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標簽 > 寬帶放大器
寬帶放大器wide-band amplifier上限工作頻率與下限工作頻率之比甚大于 1的放大電路。習慣上也常把相對頻帶寬度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此類。
寬帶放大器wide-band amplifier上限工作頻率與下限工作頻率之比甚大于 1的放大電路。習慣上也常把相對頻帶寬度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此類。這類電路主要用于對視頻信號、脈沖信號或射頻信號的放大。
原理
用于電視圖像信號放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負載，以電容器作級間耦合。為了擴展帶寬，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展。低頻補償的辦法是在放大器負載中串接RC并聯回路（圖1中的Rd、Cd）。當信號頻率低時，RC并聯回路呈現較大的阻抗，使負載阻抗增大，從而使增益提高，補償因級間耦合電容的影響而引起的增益下降。高頻補償的辦法是在負載中串接電感線圈（圖2中的L）。由于感抗是隨頻率的增高而增大的，這就能使負載阻抗在高頻時得以增加，從而補償因旁路電容使負載阻抗減小的影響，使增益變化較小。負反饋也是一種經常采用的加寬放大器通頻帶的辦法。視頻寬帶放大器一般采用多級放大器級聯的形式，以保證有足夠高的增益，這時各單級放大電路的通頻帶都應寬于總通頻帶的寬度。另外，對視頻寬帶放大器的相位延滯特性有一定的要求，即信號通過放大器后通頻帶內各頻率分量的群延滯時間應該大致相同。
寬帶放大器wide-band amplifier上限工作頻率與下限工作頻率之比甚大于 1的放大電路。習慣上也常把相對頻帶寬度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此類。這類電路主要用于對視頻信號、脈沖信號或射頻信號的放大。
原理
用于電視圖像信號放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負載，以電容器作級間耦合。為了擴展帶寬，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展。低頻補償的辦法是在放大器負載中串接RC并聯回路（圖1中的Rd、Cd）。當信號頻率低時，RC并聯回路呈現較大的阻抗，使負載阻抗增大，從而使增益提高，補償因級間耦合電容的影響而引起的增益下降。高頻補償的辦法是在負載中串接電感線圈（圖2中的L）。由于感抗是隨頻率的增高而增大的，這就能使負載阻抗在高頻時得以增加，從而補償因旁路電容使負載阻抗減小的影響，使增益變化較小。負反饋也是一種經常采用的加寬放大器通頻帶的辦法。視頻寬帶放大器一般采用多級放大器級聯的形式，以保證有足夠高的增益，這時各單級放大電路的通頻帶都應寬于總通頻帶的寬度。另外，對視頻寬帶放大器的相位延滯特性有一定的要求，即信號通過放大器后通頻帶內各頻率分量的群延滯時間應該大致相同。
分類
可以歸入寬帶放大器的還有用于時分多路通信、示波器、數字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器（帶寬從幾赫到幾十或幾百兆赫），用于測量儀器的直流放大器（帶寬從直流到幾千赫或更高），以及音響設備中的高保真度音頻放大器（帶寬從幾十赫到幾十千赫）等。
用于射頻信號放大的寬帶放大器（大多屬于帶通型），如雷達或通信接收機中的中頻放大器，其中心頻率為幾十兆赫或幾百兆赫，通帶寬度可達中心頻率的百分之幾十。這類寬帶放大器常采用參差調諧放大（見調諧放大器）的方式，即由幾級調諧在不同頻率和以調諧回路為負載的放大器級聯而成。也可采用阻容耦合寬帶放大器加帶通濾波器來實現這類寬帶放大器。
典型寬帶放大電路
包括有共基放大式、共射共基式、電壓電流并一串聯負反饋式、補償式、參差調諧式和行波式等。
共射共基式，將共基組態作為共射組態的負載，使其輸出回路的等效電阻和等效電容都很低。既減小了由密勒效應產生的等效輸入電容，提高了共射級的上限頻率，又利用共基組態具有較高上限頻率的特點，使總的上限頻率比基本共射組態高。共射共基式放大電路是集成電路的基本放大單元。共基放大式，特點是截止頻率高，輸入電阻和輸入等效電容低，常用于高頻放大。
電壓、電流并-串聯負反饋式 ，如圖所示。由R2、R1組成的并聯電流負反饋支路降低了第一級的輸入電阻；由R7、R4組成的串聯電壓負反饋支路降低了第二級的輸出電阻，也降低了第一級的等效電容；R6、R4所產生的局部電流負反饋降低了回路增益，避免自激。該電路可工作到300MHz。
參差調諧式，將幾級具有調諧回路的放大電路串接，并使每級的調諧中心頻率略有參差，便可擴展通頻帶。此種放大器常用在接收機的中頻放大級。
行波式，輸入回路和輸出回路均接入由LC組成的人工傳輸線，并令二者的傳輸速度相等，且輸入端和輸出端的負載電阻和傳輸線的阻抗相匹配，則輸出端的電流變化將為各級電流變化之和。因此級數越多，放大倍數越大，而且沒有帶寬下降和產生自激的缺點，但消耗電流太多。如參數配合得當，頻寬可達幾百兆赫。此種放大器常用在寬頻帶示波器或天線放大器中。
補償式，在集電極回路串接補償電感器L，使高頻時的負載阻抗加大，以提高放大倍數；或在射極回路接入補償電容器Ce，在高頻時它的容抗降低，削弱了Re兩端的負反饋電壓，從而提高放大倍數。如參數配合得當，便可在一段頻帶內抵消輸出回路中負載電容和極間電容使高頻放大倍數下降的影響。此電路常用在示波器的末級放大。
展寬頻帶的措施
用直接耦合方式可將下限截止頻率下降到零。提高上限截止頻率的措施有：①選用特征頻率fT高的放大管，并接成輸入電阻和等效輸入電容都比較小的組態（如共基、共柵）；②減小輸出回路的電阻和等效電容；③利用負反饋降低放大增益以換取頻帶加寬；④接入電感器或電容器，進行頻率補償；⑤吸收等效電容，使其成為諧振回路的一部分或成為傳輸線的一部分。
詳解寬帶放大器電路設計
這里給出了 一個 50～300MHz 的低噪聲寬帶放大器的設計，該放大器在工作頻段內具有優良的增益平坦度和噪聲系數，能提高接收機的靈敏度。
1 寬帶實現和負反饋原理
寬帶放大器設計的主要障礙是有源器件的增益帶寬積的制約，即有源器件的增益在頻率高端隨著頻率的增加以6dB/倍頻程下降。 寬帶放大器常用的設計方法有： 平衡結構式放大器，負反饋式放大器， 有源匹配電路， 電抗網絡匹配， 寬帶電阻匹配， 分布式放大器等。 其中負反饋式放大器具有如下明顯的優點：降低整個電路對晶 體管自身性能變化的敏感度；獲得較好的輸入阻抗匹配和較低的噪聲系數； 增大工作頻帶內放大器的穩定性； 增加放大器的線性度等。因此，負反饋技術被廣泛地運 用于寬帶放大器的設計當中。采用負反饋技術的放大器如圖1所示。
2 偏置電路和穩定因子
2.1 偏置電路
放大器的偏置電路如圖2所示。 圖2中電感 L1和 L2是射頻扼流圈 （RFC） ； 電容 C1-C4為電源濾波電容。
2.2 采用負反饋式的寬帶放大電路
圖3示為一種采用負反饋方式的寬帶放大電路，該電路放大器均采用變壓器耦合方式，放大部分采用場效應晶體管和晶體三極管相結合的方式。
圖3 負反饋式寬帶放大電路圖
電路中，輸入信號經耦合電容器加到變壓器Ti繞組的中心抽頭，再經變壓器T2的初級繞組加到場效應晶體管的柵極上，這種方式具有阻抗轉換的功能，將50 n輸入阻抗提高到200 n，變壓器Tz的次級繞組又是VT1的滿極負載，放大器的增益取決于T2的次級繞組（25/3=8，33）。VT2是射極輸出放大器方式，通過線圈抽頭的選擇可得到5011的輸出阻抗。
2.3 帶偏流補償的寬帶放大電路設計
圖4
圖4所示電路與一般反相放大電路的不同點僅在于反饋電阻輸入端點與反相輸入端之間串接了一個100kΩ的電位器，用于對直流偏流進行補償。調整電位器 Rp，使當Vi=0V時，Vo=0。在補償端引腳1與10之間接相位補償電容C1（90pF），引腳5到地的濾波電容C2也為90pF。該電路在圖示參數下的電壓放大倍數為：Av=-10，其電壓轉換速度大于70v/μs，半功率帶寬可達400kHz以上，其增益帶寬之積約為30MHz。采用10引腳的金屬圓形封裝的LH0003工作溫度為0～85℃，存儲溫度為-65～150℃。當采用LH0003芯片時，其工作溫度為-55～125℃，存儲溫度為 -65～150℃。
編輯點評：本文介紹了寬帶放大器，寬帶放大器是通信系統中不可或缺的重要器件，這里通過負反饋技術。 該放大器具有增益高， 增益平坦度優，及噪聲系數小等優點，可廣泛應用于微波通信、衛星通信等各種電子設備中。
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