程控寬帶直流功率放大器的設計

功率放大電路如圖4所示。采用2片THS3092構成兩級同相電壓放大電路和一級運放并聯輸出擴流電路。每級放大電路增益A=R1／R2+1=2倍(6dB)，3級共18dB，最大可輸出峰峰值電壓28V。

3 系統軟件設計
系統軟件主要包括3部分：放大器增益及截止頻率的設置、增益校準、人機交互。系統軟件流程如圖5所示。程序開始運行后可通過按鍵選擇增益校準、電壓增益設置、截止頻率設置等。

4 系統測試分析
系統設計完成后，為了驗證寬帶直流功率放大器的指標，采用SKl731型直流穩壓電源、PM5139型20 MHz數字信號源、TDS1012型300 MHz數字示波器、VC9806型4位半數字萬用表等，對該系統的增益設置、通頻帶內增益起伏、帶寬頻率特性、輸出噪聲電壓、放大器效率等進行了測試。
4．1 增益測試
輸入有效值10 mV、頻率為1 MHz的正弦波信號，輸出接50Ω負載，從0 dB開始增大放大器增益，步進為1 dB。用示波器測試輸出電壓，計算增益誤差。測試可得，輸出增益在0～60 dB內連續可調，增益誤差最大為0．4 dB，最大輸出有效值為10．1 V。
4．2 通頻帶內增益起伏測試
輸入有效值為10 mV的正弦波信號，輸出接50Ω負載，將放大器增益設置為60 dB，從0 Hz開始增大輸入信號頻率，步進為1 MHz，用示波器測試輸出電壓，計算增益誤差。測試可得，在0～10 MHz頻帶內最大增益起伏為0．5 dB。
4．3 帶寬頻率特性測試
輸入有效值為10 mV的正弦波，輸出接50 Ω負載，將放大器增益設置為60 dB，分別預置截止頻率為5 MHz、10 MHz，從0 Hz開始增大輸人信號頻率，步進為1 MHz。用示波器測試輸出電壓，計算增益誤差。測試可得：在預置5 MHz通頻帶時5 MHz頻帶處增益衰減為2．9 dB，O～4 MHz內最大增益起伏為O．5 dB；在預置10 MHz通頻帶時10 MHz頻帶處增益衰減為2．8 dB，0～9 MHz內最大增益起伏為O．5 dB。
4．4 放大器效率測試
輸入有效值為10 mV的正弦波，輸出接50 Ω負載，調節放大增益為60 dB，將放大器正負供電電源均串入直流電流表，測得負載兩端電壓有效值為10 V，正電源電流為O．133 A，負電源電流為0．063 A。可計算出效率為68．O％。
4．5 測試結果分析
通過以上測試，可以看出該放大器成功解決了現有放大器在寬帶、直流、功率放大很難兼顧的問題，完全達到了項目的設計要求。究其原因，以下幾點很重要：在設計放大器供電電源去耦時采用π型電感、電容網絡，該去耦網絡對各頻段的電源噪聲都有良好的抑制效果；精心考慮放大電路的PCB布板，采取部分敷銅而不是全部敷銅，減小了寄生電容，使電路工作更穩定；電路板間信號傳輸采用帶高頻屏蔽線的線纜，減小了信號的串擾；在信號輸入端采用SMA頭加高頻屏蔽罩進行信號的連接，增強了系統的抗干擾能力。

結語
本文結合現在一般放大器的設計方案及存在的問題，論述了程控寬帶直流功率放大器各單元電路的詳細設計方法，提出大動態范圍、低失真的程控寬帶直流放大器的設計方案和實現方法。測試結果表明：該方案較好地解決了增益、直流寬帶、功率等放大器關鍵參數的矛盾，實測的系統各項指標均達到設計要求。