基于HMC307的增益可控射频放大器的设计

[摘 要]如何利用一个放大器实现增益可变的放大电压，节约试验成本和方便控制放大倍数，本系统采用前级放大模块，中级放大模块，后级放大器模块，衰减器模块，键盘及显示模块组成。具有宽带手动连续调节功能。在前两级放大中，由宽带放大器OPA847实现10倍固定增益放大，输出放大一定倍数的电压，经后级由OPA695实现10倍放大，末级由衰减器模块进行衰减，达12dB～60dB增益范围可调，衰减器HMC307的使用方便了增益控制，可以手控。

[关键词]射频宽带放大器 OPA847 OPA695 HMC307 衰减器

中图分类号：TN722 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0002-01

[Abstract]How to use a variable gain amplifier to achieve the amplified voltage，saving test cost and ease of control magnification.This system uses pre-amplifier module， intermediate amplifier module， the post-amplifier module，the attenuator module，a keyboard and display module.With wide continuous manual adjustment function.In the previous two-stage amplification，the wideband amplifier OPA847 achieve 10 times the fixed gain amplifier，the output voltage amplification certain multiple，After the stage by the OPA695 achieve 10 times magnification， the last stage attenuation by the attenuator module to achieve 12dB～60dB gain range adjustable attenuator gain control HMC307 easy to use.And it easy to control.

[Key words]RF Broadband Amplifiers OPA847 OPA695 HMC307 Attenuator

前言

随着电子技术的飞速发展，设备大多趋于数字化、智能化、节能化。对于数字信号的处理，一般包括对前级信号的采集、然后对信号进行处理，最后进行数字化处理。由于采集的信号一般较为微弱，那么前级数据采集系统以及中途的AD转换都需要对信号进行放大处理。因此放大器在电路设计以及数字化处理中就显得尤为重要。传统放大器一般只能按照系统要求设计相应的放大倍数设计，费时费力且设计难度大。于是对于可控放大器的要求就日益凸显出来。本系统通过对高频小信号放大中的要求频带宽度大，对于不同信号放大要求也不同的需求出发，应用整体放大然后衰减不同倍数来适应不同放大要求。基本解决了对高频信号的初级放大，有利于后期的数字化处理。

一、放大模块设计

（一）前级固定增益电路设计

系统前级电路采用宽带放大器OPA847实现20dB 增益放大。OPA847为宽带放大器，带宽为3.9GHz，压摆率为950V/us，且其放大倍数大于12时，系统增益稳定。前级输入信号有效值u1=1mv，则放大20dB 输出电压峰峰值为：

（二）中级增益放大器

中间级通过OPA847实现20dB增益，根据其宽带，超低噪声，电压反馈等特点完全可以达到200MHz带宽放大性能。通过调节，可实现放大20dB。

（三）后级增益放大器

作为末级放大电路，一方面需要使电压增益达到Av≥60dB，另一方面为了避免放大倍数过大而自激，引入干扰。末级放大电路应尽可能小但又必须达到要求。

考虑单位增益稳定性需电压反馈运放，故选择大功率带宽，单位增益稳定的OPA2694，它的测试性能及输出好于OPA847的各项指标，并能完成的电压增益Av≥60dB，且很好的避免因放大倍数太大引起的自激。

二、增益调整模块设计

系统增益调整主要由衰减器模块实现。系统最大增益为60dB，用衰减器模块HMC307控制，HMC307可以通过二进制的8421的组合实现任意衰减倍数的衰减。分别对输入控制端施加不同的高低电平组合就可以组成不同 的组合，本系统采用拨码开关作为输入控制端，通过不同的拨码开关的组合，对输入控制端施加不同的电压组合，从而改变放大器的输出增益。通过拨码开关调节增益，步进4dB。控制在12～52dB范围内变化，可调增益在12dB～52dB变化。其内部电路以及控制电路如下图2：

三、放大倍数的显示设计

本系统采用LCD1602液晶屏幕实时显示放大倍数，可以做到精确调整放大倍数，避免了盲目调节带来的不必要麻烦，1602驱动简单，稳定性高。本系统采用51单片机实时采集和显示数据。

四、系统总体框图（图3）

五、结束语

本系统实现了60dB可调放大，较好完成放大任务。通过对放大器进行可变增益大设计，进行的多次试验显示，本系统可以对于高频宽带小信号进行稳定、可控的放大，并实时显示放大倍数，对于试验和电路设计中的放大要求，基本可以满足。适用于不同的输入、输出系统，应用价值高。

参考文献

[1] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 塞尔吉奥・弗朗哥.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安：西安交通大学出版社，2010.

[3] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].武汉：高等教育出版社，1979.