宽带中频放大电路

宽带中频放大电路

摘要

中频放大电路是超外差接收设备的重要部件，其性能在很大程度上决定了整机的重要性能。在通信系统中，处于前端的前置低噪声放大器LAN和混频之后的中频放大器需要采用宽频带放大器进行小信号放大。宽频带放大电路是由晶体管、场效应管或集成电路提供电压增益，既要有较大的电压增益, 又要有很宽的通频带,增益带宽积越大的宽频带放大器的性能越好。为了展宽工作频带,不但要求有源器件的高频性能好, 而且在电路结构上采取了一些改进措施。

本设计从通频带、中频电压放大倍数、上冲量、平顶下降量等方面介绍了宽带中频放大电路,并对中心频率、通频带、总增益等参数进行了分析，通过对调幅调频电路的分析与理解很好的实现了中频信号处理电路对中频信号进行放大, 获得足够的增益, 吸收邻近的特殊干扰、提供自动增益控制信号的目的。

关键词：宽带中频放大电路、电压增益、混合π型等效电路

目录

1 绪论 (1)

2 设计过程 (2)

2.1宽频放大器的主要性能指标 (2)

2.2 扩展通频带的方法和电路 (2)

2.3 其他必要电路 (5)

2.3.1 混合Π型等效电路 (5)

2.3.2 Y参数等效电路 (6)

2.3.3 谐振放大器电路 (7)

2.3.4 多级单调谐放大器 (9)

2.3.5 中和电路 (9)

2.3.6 自动增益控制电路 (10)

2.4 结构框图及性能参数 (11)

2.5 性能分析 (15)

总结 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

1 绪论

在电子技术领域内，中频放大电路是超外差接收设备的重要部件，其性能在很大程度上决定了整机的重要性能。同时中频放大器的前级接混频电路或高频放大电路，后级接解调电路，是中间的重要桥梁，可由此建立两个频段间的信号变换与阻抗匹配，有重要的理论价值与实践意义。接收信号的频谱是很宽的，放大器很难做到在很宽的频带内都有一致性很好的增益平坦性，所以通常的做法是将接收到的信号变频到一个固定的频点上（通常叫做中频），然后放大，这样就带来诸多好处：选择性更好、增益也好控制在接收机中，由于中频频率较低，且频率固定不变，可以很容易地得到较高的增益，为下一级提供足够大的输入，所以中频放大电路的应用非常广泛。但是，无线电信号强弱差异很大，中频放大器本身也有一定的动态范围，输入信号增大时会出现失真，因此常采用AGC电路自动调节中频放大器的增益，使中放输出信号电平基本保持不变。

超外差收音机把接受到的电台信号本机振荡信号同时送入变频管进行混频，并始终保持本机振荡频率比外来信号频率高465KHz，通过选频电路取两个信号的“差频”进行中频放大。因此，在接收波段范围内信号放大量均匀一致，同时，超外差收音机还具有灵敏度高、选择性好等优点。其框图如图1—1所示。

图1—1 超外差收音机框图

输入回路从天线接收到的众多广播电台发射出的高频调幅波信号中选出所需接收的电台信号，将它送到混频管，本机振荡产生的始终比外来信号高465KHz的等幅振荡信号也被送入混频管。利用晶体管的非线性作用，混频后产生这两种信号的“基频”、“和频”、“差频”，其中差频为465KHz，由选频回路

选出这个465KHz的中频信号，将其送入中频放大器进行放大，经放大后的中频信号再送入检波器检波，还原成音频信号，音频信号再经前置低频放大和功率放大送到扬声器，由扬声器还原成声音。

2 设计过程

2.1宽频放大器的主要性能指标

宽频放大器的主要性能指标有：

（1）通频带△f由定义知△f=fH-fL，通常下限频率fL≈O，△f≈f Ho，因此放大器通频带的扩展是设法增大上限频率fH数值。

（2）中频电压放大倍数KO：它的定义中频段的输出电压UO与输入电压Ui之比。

（3）增益与带宽乘积KO△f存在矛盾，即增大△f就会减小KO，反之则反，所以要用两者之积才能更全面地衡量放大器的质量。KO△f越大，则宽频放大器的性能就越好。

（4）上升时间ts：它定义为脉冲幅度从10%上升至90%所需时间，放大器的高频特性越好，则上升时间ts越小。

（5）下降时间tf：它的定义为脉冲幅度从90%下降至10%所需时间。

（6）上冲量δ：超过脉冲幅度的百分数。

（7）平顶下降量△：脉冲持续期内，顶部下降的百分数，放大器低频特性越好，平顶下降量越小。

2.2 扩展通频带的方法和电路

通常使用扩展频带的方法有三种：（1）负反馈法，在电路中引入负反馈，并使负反馈量高频时比低频时小，以补尝高频时输出电压减小的损失，这种方法是在不损坏失低频增益下进行补尝，但它的幅频特性却开不平坦，使输出脉冲波出现上冲；（2）电感串并联补偿法，在晶体管集电极上接入电感，和放大器输出端等效电容组成LC并联回路，可以提高放大器的上限截止频率；（3）利用各种接地电路的特点进行电路组合，以扩展放大器的通频带，下面介绍扩展带的电路。

1、电压并联负反馈电路

图1是电压并联负反馈电路，这种电路主要补偿晶体管集-基结电容CC、输出电容CO及电流放大倍数β随频率升高而引起放大器增益下降的作用，因为，低频时CO的容抗较小，使UO减小,所以，负反馈量也减小，使高、低频放大倍数基本一致，若RF取值与CC在高频时容抗相当，则CC只能在高频上起作用，把上限频率扩展。

图1 电压并联负反馈电路图2 电流串联负反馈电路

2、电流串联负反馈电路

图2是电流串联负反馈电路，这种电路只能补偿因β减小而造成的损失，但不能补偿CO的作用，只适用于分布电容小的场合，因为，负返馈量取决于R eLe低频时β大，所以Ie 也大，引入负反馈也较大，而高频时，由于β↓Ie 减小使负反馈量也减小，从而补偿了因β↓而使增益下降的损失。

3、电抗元件补偿电路

图3是电抗元件补偿电路，图中Ce约为几个皮法至几十个皮法，低频时其容抗甚大于，Reo由Re，引入较大的负反馈量，高频时Ce容抗变小，使发射极的反馈总阻抗变小，相应的高频负反馈减弱了。这就更有效地补偿β的下降，最佳补偿条件为：（3-5）ReCe=(0.35/△f)。通过调整ReCe数值，可以同时补偿β↓及Co的作用，当CoRe较小时，按最佳条件选ReCe即可。若Co较大时，应由调整确定。

4、并联电感补偿电路

图4为并联电感补偿电路，从交流观点看，L与输出负载并联，故称并联电感补偿。由L与[Co+CL]组成回路，高频时产生谐振。由于谐振阻抗大，故补偿了β↓使入大倍数减小的作用，通常按下式选择电感：