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5V单电源供电的低噪声宽带放大器

作者:时间:2011-08-02来源:网络收藏

2.3 单工作状态分析
大多数集成运算电路采用正、负对称的双,本系统采用5 V单,在只有一组电源的情况下,集成运算也能正常工作。图2所示为两种采用单电源供电的供电电路。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178798.htm

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采用单电源对集成运算放大器供电的常用方法是,把集成运算放大器两输入端电位抬高(且通常抬高至电源电压的一半,即VCC/2),抬高后的这个电位就相当于双电源供电时的“地”电位,因此在静态工作时,输出端的电位也将等于两输入端的静态电位,即VCC/2。图2(a)为反相接法,其中滑动变阻器和R1和R3为运放提供VCC/2的直流偏置电压,电容C1和C2为交流地,电阻R2和R3提供交流增益G=R2/R1。图2(b)为同相接法,其中C1和C2为隔直电容,VCC配合电阻R1、R2和电位器分压为电路提供直流电压偏置。C为交流地,R1和R2提供交流增益G=R2/R1+1。
2.4 双值数值峰值检波的实现及理论分析
待测信号频率范围为10 Hz~15 MHz,由采样定律,采样频率要大于两倍的最高频率,那样采样频率要达到30 MHz以上,但MSP430单片机无法做到这么高的采样频率。考虑到峰值检波不同于测频,只需要采到周期信号中的峰值即可,因此可以用欠采样的方法,即使用较低的采样率去采样高频信号,只要保证采到足够多不同幅度的点,就可保证得到逼近峰值的电压。但是当待测信号频率为采样频率整数倍时,只能采到周期信号中的固定幅度,即单频率采样时有采样盲区。所以采取用两个相隔很小的频率来采样,当其中一个频率采到盲区时,另一个可以正常采样,这样可以消除盲区。本方案采用的两个采样频率分别为f1=32.786 kHz和f2=32.768 kHz,由分析知等效采样率f=(f1xf2)/(f1-f2)≈60 MHz,足以满足题目要求。

3 主要功能电路设计
3.1 前级放大电路设计
采用高速运算放大器OPA820ID作为第一级放大电路。OPA820ID是一款单位增益稳定、低、电压反馈型放大器。增益G=±2时带宽240 MHz。虽然它不是轨对轨(RR)输出,但比典型RR输出运算放大器有着更低的功耗及。采用反向放大的接法,具体电路如理论分析部分图2(a)所示,其中Rl=100Ω,R2=510Ω,R3=51Ω,电位器R量程1 kΩ。
3.2 电源模块
由于采用单电源+5 V供电.而THS3091的供电电压需要+15 V,因此采用TPS61087实现电压转换。TPS061087是一款高频率、高效率的升压DC—DC转换器,其输出电压Vs与电阻R1、R2的关系满足Vs=1.238×(R1/R2+1)。由于后级THS3091的供电电压越高可使越小、精度越高,因此取馈电阻R1=240 kΩ,R2=18 kΩ,将末级放大的供电电压提升到18 V,以满足放大及低噪声的需要。具体电路如图3所示。

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电源输入输出噪声是关键问题,若噪声过大会使整个系统的波形杂乱甚至失真。为此在输入、输出端加入共模扼流圈及π型网络以减小噪声。此外,如果电阻取值不当或电路焊接不好会使TPS61087无法稳压,即无法带动负载。因此在电路的焊接上很注意,严格按照芯片资料上的PCB图焊接。



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