基于AD603的一种微弱信号宽带放大器设计.pdf

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第30卷第4期淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）V0130No42009年12月JournalofHuaibeiCoalIndustryTeachersCollege（NaturalScience）Dec2009基于AD603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230009）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AD603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：

TN9116文献标识码：

A文章编号：

16727177（2009）040016041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AD603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2AD603简介21内部结构及工作原理AD603是美国AD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lAD603内部结构AD603的增益由管脚电压控制，按线性规律变化，变化的范围40dB，且有很高的稳定性其内部包含一个7级R一2R梯形网络组成的04214dB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：

20090930作者简介：

单巍（1983一），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AD603的一种微弱信号宽带放大器设计17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AD603的封装引脚及各引脚功能分别如图2和表1所示1图2AD603引脚图表1AD603各引脚功能23工作模式一般，利用反馈网络（VOUT与FDBK端的连接方式）来设计AD603的增益时，可设置为以下3种模式：

模式1：

将VOUT与FDBK短路，即宽频带模式（90MHz带宽）时增益变化范围为一10+30dB，如图3a所示；模式2：

VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT，FDBK与COMM端之间接一个56pF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REXT，可获得所需要的模式1与模式3之间的增益值当REXT=215kQ时，增益变化范围为0+40dB，如图3b所示；模式3：

VOUT与FDBK之间开路，FDBK与COMM连接一个18pF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1050dB，带宽为9MHz，如图3e所示吲-瑾日钿“馥曹m_审焉嚣卜一一呻气。

卜一”_中or”图3AD603的3种工作模式单个的AD603的增益可以用下式进行计算：

Gain（dB）=40K+Gos1，其中耽是差动式输人的增益控制电压（1脚到2脚），范围是一500一+500mV，为统一单位量纲，在公式中单位应当使用伏特，即一05+05V；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AD603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18淮北煤炭师范学院学报（自然科学版）2009年方法o311输入端设计由于AD603本身输入阻抗仅有100Q，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2N2222根据公式：

输人电阻R户r6。

+（1+口）（Rc）一卢（ReRt），式中Re=3K，RL为后级电路的输入阻抗，即AD603的输入电阻100Q，2N2222的届值为300，故可算出其输入阻抗Ri一口（ReRL）=300（3kI100Q）一29kD）8132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AD603级联的方法，如图4所示由于AD603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【91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（AGC）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33抗干扰措施的预制系统整体最大增益接近80dB，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BNC接头；正负电源和地之间各用22“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Mutilsinl00中的仿真结果，各元件参数如图4中所示，由图5a可以看出，本电路的下限频率为零，最大增益为7902dB，由图5b可以看出，3dB带宽在12996MHz以上，由图5c可以看出，在6376MHz通带内增益起伏小于IdB由于AD603在模式2-r作条件下单级增益理论值为40dB，那么两级级联之后理论值应为80dB综合上面的仿真结果，增益为7902dB，接近理论值80dB，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AD603的一种微弱信号宽带放大器设计b一3dB带宽cldB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2N2222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AD603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，AGC范围较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AD603和AD8318实现大动态范围IF接收机fJl现代电子技术，2006（5）：

2527【2】陈永刚，刘立国AD603及其在AGC电路中的应用IJ】电子世界，2002（4）：

3941【3】许正望可变增益放大器AD603及其使用【J】湖北工学院学报，2000（3）：

3335【4】何乐生，王顺AD603在振动信号采集系统中的应用【J】电子产品世界，2002，5B：

2628f51杨世忠，邢丽娟增益可变运放AD603的原理及应用【J】山西电子技术，2001（3）：

5860【6】吴建斌，田茂基于AD603的时变增益放大器的实现IJ1电子测量技术，2008（4）：

2932【7】刘春生，李小波AD603在信号采集系统中的应用【J】国外电子元器件，2000（11）：

15一17【8谢嘉奎，宣月清，冯军电子线路线性部分M】北京：

高等教育出版社，1999f9】时雨，赵正予，陈曦可变增益放大器AD603在雷达系统中的应用J】电子设计应用，2004（5）：

2224f10】张庆辉，陈慧敏AD603在脉冲激光近炸引信中的应用【J弹箭与制导学报，2008（4）：

116118DesignoftheWeakSignalWidebandAmplifierBasedonAD603SHANWei，ANGZhimin（SchoolofCompeerandloformation，ttefeiUniversityofTechnology，230009，Hefei，Anhui，Ohha）Abstract：

TheweaksignalreceivedbytheaerialofreceiverincommunicationsystemsisusuallymeasuredbymillivoltInordertoanalysisanddealit，theweaksignalmustbepreamplifiedAkindofweaksignalwidebandamplifiercircuitbasedonAD603isdesignedinthispaperasthepreamplificationcircuitThesimulationshowthatthepreamplificationcircuitisstable，reliableandexcellentinperformancesKeywords：

amplifier；weaksignal；bandwidth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，昂志敏，SHANWei，ANGZhi-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：

JOURNALOFHUAIBEICOALINDUSTRYTEACHERSCOLLEGE（NATURALSCIENCE）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2000（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：

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