3、测试方法
采用信号发生器、示波器、交、直流电压表、扫频仪及必要的部件进行幅频特性测量。先调整0dB,使输出信号幅度和输入信号幅度相等。 4、测试结果与分析 (1)输入阻抗测试
输入电阻约为1.6K?(频率小于100KHz)。 (2)输出阻抗测试
断开标准负载电阻,调整放大器的输出为20Vpp,然后接上标准50Ω负载电阻,在全频段内输出电压为10Vpp,误差小于1%,可换算出输出阻抗为(50±0.5)?。 (3)带宽测试
用扫频仪测量放大器的3dB带宽,分别加入5MHz低通滤波器和10MHz低通滤波器,测试结果见图4-1和图4-2,图4-1中横坐标每格为1MHz,图4-2横坐标为每格2MHz。
图 4-1 3dB通频带0~5MHz幅频特性 图 4-2 3dB通频带0~10MHz幅频特性 输入电压为峰峰值16mv,在60dB测得的通带频率特性
表4-3 5MHz通频带频率测试 频率(Hz) 10 100 1KHz 10KHz 50KHz 100KHz 300KHz 600KHz 1M 输出电压峰峰(V) 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.88 4.84 频率(Hz) 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 输出电压峰峰(V) 4.6 4.32 4.04 3.76 3.65 3.4 3.1 2.1 1 10Hz 输出电压峰峰(V) 5 频率(Hz) 频率(KHz) 1 5 7 8 11.5 12 输出电压峰峰(V) 4.3 4.1 3.85 3.8 3.5 3.3 2.9 2.3 1.6 数据分析:从图上可以看出,3dB通频带在低频端达到了0,高频端在20MHz以上,3dB通频带为0~11MHz,在0~9MHz频带内增益起伏≤1dB,正弦信号输出有效值为11V,从5MHz以上增益的趋势来看最终通频带高频端应大于20MHz,比较符合后级功率放大器的理论高频截止频率25MHz。
(4) 增益及最大输出电压测试
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表4-4 10MHz通频带频率测试 10 100 500 1M 2M 5 5 5 5 5 9 9.5 10 10.5 11 5M 4.5 6M 4.4 输入信号幅度16mV(峰峰值),负载电阻50?,将增益设置为0dB,使输出信号幅度和输入信号幅度相等,再选择增益步进方式,5dB步进直到65dB。
表4-4 65dB以内增益误差测试数据 预置增益(dB) 输出电压峰峰(mV) 实际增益(dB) 增益误差(dB) 预置增益(dB) 输出电压峰峰(V) 实际增益(dB) 增益误差(dB) 0 8. 0 0 35 0.44 35.1 0.1 5 10.5 5.2 0.2 40 0.8 40.1 0.1 10 28 10.12 0.12 45 1.4 44.97 -0.03 15 50 15.14 0.14 50 2.5 49.87 -0.13 20 81 20.1 0.1 55 4.5 54.88 -0.12 25 142 25.09 0.09 60 8 59.8 -0.2 30 250 30.03 0.03 65 14.2 64.8 -0.2 数据分析:由表中可以看出增益误差在0.2dB之内,频率较高时,随着输出电压的增大,增益有下降的趋势,这是因为后级功放管工作状态即将接近饱和,通过提高后级电源电压可以使增益更加稳定。扩展功能中的增益步进5dB也达到了,且增益是从0~65dB可调。
根据课题指标要求输入电压有效值Vi≤10 mV,本设计的放大器采用6mV的输入电压有效值,高于指标要求,且增益可达65dB,高于指标要求60dB,实现了进一步降低输入电压提高放大器的电压增益这项指标。
(5)输出端噪声电压测试
将放大器输入端短路,增益设置为最大增益65dB,用示波器观察输出噪声电压峰峰值,如图所示。
数据分析:测得输出噪声电压峰峰值约为150mV,符合指标要求。
五、结论
本设计基于模拟技术,将集成运放与分立元件相结合设计宽带直流放大器,较好得完成了各项基本指标和宽展指标,最大增益可达65dB,步进可调,具有很好的抗噪性能。
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附 录
图3-1 前置放大电路
图3-2末级功率放大电路与5dB衰减电路
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图3-3 衰减网络
图3-4 两组5MHz和10MHz低通滤波器
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图3-5 直流电源电路
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