5V单电源供电的低噪声宽带放大器

　　宽带放大器，即上限工作频率与下限工作频率之比远大于1的放大电路，在通信系统中起到非常重要的作用，广泛应用于A/D转换器、D/A转换器、有源滤波器、波形发生器、视频放大器等电路。本文介绍的低噪声宽带放大器，主要特点是采用+5 V单电源供电。在实际应用中，提供5 V电池供电即可工作，使用上带来了很大的便利。对使用高电压及大电流运算放大器的特定应用而言，采用单电源供电将使其切实获益。此外，在该宽带放大器的设计上，还特别注意了噪声的影响，尤其在电源模块上减小输出噪声，使整个系统工作稳定。为此，设计了一个+5 V供电的低噪声宽带放大器，将有很好的应用前景。

　　1 系统总体设计方案及实现方框图

　　本系统由前级放大、电压转换、功率放大和峰值检波4部分组成，整体实现框图如图1所示。输入端通过分压网络将信号源输出信号变为峰峰值30 mV小信号。考虑到多级放大会引入更大的噪声，系统只采用两级放大。前级放大采用OPA820，并采用反相输入法以提高通频带，可将小信号放大12倍。末级放大用高速运放THS3091实现，可使频带在20 Hz～10 MHz的前提下，总增益达140倍。TPS61087电源模块将5 V电压转化为18 V给末级THS3091功率放大模块供电。峰峰值的测量由程序实现，并通过液晶显示。

　　2 理论分析与计算

　　2.1 增益带宽积

　　增益带宽积(GBP)为电压增益G与通频带BW的乘积，GBP=GxBW。对于电压反馈型运放，由放大电路频率特性分析可知，无反馈和电压反馈时电压放大倍数分别为：

　　其中F为反馈系数，Avm为通带内电压增益fh为无反馈时运放截止频率。比较两式可知，存在电压反馈时，运放通带增益、通频带分别为：

　　可见，引入电压负反馈后GBP=Avm·fh，增益带宽积仍为一常数。选择电压反馈型运放时根据该级增益来确定增益带宽积，保证该级运放不限制级连系统的带宽。系统选用的OPA820增益带宽积为480 MHz，在系统中该运放增益设为12，则可计算得，BW=40 MHz>>10 MHz，足以满足设计要求。

　　对于电流反馈型运放，根据反馈理论可知，，且R0<