，但是带宽可以做到很宽，还有一个就是，我想说这其实是很简单的， 只要芯片选对了，主要也是考察我们对高频电路的布线布局，因为无线通信的平时 训练的题目频率不超过40M，突然上去了，主要就是布线布局

laisinanvictor

是的，因为增益好大，很容易自激的，你们能做到这么宽的带宽好厉害啊

laisinanvictor

嗯，你们的程控衰减器是什么啊，没有用过

张元超

PE4304..

laisinanvictor

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