功率放大器和低噪声放大器的分析与设计
音频功率放大器设计方案
音频功率放大器设计方案音频功率放大器是一种可以将低功率音频信号放大到较大功率的装置，用于驱动扬声器等音频设备。
设计一个音频功率放大器需要考虑众多因素，包括放大器的类型、放大电路的结构、电源的设计和保护电路等。
本文将详细介绍一个音频功率放大器的设计方案。
首先，我们需要选择适合的音频功率放大器类型。
常见的音频功率放大器类型有A类、B类、AB类、D类等。
A类功率放大器可以实现最好的音频质量，但是功率效率低，因此通常用于高要求音频品质的应用。
B类功率放大器功率效率高，但是存在较大的非线性失真。
AB类功率放大器在音频质量和功率效率之间取得了平衡。
D类功率放大器通过脉冲宽度调制技术实现高效率的功率放大，但是需要注意输出滤波电路的设计。
选择了功率放大器类型后，我们需要设计放大电路。
放大电路包括输入级、驱动级和输出级。
输入级负责将音频信号放大到适合驱动级的电平，驱动级将信号放大到足够驱动扬声器的电平，输出级将电压信号转化为电流信号驱动扬声器。
放大电路中的关键参数包括增益、带宽和失真等。
增益应根据实际需求进行设计，带宽应满足音频信号的要求，而失真应尽量降低。
接下来，我们需要设计电源。
音频功率放大器的电源是其正常工作的基础，电源的设计需要考虑稳压、低噪声和足够的电流输出能力等因素。
为了提高音频质量，我们可以考虑使用分立元件电源，避免共模噪声。
同时，应添加保护电路，如过流保护、过热保护和短路保护等，保证放大器在工作过程中的安全性和可靠性。
此外，还需要注意输入和输出接口的设计。
输入接口应该能够适应不同的音频信号源，如电视、音乐播放器等，同时应该具备常见的保护电路，如静音电路和防辐射电路。
输出接口应能够与扬声器匹配，保证音频信号的传输质量，以及具备短路保护电路，防止短路损坏扬声器。
最后，在设计方案完成后，我们需要进行模拟仿真和实际测试。
通过模拟仿真可以评估设计的性能指标，包括频率响应、相位响应和失真等。
实际测试可以验证设计方案的可行性和准确性，如测量电流、电压和功率等参数，并进行电磁兼容性和温度稳定性测试。
433MHz低噪声射频功率放大器的设计毕业设计开题报告
433MHz低噪声射频功率放大器的设计毕业设计开题报告参考文献毕业设计开题报告433MHz低噪声射频功率放大器的设计学院：班级：学生姓名：指导教师：职称：年月日1参考文献开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效；2．开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3．毕业设计开题报告应包括以下内容：（1）研究的目的；（2）主要研究内容；（3）课题的准备情况及进度计划；（4）参考文献。
4．开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于2000字；参考文献应不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科书、专著等。
5．开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5倍行距。
附页为A4纸型，左边距3cm，右边距2cm，上下边距为2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5倍行距。
6．“课题性质”一栏：理工类：A.理论研究B.应用研究C工程设计D.软件开发E.其它经管文教类：A.理论研究B.应用研究C.实证研究D.艺术创作E.其它“课题来源”一栏：A.科研立项B.社会生产实践C.教师自拟D.学生自选“成果形式”一栏：A.论文B.设计说明书C.实物D.软件E.作品2参考文献毕业设计开题报告3参考文献附页：433MHz低噪声射频功率放大器的设计一、研究的目的:低噪声微波放大器（LNA）已广泛应用于微波通信、GPS 接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中，是必不可少的重要电路。
低噪声放大器位于射频接收系统的前端，其主要功能是将来自天线的低电压信号进行小信号放大。
前级放大器的噪声系数对整个微波系统的噪声影响最大，它的增益将决定对后级电路的噪声抑制程度，它的线性度将对整个系统的线性度和共模噪声抑制比产生重要影响。
GPS低噪声放大器的设计
NF(dB)=10lg ⎪一个微波管的射频绝对稳定条件是K>1,S11<1-S12S21,S22<1-S12S21。
低噪声放大器的设计姓名：####学号：################班级：1########一、设计要求1.中心频率为1.45GHz，带宽为50MHz，即放大器工作在1.40GHz-1.50GHz频率段；2.放大器的噪声系数NF<0.8dB，S11<-10dB，S22<-15dB，增益Gain>15dB。
二、低噪声放大器的主要技术指标低噪声放大器的性能主要包括噪声系数、合理的增益和稳定性等。
1.噪声系数NF放大器的噪声系数（用分贝表示）定义如下：⎛SinN in⎫⎝S out N out⎭式中NF为射频/微波器件的噪声系数；Sin ，Nin分别为输入端的信号功率和噪声功率；Sout ，Nout分别为输出端的信号功率和噪声功率。
噪声系数的物理含义是，信号通过放大器后，由于放大器产生噪声，使得信噪比变坏，信噪比下降的倍数就是噪声系数。
2.放大器的增益Gain在微波设计中，增益通常被定义为传输给负载的平均功率与信号源的最大资用功率之比：Gain=P LP S增益的值通常是在固定的频率点上测到的，低噪声放大器都是按照噪声最佳匹配进行设计的。
噪声最佳匹配点并非最大增益点，因此增益Gain要下降。
噪声最佳匹配情况下的增益称为相关增益。
通常，相关增益比最大增益大概低2～4dB.3.稳定性22只有当3个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。
三、低噪声放大器的设计步骤1.下载并安装晶体管的库文件(1)由于ADS2008自带的元器件库里并没有ATF54143的元器件模型，所以需要从Avago公司的网站上下载A TF54143.zap,并进入ADS主界面,点击【File】——【Unarchive Project】进行安装。
(2)新建工程A TF54143_LNA_1_prj,执行菜单命令【File】——【Include/Remove Projects】将A TF54143_prj添加到新建工程中，这样新建工程就能使用器件A TF54143了。
放大器的噪声分析
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设放大器在输入端和信号源是功率匹配的，
即Rs=Ri，
在输出端和负载也是功率匹配的：Ro=RL
放大器的功率增益为APH。 信号源的内阻Rs产生的热噪声电压均方值为:
En2s 4KTRsf
而放大器的输入噪声功率则为：Pni
En2s 4Rs
KTf
该噪声功率放大后为：Pni Ap APH KTf
或： NF
1
Pn Pni Ap
放大器产生的噪声功率 1 源电阻产生的输出噪声功率
它们分别从不同的角度说明了噪声系数 的含义，是完全等效的。
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在计算具体电路的噪声系数时，用后面两 式比较方便。
应该指出，噪声系数的概念仅仅适用于线 性电路（线性放大器），因此可以用功率 增益来描述。
T(NF 1)
Ti就称为放大器的噪声温度。 当Ti=0时，NF=1表示放大器本身不产生噪声，是理
想的无噪声放大器；
当本Ti=身T时所（产=生29的0K噪）声则和NF信=2号（源NF所=3输dB入）的，噪表声示相放等大。器
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在功率匹配情况下，放大器的总的输出噪声 功率：
Pn0 APH KTf APH KTi f APH K (T Ti )f
对于非线性电路而言，不仅得不到线性放 大，而且信号和噪声、噪声和噪声之间会 相互作用，即使电路本身不产生噪声，在 输出端的信噪比和输入端的也不相同。 因此噪声系数的概念就不能适用。
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§2.4 最佳源电阻Ropt与最小噪声系数NFmin
根据前面导出的噪声系数表达式
NF
En2s
En2
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等效输入噪声曲线
低噪声放大器的设计
一种900MHz频段低噪声放大器设计方法及测试结果本文介绍一种低噪声放大器的设计方法，对初学者可能有一定的借鉴作用。
关键词： LNA：低噪声放大器 IL：插入损耗ACPR：邻道功率比值 IM3：三阶交调EESOF\TOUCHSTN：八十年代流行的HP公司的小型微波软件一、任务的来源:受外单位的委托，要求设计一种低噪声放大器，具体要求如下：1.频率范围：820-960MHz2.增益：G≥45dB3.噪声系数：Nf≤1.54.带内平坦度：≤±0.2dB5.线性功率：P-1≥15dBm6.电调衰减：Att= 31dB (5bit)二、设计框架:1.放大器级数的考虑：由于常见器件有效实际增益为11～17dB，故此，3-4级方可满足增益要求。
经对比分析我们确定了以下方案：第一级：A TF10136 Nf=0.4dB G=13.5dB OIP3=18dBm第二级：MSA1105 Nf=4.1dB G=10.5 dB OIP3=25dBm第三级：SGA6586 Nf=2.6dB G=23.8dB OIP3=33dBm在第二级与第三级之间插入数字电调衰减器，其数字电调衰减器的最小IL为1.8dB，所以，总增益约为46dB。
2.噪声系数的计算：一个放大器的噪声系数主要取决于第一、二级放大管的Nf及Gain，见以下公式：NFs=NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/(G1G2)+……(NFn-1)/(G1G2…Gn-1) 式中：NFn为第n级器件的噪声系数Gn-1为第n-1级器件的增益基于产品批量生产的一致性考虑，经HP的EESOF\TOUCHSTN编程计算，将第一级FET优化设计成:Nf=0.85dB Gain=13.5dB，经以上公式计算得出噪声系数理论值为1.1dB，满足指标要求。
3.线性功率考虑：线性功率小，交调指标差，它将最终影响功放的ACPR 值和IM3；但是，过分地要求加大P-1，将增加电流消耗，降低了设备的可靠度，同时提高了造价，综合考虑诸多因素，SGA6586比较合适。
低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法
低噪声放大实验技术的电路设计与噪声测量方法引言：在电子领域中，噪声一直是一个令人头疼的问题。
尤其在放大器设计中，噪声的存在对信号品质产生不可忽视的影响。
为了提高放大器的性能和减少噪声的影响，低噪声放大器设计技术得到了广泛的研究与应用。
本文将介绍低噪声放大实验技术的电路设计以及常用的噪声测量方法。
一、低噪声放大器电路设计1. 噪声源识别在进行低噪声放大器设计之前，首先需要识别噪声的来源。
在放大器中，噪声主要有热噪声、亚瑟贝克效应和1/f噪声等。
了解噪声源的类型可以有针对性地进行电路设计和噪声分析。
2. 选择低噪声元件在放大器电路中，选择低噪声元件是实现低噪声放大的重要步骤。
例如，低噪声管可以在前置放大器中使用，而噪声系数较小的电阻器则可以在电路中使用。
3. 优化电路布局电路的布局也对噪声性能产生影响。
在电路设计中，应尽量避免元件之间的相互干扰，减少电流回路的面积。
同时，还可以采取屏蔽措施，减少外界干扰对电路的影响。
4. 运用差动对抗共模噪声技术差动对抗共模噪声技术是一种常用的低噪声放大器设计方法。
通过在电路中引入差动对抗结构，可以有效抑制共模噪声的影响，提高信号的纯净度。
5. 使用负反馈技术负反馈技术在放大器设计中被广泛应用。
通过引入负反馈回路，可以降低放大器的噪声系数，提高整体的信噪比。
在设计中，合理选择反馈系数和优化反馈回路的参数是关键。
二、噪声测量方法1. 噪声功率谱密度测量噪声功率谱密度是描述噪声分布频率特性的重要参数。
常用的测量方法是通过谱分析仪进行，将信号输入到谱分析仪中，然后读取噪声功率谱密度曲线。
此方法适用于分析噪声的频域分布特性。
2. 噪声参数测量常见的噪声参数包括噪声系数、亚瑟贝克系数和1/f噪声系数等。
测量方法主要通过连接噪声源和测量设备，例如噪声系数测量器，对噪声参数进行测量并记录结果。
3. 热噪声测量热噪声是放大器中最主要的噪声源之一，测量方法通常是通过连接热阻或热电偶等元件，将其输入到噪声测量装置中进行测量。
低噪声放大器..
5） C
C 0 VBC 1 0
n
反偏集电结电容
6） 7）
Ccs 集电结与衬底间的势垒电容
rbb ' 、ree 、 rcc 为各极的体电阻
大倍数下降为 1 时的频率
8） 特征频率 fT 定义为共射输出短路电流放
gm gm fT 2 (C C ) 2 C
3） 有源偏置电路
有源偏置电路具有相 当出色的温度稳定性，但 同时也带来了元件数目增 多，电路结构复杂等缺点。 在放大器的温度稳定性要 求比较高的时候，可以考 虑采用这种偏置电路。
有源偏置电路
3）传输线偏置电路
传输线偏置电路
传输线偏置法可以抑制偶次谐波，并且还可以 改善放大器的稳定性。
固定基流偏置电路
IIP3
Input VSWR
－11.1dBm
1.5
－3dBm
1.2
Output VSWR
隔 离
3.1
21dB
1.4
21dB
从表中可以看出，低噪声放大器的主要指标为： 噪声系数 增益 线性范围
输入输出阻抗的匹配
功耗
输入输出的隔离
以上各项指标并不独立，是相互关联的，在 设计中如何折中，兼须各项在指标，是设计的 重点也是难点。
C gd ---漏极与源极电容
rG 、 rS 、 rD 分别为各极的欧姆电阻，rds 是漏源电
阻， R 是串联栅极电阻 i
对于GaAs FET ，这些参数的典型值为
Ri 7
C gs 0.3 pF
rds 400 Cds 0.12 pF
gm 40mS
C gd 0.01 pF
基极分压射极偏置电路
低噪声放大器(LNA)仿真与设计ADS.ppt
20.03.2019
三、低噪声放大器基础知识
（3）噪声系数 放大器的噪声系数是输入信号的信噪比与输出信 号的信噪比的比值，表示信号经过放大器后信号质量 的变坏程度。级联网络中，越靠前端的元件对整个噪 声系数的影响越大，在接收前端：必须做低噪声设计。 放大器的设计要远离不稳定区。噪声的好坏主要取决 于器件和电路设计。 （4）动态范围 放大器的线性工作范围。最小输入功率为接收灵 敏度，最大输入功率是引起1dB 压缩的功率。
与源阻抗无关，与负载阻抗有关 ; 资用功率增益：二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比，源 端和负载端均共扼匹配，与源阻抗有关，与负载阻抗无关。它表示放 大器增益的最大潜力; 转换功率增益：负载吸收功率与二端口网络输入端的资用功率之比， 与两端阻抗都有关。
20.03.2019
三、低噪声放大器基础知识
20.03.2019
三、低噪声放大器基础知识
1.3 放大器常用元器件
1.两端负阻的二极管器件
变容二极管 ：参量放大
隧道二极管：隧道效应 耿氏二极管：转移电子 碰撞雪崩渡越时间二极管：雪崩渡越时间 特点：应用于放大器电路的早期器件，制造比较容易、便宜，
但是两端口器件实现增益的相关电路价格确比较昂贵，且稳定 性较差，调试工作困难。
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一、电路噪声的定义与分析
1.2 噪声的分类
内部噪声，在没有施加外部电流的情况下所能够观察到的噪声： 电阻的热噪声 额外噪声，只有施加外部电流的情况下才能够观察到的噪声： 1/f噪声 散粒噪声 外部噪声， 环境噪声 外部电子干扰噪声
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一、电路噪声的定义与分析
1.3 热噪声的定义
导体中的噪声功率表示为： P k T f k T B （1） n 其中K为波尔兹曼常数，T是绝对温度用K表示，
电子技术课程设计----OTL功率放大器
电子技术课程设计----OTL功率放大器课程设计报告课程名称：电子技术课程设计设计题目：OTL功率放大器课程设计摘要功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。
当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线形失真尽可能的小，效率尽可能的高。
功率放大器的常见电路形式有OTL电路和OCL电路。
有用继承运算放大器和晶体管组成的功率放大器，也有专集成电路功率放大器。
本文设计的是一个OTL 功率放大器，该放大器采用TDA2030音频放大器芯片，TDA2030音频放大器电路是最常用到的音频功率放大电路，TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于10W,频率响应为10~1400Hz,输出电流峰值最大可达3.5A。
其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠。
采用正输出单电源供电。
文中介绍了该放大器和运用LM317三端可调正稳压器集成电路组成的可调稳压电源的具体设计。
其次本次实物产品采用PCB印制电路板制作（单面板）使其性能良好满足1课程设计设计要求和外表美观。
关键词：LM317三端可调正稳压器集成单电源供电电路；OTL功率放大电路；TDA2030音频放大器；交越失真；无输出耦合电容；输出功率；反馈网络；三端可调集成稳压电路；PCB单面板。
2课程设计目录设计要求........................................................................................................................ (1)1、方案论证与对比 (1)1.1、总体方案设计........................................................................................................................ . (1)1.2方案一........................................................................................................................ . (2)1.2 方案二........................................................................................................................ (3)1.3 两种方案的对比........................................................................................................................ .. 42、电源部分的设计 (5)2.1总体方案设计........................................................................................................................ . (5)2.2方案论证与对比........................................................................................................................ (5)2.2.1方案一........................................................................................................................ . (5)2.2.2方案二........................................................................................................................ . (6)2.2.3两种方案的对比........................................................................................................................ (7)3.单元电路设计及元器件选择和电路参数计算 (8)3.1 单元电路设计与原理说明 (8)3.2 电路参数计算........................................................................................................................ (9)3.3功率的计算........................................................................................................................ .. (9)3.4电源部分........................................................................................................................ . (10)4.2 绘制电路原理图.........................................................................................................................114.3 对实物电路进行调试并记录数据 (11)4.3.1电路调整与测试........................................................................................................................ . (11)4.3.2通电观察........................................................................................................................ . (14)4.3.3 OTL功放部分的检测.........................................................................................................................154.4 数据分析及误差分析 (15)5. 设计体会与总结 (15)6、元器件及仪器设备明细表 (16)7、参考文献........................................................................................................................ . (17)8 致谢........................................................................................................................ (18)9 附录........................................................................................................................ .. (18)附录A 相关电路图.........................................................................................................................18附录B：相关芯片资料 (20)3OTL功率放大器设计设计要求1. 额定输出功率P0>=10W2. 负载阻抗RL=8欧3. 采用全部或部分分立元件电路设计一种OTL音频功率放大器。
音频功率放大器的设计毕业论文
单刀音频功率放大器的设计摘要本次课程设计题目为音频功率放大器，简称音频功放，音频功率放大器主要用于推动扬声器发声，凡发声的电子产品中都要用到音频功放。
设计中主要采用OP07进行音频放大器的设计，OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
设计中的音频功率放大器主要由直流稳压电源、前置放大电路、二级放大电路和功率放大电路组成。
前置放大电路采用了反相比例运算放大器，二级放大电路用一个低通滤波器和一个高通滤波器组成一个带通滤波器，功率放大电路采用了OCL电路。
直流电源采用桥式电路进行整流，输出则采用了三端集成稳压器。
对前置放大电路和二级放大电路进行了输入、输出分析和频率响应分析。
对功率放大电路进行了输入和输出功率分析。
对直流电源进行了输出电压验证。
最后对总电路进行了输入、输出分析、频率响应分析、噪声分析。
关键词： OP07 音频功率放大器AbstractThe curriculum design entitled the audio power amplifier, referred to as audio amplifier, audio power amplifier is mainly used to promote the speaker sound, and where the sound of electronic products to be used in audio amplifier.The main design using the OP07 audio amplifier design, the OP07 chip is a low-noise, non-chopper-stabilized bipolar op amp IC. OP07 has very low input offset voltage (for OP07A 25μV), OP07 in many applications do not require additional zero measures. The design of audio power amplifier by the DC power supply, preamplifier circuit, two amplification circuit and power amplifier circuit. Preamplifier circuit using a reversed-phase proportion of op amp, two amplifier with a low-pass filter and a high-pass filter composed of a band pass filter, power amplifier OCL circuit. The DC power bridge circuit rectifier, the output uses a three-terminal integrated voltage regulator.Preamplifier and two amplifier input, output and frequency response analysis. Power amplifier input and output power analysis. V alidation of the output voltage of DC power. Finally, the total circuit input-output analysis, frequency response analysis, noise analysis.Key words:OP07 audio power amplifier目录摘要 (I)Abstract (II)第一章音频放大器的概述 (1)1.1音频放大电路的回顾 (1)1.2音频功率放大器的介绍 (1)1.2.1 A类(甲类)功率放大器 (2)1.2.2 B类(乙类)功率放大器 (2)1.2.3 AB类(甲乙类)功率放大器 (2)1.2.4 C类(丙类)功率放大器 (2)1.2.5 D类(丁类)功率放大器 (3)1.3放大器的技术指标 (3)第二章音频功率放大器的设计 (6)2.1设计方案分析 (6)2.2前置放大电路设计 (6)2.3二级放大电路设计 (8)2.2.1 低通滤波器设计 (8)2.2.2 高通滤波器设计 (10)2.2.3 二级放大电路电路设计 (12)2.4功率放大器设计 (12)2.5 直流稳压电源设计 (13)2.6 OP07的功能介绍 (14)第三章电路的仿真 (16)3.1 前置电路的仿真 (16)3.1.1 输入与输出分析 (16)3.1.2 电路频率响应特性分析 (17)3.2二级放大电路仿真 (18)3.2.1电路输入与输出分析 (18)3.2.2电路频率响应特性分析 (19)3.3 功率放大电路功率仿真 (20)3.4 直流稳压电源仿真 (22)3.5音频功率放大电路仿真和分析 (23)3.5.1 电路输入与输出分析 (23)3.5.2电路频率响应特性分析 (24)第四章焊接调试组装 (26)4.1焊接 (26)4.2组装 (26)4.3调试 (26)4.4结果 (26)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第一章音频放大器的概述1.1音频放大电路的回顾音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。
低噪放的设计
1.023 1.047 1.072 1.096 1.122 1.148 1.175 1.202 1.230 1.259 6.825 13.81 20.96 28.27 35.75 43.41 51.24 59.26 67.47 75.87 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 10
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
15
等噪声源、等增益圆是我们设计输入输出匹配电路，尤其输入 匹配电路的依据。
低噪声放大器设计的依据与步骤 16
依据： 1. 满足规定的技术指标 噪声系数（或噪声温度）；功率增益；增益平坦度；工作频 带；动态范围 2. 1. 2. 3. 4. 5. 输入、输出为标准微带线，其特征阻抗均为50 放大器级数 晶体管选择 电路拓朴结构 电路初步设计 用CAD软件进行设计、优化、仿真模拟 步骤：
9
放大器技术指标— 放大器技术指标—端口驻波比和反射损耗
9
低噪声放大器主要指标是噪声系数，所以输入匹配电 路是按照噪声最佳来设计的，其结果会偏离驻波比最 佳的共扼匹配状态，因此驻波比不会很好。 此外，由于微波场效应晶体或双极性晶体管，其增益 特性大体上都是按每倍频程以6dB规律随频率升高而 下降，为了获得工作频带内平坦增益特性，在输入匹 配电路和输出匹配电路都是无耗电抗性电路情况下， 只能采用低频段失配的方法来压低增益，以保持带内 增益平坦，因此端口驻波比必然是随着频率降低而升 高。
在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆 在圆图上表示噪声和增益——等噪声圆和等增益圆
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输入、输出不匹配时，增益将下降。因为负载 是复数，有可能在不同的负载下得到相同的输 出，经分析在圆图上，等增益线为一圆，这个 圆叫等增益圆。 当输入匹配电路不能使信源反射系数ΓS和最佳反
低噪声放大器设计
三者之间的关系：
GT=G*M1=Ga*M2
并有 M1<=1，M2<=1。则有 GT<G，GT<Ga。双共轭匹配时 M1=M2=1，GTmax=Gmax=Gamax。 仅满足 时，GT=Ga。 3)输入输出驻波比(VSWR)和传输系数 低频小信号下用 S 参数表征微波双极晶体管和场效应管特性， 物理意义十分 明确。
介质基片参数
H 0.8mm Er 4.3 Mur 1 Cond 5.88E+7 Hu 1.0E+33 mm T 0.03 mm Tand 1E-4 Rough 0 mm
7、设计小结
设计过程回顾：
选管子类型与型号 直流扫描得静态工作点 管子 S 参数与噪声特性
是否需要增加稳定性？输入端进行最佳噪声匹配
| s opt | 2 (1 | s | 2 ) 1 opt | 2
其中 为晶体管最小噪声系数， 是由放大器的管子本身决定的 、 和 分别为获得 时的最佳源反射系数、晶体管等效噪声电阻、以及晶体管输入 端的源反射系数。 对多级放大器： NF=NF 1 +(NF 2 -1)/G 1 +(NF 3 -1)/G 1 G 2 +…… 其中 NFn 为第 n 级放大器的噪声系数，Gn 为第 n 级放大器的增益。 2)放大器增益 G： 微波放大器功率增益有多种定义，比如资用增益、实际增益、共扼增益、单 向化增益等。对于实际的低噪声放大器，功率增益通常是指信源和负载都是 50 Ω 标准阻抗情况下实测的增益。
自己选择合适的管子和基片材料，给出详细的设计过程，并提供 电路和加工版图
3、设计参量：
1)噪声系数 NF 放大器的噪声系数 NF 衡量信号通过放大器前后信噪比下降的倍数就是噪声 系数，定义为输入端信噪比与输出端信噪比的比值。
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例
低噪声放大器的两种设计方法与低噪声放大器设计实例低噪声放大器的两种设计方法低噪声放大器（LNA）是射频收发机的一个重要组成部分，它能有效提高接收机的接收灵敏度，进而提高收发机的传输距离。
因此低噪声放大器的设计是否良好，关系到整个通信系统的通信质量。
本文以晶体管ATF-54143为例，说明两种不同低噪声放大器的设计方法，其频率范围为2～2．2 GHz；晶体管工作电压为3 V；工作电流为40 mA；输入输出阻抗为50 Ω。
1、定性分析1.1、晶体管的建模通过网络可以查阅晶体管生产厂商的相关资料，可以下载厂商提供的该款晶体管模型，也可以根据实际需要下载该管的S2P文件。
本例采用直接将该管的S2P文件导入到软件中，利用S参数为模型设计电路。
如果是第一次导入，则可以利用模块S-Params进行S参数仿真，观察得到的S参数与S2P文件提供的数据是否相同，同时，测量晶体管的输入阻抗与对应的最小噪声系数，以及判断晶体管的稳定性等，为下一步骤做好准备。
1.2、晶体管的稳定性对电路完成S参数仿真后，可以得到输入／输出端的mu在频率2～2．2 GHz之间均小于1，根据射频相关理论，晶体管是不稳定的。
通过在输出端并联一个10 Ω和5 pF的电容，m2和m3的值均大于1，如图1，图2所示。
晶体管实现了在带宽内条件稳定，并且测得在2．1 GHz时的输入阻抗为16．827-j16．041。
同时发现，由于在输出端加入了电阻，使得Fmin由0．48增大到0．573，Γopt为0．329∠125．99°，Zopt=（30．007+j17．754）Ω。
其中，Γopt是最佳信源反射系数。
1.3、制定方案如图3所示，将可用增益圆族与噪声系数圆族画在同一个Γs平面上。
通过分析可知，如果可用增益圆通过最佳噪声系数所在点的位置，并根据该点来进行输入端电路匹配的话，此时对于LNA而言，噪声系数是最小的，但是其增益并没有达到最佳放大。
因此它是通过牺牲可用增益来换取的。
低噪声放大器
特点
相噪低 相噪高 功率小 功率小 相噪低
适用电路
放大振荡 功率放大 小信号放 大 小信号放 大 放大振荡
价格
低 中 高 高 高
2-10 2-40 2-40
HBT
1-40
关于放大管（续）
根据要求选定放大管后，首先要做的事情就是根据管子 提供的参数经过计算判断他的稳定性，一个稳定的系统才能 正常工作。那么怎么判断晶体管的稳定性呢？ 我们从反射系数的角度出发，那就是当反射系数的模小于1的 时，系统才是稳定的。（？）经过一些计算最终我们得到下 面判别条件：
直流偏置电路设计（续）
选择静态电流 的原则
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直流偏置电路设计（续）
直 流 偏 置 电 路 设 计 （续 ）
直流偏置电路设计（续）
4、微波控制电路
根据我们的实际，微波控制电路主要采用反馈控制方式， 我们主要介绍ALC（Automatic Level Control），它的常见应 用就是AGC（ Automatic Gain Control ），其他的反馈控制还 有AFC（ Automatic Frequency Control ）和PLL（Phase Lock Loop），下面以功率控制为例介绍ALC电路原理应用。
低噪声放大器设计与仿真
射频技术及其应用实验报告系（院）：信息与通信工程学院专业：通信工程班级：通信 1 0 - 2BF实验内容：低噪声放大器设计与仿真姓名：学号：序号：完成日期： 2 0 1 3 年 1 2 月 1 5日一、低噪声放大器设计与仿真1、基本原理放大器可分为低噪声放大器、高增益放大器、中功率放大器和大功率放大器。
电路组态按工作点的位置一次分为A类、B 类、C 类3种。
A类放大器用于小信号、低噪声，通常用作接收机前端放大器和功率放大器或功率放大器的前级放大。
B类和C类放大器电源效率高，输出信号谐波成分高，需要有外部混合电路或滤波电路。
低噪声放大器，噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
2、主要技术指标1）频率范围2）增益3）噪声系数4）动态范围3 低噪声放大器设计原则1）放大器中放大管的选择2）I/O匹配电路的设计原则3）电路中需要注意的一些问题4）低噪声放大器方便的设计手段5）同行业低噪声放大器的发展水平二、低噪声放大器的设计1、晶体管直流工作点扫描（1）创建一个新项目①启动ADS2009，选择MainWindows.②执行菜单命令，按照提示选择项目保存的路径和输入文件名。
③单击OK按钮，创建新项目。
④单击，新建电路原理图窗口，开始设计滤波器。
（2) 选择 Sources- Ti m e s D om ai n类→选择控件→放置到原理图中→双击修改属性使Vdc=VCE→选择控件→放置到原理图中→双击修改属性使I dc =IBB。
（3) 选择PtobeComponent s 类→选择控件放置到原理图中→在工具栏中选取单击图标→查找元件pb_ph_AT41511_19950125放置到原理图中。
（4)选择→选择控件放置到原理图中，双击修改属性。
无线通信中的低功耗射频电路设计
无线通信中的低功耗射频电路设计无线通信在现代社会中扮演着非常重要的角色，从移动通信到物联网、无线传感网等众多应用场景，需要不断地研究和开发低功耗射频电路，以满足不同的应用需求。
本文将介绍无线通信中的低功耗射频电路设计的相关知识。
一、低功耗射频电路的研究背景现代智能手机的发展，以及物联网、无线传感网等应用场景的不断出现，都需要射频电路具有低功耗、高性能的特点。
而低功耗射频电路的优点在于节约能量、延长设备使用寿命，同时也有助于减少电池更换的频率。
二、低功耗射频电路设计的主要挑战低功耗射频电路设计面临着许多挑战。
主要挑战包括以下方面。
（1）功耗控制低功耗射频电路需要在传输数据时，同时保证尽可能低的能量消耗。
射频芯片的功耗控制是设计过程中必须考虑及解决的问题之一。
（2）传输效率数据的传输效率是射频电路设计的一个关键指标。
传输效率高，既能提高数据传输速度，同时也有助于减少射频芯片的功耗。
（3）抗干扰能力低功耗射频电路设计需要具备良好的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境下保持稳定的传输质量。
（4）集成度和可靠性射频电路的集成度和可靠性对于电路的实际应用效果有着至关重要的影响。
三、低功耗射频电路的设计流程低功耗射频电路的设计流程大体上包括以下几个步骤。
（1）性能评估在设计开始前，首先需要对电路功能性能进行评估，明确电路满足哪些性能需求。
（2）电路仿真电路仿真是设计流程中不可或缺的步骤。
通过仿真，我们可以评估电路的性能，避免实际电路出现问题和失误。
（3）优化设计根据仿真结果，进行电路设计和优化。
通常，需要对不同阶段的电路块进行设计和优化，如功率放大器、频率合成器等。
（4）电路实现和测试完成电路的模拟、仿真、布局、布线和制造。
并进行电路的测试，验证电路的性能和实际功耗是否符合设计要求。
四、低功耗射频电路设计的一些技术为了满足低功耗射频电路的需求，设计人员通常可以采用以下技术。
（1）CMOS工艺CMOS工艺具有低功耗、高集成度和低成本的优点。
lna射频放大电路设计
lna射频放大电路设计LNA射频放大电路设计一、介绍LNA（低噪声放大器）是射频（Radio Frequency，RF）电路中常见的一个模块，用于将微弱的射频信号放大，同时尽可能地降低噪声。
在无线通信系统中，LNA的性能直接影响到整个系统的灵敏度和动态范围，因此在设计和优化LNA射频放大电路时，需要充分考虑各种因素，并进行合适的设计和优化。
二、LNA射频放大电路的基本结构LNA射频放大电路的基本结构通常包括放大器、匹配网络、偏置电路和电源电路。
其中，放大器是整个LNA电路的核心部分，负责将输入的微弱射频信号放大到合适的幅度。
匹配网络用于调整放大器的输入和输出阻抗，以实现最大功率传递和最佳性能。
偏置电路则用于提供合适的工作电流和电压，保证放大器能够正常工作。
电源电路则用于提供稳定的直流电源，保证整个LNA电路的稳定性和可靠性。
三、LNA射频放大电路的设计步骤1. 确定设计规格：根据具体的应用需求，确定LNA电路的增益、带宽、噪声系数等性能指标。
同时考虑电源电压、工作频率和尺寸等限制条件，为后续设计提供准确的参考。
2. 选择放大器类型：根据设计规格和应用要求，选择合适的放大器类型。
常见的放大器类型包括共源放大器、共栅放大器、共基放大器等。
根据不同的放大器类型，各自有不同的特点和适用场景，需要根据具体需求进行选择。
3. 匹配网络设计：根据放大器的输入阻抗和输出阻抗，设计合适的匹配网络，以实现最佳的功率传递和性能表现。
匹配网络的设计通常需要使用阻抗转换器、电容和电感等元件，通过优化元件参数和布局方式，实现最佳匹配效果。
4. 偏置电路设计：根据放大器的工作条件，设计合适的偏置电路，保证放大器能够正常工作。
偏置电路通常包括直流偏置电阻、电容和稳压电路等，通过选择合适的元件参数和电源电压，实现工作电流和电压的稳定。
5. 电源电路设计：根据整个LNA电路的功耗和电源需求，设计合适的电源电路。
电源电路通常包括滤波器、稳压电路和功率放大器等，通过保证电源电压的稳定性和可靠性，提供稳定的工作条件给整个LNA电路。
如何设计一个简单的功率放大器电路
如何设计一个简单的功率放大器电路在电子电路设计中，功率放大器电路是非常重要的一部分。
它可以将输入信号的能量放大，提供给输出负载。
本文将介绍如何设计一个简单的功率放大器电路，以帮助读者更好地理解和应用功率放大器电路的原理。
一、功率放大器电路的基本原理功率放大器是一种将低功率信号转化为高功率信号的电路设备。
它的基本原理是利用放大器管件（如晶体管、场效应管等）的放大功能，将输入信号的功率放大到所需的输出功率。
二、功率放大器电路的设计步骤1. 确定功率放大器的需求：首先要确定所需的输出功率和频率范围，以及对信号的失真和噪声要求。
这些需求将直接影响功率放大器电路的选择和设计。
2. 选择适当的放大器管件：根据功率放大器的需求，选择合适的放大器管件类型。
不同类型的放大器管件有不同的特性和工作条件，需要根据具体情况加以考虑。
3. 计算偏置电路参数：为了保证放大器的稳定性和线性度，需要设计一个适当的偏置电路。
通过计算放大器管件的输入电阻、输出电阻和增益等参数，确定适当的偏置电路参数。
4. 设计输入和输出匹配电路：为了提高功率放大器的效率和线性度，需要设计输入和输出的匹配电路。
匹配电路可以提高信号的传输效率，并减少功率放大器对外部负载的影响。
5. 设置功率放大器的稳定性：在功率放大器的设计过程中，需要考虑其稳定性问题。
利用负反馈和补偿电路可以增强功率放大器的稳定性，并减少因工作条件变化而引起的失真。
6. 进行仿真和调试：在设计功率放大器电路后，可以利用电子仿真软件进行仿真，并对其性能进行评估。
如果有必要，可以进行一些调试和优化，以达到更好的电路性能。
三、案例分析：设计一个简单的功率放大器电路以晶体管为例，设计一个简单的功率放大器电路。
假设所需的输出功率为10W，频率范围为1MHz至10MHz。
1. 选择晶体管：根据功率放大器的需求，选择合适的晶体管。
考虑到功率放大器的输出功率要求和频率范围，可以选择一个高频功率晶体管。
课题三.低频功率放大器设计
低频功率放大器设计一．方案论证和比较1 低噪声问题设计要求输出噪声电压有效值低于5mv，因此前级放大电路要选用OP37型低噪声运放。
并采用同相无对地电阻的反相放大电路，使电路中的噪声源—电阻的数量达到最少，以最大限度地获得低噪声。
2 灵敏度问题由于信号至少需要被放大一千多倍。
考虑到运算放大器的放大倍数和通频带的关系，所以放大电路采用两级放大。
(整机增益为10020倍)3 高保真问题功率放大电路采用了具有负反馈功能的甲乙类推挽放大电路，有效克服了普通甲乙类推挽放大电路的交越失真问题。
4 提高效率的问题（亮点）运算放大器的电源电压高于功率输出级的电源电压，最大限度地提高了电源电压的利用率，也就是功率放大器的效率。
5 电源方案（创新点）将稳压前的电压作为运算放大器的电源，稳压后的12V提供给功率输出级，这样就在获得两套对称电源输出的同时，最大限度地简化了电源结构。
6 陷波器功能的革新（创新点）对陷波电路进行了革新，使经典陷波器尖锐的幅频特性曲线变得圆滑一些，使其更加适合消除机械发电机产生的不够精确和稳定的50Hz工频干扰。
7 参数监控问题低频功率放大器输出功率、直流电源的供给功率和整机效率的测量与显示电路，以单片机为控制芯片，信号经AD转换后送给LCD显示，不仅成本低，并且很好的完成了要求。
二．系统框图我们设计的低频功率放大器主要由前级低噪声放大电路、中级信号放大电路、功率放大电路、带阻滤波器、电源电路、峰值检波电路、AD转换电路、单片机控制电路、LCD显示电路等组成，系统框图如下图所示：系统框图三．主要电路设计与计算1.输出功率及电源电压设计要求在8Ω电阻负载上输出功率≥5W，考虑留出一定的裕量,故设计输出功率输出级的电源电压为12V，输出功率输出级的输出电压峰值则接近12V,，最大输出功率则接近9W，满足题目要求。
P = U×U / 2R = 12×12 / (2×8) = 9W2 增益分配确定采用两级放大器，一级跟随器兼增益调节。
信息工程专业毕业论文低噪声高效率音频功率放大器的设计
郑州交通职业学院毕业论文（设计）论文（设计）题目低噪声高效率音频功率放大器的设计所属系别信息工程系专业班级 10级大专电子信息工程1班姓名郭向前学号 20指导教师辛云霞撰写日期 2013 年 4 月I摘要电子信息技术几乎主宰了整个电器行业的发展，随着电子技术的进步发展在功率放大器的设计上功能也不断更新。
功率放大器在家电、数码产品中的应用也越来越广泛，与我们日常生活有着密切关系。
随着生活水平的提高，人们越来越注重视觉，音质的享受。
在大多数情况下，增强系统性能，如更好的声音效果，是促使消费者购买产品的一个重要因素。
音频功率放大器作为音响等电子设备的后级放大电路，它的主要作用是将前级的音频信号进行功率放大以推动负载工作，获得良好的声音效果。
同时音频功率放大器又是音响等电声设备消耗电源能量的主要部分。
目前，音频功率放大器仍以模拟功放为主流产品，模拟功放经历了数十年的不断改进和完善，其技术已发展到了顶峰。
模拟类功放是以线性放大为基础，功率放大器件有电子管和晶体管两类。
按功放静态工作点的设置可分为Ａ类放大，Ａ/Ｂ类放大和C类放大三种。
晶体管功放的最大优点是电源转换效率高（C类功放最大可达55%）、体积小、重量轻、发热量不大、生产成本低。
缺点是转换速率低、偶次谐波失真较大。
音质和可靠性指标都略逊于电子管功放。
随着晶体管制造技术的不断提高和新技术的应用，各项实用性指标和可靠性指标都有很大改善，并不断在向更大的输出功率、更小的体积、更轻的重量、更多的功能和智能化方向发展。
关键词：音频功率放大器的设计，晶体管功放，电子管功放IIAbstractElectronic information technology is almost dominated the entire electrical industry, with the progress and development of electronic technology in the design of power amplifier features are constantly updated. Power amplifiers in home appliances, digital products are increasingly being used in applications, and is closely related to our daily life. With the improvement of living standards, there is growing emphasis on visual and sound quality to enjoy. In most cases, enhanced system performance, such as better sound effects, is to promote consumers to buy products, an important factor. Stereo audio power amplifier and other electronic equipment as a post-stage amplifier circuit, its main role is to level the audio signal before the power amplifier in order to promote the work load, get a good sound. Stereo audio power amplifier is also electro-acoustic devices such as the main part of the energy consumption of power.Currently, analog amplifier audio power amplifier is still the mainstream products, analog amplifier has experienced decades of continuous improvement and perfection, and its technology has been developed to its peak. Analog class-based power amplifier is a linear amplifier, power amplifier parts are two types of tubes and transistors. Amplifier quiescent point according to the settings can be divided into Class A amplification, A / B Class C Class zoom in and zoom of three. The biggest advantage of the transistor amplifier is a power conversion efficiency (C class power amplifier up to 55%), small size, light weight, less heat, low production costs. The disadvantage is the low conversion rate, even higher harmonic distortion. Sound quality and reliability of the indicators are slightly inferior to tube amp. With the continuous improvement of transistor manufacturing technology and new technology, the availability and reliability targets have greatly improved, and continue to the higher output power, smaller size, lighter weight, more multi-functional and intelligent direction.Keywords:Audio Power Amplifier，the transistor amplifier，tube ampIII目录Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------- I II1 引言 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 12 音频放大器的简介------------------------------------------------------------------------------ 1音频放大电路的回顾和展望 -------------------------------------------------------------------------------- 1音频功率放大电路的简介------------------------------------------------------------------------------------ 2音频放大器分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 32.3.1 A类(甲类)放大器----------------------------------------------------------------------------- 32.3.2B类(乙类)放大器 ----------------------------------------------------------------------------- 32.3.3 AB类(甲乙类)放大器------------------------------------------------------------------------ 43 放大器常见名词--------------------------------------------------------------------------------- 4灵敏度------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4阻尼系数 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4反馈---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4负反馈------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5正反馈------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5动态范围 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5响应---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5信噪比(S/N) ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5屏蔽---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5阻抗匹配 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 4 总体方案设绍------------------------------------------------------------------------------------ 6总体方案论证 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 6单元模块方案论证与比较------------------------------------------------------------------------------------ 74.2.1波形变换电路------------------------------------------------------------------------------------ 74.2.2弱信号前置放大级 ------------------------------------------------------------------------------ 84.2.3功率放大级--------------------------------------------------------------------------------------- 84.2.4 自制稳压电源------------------------------------------------------------------------------------ 9方案选择 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 5 单元模块设计------------------------------------------------------------------------------------ 9各单元模块功能介绍及电路设计 -------------------------------------------------------------------------- 95.1.1弱信号前置放大级电路 --------------------------------------------------------------------- 115.1.2功率放大电路---------------------------------------------------------------------------------- 135.1.3自制稳压电源电路 --------------------------------------------------------------------------- 15特殊器件的介绍 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 15 6结束语-------------------------------------------------------------------------------------------- 17参考文献------------------------------------------------------------------------------------------- 17 III致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 18 IV1 引言音频放大器已经有快要一个世纪的历史了，最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器。
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芯片测试可分为三类:在片测试、基板压焊测试和封装测试。在片测试不需要键合封装,探针直接压在芯片的焊盘上,可以减小引线的寄生参数,但测试环境不是芯片应用的实际环境。有的芯片需要在外围增加一些分立元件,如电感和电容等,这时候可以将芯片键合到介质基板上再进行测试。封装测试是将芯片封装好后进行测试,芯片的测试环境就是实际工作的环境,测试结果更接近子实际应用的情况。本功率放大器芯片不需要采用片外元件,所以在片测试的方法。芯片的结构如图6.3所示,左边是信号输入口,右边是输出口,下面是接直流信号。电源电压6V,电流120mA。
东南大学
硕士学位论文
功率放大器和低噪声放பைடு நூலகம்器的分析与设计
姓名:李正
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:王志功
20050301
第六章版图设计和芯片测试
第六章版图设计和芯片测试
6.1版图设计
版图是由集成电路设计者将设计并优化后的电路转化成的一系列几何图形。它包含了尺寸大小、各层拓扑定义等有关器件的所有物理信息。集成电路制造厂家根据这些信息来制造掩膜。版图设计的主要任务就是确定芯片制造的各层掩膜的位置和几何尺寸。不同的芯片制造厂家、不同的制造工艺对各层掩膜有不同的要求,器件的物理参数也不同。因此版图设计必须收到芯片制造厂家提出的设计规则的制约。
因时间关系,本次只设计了23-29GHz功率驱动放大器的版图并流片,芯片版图和照片如图6.1和6.2所示:
图6.123-29GHz功率驱动放大器芯片版图
东南大学硕士学位论文
图6.2芯片照片
左右两组焊盘分别是射频信号输入输出日,下面的方块是直流焊盘,接6V 直流电压,八角形的为接地过孔。
6.2芯片测试
功率放大器和低噪声放大器的分析与设计
作者:李正
学位授予单位:东南大学
本文链接:/Thesis_Y1147776.aspx