具有对数特性的放大器

利用晶体三极管的非线性特点,我们可以做出具有对数特性的放大器.在输入信号很小时放大器的增益很高,但当输入信号继续增大时放大器的增益即下降.图1为此放大器的输入输出特性. 电路由四级运算放大器组成,如图2所示.运算放大器F_1、F_2组成同相输出放大器.W_1用来调节零点,当无输入信号时,G点输出电压U_1应为零. 运算放大器F_3与BG_1组成对数放大器,其工作原理如下:因为晶体三极管的集电极电流I_c为     

SFM001宽带放大器

ＳＦＭ００１宽带放大器是由信息产业部电子第二十四研究所正向设计的电路。该电路具有噪声小、功耗低、动态范围大、增益高及增益;控制能力强等特点。它作为中频宽带放大器,可广泛用于雷达、通讯、仪器仪表等设备上。 主要技术指标：电源电流 ＩＣＣ：≤２２ ｍＡ,中心频率：１７．８～１８． ２ ＭＨｚ,３ ｄＢ带宽 ＢＷ：５～６ ＭＨＺ,增益 ≥７５ ｄＢ,ＡＧＣ控制范围,噪声系数 ＮＦ：≤２ ｄＢ,限幅输出,受控 ３ ｄＢ带宽 ＢＷ（３ ｄＢ）：≥４ ＭＨｚ。 该电路具有噪声小、功耗低、动态范围大,增益高及增益能力强等特点。…     

一种用于生物信号采集的CMOS全差分前置跨阻放大器设计

针对生物信号微弱、变化范围大等特点设计了一种用于检测微弱电流的全差分跨阻放大器(TIA)电路结构。不同于传统电路的单端输入,该结构采用高增益的全差分两级放大器实现小信号输入及轨到轨输出。基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,采用1.8V电源电压对设计的电路进行了仿真,仿真结果表明:TIA输入电流动态范围为100nA^10μA,最大跨阻增益达到104.38dBΩ,-3dB带宽为4MHz,等效输入噪声电流为1.26pA/Hz。对电路进行跨阻动态特性仿真表明,在输入电流为100nA时,输出电压的动态摆幅达到3.24mV,功耗仅为250μW,总谐波失真(THD)为-49.93dB。所设计的高增益、低功耗、宽输入动态范围TIA适用于生物医疗中极微小生物信号的采集,可作为模块电路集成在便携设备中。     

SB523宽带对数放大器

介绍了一种采用硅双极工艺制造的用于连续检波式对数放大器的单元电路。该电路由两级限幅放大器直流耦合、两级具有对数特性的负极性检波器并联组成，小信号电压增益为２４ｄＢ、动态范围为２４ｄＢ。四级该电路级联成的对数放大器，其动态范围可达８０ｄＢ。着重介绍了该单元电路的原理、制造工艺、版图设计和应用     

一种低失调运算放大器的设计

基于Bipolar工艺设计,结合激光修调技术,实现一种四通道、低失调、低功耗、高增益的运算放大器。电路整体结构包含：基准偏置电路、差分输入及偏置补偿电路、中间级电路、输出及过流保护电路。输入级选择差分输入结构,采用输入偏置补偿设计,降低了输入失调电压和偏置电流;中间级采用射随器结构,结合密勒补偿电容及零点电阻,提高电路的稳定性;输出级采用B类的输出结构,结合过流保护设计,增加电路的安全性。电路封装后测试：输入失调电压10μV,输入偏置电流0.5nA,大信号电压增益130 dB,电源电流2.4mA,增益带宽积1.5MHz,噪声电压7.34nV/√Hz。     

基于对数放大的弱光检测电路设计

针对弱光检测电路中的信号信噪比小,动态范围大的问题,提出一种基于对数放大器的检测电路;利用对数放大器AD8304,设计外围检测和放大电路,在光导模式下验证光电放大电路的检测性能。结果表明,光导模式下,输入光强和输出信号为线性关系,同时利用对数放大器和比例放大器结合可以有效的检测弱光信号,抑制噪声,压缩信号带宽,提高了采集精度;信噪比明显提高,且灵敏度较高,输入和输出呈对数关系,可以有效的检测弱光信号。     

模拟电路实用知识讲座(7) 第七讲 集成运算放大器及其应用(上)

<正> 集成运算放大器是由多级基本放大电路直接耦合而组成的高增益放大器。通常它由输入级、中间放大级、低阻输出级和偏置电路组成,其构成框图如图1(a)所示。输入级有V_+和V_-两个输入端。当在V_+端输入信号V_i时,输出信号V_o与V_i的极性相同,故V_+端称为同相端。当在V_-端输入信号V_i时,输出信号V_o与V_i的极性相反,故V_-端称为反相端。中间级是主要的增益级,一般采用高增益共射电路。输出级一般采用低阻功率输出级,以便提高运放的负载能力。图1(b)为运放的电路符号。     

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路。针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计。该跨阻放大器由两级放大电路构成,第一级由两个对称的RGC（Regulated Cascode）结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第二级放大电路由三个级联的电流复用反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅。 该电路基于SMIC 0.35μm 标准CMOS工艺设计,仿真结果表明：跨阻增益为110.2dBΩ,带宽为46.7MHz,40MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至1.09pA/ ,带宽内等效输出噪声电压为5.37mV。测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 dBΩ,输出电压信号上升时间约为7.8ns,等效输出噪声电压大小为6.03mV,功耗约为10mW,对应芯片面积为1560×810μm2。 关键字：跨阻放大器、高增益、大带宽、RGC、反相放大器     

SFM004数字可编程增益放大器

由信息产业部电子第二十四研究所研制的SFM004是一种高精度数字可编程增益放大器,由运算放大器、高精度电阻网络和八选一译码器组成,用3位TTL兼容的数字输入信号控制本电路产生8种增益。该电路的主要技术指标为:输入电阻10GΩ,输入偏置电流≤500nA,输出短路电流±(2～30)mA,输入电压±(10～11.5)V,功耗<500mW。该电路是采用薄膜工艺制作的混合集成电路,具有输入阻抗高、输出阻抗低、精度高、功耗低、体积小、重量轻等特点,可广泛应用于数据采集系统和自适应伺服系统中SFM004数字可编程增益放大器…     

基于偏流补偿的低失调运算放大器的设计

基于双极型工艺,设计了一种具有低输入失调电压、低输入偏置电流的运算放大器。电路结构包含偏置电路、差分输入级电路、中间级电路和输出级电路。差分输入级电路采用共射-共基耦合对,能够降低失调电压,并且采用基极电流补偿结构抵消输入偏置电流在外围电路上所产生的影响,提高电路精度。中间级为整个电路提供增益,并且将双端输入信号转换为单端输出信号。输出级电路为AB类输出级,具有低静态功耗,能够提高电路效率,增大电路带负载能力并为负载提供更多功率。电路采用齐纳修调技术,在封装后对芯片进行修调,避免封装后引入的二次失调。流片后测试结果表明：在±15 V电源电压条件下,输入失调电压≤10μV,输入偏置电流≤3 nA,输入失调电流≤1.5 nA,大信号电压增益≥110 dB。     

二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。     

雷达中频放大器的线性对数双特性设计

雷达数字中频接收机需要一个线性中频预放大电路和一个监测用的对数中频放大器。采用射频变压器形成输入匹配网络,采用高性能低噪声宽带差分放大器AD8350作为线性放大器件,采用双调谐回路作为选频网络,采用魔T电路构成功率分配网络,采用高动态范围宽带对数放大器AD8309作为对数放大器件,设计了一个兼具线性和对数特性的中频放大器。实验表明,该放大器中频输入输出阻抗50Ω,中心频率30 MHz,带宽4 MHz。线性通道增益为18 dB,输出动态范围达98 dB(1 dB压缩点-90 dBm和+8 dBm)。对数通道中,在输入功率为-68 dBm～-8 dBm时,对数放大器输出电压范围对应为0.19 V～2.06 V。     

高增益低噪声热释电红外探测器前置放大器设计研究

提出一种新的高增益低噪声热释电红外探测器电路模型.采用双极型结型场效应(BJFET),通过改变时间常数解决了热释电前置放大器输出信号弱和易受干扰的关键问题,理论推导了热释电电路的输出电流和电压响应,系统地分析了改进的前置放大器的噪声和温度特性.经实验验证:该电路实现了大电流、宽频带、高增益、低噪声等优化特性.     

一种快速稳定AGC放大器的研究

设计了一种快速稳定AGC放大器。电路采用了一种新颖的拓扑结构,即采用对数检波电路对输入信号进行检波,产生VGA控制电压,去除了检波后的滤波电路,极大降低了电路的稳定时间。整体电路采用SMT工艺制作。电路具有稳定时间短(1.685 μs)、输入信号动态范围大(70 dB)、输出幅度变化小(≤1.0 dB)、增益高(66.12 dB)、一致性好等特点,可广泛用于雷达、声纳、通讯、电子对抗等系统。     

应用于DVB-T调谐器的CMOS可变增益中频放大器设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计了一种适用于DVB-T调谐器的可变增益中频放大器。该放大器以信号相加式单元为主体电路,采用三级级联结构,实现了对数增益随控制电压连续、近似线性地变化和51dB的增益动态范围。仿真结果表明,在1.8V电源电压下,电路工作电流为30mA,3dB带宽为2-156MHz。增益调节范围为7.4-58.4dB,噪声系数小于8.6dB,输出三阶互调点大于0.6dBm。     

一种新型真对数放大器的研究

介绍了传统真对数放大器的两种实现方式:双增益真对数放大器、并联求和真对数放大器。对这两种真对数放大器的不足进行了分析,并提出了一种基于连续检波式对数放大器、限幅放大器和乘法器的新型真对数放大器实现方法。测试结果表明,该新型真对数放大器的动态范围达88 dB(±1 dB误差)/76 dB(±0.5 dB误差),整个电路功耗为0.25 W。     

155Mb/s光通信用CMOS自动增益控制跨阻前置放大器

采用华润上华的0.6μm标准CMOS工艺设计了一种应用于光纤通信系统STM-1速率级别的自动增益控制(AGC)跨阻前置放大器.为了扩展输入动态范围,采用自动增益控制技术监控输入电流中与电流幅度成正比的直流分量的变化.当输入信号过大时,降低电路的跨阻增益,从而避免输出波形出现严重失真.通过分析电路中几个主要元件对等效输入噪声电流的贡献,给出了噪声性能优化的方法.测试结果表明,在5V电源电压下,小信号时电路差分跨阻增益达到91.7dBΩ(38.5kΩ),-3dB带宽125MHz,最大输入光功率0dBm,平均等效输入噪声电流谱密度为4.8pA.功耗为180mW.芯片面积为0.7×0.4mm².     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器,电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调,同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化,芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430-2330MHz,增益调节范围为-3.3-9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm。     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器.电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调.同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化.芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430～2330MHz.增益调节范围为-3.3～9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm.     

一种高速信号的可编程有源连续时间均衡器的设计

介绍了一种基于0.18μm标准CMOS工艺实现的,用于均衡1.25 Gb/s高速信号的可编程有源连续时间均衡器。通过外部可编程逻辑器件输出的控制信号,控制该均衡器的输入信号Ctrl,从而改变其高频增益提升系数,最大可以实现长达40英寸(1 000 mm)的FR-4背板传输线衰减后的接收信号的均衡。该均衡器的电路主要由R-C电阻电容衰减差分放大器和MCML输出缓冲级组成,其中R-C放大器完成输入信号的高频增益提升,MCML缓冲级完成输出信号的整形并提供一定的增益。该均衡器的工作电压为1.8 V,在输入信号速率为1.25 Gb/s时,总的工作电流为1.6 mA。