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      標(biāo)簽　>　寬帶放大器

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      寬帶放大器簡介

      　　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(xí)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(fù)載，以電容器作級間耦合。為了擴(kuò)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?shù)霓k法是在放大器負(fù)載中串接RC并聯(lián)回路（圖1中的Rd、Cd）。當(dāng)信號頻率低時，RC并聯(lián)回路呈現(xiàn)較大的阻抗，使負(fù)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?shù)霓k法是在負(fù)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(fù)載阻抗在高頻時得以增加，從而補償因旁路電容使負(fù)載阻抗減小的影響，使增益變化較小。負(fù)反饋也是一種經(jīng)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(lián)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(yīng)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(nèi)各頻率分量的群延滯時間應(yīng)該大致相同。

      寬帶放大器百科

      　　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(xí)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(fù)載，以電容器作級間耦合。為了擴(kuò)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?shù)霓k法是在放大器負(fù)載中串接RC并聯(lián)回路（圖1中的Rd、Cd）。當(dāng)信號頻率低時，RC并聯(lián)回路呈現(xiàn)較大的阻抗，使負(fù)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?shù)霓k法是在負(fù)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(fù)載阻抗在高頻時得以增加，從而補償因旁路電容使負(fù)載阻抗減小的影響，使增益變化較小。負(fù)反饋也是一種經(jīng)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(lián)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(yīng)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(nèi)各頻率分量的群延滯時間應(yīng)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(shù)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(shè)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(dá)或通信接收機(jī)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(dá)中心頻率的百分之幾十。這類寬帶放大器常采用參差調(diào)諧放大（見調(diào)諧放大器）的方式，即由幾級調(diào)諧在不同頻率和以調(diào)諧回路為負(fù)載的放大器級聯(lián)而成。也可采用阻容耦合寬帶放大器加帶通濾波器來實現(xiàn)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(lián)負(fù)反饋式、補償式、參差調(diào)諧式和行波式等。

      　　共射共基式，將共基組態(tài)作為共射組態(tài)的負(fù)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(yīng)產(chǎn)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(tài)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(tài)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(lián)負(fù)反饋式 ，如圖所示。由R2、R1組成的并聯(lián)電流負(fù)反饋支路降低了第一級的輸入電阻；由R7、R4組成的串聯(lián)電壓負(fù)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(chǎn)生的局部電流負(fù)反饋降低了回路增益，避免自激。該電路可工作到300MHz。

      　　參差調(diào)諧式，將幾級具有調(diào)諧回路的放大電路串接，并使每級的調(diào)諧中心頻率略有參差，便可擴(kuò)展通頻帶。此種放大器常用在接收機(jī)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(fù)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(shù)越多，放大倍數(shù)越大，而且沒有帶寬下降和產(chǎn)生自激的缺點，但消耗電流太多。如參數(shù)配合得當(dāng)，頻寬可達(dá)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(fù)載阻抗加大，以提高放大倍數(shù)；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(fù)反饋電壓，從而提高放大倍數(shù)。如參數(shù)配合得當(dāng)，便可在一段頻帶內(nèi)抵消輸出回路中負(fù)載電容和極間電容使高頻放大倍數(shù)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(tài)（如共基、共柵）；②減小輸出回路的電阻和等效電容；③利用負(fù)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(jìn)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(shè)計

      　　這里給出了 一個 50～300MHz 的低噪聲寬帶放大器的設(shè)計，該放大器在工作頻段內(nèi)具有優(yōu)良的增益平坦度和噪聲系數(shù)，能提高接收機(jī)的靈敏度。

      　　1 寬帶實現(xiàn)和負(fù)反饋原理

      　　寬帶放大器設(shè)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(shè)計方法有： 平衡結(jié)構(gòu)式放大器，負(fù)反饋式放大器， 有源匹配電路， 電抗網(wǎng)絡(luò)匹配， 寬帶電阻匹配， 分布式放大器等。 其中負(fù)反饋式放大器具有如下明顯的優(yōu)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(shù)； 增大工作頻帶內(nèi)放大器的穩(wěn)定性； 增加放大器的線性度等。因此，負(fù)反饋技術(shù)被廣泛地運 用于寬帶放大器的設(shè)計當(dāng)中。采用負(fù)反饋技術(shù)的放大器如圖1所示。

      　　詳解寬帶放大器電路設(shè)計

      　　2 偏置電路和穩(wěn)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。

      　　詳解寬帶放大器電路設(shè)計

      　　2.2 采用負(fù)反饋式的寬帶放大電路

      　　圖3示為一種采用負(fù)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(yīng)晶體管和晶體三極管相結(jié)合的方式。

      　　詳解寬帶放大器電路設(shè)計

      　　圖3 負(fù)反饋式寬帶放大電路圖

      　　電路中，輸入信號經(jīng)耦合電容器加到變壓器Ti繞組的中心抽頭，再經(jīng)變壓器T2的初級繞組加到場效應(yīng)晶體管的柵極上，這種方式具有阻抗轉(zhuǎn)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(fù)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?shù)膶拵Х糯箅娐吩O(shè)計

      　　詳解寬帶放大器電路設(shè)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(jìn)行補償。調(diào)整電位器 Rp，使當(dāng)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(shù)下的電壓放大倍數(shù)為：Av=-10，其電壓轉(zhuǎn)換速度大于70v/μs，半功率帶寬可達(dá)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(dāng)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(tǒng)中不可或缺的重要器件，這里通過負(fù)反饋技術(shù)。 該放大器具有增益高， 增益平坦度優(yōu)，及噪聲系數(shù)小等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于微波通信、衛(wèi)星通信等各種電子設(shè)備中。

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        FPGA芯片
        +關(guān)注
      • ArduBlock
        ArduBlock
        +關(guān)注
        ArduBlock軟件是Arduino官方編程環(huán)境的第三方軟件，目前必須依附于Arduino軟件下運行，區(qū)別于Arduino文本式編程環(huán)境，ArduBlock是以圖形化積木搭建的方式編程的，這樣的方式會使編程的可視化和交互性加強(qiáng)，編程門檻降低，即使沒有編程經(jīng)驗的人也可以嘗試給Arduino控制器編寫程序。
      • AD10
        AD10
        +關(guān)注
      • 識別
        識別
        +關(guān)注
      • FPGA開發(fā)板
        FPGA開發(fā)板
        +關(guān)注
        FPGA開發(fā)板在基于MCU、定制ASIC和體積龐大的電線束來實現(xiàn)引擎及控制電子的系統(tǒng)方案已發(fā)展至接近其技術(shù)和應(yīng)用極限，汽車工業(yè)正面臨新的設(shè)計挑戰(zhàn)。過去汽車電子產(chǎn)品的開發(fā)周期是漫長的，而許多汽車制造商現(xiàn)正致力于在更短的時間內(nèi)，裝備消費者所需的新一代汽車。
      • PCB封裝
        PCB封裝
        +關(guān)注
        pcb封裝就是把 實際的電子元器件，芯片等的各種參數(shù)（比如元器件的大小，長寬，直插，貼片，焊盤的大小，管腳的長寬，管腳的間距等）用圖形方式表現(xiàn)出來，以便可以在畫pcb圖時進(jìn)行調(diào)用。
      • QUARTUS II
        QUARTUS II
        +關(guān)注
        Quartus II 是Altera公司推出的綜合性CPLD/FPGA開發(fā)軟件，軟件支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多種設(shè)計輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計流程。
      • 語音交互
        語音交互
        +關(guān)注
      • PCB封裝庫
        PCB封裝庫
        +關(guān)注
      • AD09
        AD09
        +關(guān)注
      • PDN
        PDN
        +關(guān)注
      • QuickPcb
        QuickPcb
        +關(guān)注
      • Artix-7
        Artix-7
        +關(guān)注
        　　Artix-7 系列：相對于 Spartan-6 系列而言，Artix-7 系列功耗降低了一半， 成本降低了 35%，采用小型化封裝、統(tǒng)一的 Virtex 系列架構(gòu)，能滿足低成本大批量市場的性能要求，這也正是此前 ASSP、ASIC 和低成本 FPGA 所針對的市場領(lǐng)域。
      • VHDL代碼
        VHDL代碼
        +關(guān)注
      • Protel 99 se
        Protel 99 se
        +關(guān)注
      • powerlink
        powerlink
        +關(guān)注
      • candence
        candence
        +關(guān)注
      • 面包板
        面包板
        +關(guān)注
        面包板是由于板子上有很多小插孔，專為電子電路的無焊接實驗設(shè)計制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時間，而且元件可以重復(fù)使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練。
      • AXI
        AXI
        +關(guān)注
        AXI是一種總線協(xié)議，該協(xié)議是ARM公司提出的AMBA3.0協(xié)議中最重要的部分，是一種面向高性能、高帶寬、低延遲的片內(nèi)總線。它的地址/控制和數(shù)據(jù)相位是分離的，支持不對齊的數(shù)據(jù)傳輸，同時在突發(fā)傳輸中，只需要首地址，同時分離的讀寫數(shù)據(jù)通道、并支持Outstanding傳輸訪問和亂序訪問，并更加容易進(jìn)行時序收斂。AXI是AMBA中一個新的高性能協(xié)議。
      • 特性阻抗
        特性阻抗
        +關(guān)注
        特性阻抗又稱特征阻抗，它不是直流電阻，屬于長線傳輸中的概念。特性阻抗是射頻傳輸線影響無線電波電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。在射頻電路中，電阻、電容、電感都會阻礙交變電流的流動，合稱阻抗。電阻是吸收電磁能量的，理想電容和電感不消耗電磁能量。
      • 時鐘源
        時鐘源
        +關(guān)注
        時鐘源用來為環(huán)形脈沖發(fā)生器提供頻率穩(wěn)定且電平匹配的方波時鐘脈沖信號。它通常由石英 晶體振蕩器和與非門組成的正反饋振蕩電路組成，其輸出送至環(huán)形脈沖發(fā)生器。
      • AD采樣
        AD采樣
        +關(guān)注
        　　AD轉(zhuǎn)換采樣頻率指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號；而AD分辨率指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量。
      • 驅(qū)動電流
        驅(qū)動電流
        +關(guān)注
      • Kintex-7
        Kintex-7
        +關(guān)注
        　　Kintex-7系列：Kintex-7 系列是一種新型 FPGA，能以不到 Virtex-6 系列一半的價格實現(xiàn)與其相當(dāng)性能，性價比提高了一倍，功耗降低了一半。
      • Protel DXP
        Protel DXP
        +關(guān)注
      • FPGA教程
        FPGA教程
        +關(guān)注
      • 紅外觸摸屏
        紅外觸摸屏
        +關(guān)注
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