增益可控低噪声前置放大器设计,该文是关于前置放大器论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
前置放大器论文参考文献：
摘 要： 设计一种具有温度补偿、增益可控的低噪声前置放大器.该放大器采用级联放大,每一级通过继电器改变信号通路,从而达到控制增益的目的.在放大器的设计中采用噪声抑制和温度补偿技术,并对原电路使用闭环控制进行优化,既实现了增益可调,增益控制范围为10～60 dB,又保证了良好的增益平坦度和优秀的噪声抑制能力.通过仿真和实际电路波形测试,表明该放大器仅有9 μV/℃温度漂移和等效输入噪声电压,总谐波失真小于1.2%,能放大μV级DC～50 MHz带宽信号.
关键词： 前置放大器； 温度补偿； 级联放大； 噪声抑制
中图分类号： TN722.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）24?0137?04
Abstract： A low?noise pre?amplifier with temperature compensation and controllable gain was designed. The cascade amplification mode is adopted in the amplifier. The signal channel is changed by means of the relay in each cascade stage to control the gain. The noise suppression and temperature compensation technologies are used in the design of the amplifier. The closed?loop control method is utilized to optimize the original circuit, which can realize the gain adjustability （the gain controlled range is 10～60 dB）, and ensure the perfect gain flatness and excellent noise suppression ability. The results of simulation and practical circuit weform testing show that the amplifier only has the temperature drift of 9 μV/℃, the equivalent input noise voltage of and the total harmonic distortion of less than 1.2%, and can amplify the DC～50 MHz bandwidth signal in μV stage.
Keywords： pre?amplifier； temperature compensation； cascade amplification； noise suppression
0 引 言
前置放大器实质上是一个小信号放大器,常常用于放大微弱信号[1],由于微弱信号难于检测和易受干扰的特性,因此前置放大器必须具有低噪声、强抗干扰、增益稳定的特性[2].随着电子技术的集成化发展,越来越多的电路设计采用运算放大器[3].基于集成运放的电路设计比基于分立元件的设计具有更加简洁,更强抗干扰能力,便于调试的特点[4].传统的信号放大电路噪声较大,增益小且多为定值,无法抑制温度漂移,本設计不仅具有优秀的噪声抑制能力和温度补偿功能,而且增益可由手动开关或I/O口控制,实现了10～60 dB范围增益调节.
1 噪声优化
系统总体设计框图如图1所示.在前置放大器电路中,噪声主要由运放失调电压、失调电流、温度漂移、电阻热噪声等因素产生[5].因此本设计在传统放大电路的基础上,增加了调零电路和温漂抑制电路,减少了噪声对信号干扰,提高信号传输过程中的信噪比[6].
1.1 电流噪声优化
运放的电流噪声主要是由输入偏置电流和输入失调电流引起[7],如图2所示.
输入偏置电流和输入失调电流分别为：
将电路的有源输入都置为零的话,则利用叠加定理可得：
由式（3）可见,虽然没有任何输入,但电路仍产生了直流噪声,假设：
那么就可以消除输入偏置电流引起的误差,最后可得：
式中,通过缩小运放电阻可以进一步降低,因此,运放电阻不宜过大,一般在几十到数百欧姆范围内选取.
1.2 电压噪声优化
当运算放大器输入端短接时,为了使,加在输入端的电压称为输入失调电压,如图2所示,由输入失调电压引入的输出误差为：
为此,本设计采用如图3所示的失调电压调零电路.
在调零电路中,通过调零电位器W2和W1,调节的值使得与相抵消.
1.3 温度补偿电路设计
由于温度变化,运放产生的温度漂移会在电路中产生失调电压[8?9],尤其是对于多级放大的前置放大器,每一级因温漂产生的误差都会被后级电路放大,对信号造成严重干扰.因此,为了抑制温度漂移带来的噪声,本设计采取了如图4所示的温漂补偿电路.
在电路中,U1与U3是相同的运放,U1是一个电压跟随器,当温度变化时,U1产生的电压噪声经过反向放大器AD706反向放大后接入U3的同向端,补偿U3及后续电路因温度漂移产生的误差,AD706单元本身是一个低通滤波器,会将信号带宽以外的高频噪声滤除,保证接入U3的只是因温度漂移产生的误差信号,且AD706在0～70 ℃都具有极低温度漂移,避免了由AD706引入额外的噪声.
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