助力2017全国大学生电子设计竞赛:EEWORLD论坛网友实力分析、详解往年赛题

最近几天又要到全国大学生电子竞赛的时候了,可能最近不少同学都在练习往年的赛题,我遇到好几个同学都在问我请教15年电赛D题。今天我趁着有点时间,我把我的所有文档分享给大家,大家可以借鉴下,但是不要从事商业用途,尤其是在某宝上,后果本人不负责,在这里发表只是给大家参考。当初在某宝上有人出1000块买我所有的方案和仿真结果,最后我直接送给他了。所以我毫无保留的公布出来,希望大家不要那别人的成果去从事商业用途。要珍惜别人的劳动。

先说说这个赛题,类似这种赛题很常见,就是宽带放大器,然后增益可调,并且显示之类的,
今天说说我自己的方案,我采用4级放大,中间加入滤波器和数控衰减器,原理框图如下:

原理几乎就是这样,估计大家也都是很类似的框图
有了原理框图,那就开始按照框图来做,先从放大器来是,我的设计前三级放大器一样的,末级采用小型功放,为什么这样做,后面我来说明。
还是先仿真,放大器我采用的是ADI公司的ADL5545,这款芯片的带宽非常宽,

这个是DAtasheet里面给出的典型曲线图,我们可以看出来,截止频率为4GHz,但是增益是随着频率升高而降低的,通常的放大器都是这样的。但是我们只取前面的一小部分,图里面没有给出,但是可以看芯片的S参数,这里面会给出来的。
由于芯片只给出了S参数,没有模型,那就用S参数来仿真。本人采用的仿真软件是ADS2008,有兴趣的可以仿真试试看。

原理图如下

仿真结果

通过以上的仿真来看,目前是一级放大器,在50MHz----200MHz处增益非常平坦。甚至更高的频率,至于这几天有的同学说17年的赛题还会有宽带放大器,我觉得未必了,其实提升到500MHz,和200MHz没太大却别。

由以上仿真分析知,此放大器增益为19db增益,要达到52db增益,需要3级放大器即可,但是实际考虑到单级增益过高存在不稳定性,可能会自激,所以每级之间插入3db电阻衰减器,或者根据整机级联在分别调节各级的增益。

加入衰减器的作用为,可以防止增益过高,自激震荡,对前后级之间进行良好的匹配。对前后级之间起到了隔离作用。

实际当中还考虑到滤波器的带内损耗,衰减器的带内损耗,线缆的损耗,对增益留有余量,综上述分析采用4级放大器。

接下来就是滤波器了,这个题目有要求的,也就是发挥部分的最后一个要求,题目说的有点饶人,好好理解下就能明白了,其实就是个带通滤波器,通带为50MHz----200MHz,在20MHz以下和270MHz以上要抑制30db以上,就这意思。

我采用的先高通在加低通,这样调节起来也比较方便,容易实现,
先仿真高通
原理图如下

仿真结果

通过仿真分析,在20MHz以下抑制达到了56db,50MH以上平坦,所以满足要求。

在仿真低通

原理图

仿真结果

通过仿真分析,在200MHz内很平坦,270MHz处抑制37db。所以满足了题目的要求。

最后在级联起来就形成带通了

通过仿真分析,低通和高通组合的方案是成立的,带内稍稍有些起伏,但是远在要求以内,忽略不计。

大家要注意的是,这个是理论的仿真,连个直接级联,但是实际调试中两个直接级联肯定还要微调一些电感或者是电容,这个只有实际调试当中体会得到。

但是我提供给大家的这些原理图就是我实际当中调试出来的,只要按照我这个来做肯定能调出来,要是出不来,那就是你自己的问题了。

数字衰减器就没啥好说的了,就是芯片,5个管脚用单片机控制就可以了。

我就随便仿真一个8db的衰减量

衰减器本身有1db左右的损耗,所以仿真出来是-9db。正常现象,

还有最后一级为什么采用小型的功放芯片,因为为了不失真,所以要把输出功率提上去,这也就是采用小功放的原因。

仿真出来与上面几乎一致。

最后就是整个级联取起来仿真

原理图如下

通过仿真分析,输出功率为20.6dbm,电压为3.397Vpek(峰值电压),转化成有效值电压为3.397除根号2=2.4V 完全满足题目要求,而且波形不失真。

仿真到此结束。

下面是我实际做出来

增益52db,实际测试出来的结果。

测试全景

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