宽带放大器设计

宽带放大器设计

一、设计目的

(1) 掌握宽带放大器的设计、组装与调试方法；

(2) 熟悉集成电路的使用方法。

二、设计内容及要求

(1) 设计一个宽频带放大器，要求带宽大于30MHz，可扩展；

(2) 带宽增益积大于300MHz，可扩展；

(3) 输出阻抗为600 Q,输出电压》1V。

三、宽带放大器原理

几种常见宽带放大器(参考)：

1•二级直接耦合宽带放大器电路

图1是二级直接耦合宽带放大器电路，第二级采用PNP型晶体管，这种电路适合于提

高电源电压的利用率，需要给出较大输出振幅的电路。各级开环增益为20dB，与R1串接

的电位器RP1用于调整晶体管最适宜的偏置。隔直电容C1和C2的参数由低频特性确定，

频率特性上限由所使用的晶体管(特别是VT2 )限制，若使用2SA495晶体管，约有30MHz

的带宽。VT2要求具有高截止频率f H，低输入电容C ob晶体管。直流偏置是降低集电极负载电阻，有较大工作电流。这种电路要采用稳定电源供电，低负载使用时，要在VT2输出增

设1级射随电路。两级宽带放大器构成电压串联负反馈电路，其电压放大倍数

R5

Auf =1 11

R4

2.宽带缓冲器电路

宽带缓冲器电路如图 2所示。这种电路用作电流驱动能力较弱的通用宽带运放输出电 路，要求高速动作的无放电电路及

50 Q 负载的线路驱动电路等。

该电路属于简易功率合成器， VT1、VT2、VT3和VT4均工作在射极跟随状态。要求 VT1与VT2 , VT3与VT4参数一致。输入的功率 P IN 在A 点一分为二，经过电流放大后， 在B 点合成。电压放大倍数不超过

2，但接近2。但电流放大倍数较大，因此功率放大倍数

也较大。此电路输入阻抗高，而输出阻抗低，正适合于作驱动级。

输出

loon

输入

O

图2宽带缓冲器电路

电阻Ri 用于防止高频振荡等异常动作。旁路电容 Cl 和C2也很重要，要靠近晶体

管安装。

3.10MHz 以上的宽带放大器电路

图3是采用卩PC4539C 构成的宽带放大器电路。视频放大器常采用差动输入/差动输 出的卩A733，此电路是电流差动型的宽带放大器电路，转换速率高 (60V /卩s), GB 乘积大

(300MHz)，高频特性优良，并由

卩PC4539外部设定工作条件。

o-|?V

2SOJ45

2SA733

2SC94> 2SA733

1

卩PC4539C 内电路结构为电流差动型，与一般放大器的设计方法不同。首先是偏置工

作点的设定，内部电流基准I SET 由R5设定，I SET =(V CC -1.2V)/(R 5-lk Q ),当R 5=20k Q 时，I SET 为568卩A 。

7脚偏置输入电流由 V cc 和R4确定，与输出端的直流电位无关。因单电源工作， 卩PC4539C 的输入/输出需接隔直电容，根据需要低频特性选用

C1与C5。反馈放大器的

增益由R3与R2之比决定，约10倍(20dB)，与R3并联相位补偿电容，抑制高频尖峰信号， 获得平坦的频率特性。

GBW 随设定电流I SET 的不同大幅度变化，I SET 为20卩A 时，GBW 为

20MHz; ; 100 卩 A 时为 90MHz ; 1mA 时为 300MHz 。

闭环增益由电阻 R2和R3确定，采用稳定性高的金属膜电阻。电容

C1和C5根据低频

1

截止频率选定， C

(R 为750Q 或150Q ), C1和C2采用100卩F 以上的铝电解电

2对c R

容，但高频时阻抗增大，与其并联

0. m F 的陶瓷电容更好。

4.采用y,PC1663C 构成的宽带放大器电路

图.4是采用卩PC1663C 构成的宽带放大器电路。 卩PC1663C 与视频放大器 卩A733有相 同的电路结构，高频特性好，达到

100MHz 以上的频率。适用于高清晰度电视、高分辨显

示器、视频电路、CCD 传感放大器等电路中，需要带宽特性的电路。

卩PC1663C 是差动输入/输出型集成芯片，此电路使用单端输入/输出。输入端用

图3采用卩PC4539C 构成的宽带放大器电路

R1(50 Q )作为终端电阻，采用直流耦合，但输出端产生约3V的同相电压，需要电容C3进行交流耦合。差动输出作为单端使用时，不用的输出端子开路，特性发生变化，因此，接入

R4和R5调节平衡。

输入差动晶体管的发射极间电阻R3用于设定差动增益，R3为0时，增益为300倍，

100Q时为100倍，1.2k Q时为20倍。若R3采用lk Q可变电阻，就可方便改变增益。与一般运放相比，其特点是即使改变闭环增益，频率特性也不会改变。

5. 50MHz宽带放大器电路

宽带放大器广泛用于高速脉冲与视频电路、高频振荡器、高速A/D转换器的前置放大

器等。图5中的运放A1采用HA2539构成的宽带放大器电路。HA2539追求高速性能，具

有S/R为600卩s, GB积为600MHz , f T为400MHz及优良的交流特性，但不足之处是失调电压最大为15m V,输入偏置电流为20卩A，失调电流最大为6卩A，输入阻抗典型值为10k Q，不适用运算等电路。

为使工作频率达到100MHz，必须降低电路阻抗，反馈电阻R3为lk Q左右，据此推算