THS3001具有高达6 500 V/μs的转换速率,420 MHz的-3 dB带宽和良好的带内平坦度,在110 MHz时,增益仅下降0.1 dB;大信号应用时具有40 ns的建立时间;差分增益误差小于0.01%,差分相位误差小于0.02%;非线性失真小于-96 dB;电源电压可在±4.5~±15 V之间选择。
电流放大部分采用MOSFET IRF9610和IRF610搭建的甲乙类放大器放大THS3001输出的信号,电路如图6所示。IRF610、IRF9610属于Vishay公司的第3代Power MOSFET,为设计者提供了转换快速、坚固耐用、低导通阻抗和高效益的强力组合。
3 测试
3.1 测试条件
在室温25℃,普通实验室条件下,采用扫频仪对系统进行幅频特性测试,采用信号源、示波器对系统的放大倍数进行测试。
3.2 测试方案及数据
通过函数发生器产生0~15 MHz有效值1 V的正弦波,然后经过-40 dB衰减器,产生有效值为10 mV的待测信号。通过按键输入放大器预设增益,用双踪示波器分别观测系统输入和输出信号的大小。图7为部分测试结果的折线图,系统最大增益达80dB,带内增益起伏小于1dB。
在增益为40 dB时,增大输入信号幅度,观察50 Ω负载上的最大不失真输出信号幅度,经测试,最大不失真电压峰峰值为42 V。
在增益为60 dB时,将输入端与地短接,测出输出端噪声电压的峰峰值为0.2 V。
3.3 测试结果分析
由以上数据可知,系统在输出功率方面有良好的性能,输出功率可达4.41 W,超过设计指标2 W的要求。最大不失真输出电压为峰峰值42 V,比Multisim软件仿真最大不失真输出电压峰峰值48 V小6 V,考虑到三极管参数不完全对称等器件的实际情况,此结果可证明改进型运放供电电路切实有效。可变增益范围为0~80dB,若在VCA810模块中增加频率补偿和前后匹配等相关措施,增益动态范围仍可进一步扩展,80 dB时失真度仍然很小,有进一步提高增益的可能性。0~60dB增益范围内系统的噪声抑制特性良好。测试过程中的误差主要来源于电磁干扰,以及信号源的噪声电平。
结语
宽带放大器以压控增益放大器VCA810和超高速电流反馈放大器THS3001为核心,利用数字技术实现增益的预设,总增益范围为0~80dB,通频带为0~15 MHz,最大输出电压峰峰值达42 V。前置放大器采用低噪声电压反馈宽带放大器OPA2690,大大提高输入电阻。后级功率放大采用运放扩压和扩流输出电路,有效地提高了系统的带负载能力。