寬帶放大器分類

可以歸入寬帶放大器的還有用于時(shí)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(hào)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(jí)調(diào)諧在不同頻率和以調(diào)諧回路為負(fù)載的放大器級(jí)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(shí)現(xiàn)這類寬帶放大器。

寬帶放大器原理

用于電視圖像信號(hào)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(hào)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(jí)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(bǔ)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(bǔ)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(hào)頻率低時(shí),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(bǔ)償因級(jí)間耦合電容的影響而引起的增益下降。高頻補(bǔ)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(shí)得以增加,從而補(bǔ)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(jí)放大器級(jí)聯(lián)的形式，以保證有足夠高的增益，這時(shí)各單級(jí)放大電路的通頻帶都應(yīng)寬于總通頻帶的寬度。另外，對(duì)視頻寬帶放大器的相位延滯特性有一定的要求，即信號(hào)通過放大器后通頻帶內(nèi)各頻率分量的群延滯時(shí)間應(yīng)該大致相同。

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(bǔ)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(jí)的上限頻率，又利用共基組態(tài)具有較高上限頻率的特點(diǎn)，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(diǎn)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(jí)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(jí)的輸出電阻，也降低了第一級(jí)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。

圖1 參差調(diào)諧式，將幾級(jí)具有調(diào)諧回路的放大電路串接，并使每級(jí)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(jí)。

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(jí)電流變化之和。因此級(jí)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(diǎn)，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(bǔ)償式，在集電極回路串接補(bǔ)償電感器L，使高頻時(shí)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(bǔ)償電容器Ce，在高頻時(shí)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(jí)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(bǔ)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。