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宽带放大器wide-band amplifier上限工作频率与下限工作频率之比甚大于 1的放大电路。习惯上也常把相对频带宽度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此类。
宽带放大器wide-band amplifier上限工作频率与下限工作频率之比甚大于 1的放大电路。习惯上也常把相对频带宽度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此类。这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。
原理
用于电视图像信号放大的视频放大器是一种典型的基带型宽带放大器，所放大的信号的频率范围可以从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频。这类放大器通常以电阻器为放大器的负载，以电容器作级间耦合。为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。低频补偿的办法是在放大器负载中串接RC并联回路（图1中的Rd、Cd）。当信号频率低时，RC并联回路呈现较大的阻抗，使负载阻抗增大，从而使增益提高，补偿因级间耦合电容的影响而引起的增益下降。高频补偿的办法是在负载中串接电感线圈（图2中的L）。由于感抗是随频率的增高而增大的，这就能使负载阻抗在高频时得以增加，从而补偿因旁路电容使负载阻抗减小的影响，使增益变化较小。负反馈也是一种经常采用的加宽放大器通频带的办法。视频宽带放大器一般采用多级放大器级联的形式，以保证有足够高的增益，这时各单级放大电路的通频带都应宽于总通频带的宽度。另外，对视频宽带放大器的相位延滞特性有一定的要求，即信号通过放大器后通频带内各频率分量的群延滞时间应该大致相同。
宽带放大器wide-band amplifier上限工作频率与下限工作频率之比甚大于 1的放大电路。习惯上也常把相对频带宽度（B/Fs）大于20%～30%的放大器列入此类。这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大。
原理
用于电视图像信号放大的视频放大器是一种典型的基带型宽带放大器，所放大的信号的频率范围可以从几赫或几十赫的低频直到几兆赫或几十兆赫的高频。这类放大器通常以电阻器为放大器的负载，以电容器作级间耦合。为了扩展带宽，除了使其增益较低以外，通常还需要采用高频和低频补偿措施，以使放大器的增益-频率特性曲线的平坦部分向两端延展。低频补偿的办法是在放大器负载中串接RC并联回路（图1中的Rd、Cd）。当信号频率低时，RC并联回路呈现较大的阻抗，使负载阻抗增大，从而使增益提高，补偿因级间耦合电容的影响而引起的增益下降。高频补偿的办法是在负载中串接电感线圈（图2中的L）。由于感抗是随频率的增高而增大的，这就能使负载阻抗在高频时得以增加，从而补偿因旁路电容使负载阻抗减小的影响，使增益变化较小。负反馈也是一种经常采用的加宽放大器通频带的办法。视频宽带放大器一般采用多级放大器级联的形式，以保证有足够高的增益，这时各单级放大电路的通频带都应宽于总通频带的宽度。另外，对视频宽带放大器的相位延滞特性有一定的要求，即信号通过放大器后通频带内各频率分量的群延滞时间应该大致相同。
分类
可以归入宽带放大器的还有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器（带宽从几赫到几十或几百兆赫），用于测量仪器的直流放大器（带宽从直流到几千赫或更高），以及音响设备中的高保真度音频放大器（带宽从几十赫到几十千赫）等。
用于射频信号放大的宽带放大器（大多属于带通型），如雷达或通信接收机中的中频放大器，其中心频率为几十兆赫或几百兆赫，通带宽度可达中心频率的百分之几十。这类宽带放大器常采用参差调谐放大（见调谐放大器）的方式，即由几级调谐在不同频率和以调谐回路为负载的放大器级联而成。也可采用阻容耦合宽带放大器加带通滤波器来实现这类宽带放大器。
典型宽带放大电路
包括有共基放大式、共射共基式、电压电流并一串联负反馈式、补偿式、参差调谐式和行波式等。
共射共基式，将共基组态作为共射组态的负载，使其输出回路的等效电阻和等效电容都很低。既减小了由密勒效应产生的等效输入电容，提高了共射级的上限频率，又利用共基组态具有较高上限频率的特点，使总的上限频率比基本共射组态高。共射共基式放大电路是集成电路的基本放大单元。共基放大式，特点是截止频率高，输入电阻和输入等效电容低，常用于高频放大。
电压、电流并-串联负反馈式 ，如图所示。由R2、R1组成的并联电流负反馈支路降低了第一级的输入电阻；由R7、R4组成的串联电压负反馈支路降低了第二级的输出电阻，也降低了第一级的等效电容；R6、R4所产生的局部电流负反馈降低了回路增益，避免自激。该电路可工作到300MHz。
参差调谐式，将几级具有调谐回路的放大电路串接，并使每级的调谐中心频率略有参差，便可扩展通频带。此种放大器常用在接收机的中频放大级。
行波式，输入回路和输出回路均接入由LC组成的人工传输线，并令二者的传输速度相等，且输入端和输出端的负载电阻和传输线的阻抗相匹配，则输出端的电流变化将为各级电流变化之和。因此级数越多，放大倍数越大，而且没有带宽下降和产生自激的缺点，但消耗电流太多。如参数配合得当，频宽可达几百兆赫。此种放大器常用在宽频带示波器或天线放大器中。
补偿式，在集电极回路串接补偿电感器L，使高频时的负载阻抗加大，以提高放大倍数；或在射极回路接入补偿电容器Ce，在高频时它的容抗降低，削弱了Re两端的负反馈电压，从而提高放大倍数。如参数配合得当，便可在一段频带内抵消输出回路中负载电容和极间电容使高频放大倍数下降的影响。此电路常用在示波器的末级放大。
展宽频带的措施
用直接耦合方式可将下限截止频率下降到零。提高上限截止频率的措施有：①选用特征频率fT高的放大管，并接成输入电阻和等效输入电容都比较小的组态（如共基、共栅）；②减小输出回路的电阻和等效电容；③利用负反馈降低放大增益以换取频带加宽；④接入电感器或电容器，进行频率补偿；⑤吸收等效电容，使其成为谐振回路的一部分或成为传输线的一部分。
详解宽带放大器电路设计
这里给出了 一个 50～300MHz 的低噪声宽带放大器的设计，该放大器在工作频段内具有优良的增益平坦度和噪声系数，能提高接收机的灵敏度。
1 宽带实现和负反馈原理
宽带放大器设计的主要障碍是有源器件的增益带宽积的制约，即有源器件的增益在频率高端随着频率的增加以6dB/倍频程下降。 宽带放大器常用的设计方法有： 平衡结构式放大器，负反馈式放大器， 有源匹配电路， 电抗网络匹配， 宽带电阻匹配， 分布式放大器等。 其中负反馈式放大器具有如下明显的优点：降低整个电路对晶 体管自身性能变化的敏感度；获得较好的输入阻抗匹配和较低的噪声系数； 增大工作频带内放大器的稳定性； 增加放大器的线性度等。因此，负反馈技术被广泛地运 用于宽带放大器的设计当中。采用负反馈技术的放大器如图1所示。
2 偏置电路和稳定因子
2.1 偏置电路
放大器的偏置电路如图2所示。 图2中电感 L1和 L2是射频扼流圈 （RFC） ； 电容 C1-C4为电源滤波电容。
2.2 采用负反馈式的宽带放大电路
图3示为一种采用负反馈方式的宽带放大电路，该电路放大器均采用变压器耦合方式，放大部分采用场效应晶体管和晶体三极管相结合的方式。
图3 负反馈式宽带放大电路图
电路中，输入信号经耦合电容器加到变压器Ti绕组的中心抽头，再经变压器T2的初级绕组加到场效应晶体管的栅极上，这种方式具有阻抗转换的功能，将50 n输入阻抗提高到200 n，变压器Tz的次级绕组又是VT1的满极负载，放大器的增益取决于T2的次级绕组（25/3=8，33）。VT2是射极输出放大器方式，通过线圈抽头的选择可得到5011的输出阻抗。
2.3 带偏流补偿的宽带放大电路设计
图4
图4所示电路与一般反相放大电路的不同点仅在于反馈电阻输入端点与反相输入端之间串接了一个100kΩ的电位器，用于对直流偏流进行补偿。调整电位器 Rp，使当Vi=0V时，Vo=0。在补偿端引脚1与10之间接相位补偿电容C1（90pF），引脚5到地的滤波电容C2也为90pF。该电路在图示参数下的电压放大倍数为：Av=-10，其电压转换速度大于70v/μs，半功率带宽可达400kHz以上，其增益带宽之积约为30MHz。采用10引脚的金属圆形封装的LH0003工作温度为0～85℃，存储温度为-65～150℃。当采用LH0003芯片时，其工作温度为-55～125℃，存储温度为 -65～150℃。
编辑点评：本文介绍了宽带放大器，宽带放大器是通信系统中不可或缺的重要器件，这里通过负反馈技术。 该放大器具有增益高， 增益平坦度优，及噪声系数小等优点，可广泛应用于微波通信、卫星通信等各种电子设备中。
高功率宽带放大器的设计是一件非常有挑战性的工作，工程师需要在多个相互对立的设计参数之间进行折中。对于一个放大器用户来说，不论是初始投资还是以后的运行成本...
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2015-09-22 标签：宽带放大器 9343 0
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