CLC425芯片在低噪聲寬帶放大器設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

摘要：從無(wú)線接收機(jī)寬帶放大器模塊對(duì)射頻小信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大的實(shí)際性能需求出發(fā)，在設(shè)計(jì)上選用了一種新型的寬帶運(yùn)放芯片CLC425，充分利用了該器件的超低噪聲和高增益帶寬的特點(diǎn)，在充分掌握該器件原理特性的基礎(chǔ)上，采用兩級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的方式，發(fā)揮芯片低噪聲的優(yōu)勢(shì)，在保證放大增益的同時(shí)盡量減少附加噪聲的引入，并在主體放大電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完善了具體的外圍配置電路、供電電路和濾波電路等。電路整體實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，放大效果滿足運(yùn)用需求。
關(guān)鍵詞：接收機(jī)；放大器；CLC425；低噪聲；寬帶

射頻低噪聲寬帶放大器是廣泛應(yīng)用于短波、中波、長(zhǎng)波天線和全波接收機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分。隨著近年來(lái)無(wú)線通信電子技術(shù)迅速發(fā)展，現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離越來(lái)越遠(yuǎn)，接收靈敏度越來(lái)越高，接收帶寬也越來(lái)越寬。因而對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中前端射頻放大電路的性能要求也就日益變高。理想的放大電路只增加期望信號(hào)的幅度，而不增加任何噪聲和失真。然而，已知放大電路都會(huì)在期望的信號(hào)中增加
噪聲和失真，并且高性能的放大電路也追求更高的帶寬范圍。對(duì)低噪聲寬帶放大器的基本要求是：噪聲性能好、增益足夠大、工作穩(wěn)定性好、足夠的帶寬和大的動(dòng)態(tài)范圍。本文給出了一種可應(yīng)用于無(wú)線接收機(jī)的寬帶放大器模塊的設(shè)計(jì)方案以及具體的硬件實(shí)現(xiàn)。

1 寬帶運(yùn)算放大器CLC425特點(diǎn)簡(jiǎn)介
CLC425是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的一種超低噪聲寬帶運(yùn)算放大器，是一種應(yīng)用領(lǐng)域極廣，具有廣闊動(dòng)態(tài)范圍的運(yùn)算放大器，其主要性能與特點(diǎn)如下：
1)增益帶寬很高，達(dá)1．9GBW；
2)噪聲極低，輸入電壓噪聲低至，輸入電流噪聲典型值為，在Rs=700 Ω時(shí)，噪聲系數(shù)NF=0．9dB；
3)輸入偏移電壓為100μV，1 mV溫度漂移為2 μV／℃；
4)開環(huán)增益為96 dB時(shí)，共模抑制比CMRR為100 dB，壓擺率為350 V／μV，電源抑制比PSRR為95dB；
5)供電電流為5～10mA。

2 射頻低噪聲寬帶放大器的設(shè)計(jì)
2．1 主體放大電路設(shè)計(jì)
低噪聲寬帶放大器由兩級(jí)運(yùn)算放大電路、電源電路和濾波電路構(gòu)成。濾波電路使用無(wú)源濾波器，由電容和電感組成。使用兩級(jí)運(yùn)算放大電路是為把足夠大的增益分至兩級(jí)上，這樣既可以保證信號(hào)的穩(wěn)定又可以滿足增益需求。為濾除部分帶外噪聲，在第一級(jí)后加濾波器，避免其隨著輸入信號(hào)在第二級(jí)放大電路中放大，降低信噪比。以CLC425芯片為基礎(chǔ)的兩級(jí)放大電路如圖1所示。

在第一級(jí)放大電路中，首先由2個(gè)電阻R1、R2組成偏置電路，為運(yùn)算放大器提供偏置電壓，在輸入端接1個(gè)適當(dāng)容值的電容C1用以隔斷前路的直流分量和衰減帶外信號(hào)，在偏置電阻上端以及CLC425芯片供電端口VCC處分別接電感L1、L2和電容C2、C4，主要作用是濾除電源的高次諧波，確保電路的穩(wěn)定。在輸出端接可調(diào)反饋電阻R3至反相輸入端口，同時(shí)在反相輸入端口接出輸入電阻R4，并且串聯(lián)一電容C3，組成反饋回路。
第二級(jí)放大電路形式與前級(jí)基本相同，偏置電阻阻值等基本一致，只是在輸入輸出端電容電阻的分布不一樣，同時(shí)對(duì)反饋增益的控制也不一致。第二級(jí)放大電路主要是承擔(dān)第一級(jí)后剩余的電路放大任務(wù)和保證信號(hào)完整無(wú)誤地順接到下一級(jí)電路中去。另外，在放大后輸出端串聯(lián)1個(gè)50Ω電阻，與后級(jí)電路匹配上。需要注意的是為防止電源引起兩級(jí)放大電路不穩(wěn)定，兩個(gè)放大器的電源安排必須服從一定規(guī)則。兩級(jí)運(yùn)算放大電路設(shè)計(jì)為增益在5～10倍之間，這樣每級(jí)放大電路都不會(huì)承擔(dān)很大的放大任務(wù)，信號(hào)就會(huì)很穩(wěn)定的傳輸，受到的影響也會(huì)很小。