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一粒金砂(中级)

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学模拟+高带宽与高增益如何兼得+TINA-TI 仿真验证 [复制链接]

本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 11:40 编辑

通过EEWORLD举办的学模拟的活动中,通过网友@一潭清水分享的一篇博文,很有幸在Deyisupport看到了这篇博文。和网友一潭清水一样,我认识高频也是在13年的电子设计大赛上。13年的比赛中,射频放大器一题发挥部分要求带宽能够达到100M,增益60dB,在我看来这是很有难度的。而在文章中提到的100,000V/V的放大倍数更是不易。
Deyisupport看到中文的博文后,我点开文章最后的链接,来到TIE2E社区,看到了英文原文,发现这只篇博文还有续集。在接下来的一篇博文中,作者紧接着分析了如何通过交流耦合来抑制直流偏移,然后以重载时运放供电的电压下降为例,重点分析了如何降低电路的噪声,并给出了电路的SNR。在最后一篇博文中,作者对前两篇的理论分析和仿真,做了实验验证,亲自做了一块电路板进行测试,实验结果表明作者提出的电路能够达到预期的实验效果。
在阅读了作者的这三篇博文后,我按照实验电路图搭建在TINA-TI 中搭建了仿真电路,对文中提到的电路进行了验证,下实验电路、数据和波形如下。
图(1)实验电路图
图(2)电压噪声
图(3)原电路的信噪比(SNR)
图(4)阻抗匹配时的信噪比(SNR)
图(5)1MHz实验波形
图(6)5MHz实验波形
表1
频率
VF1
VF2
VF3
最高电平
(mV)
最高电平
(mV)
最高电平
(mV)
最高电平
(mV)
最高电平
(mV)
最高电平
(mV)
1M
-6.87
-7.85
18.09
-30.52
960.26
-970.14
5M
-6.86
-7.86
17.88
-30.88
873.16
-970.74
通过图(3),可以看出电路的SNR在5M时大约为12dB,与博文中的12dB相符合。同时通过图(2)可以看出,电路的噪声在5M时约为170mV,我们认为这是比较大的一个噪声。但其实这相对于100000V/V的放大倍数,并不算大,这也得益于电路的第一级使用的是低噪声的高速放大器。那我们可能会想,如果三级都用LMH6629放大,是不是能显著降低噪声,提早信噪比呢??很遗憾,答案是否定的。通过在TINA-TI的发现,三级都使用LMH6629的效果与第二三级使用OPA684的噪声、信噪比相当。那我们,这是可能又会想到能不能通过阻抗匹配来提早电路的信噪比呢??这回答案是肯定的,通过在电路的第二三级中插入50Ω匹配电阻,这时候发现电路的信噪比显著提高,如图(4)所示。
在仿真的过程中,还发现了下面这个问题:虽然电路交流耦合,但是电路的第一、二级的输出的直流偏置(DC Offset)仍然非常大,但当我单独调试每一级的时候,发现直流偏置却是非常小的;在高频时,第三级的DC Offset也是非常大的。这个问题一直没能分析明白,希望各位有理解的不吝赐教。
附件为TINA—TI的仿真测试源文件、整理的英文原版博文、本篇博文的电子版。

附件.zip

1.06 MB, 下载次数: 30

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本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 11:40 编辑 貌似楼主附件里的图和原网页的连线不一样呀。。。人家的运放负向端是接地的,你是接了-2.5V。。。会不会是这个原因造成的?   详情 回复 发表于 2014-3-9 20:28
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一粒金砂(高级)

沙发
 
本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 11:40 编辑

貌似楼主附件里的图和原网页的连线不一样呀。。。人家的运放负向端是接地的,你是接了-2.5V。。。会不会是这个原因造成的?
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