CLC425芯片在低噪聲寬帶放大器設計中的運用

摘要：從無線接收機寬帶放大器模塊對射頻小信號進行低噪聲放大的實際性能需求出發(fā)，在設計上選用了一種新型的寬帶運放芯片CLC425，充分利用了該器件的超低噪聲和高增益帶寬的特點，在充分掌握該器件原理特性的基礎上，采用兩級放大器級聯(lián)的方式，發(fā)揮芯片低噪聲的優(yōu)勢，在保證放大增益的同時盡量減少附加噪聲的引入，并在主體放大電路的基礎上設計完善了具體的外圍配置電路、供電電路和濾波電路等。電路整體實現(xiàn)比較簡單，放大效果滿足運用需求。
關鍵詞：接收機；放大器；CLC425；低噪聲；寬帶

射頻低噪聲寬帶放大器是廣泛應用于短波、中波、長波天線和全波接收機設計中的一個重要組成部分。隨著近年來無線通信電子技術迅速發(fā)展，現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離越來越遠，接收靈敏度越來越高，接收帶寬也越來越寬。因而對無線通信系統(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的幅度，而不增加任何噪聲和失真。然而，已知放大電路都會在期望的信號中增加
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態(tài)范圍。本文給出了一種可應用于無線接收機的寬帶放大器模塊的設計方案以及具體的硬件實現(xiàn)。

1 寬帶運算放大器CLC425特點簡介
CLC425是美國國家半導體公司推出的一種超低噪聲寬帶運算放大器，是一種應用領域極廣，具有廣闊動態(tài)范圍的運算放大器，其主要性能與特點如下：
1)增益帶寬很高，達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，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，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計
2．1 主體放大電路設計
低噪聲寬帶放大器由兩級運算放大電路、電源電路和濾波電路構成。濾波電路使用無源濾波器，由電容和電感組成。使用兩級運算放大電路是為把足夠大的增益分至兩級上，這樣既可以保證信號的穩(wěn)定又可以滿足增益需求。為濾除部分帶外噪聲，在第一級后加濾波器，避免其隨著輸入信號在第二級放大電路中放大，降低信噪比。以CLC425芯片為基礎的兩級放大電路如圖1所示。

在第一級放大電路中，首先由2個電阻R1、R2組成偏置電路，為運算放大器提供偏置電壓，在輸入端接1個適當容值的電容C1用以隔斷前路的直流分量和衰減帶外信號，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。在輸出端接可調反饋電阻R3至反相輸入端口，同時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。
第二級放大電路形式與前級基本相同，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，同時對反饋增益的控制也不一致。第二級放大電路主要是承擔第一級后剩余的電路放大任務和保證信號完整無誤地順接到下一級電路中去。另外，在放大后輸出端串聯(lián)1個50Ω電阻，與后級電路匹配上。需要注意的是為防止電源引起兩級放大電路不穩(wěn)定，兩個放大器的電源安排必須服從一定規(guī)則。兩級運算放大電路設計為增益在5～10倍之間，這樣每級放大電路都不會承擔很大的放大任務，信號就會很穩(wěn)定的傳輸，受到的影響也會很小。