窄脉冲小信号运算放大电路方案

        文中介绍的就是一种以三个芯片级联而成的差分运算放大器，该运放能实现窄脉冲小信号放大，脉冲的上升沿可以达到50ns.

　　1 设计目的

　　根据项目需要，本次设计的差分运算放大器是用于放大检波器输出的信号的，由于接收机接受的信号是小信号脉冲调制，因此设计的运放必要能够放大小信号窄脉冲。因为在小信号情况下，检波器输出为毫伏级别，而指标要求输出在-2~+2V之间，所以设计的差分放大电路放大倍数约100倍。

　　2 设计思路

　　由于此次设计的运放是为了放大脉冲信号的，所以必须要考虑脉冲信号上升沿的问题，如果上升沿时间太大会导致脉冲信号的失真，因此设计的最初就是要限定脉冲信号上升沿时间T<50ns.由于脉冲信号的带宽和上升沿存在如下关系：F×T=3.5(F表示带宽)，可知上升沿时间越小，带宽就越大，当上升沿时间T=50ns时。带宽就要达到70MHz.因为运放的带宽和增益成反比，如果只使用一级运放，在达到要求带宽的同时增益就达不到要求的100,因此本次设计的运放采用两级放大结构，每级放大10倍。

　　3 相关电路

　　从以上分析可知本次运放电路采用两级结构。第一级首先对基带信号进行差分放大，芯片选择AD公司的ADA4817-1和ADA4817-2,第一级放大电路如图1所示。

　　第一级放大所用的芯片ADA4817-1(单通道)和ADA4817-2 (双通道)FaSTFET放大器是单位增益稳定、超高速电压反馈型放大器，具有FET输入。这些放大器采用ADI公司专有的超高速互补双极型(XFCB)工艺，这一工艺可使放大器实现高速和超低的噪声(4nV/√Hz;2.5 fA/√Hz)以及极高的输入阻抗。

　　将第一级输出的信号进行二次放大，第二级放大选择AD公司的AD8009芯片。图2所示是第二级放大电路。

　　第二级放大所用的芯片AD8009是一款超高速电流反馈型放大器，压摆率达到惊人的5 500 V/μs,上升时间仅为545ps,因而非常适合用作脉冲放大器。

　　此外为了防止自激，在两级放大的中间连接了一个10Ω电阻。图3是差分运放的整体原理图。