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电子竞赛培训教程第1章修改稿1.3.4 放大器类题目分析.doc

电子竞赛培训教程第1章修改稿1.3.4 放大器类题目分析

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2018-09-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电子竞赛培训教程第1章修改稿1.3.4 放大器类题目分析doc》,可适用于工程科技领域

放大器类题目分析放大器类的题目有实用低频功率放大器(第二届年)、测量放大器(第四届年)、高效率音频功率放大器(第五届年)和宽带放大器(第六届年)。实用低频功率放大器(第二届年)要求设计制作一个具有弱信号放大能力的低频功率放大器额定输出功率POR≥W带宽BW≥(~)Hz。涉及到的基础知识包含有:电源整流和稳压方波信号发生器低频功率放大器等。测量放大器(第四届年)要求设计制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。差模电压放大倍数AVD=~。涉及到的基础知识包含有:电源整流和稳压信号变换放大器测量放大器等。高效率音频功率放大器(第五届年)要求设计制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置dB通频带为Hz~Hz最大不失真输出功率≥W。涉及到的基础知识包含有:电源整流和稳压音频功率放大器等。宽带放大器(第六届年)要求设计并制作一个dB通频带kHz~MHz最大增益≥dB的宽带放大器。涉及到的基础知识包含有:电源整流和稳压AGC宽带放大器等。各题目具体要求如下:实用低频功率放大器(第二届年)()设计任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。其原理示意图如图所示。图低频功率放大器原理示意图()设计要求①基本要求第部分:在放大通道的正弦信号输入电压幅度为(~)mV等效负载电阻RL为Ω下放大通道应满足:a额定输出功率POR≥Wb带宽BW≥(~)Hzc在POR下和BW内的非线性失真系数≤e在POR下的效率≥f在前置放大级输入端交流短接到地时RL=Ω上的交流声功率≤mW。第部分:自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源②发挥部分第部分:放大器的时间响应a方波产生:由外供正弦信号源经变换电路产生正、负极性的对称方波:频率为Hz、上升时间≤μs、峰峰值电压为mVpp。用上述方波激励放大通道时在RL=Ω下放大通道应满足:b额定输出功率POR≥W带宽BW≥(~)Hzc在POR下输出波形上升时间和下降时间≤μsd在POR下输出波形顶部斜降≤e在POR下输出波形过冲量≤。第部分:放大通道性能指标的提高和实用功能的扩展(例如提高效率、减小非线性失真等)。测量放大器(第四届年)()设计任务测量放大器方框图如图所示。图测量放大器方框图设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图。输入信号VI取自桥式测量电路的输出。当R=R=R=R时VI=。R改变时产生VI≠的电压信号。测量电路与放大器之间有米长的连接线。()设计要求①基本要求    第部分:测量放大器差模电压放大倍数AVD=~可手动调节最大输出电压为±V非线性误差<%在输入共模电压V~-V范围内共模抑制比KCMR>在AVD=时输出端噪声电压的峰-峰值小于V通频带~Hz直流电压放大器的差模输入电阻≥MΩ(可不测试由电路设计予以保证)。   第部分:电源设计并制作上述放大器所用的直流稳压电源。由单相V交流电压供电。交流电压变化范围为+%~-%。   第部分:设计并制作一个信号变换放大器参见图。将函数发生器单端输出的正弦电压信号不失真地转换为双端输出信号用作测量直流电压放大器频率特性的输入信号。图信号变换放大器方框图②发挥部分a提高差模电压放大倍数至AVD=同时减小输出端噪声电压。b在满足基本要求()中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下将通频带展宽为~Hz以上。c提高电路的共模抑制比。d差模电压放大倍数AVD可预置并显示预置范围~步距为同时应满足基本要求中对共模抑制比和噪声电压的要求。e其它(例如改善放大器性能的其它措施等)。()说明直流电压放大器部分只允许采用通用型集成运算放大器和必要的其它元器件组成不能使用单片集成的测量放大器或其它定型的测量放大器产品。高效率音频功率放大器(第五届年)()设计任务设计并制作一个高效率音频功率放大器及其参数的测量、显示装置。功率放大器的电源电压为V(电路其他部分的电源电压不限)负载为Ω电阻。()设计要求①基本要求第部分:功率放大器a.dB通频带为Hz~Hz输出正弦信号无明显失真。b.最大不失真输出功率≥W。c.输入阻抗>kΩ电压放大倍数~连续可调。d.低频噪声电压(kHz以下)≤mv在电压放大倍数为输入端对地交流短路时测量。e.在输出功率mW时测量的功率放大器效率(输出功率放大器总功耗)≥。第部分:设计并制作一个放大倍数为的信号变换电路将功率放大器双端输出的信号转换为单端输出经RC滤波供外接测试仪表用如图所示。图测试方框图第部分:设计并制作一个测量放大器输出功率的装置要求具有位数字显示精度优于。②发挥部分adB通频带扩展至Hz~kHz。b输出功率保持为mW尽量提高放大器效率。c输出功率保持为mW尽量降低放大器电源电压。e增加输出短路保护功能。f其它。()说明a采用开关方式实现低频功率放大(即D类放大)是提高效率的主要途径之一D类放大原理框图如图所示。本设计中如果采用D类放大方式不允许使用D类功率放大集成电路。图D类放大原理框图b效率计算中的放大器总功耗是指功率放大器部分的总电流乘以供电电压(V)不包括“基本要求”中b、c项涉及的电路部分功耗。制作时要注意便于效率测试。c在整个测试过程中要求输出波形无明显失真。宽带放大器(第六届年)()设计任务设计并制作一个宽带放大器。()设计要求①基本要求a输入阻抗≥kΩ单端输入单端输出放大器负载电阻。bdB通频带kHz~MHz在kHz~MHz频带内增益起伏≤dB。c最大增益≥dB增益调节范围dB~dB(增益值级可调步进间隔dB增益预置值与实测值误差的绝对值≤dB)需显示预置增益值。e最大输出电压有效值≥V数字显示输出正弦电压有效值。f自制放大器所需的稳压电源。②发挥部分a最大输出电压有效值≥V。b最大增益≥dB(dB通频带kHz~MHz在kHz~MHz频带内增益起伏≤dB)增益调节范围dB~dB(增益值级可调步进间隔dB增益预置值与实测值误差的绝对值≤dB)需显示预置增益值。c增加自动增益控制(AGC)功能AGC范围≥dB在AGC稳定范围内输出电压有效值应稳定在V≤Vo≤V内(详见说明)。e输出噪声电压峰峰值VoN≤V。f进一步扩展通频带、提高增益、提高输出电压幅度、扩大AGC范围、减小增益调节步进间隔。g其它。()说明a基本要求部分c项和发挥部分b项的增益步进级数对照表所示。表增益步进级数对照表增益步进级数预置增益值(dB)b发挥部分第d项的测试条件为:输入交流短路增益为dB。c宽带放大器幅频特性测试框图如下图所示。图宽带放大器幅频特性测试框图dAGC电路常用在接收机的中频或视频放大器中其作用是当输入信号较强时使放大器增益自动降低当信号较弱时又使其增益自动增高从而保证在AGC作用范围内输出电压的均匀性故AGC电路实质是一个负反馈电路。e发挥部分第d项中涉及到的AGC功能的放大器的折线化传输特性示意图如图所示本题定义:AGC范围=(dB)要求输出电压有效值稳定在V≤Vo≤V范围内即VoL≥V、VoH≤V。图放大器AGC功能的折线化传输特性示意图方案例:测量放大器()测量放大器(方案)测量放大器(方案)方框图如图所示。系统由前级高共模抑制比仪器放大器、AD衰减器和单片机键盘显示处理模块三个模块电路组成。在前级高共模抑制比仪器放大器中还将输出共模电压反馈到正负电源的公共端使运算放大器电源电压随共模输入电压浮动各级偏置电压都跟踪共模输入电压从而提高了共模抑制比。由片运放构成的前级高共模输入的仪表差动放大器对不同的差棋输入信号电压进行不同倍数的放大再经后级数控衰减器得到要求放大倍数的输出信号。AD衰减器利用电阻网络的可编程性实现衰减器衰减率的数字编程。单片机键盘显示处理模块除可以对进行实时控制外还可进行数字处理和对继电器及AD的控制。八位LED显示电路显示提示符及放大倍数。单独设置的“+”、“-”键实现步进。图测量放大器(方案)方框图()测量放大器(方案)测量放大器(方案)方框图如图所示。系统由最小系统、低噪声放大器、程控专业放大等电路组成。采用四位KSA-型的BCD拨码开关预置调节差模电压增益。最小系统包括、LS、THl译码器以及等外围芯片。显示驱动芯片采用INTERSIL公司生产的CMOS通用型位LED数码管驱动电路B。B内含位和段驱动电路及自动扫描控制电路还有X位的静态存储器以及七段进制显示码和进制显示译码电路。位LED数码管直接与B相连。通过改变电桥桥臂电阻得到一差模信号信号先经OP组成的前置放大器放大提高共模抑制比减少零漂。放大倍数通过程控增益放大电路调节。程控增益放大电路由AD组成。图测量放大器(方案)方框图示波器电压表信号源宽带放大器Vs(V)VsVsVoLVoHVo(V)PAGEunknownunknown

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