中频放大器

摘要

中频放大器主要是将混频器输出的信号进行大幅度提升,以满足解

调电路的需要。其主要质量指标有：电压增益Av、通频带

2f 、选择

7.0

性，即矩形系数

k、噪声系数。对于中频放大器,不仅需要得到高的增

1.0r

益、好的选择性,还要有足够宽的通频带和良好的频率响应、大的动态范围等。由于中频信号为单一的固定频率,其通频带可最大限度地做得很小,以提高相邻信道选择性。在实际工程上,一般采用多级放大器,并使每级实现某一技术要求，就电路形式而言,第一级中频放大器多采用共发射极电路,多级晶体管单调谐回路级联的方式实现应有的增益，中频放大器总是位居变频（即混频）之后。本课程设计所做图像中频放大器，选择通频带在6MHZ左右，其工作频率为38MHz，常用于电视机电路中，在电视机中采用的是集成调谐放大器，外接声表面波滤波器，构成调谐回路。本设计将采用三级晶体管单调谐回路级联的方式，来实现对中频信号

60dB的放大，每一级的电路完全相同，固要求每级谐振电压放大倍数Avo ≥20dB.

1 设计方案原理图及单元电路解析

1.1 设计方案原理图

通过采用三级晶体管单调谐回路级联的方式，来实现对中频信号60dB的放大。各级之间采用自耦变压器的耦合方式，每一级的电路完全相同，谐振电压放大倍数Avo≥20dB.

图1.1. 图像中频放大器原理图

1.2 单元电路解析

中频放大器属于高频小信号放大器，按照不同的标准，可以分为不同的类型。按照器件的不同，可以分为晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器；按照调谐回路来分，可分为单调谐回路放大器，双调谐回路放大器等.

图1.2. 晶体管单调谐回路放大器

图中BG1为高频放大管，R1、R2为基极偏置电阻，R3为发射极电阻，C1为基极旁路电容，C2为发射极旁路电容，C3为槽路电容,C4为中和电容。电路的特点是采用放大管集电极负载为LC调谐回路，利用调谐回路的选频特性，实现选频放大；当工作于谐振频率时，增益最大；失谐时，增益减少。回路采用变压器接入方式，以减少晶体管输出电阻和负载对回路的影响，使回路有较好的选择性；同时，这种变压器

耦合方式还能较好的实现级间的阻抗匹配。由于晶体管集电结电容c b C '的存在，会引起交流反馈而自激。为抵消c b C '的反馈作用，在晶体管的输出端和输入端之间接一个电容C4，从而抵消晶体管的内部反馈，使放大器稳定工作。

2 单调谐中频放大器主要质量指标

2.1 电压增益Av

假如，放大器有 m 级，各级的电压增益分别为 A v1 、 A v2 、…

A vm ，则总增益 A m 是各级增益的乘积，即

A m = A v1 · A v2 … A vm (3-41)

如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成， 则 A m =

m 级相同的放大器级联时，它的谐振曲线可由下式表示 ：

它等于各单级谐振曲线的乘积。所以级数愈多，谐振曲线愈尖锐。 这里采用三级完全相同的单级放大器，即m=3，要使总的增益

dB A v 60=，则每一级的电压增益应为

dB A V 201≥即10≥Av

由前面计算得到的参数可知，每一级的谐振电压增益为 1510

10

1.0210302)(2

3

3

21max =⨯⨯⨯=

---i o fe

vo g g y A

2.2 通频带7.02f ∆

对 m 级放大器而言，通频带的计算应满足下式 ：

解上式，可求得 m 级放大器的通频带 m f )2(7.0∆ 为

式中， 2 D f 0.7 为单级放大器的通频带， 称为带宽缩减因了，

它意味着，级数增加后，总通频带变窄的程度。设计中采用三级单调谐放大，即m=3，总的通频带为6MHz ，则单 级的通频带

()MHz MHz f O f f m m L 125.061

22217.007

.0=≈-∆==∆

2.3 选择性，即矩形系数1.0r k

按矩形系数定义，当 时，求得 2 D f 0.7 。对于多级而言求得

故 m 级单调谐回路放大器的矩形系数为

当m=3时，75.31

211003

13

11.0=--=

r K <10

3、设计任务技术指标及回路参数的确定

3.1设定设计任务的技术指标

电源电压 Vcc=12V 中心频率 f=38MHz 单级通频带 Bw=12MHz 总增益 Avm=60db

单级增益 Avo>=10db 级间变压器耦合，各级增益相同

3.1.1 根据技术指标，选取某高频小功率晶体管

图3.1.1共发射极直流通路

如上直流通路，晶体管工作于线性放大状态。用小信号模型的方法可以简单确定其Q点为Vce=6V, Ie=2mA。

3.2 回路参数的确定

图3.2. 单调谐回路放大器

根据已知参数，

mS g ie 2.1=, pF C ie 12=; S g oe μ400= ,pF C oe 5.9=

并且

s rad f w /1039.2103814.32286⨯=⨯⨯⨯==π

可以求得输入导纳

mS j mS jwc g y ie ie ie 868.22.1+=+=

输出导纳

mS j mS jwc g y oe oe oe 27.24.0+=+=

设选取回路总电容uF C 200=∑,则回路电感为

H C w L μ881

2

0==

∑

由通频带为12MHz （单级），中心频率为38MHz 的技术指标，及

3

1238≈==w

l B f

Q

由此可求得并联到LC 回路上的总损耗电导为

S L

w Q G L p μ151

0≈=

'

又已知 gie=1.2mS goe=400uS 可求得在阻抗匹配时的初级抽头比为

137.02'

1

1==

=

oe

p

g G n

n p