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输入信号通过耦合至三极管的基极，所以对交、直流信号都可跟随。但是跟随信号范围不宽，在高频时幅度有些许衰减。
方案三：使用电流缓冲器BUF634其单位增益带宽可在30M～180M变化，最大输出电流为250mA为了实现在50 负载电阻上输出信号波形无明显失真，用两片BUF634并联提高驱动能力。但是价格昂贵，制作成本高。
通过分别测试、比较上述三种方案：方案一调整增益不便，方案二的增益达不到题目要求，方案三能够很好的满足要求，最终选择方案三。 2.2.4 后级放大电路的比较与选择
由于AD603的最大输出电压较小，不能满足题目要求，所以前级放大信号需经过后级功率放大达到更高的输出有效值。
方案一：使用集成电路芯片。使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、有详细的文档说明。可是题目要求输出10V以上有效值,而在电子市场很难买到这样的芯片，而且很容易发生工作不稳定的情况。
方案二：使用分立元件设计后级放大器。使用分立元件设计困难,调试繁琐,可是却可以经过计算得到最合适的输入输出阻抗、放大倍数等参数,电阻电容可根据需要更换,在此时看来较集成电路灵活。因此,我们决定自行设计后级放大器。 2.2.5 有效值测量电路的比较与选择
方案一：采用真有效值转换器件AD637测量，直接输出被测信号的真有效值。这样可以实现对任意波形的有效值测量。但AD637可测量的有效值最大为7V，不能满足发挥部分输入有效值大于10V的要求。
方案二：采用峰值检波测量。采用峰值检波电路，检出峰值经A/D转换后由单片机转换为有效值。电路简单可靠，但前提是信号是正弦波，否则误差较大。考虑到本题要求测量的是标准正弦波，因此选择本方案。 2.2.6 稳压电源部分的比较与选择
方案一：线性稳压电源。其中包括并联型和串联型两种结构。并联型电路复杂，效率低，仅用于对调整速率和精度要求较高的场合；串联型电路比较简单， 效率稍高，虽然方便可靠，但还是满足不了高效率的要求。
方案二：开关稳压电源。此方案效率高，虽然理论电路复杂，但是如果使用开关电源集成芯片，只需在外围加少量器件，即可达到题目中高效率的要求。所以电源模块选
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择方案二中的开关稳压电源。 2.2.7 数据处理和控制核心选择
方案一:采用单片机AT89S52+FPGA来实现信号增益控制、数据处理和人机界面控制等功能。由于本系统不涉及大量的数据存储和复杂处理,FPGA的资源得不到充分利用, 成本较高.
方案二:采用STC89c52单片机实现整个系统的统一控制和数据处理。而单片机STC89c52是一种16位超低功耗微处理器, 具有丰富的片上外设和较强的运算能力, 支持在线编程, 使用十分方便, 性价比高。故采用方案二 2.3 系统框图设计
综上所述，该系统的总体框图设计如图2.3 所示。
输入前级放大电路AD603椭圆滤波器5MHz/10MHz后级程控放大未级功率放大器调零放大器单刀双掷开关双通道D/A单片机内部AD采样控制继电器切换键盘负载连续可调电位器单片机STC89c52LCD 图2.3系统总体框图
本系统采用单片机STC89c52作为数据处理和控制核心。输入信号经过前级放大电路、后级程控放大和末级功率放大，实现了90dB的最大电压增益。后级功率放大器使用高电压输出的宽带运放，提高了输出电压有效值。单片机通过D/A转换器调整AD603的控制电压，通过继电器切换后级程控放大电路通道，实现了放大器增益的预置和控制功能，大大提高了系统的精度和可控性。通过切换两路椭圆滤波器实现了通频带选择。手动调节连续可调电位器，连续改变AD603的控制电压，实现了增益连续调节功能。本放大器的直流偏置电压和直流零点漂移主要由AD603输出端引入，AD603增益不同时，输出的直流偏置电压不同。将本直流放大器输入短路，用STC89c52单片机内部ADC对直流偏置电压采样，利用单片机和数字算法控制D/A转换器输出对应的调节电压，控制调零放大器调节直流偏置电压为零，既抑制了直流零点漂移，又实现了自动调零校准功
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能。
3 理论分析与计算
3.1 宽带增益积
带宽增益积(GBP)为带宽与增益的乘积，描述的是某一种运放的一个固有特性，是一个恒值。当增益提高时，相应的带宽变窄；同理增益降低时，相应带宽就变宽。 AD603主要有三种工作模式：当脚5和脚7短接时，AD603的增益为40Vg+10，这时的增益范围-10dB～30dB，带宽为90Mhz。当脚5和脚7断开时，其增益为40Vg+30，这时的增益范围为10dB～50dB。带宽为9Mhz；当5脚和7脚接上电阻，其增益与带宽范围将处于上述两者之间。本设计采用脚5和脚7短接模式，两个AD603级联增益范围为-20～60dB，带宽约为80MHZ,带宽增益积超过1000MHZ，完全满足题目设计要求。 电压增益：AV＝20LOG（Vo/Vi）
电压增益AV≥40dB，不是指输出电压幅值除以输入电压幅值，而是指20×LOG（输出电压幅值/输入电压幅值），也就是输出输入电压的商的10为底的对数的20倍。40db表示输出电压与输入电压之比为100倍。
根据系统功能要求，最大电压增益AV ≥60dB，3dB 通频带0～10MHz，增益带宽积GBW=AV×Bw，得出GBW=600MdB。
OPA620集成运放的开环增益带宽积为200MHz，为满足系统最大通频带为10MHz的要求，由OPA620构成的单级闭环放大器的最大增益不能大于
A(dB)?增益宽带积10MHz?200MHz10MHz?20dB 式3.1
由OPA620的幅频和相频特性（如图3.1所示）得，当单级闭环放大器的增益为20dB时，线性相位为零的最大频率约为3MHz＜10MHz，由此得出当单级闭环增益16dB时，通频带为12.5MHz，满足通频带带宽的设计要求。若同时获得60dB电压增益，至少需要四级放大。第一级放大器，取R1=100，R2 =100，由公式
20lgAv1?20lg(1?R3R2)?16dB 式3.2
得R3=530,Av1 =6.3倍；同理可得第二级放大器：R6 =630,Av2 =6.3倍。
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3.2 通频带内增益起伏控制
根据带宽增益积的原理：当频率变化时，增益也将发生起伏变化。为实现0～9MHz通频带内增益起伏1≤dB，采用单片机、A/D与D/A构成反馈闭环控制系统。通过采用10位A/D芯片TLC1549,对负载电压的实时采集、分析再经10位高精度D/A芯片TLC5615控制AD603压控脚从而达到增益起伏≤1dB。 通频带：用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
下限截止频率fL：在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为下 限截止频率fL。
上限截止频率fH：信号频率上升到一定程度时，放大倍数的数值也将下降，使放大倍数的数值等于0.707倍的频率称为上限截止频率fH。 通频带fbw：fbw＝fH－fL
或者定义为：在信号传输系统中，系统输出信号从最大值衰减3dB的信号频率为截止频率，上下截止频率之间的频带称为通频带，用BW表示通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。
I10.707ff1f0f2
图3.1 f1-f2之间为宽频带
在通频带内由于AD829 放大频带增益不平均，在通频带带宽内4MHz 和8MHz 左右增益小于预期值，故需要进行增益补偿。在差分放大电路里J5接口并联一15pF电容增加8MHz频带左右的交流通路，在交流通路的第二级和第三级之间的电阻并联100pF 电容增加4MHz的交流通路，补偿4MHz频带的增益。
在两级6.3倍（16dB）单闭环放大器级联后，再级联一级可变增益放大器（AD603），
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以实现对电压增益预置和步进的控制。AD603增益与控制电压的关系为AG（dB）=40Ug+10，输入控制电压Ug由AD603的1脚输入，控制电压范围为-0.5~+0.5。单片机可以通过D/A（将数字量转换为对应的模拟电压量Ug）来控制AD603的放大倍数，中放的最大增益=AGdB+16dB×2。设计时Ug取值范围为-0.5~0，从而实现增益从22dB到42dB可控，并能实现增益为5dB步进。
AD603当脚5和脚7短接时，AD603的增益为40Vg+10，这时的增益范围在-10～30dB。当脚5和脚7断开时，其增益为40Vg+30，这时的增益范围为10～50dB。 如果在5脚和7脚接上电阻，其增益范围将处于上述两者之间。
AD603的增益控制接口的输入阻抗很高，在多通道或级联应用中，一个控制电压可以驱动多个运放；同时，其增益控制接口还具有差分输入能力，设计时可根据信号电平和极性选择合适的控制方案。 3.3 线性相位
线性相位：一个单一频率的正弦信号通过一个系统，假设它通过这个系统的时间需要t，则这个信号的输出相位落后原来信号wt的相位。可以看出，一个正弦信号通过一个系统落后的相位等于它的wt；反过来说，如果一个频率为w的正弦信号通过系统后，它的相位落后delta，则该信号被延迟了delta/w的时间。在实际系统中，一个输入信号可以分解为多个正弦信号的叠加，为了使得输出信号不会产生相位失真，必须要求它所包含的这些正弦信号通过系统的时间是一样的。因此每一个正弦信号的相位分别落后，w1*t，w2*t，w3*t。落后的相位正比于频率w，如果超前，超前相位的大小也是正比于频率w。
普通放大器在放大过程中由于放大器具有一定的延时效应，在放大不同频率的信号时会产生相位变化。故在特定频段内会出现原本处于负反馈的电路。由于延时使得信号倒相180°，处于放大状态从而产生自激现象。本放大系统采用高速运算放大器，在10M 以内无明显的相位变化。 3.4 抑制直流零点漂移
零点漂移：由于直流放大器直接耦合，其中有任何一点静态电位的变动，都有会经耦合放大后在输出中呈现出来，即使没有输入信号，由于温度的变化和电源电压不稳定的影响，输出端也会出现电压的缓慢变动，这种现象叫做零点漂移。直流放大器中，前级的零点漂移会被逐级放大，以致在最后一级的输出端产生很大的漂移电压，而这种漂
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