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2013年D题射频宽带放大器全国一等奖设计方案
2013年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项
(1)9月4日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
(2)参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
(3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。
(4)每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
(5)竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迥避，对违纪参赛队取消评审资格。
(6)9月7日20:00竞赛结束.十交设计报告、制作实物及《登记表》。由专人封存。
射频宽带放大器(D题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个射频宽带放大器。
二、要求
1.基本要求
(1)电压增益Av≥20dB,输入电压有效值U?≤20mV。A在0～20dB范围内可调。
(2)最大输出正弦波电压有效值U?≥200mV,输出信号波形无明显失真。
(3)放大器BW-3dB的下限频率≤0.3MHz,上限频率Ja≥20MHz,并要求在1MI～15MIIz频带内增益起伏≤1dB。
(4)放大器的输入阻抗=50Ω,输出阻抗=50Ω。
2.发挥部分
(1)电压增益Av≥60dB,输入电压有效值U≤1mV。A、在0～60dB范围内可调。
(2)在Av≥60dB时，输出端噪声电压的峰峰值UoNpp≤100mV。
(3)放大器BW-3B的下限频率无≤0.3MHz,上限频率fH≥100MHz,并要求在1MHz～80MHz频带内增益起伏≤1dB。该项目要求在Ay≥60dB
(或可达到的最高电压增益点),最大输出正弦波电压有效值U?≥1V,输出信号波形无明显失真条件下测试。
(4)最大输出正弦波电压有效值U。≥1V,输出信号波形无明显失真。
(5)其他(例如进一步提高放大器的增益、带宽等)。
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三、说明
1.要求负载电阻两端预留测试端子。最大输出正弦波电压有效值应在RL=50Ω条件下测试(要求RL阻值误差≤5%),如负载电阻不符合要求，该项目不得分。
2.评测时参赛队自备一台220V交流输入的直流稳压电源。
3.建议的测试框图如图1所示，可采用点频测试法。射频宽带放大器幅频特性示意图如图2所示。
射频宽带放大器
射频宽带放大器
U?
自备直流稳压电源
示波器/高频毫伏表
信号源
U
图1测试框图
Av(dB)
Av(dB)
带内增益起伏≤1dB
-3dB
15(80)MHz
3dB带宽ff(MHz)
五
0.3MHz
1MHz
Ay
图2幅频特性示意图
四、评分标准
设计
报告
项目
主要内容
分数
系统方案
比较与选择方案描述
2
理论分析与计算
宽带放大器设计
频带内增益起伏控制射频放大器稳定性
增益调整
8
电路与程序设计
电路设计
程序设计
4
3
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件测试结果完整性
测试结果分析
4
设计报告结构及规范性
摘要
设计报告正文的结构图表的规范性
2
总分
20
基本
要求
完成(1)
19
完成(2)
10
完成(3)
21
总分
50
发挥
部分
完成(1)
18
完成(2)
2
完成(3)
16
完成(4)
6
其他
8
总分
50
以下资料摘录自“胡仁杰等.2013江苏赛区全国大学生电子设计竞赛优秀作品设计报告选编[M].南京：东南大学出版社，2014.7”
设计方案一
(全国一等奖东南大学学生：廖振星等，指导老师：郑姚生等)
一、系统构成
根据该题的各项技术指标要求，采用宽带宽、低噪声、高增益的程控放大器是本题的重点，也是确定方案时需要综合考虑的问题。为了满足高增益宽带宽的要求，该设计需选择高增益带宽积的放大芯片，同时注意阻抗匹配；为了实现增益可变，需要利用增益程控芯片；为了保证带宽内的平坦，需要选择在固定放大倍数下通频带能够保持平坦，或是多级之间的增益频率变化特性能互补而平坦的芯片；为了满足低噪声要求，从第一级开始就需抑制噪声，并在各级中减少噪声的带入。
综合考虑后，决定将电路定为四级，其中第一级主要进行阻抗匹配和噪声抑制，固定增益放大；第二级和第三级都是程控增益控制，以实现高增益、宽带