2A3与300B通用放大器的制作
2A3与300B通用放大器的制作
看了这个题目，读者会问，2A3、300B是特性不同的两款直热式三极功率放大管，怎么能在一个电路上通用呢?是的，请听慢慢道来。
笔者起初制作了一台2A3的单端输出功率放大器，线路见图1，后来发现只要稍改动一下灯丝电路，用300B 也可以工作，后来就成为300B单端输出功放了，并且可以两管通用。
300B是众口皆碑的直热式三极功率放大管，有“胆球之皇”的美称，本来早就想制作一台，听听300B的音色，但由于300B的价格不菲，暂时还未拥有。然而手中有一对2A3可以先用，以后再改用300B。2A3是古老的专为音频领域设计的直热式功率放大三极管，音色甜美，胆味很浓，古老的电子管机都用2A3作功率放大。随即便焊了一台4W的2A3单端机。
其实从2A3、300B的典型线路便可看出，只要稍加改动或者加一只开关就可以随时由2A3改为300B，或由300B改为2A3，非常方便，如果用电烙铁2～3分钟即可完成。
2A3与300B的音色不一样，2A3的中音丰润，低音也不俗，听女声或弦乐十分耐听，音乐感强，而300B 的高、中音明亮，有人称300B的堂音好，音乐感强，但低音不如2A3。用此线路想听300B或2A3，随时可换，有条件者不妨试试，定会让你享尽耳福。
2A3、300B管特性如左下表。
制作此机的关键是要有通用的元件，电源变压器是用旧250W E1型变压器改制的，次级高压有一组140＋50V 200mA的绕组，灯线有5V3A三组供300B和整流管用，6.3V3A二组供电压放大及推动级电子管用。直热式三极功放管作单端输出时，两只三极管的灯丝不能共用一组电源供电，否则会有共阴极现象发生，对音乐感、音场、立体感等都有影响，所以用2A3时，灯丝供电要5V3A的绕组用电阻降压的方法进行，计算公式用，即=1Ω，降低电阻的散热功率要足够大，要5～10W的，本机用7W的。2A3的屏压250V，可用到300V，300B屏压也是300V，但可用到400V，为了两者兼顾，B＋直流高压取交流140V经倍压整流后得到300V 左右的高压再滤波。
输出变压器也要能通用，300B的输出阻抗为3.5kΩ，2A3的输出阻抗为2.5kΩ，2A3用3.5kΩ的输出变压器阻抗稍高，但能使用，输出变压器的阻抗高对低频的表现也更有力，因此用300B的输出变压器。输出变压器的素质对放大器的音效也有大的影响，有绕制经验者可用优质铁芯和无氧铜线绕制，一般还是买成品为好，出售优质国产输出变压器的有几家，本机使用的是口碑不错的曙光SG－3.5K－30A型单端输出变压器，初级阻抗3.5kΩ，次级阻抗有4、8、16Ω，外观非常漂亮，两只变压器有十几千克(铁芯尺寸为38mm×52mm)，用料很足。
再就是底盘，要有足够的强度和宽敞的尺寸，底盘强度不够，日久会变形。本机使用的是从广西玉林购买的专业加工的镜面不锈钢底盘，尺寸为420mm×270mm×55mm(长×宽×高)，底盘上的管孔，前排是小九脚管，后排是八脚管，管孔的数量也足够使用，并配有不锈钢长方形变压器罩。音量电位器配有长轴连接，使音量电位器与输入端距离最短。不足之处是安装变压器处未挖方形孔，变压器不能卧式安装，只好用立式固定，并自己做支脚支撑。
线路
本机功放级所采用的是2A3的传统线路(300B的线路相同)，电路简洁，性能优越，采用自给偏压的方式，使2A3(300B)安全工作。
电压放大级用五极管6J8的标准线路，五极管的增益高，能输出较高的推动电压，很适合作2A3单端输出机的输入级，尤其是300B的单端输出机，前级推动电压必须有±(25～30)V的变化值才行，用五极管作高增益放大，大约有40dB(100倍)的增益，完全能满足要求，这样可使线路简洁，只要有两级放大就够了。
用五极电压放大管作2A3、300B的输入级是比较流行的线路，早些年国外一些名机也常用五极管作推动级，特性非常好。但近年来，现代电子管机为了得到浑厚和强劲的低音，前级电压放大多改为高屏流的三极管，成品机为适应潮流，已很少再使用高增益的五极管作电压放大。然而业余制作电子管机，为了追求靓声和电子管味，并且能得到较高的增益，仍喜欢用五极管。八脚五极管有6J7、6SJ7，本机使用的是小九脚管6J8，是根据底盘的管孔大小而定的，如果底盘上是八脚管孔，应选用6J7或6SJ7，因为改管孔——特别是不锈钢底比较麻烦，同时北京牌6J8也是很有口碑的电压放大管，音色极为通透，噪音低，欧洲型号为EF86，美国产的是6267。
虽然五极管输出的推动电压较高，但推动电流就不够，使放大器的低频力度稍差，不能满足现代音响的要求，因此又增加了一级推动级，由12AU7来担任，12AU7是中μ、低内阻、高屏流的双三极管，输入范围较宽，推动力强，动态大，再加上并联工作，使输出电流增加一倍，使2A3或300B有足够的推动电流，本机的
低频力度得以改善，有了现代音响的气息，重播数码音源，音乐充满活力。
如果要追求现代电子管机特点，输入级可改用6DJ8或6922，更可以用12AU7。最近几年在国内发烧圈流行的6N3的SRPP线路也可以用于本机，该线路具有大动态和一定的音乐感。
电源部分，高压采用晶体二极管倍压预整流后再用电子管整流，使B＋高压缓慢地加到各管屏极，如果不用电子管再整流，在开机的瞬间，B＋有460多伏的电压轰击各管屏极，对放大管和B＋输出滤波电容的寿命也有影响，因为电压已接近或超过了电解电容的标称工作电压。整流管用靓声管5AR4，此管工作电压高，输出电流大，噪音低。5AR4的第一脚是接地脚，一定要接地，使噪音更低。整流管后有限流电阻，150Ω×2.50W，再经低频扼流圈，使滤电路已成为二阶。不设限流电阻开机时对整流管和电源变压器不利，该电阻只有70多欧姆，对电源的内阻不会有影响。
灯丝电路，前级电压放大管和推动管共用一组6.3V3A绕组，5AR4用一组5V3A绕组，每只2A3或300B 各用一组5V3A的绕组。用2A3时，灯丝电路中串入1Ω7W电阻，用300B时此电阻去掉。为了方便，在降压电阻支架处焊上一根导线，将电阻短路即可。还可以在灯丝电源处焊出二根引线，接一只可承受5A的双刀双掷开关置于机后(此开关要放在机后，不被人随意扳动，并有清楚的标志)，欲换管时，停掉电源，将此开关扳到相应的功放管即可换管，线路见图1中的K2、K2′部分。
调试
焊接完毕，再三检查无误，并将VR的中心接点调到中点上，使动点至两端的阻值均为50Ω，插上电子管，接上音箱，通电试机，灯丝电压和B＋输出应符合要求。用2A3时灯丝电压为2.53V，说明1Ω降压电阻合适。调整RB的阻值(68kΩ～100kΩ)，使V2的屏压在180V～200V，此时阴极电压6～8V，调整RA(80～100kΩ)使V1的屏压在115V左右，此时阴极电压4～4.5V即可正常工作，6T8的抑制栅(1脚)通过320kΩ电阻接在B ＋上，此极不一定要多高的电压，只要有正电压即可，所以该电阻阻值很大。
调整好后，手持小起子碰触音量电位器的动点时，可听到音箱发出较大的“喀啦”声，说明电路已正常工作，再通电1～2小时，检查应无明显的温度高或焦味，就可以煲机试听了。
试听
接入放音系统，开机后发现此机的信噪比非常之高，音量全开也听不到一点噪音或交流声，这可能与本机所采用的“星形”接地和阻容、电感组成的二阶高压滤波电路有关。初试直热式三极功放管焊机，思想已有所准备，要忍受一定的交流声，因为一些报刊文章说，直热式三极管用交流电点燃灯丝，有交流声，用直流电点燃灯丝对电子管寿命又不利。由于舍不得几百元一只的曙光300B，灯丝还是用了交流电。但开机后令人惊诧，3～5s内听到了一点轻微的“沙沙”声，随后(灯丝加热后)便渐渐消失，然后就十分宁静，本机的地线走法见图2，现介绍给各位，用引地线的布置方法笔者焊过几部功放电路，噪音都不可闻，效果很好。
初试放音便可以听出两款电子管的音色，电子管味明显不同，2A3的中音丰润，低频厚实有力，弹性十足，音乐味浓郁，同一张唱碟在中频、低频方面能听到更多的内容，听女声、弦乐十分优美，不愧为一款名管。
换上300B音色又不同了，中、高音明亮了许多，低频也有力，干净利落，300B的特点是堂音丰富，高音纤细，音域也更宽，听女声、弦乐也有足够的表现，听场面较大的音乐较2A3更好。
从放音的表现看，如果二款电子管经常换用，所用的元件就要考虑二者兼顾。如用2A3，就要用通透、明亮的信号线、音箱，或较小容量的级间耦合电容等，才不会使中频、低频浓得化不开，本机使用的特富龙包银信号线，音色通透的6J8也适合2A3。若只用300B，就可以将级间耦合电容的容量适当加大，信号线也可用音乐味浓点的才好，如怪兽101信号线等，以增加中低频的表现能力和音乐感。□
电子管机发烧友大概已有一个共识，就是三极管的声音较好，功率管中又发直热式三极管为上品。原理上三极管线性较好，所产生的谐波少，虽然直热式三极管比旁热式的好声难以在工程学上得出证明，只是人人皆知此说，我等也只能随俗而人云亦云了。
由于内部结构和材料不同，直热式三极管中不同编号的如300B及2A3，其发声便有所有分别。即使是同一编号的管子，不同厂家的产品也大为不同，主要也是材料、手工及制造机械相异之故。有些厂家的品质控制比较严格，如"西电"（WEC）及Bendix等，堪称一流，其产品贵精不贵多。大路货中以RCA公推第一，GE及Sylvania 则略逊一筹，其它杂牌厂货则更差了。
一只管子之所以能成为经典，主要在其声音出类拔萃，而不是以测量数据取胜。今日300B有很多厂家生产，它们的互导率、屏阻等特性是一样的，但唯独"西电"WE300B独领风骚，其中原因如上述。笔者最近收集了一些有关300B的资料，荼余饭后的谈话题材。
WE300B的源流应追溯到1930年"西电"推出的WE252A，当时用以抗衡Westinghouse及RCA的UX-250，两种管子的特性相近，作单端输出时功率达8W。此管只有洋葱头一种外形，主要用于"西电"的75A、59A、59B及67A几种扩音机上，在酒店、百货商店及舞池歌厅场合使用。WE 252A于30年代中期便告停产，今日已成为无价宝，可遇而不可求了。
1933年"西电"推出特性相近的300A代替252A，管身改成ST19型，即与今日见300B一样。管座为标准四脚UX-4式，但座身上有定位针。管子可使用811A大发射管有护颈套的管座或平板型（Wafer）四脚座。300A设计用于10W以内的输出，适合工作于较低屏压电路上，系列内包括86A、87A、91A及92A等扩音机，300A 于1940年完全为300B取代而停产。
300B早于1938年便开始生产，特性与300A一样，但管座身上的定位针作了45°改变，这使两种管不能互换于有金属护颈的管座上，但一般的平板四脚座则无影。300B最重要的改进是灯丝结构（见图一）。WE300的灯丝颇为复杂，为两个M形而以弹簧悬挂，总长度超过一般同等大小的管子。300A的灯丝为首尾接出式，300B 则有中心轴头，灯丝首尾接在一起为一端，中心轴头则为另一端，这是一个十分重要的改良。如果灯丝是以直流点燃时，300B的电子发射数量亦然。即使以交流点燃时，也会因灯丝较粗较短而减低交流声。300A则在直流灯丝供应时，电子发射集中在负极的一端，沿灯丝线减少到接正电端处最少，屏极表面吸收的电子分布甚不平均，这事实上会对声音造成影响的。如果用交流点燃灯丝时，也会因灯丝较长而导致较大的交流声。
300A的生产期为7年左右，相信只有管座刻字的一种产品，在30年代这是一种流行形式。300B则生产期长，早期为斜体字而有WE的闪电标记，70年代改为正方字体，最后停产前及近两年复产的又改回早期的黄色斜体字，原因是日本人认为黄斜体了的WE300B必定较为好听。300B与Hi-Fi世界因为"西电"的产品质量高，并非一般大路货色如GE或Sylvania的可比，价钱也远比其他厂同效能的管子贵，这就大大地限制了其流行程度，正因如此一只如此优良的WE300B，多年来竟然无藉藉之名。
二次大战前，300B只有在"西电"生产的电影声带扩音机上才能见到，"西电"为当时最大的电影扩音机制造厂，以租凭形式供电影院使用，并提供保养服务，所以其旧机的状态都保持甚佳。这些扩音机中最著名的当推91A，此机用一只300B作单端输出，功率达到8W之大，可算用尽了300B的功能，而另一型号92A也不遑多让，它以两只300B推挽，有12~15W输出。两种型号今日都价值连城，成了所谓"西电"传奇。照当时的美国工业标准，电影扩音机的频率响应为80~10000Hz时衰减会达到20HB之多。相信所有的美制电影声带扩音机都跳不出这个框框。这种频率响应与今日的H-iFi标准20~20kHz相差实在太大了，简直成了一种中低频放大器。但事实上，80~10kHz已能囊括大部分乐器的声音，更不要说人声了，所以这种扩音机显然也能真实地得播某些乐器不多的音乐，如爵士及歌曲等，虽然不免有其局限性，但在其狭窄的频率范围内，有十分出色的表现也是可能的。"西电"这引起戏院扩音战后被新一代的机种取代，多为Altec-Lansing的几种型号如1568、1569和1570等，这些产吕的频应已达60~20kHz，今日也相继成为古董，但不大受欢迎，因无特异之处。拆出的"西电"机则以工业废料形式运往日本，日本人甚喜爱西方各牌，其中部分小型的型号如91A及92A，这种机大小适中，甚合地方狭小的日本居室使用，而且它们一直由"西电"保养，基本情况良好，于是最为吃音。货源有限，转眼间价钱涨到天高了。
日本发烧友以WE91A（8W单端）配以高灵敏度的号角音箱，据称声音好得惊人。这种情况若非新耳听闻者实在难以理解。原理上这种300B单端扩音机，其失真率是以1%/W而递增的，即在1W输出时失真为1%，在最大输出8W时即达8%，即使不计其狭窄的频率响应范围，在5W的普通音乐响度时，其谐波也达5%之多，结果会产生甚大的音染。而大型号角音箱竟然也是以音染大闻名的。日本人以此两种音染奇大的怪异组合，却认为梦幻组合。其实这件事情上日本人只算老二，首先发现的是法国人。早在60年代中期，一帮走火入魔的法国发烧友，发现以300B单端机配以大型号角音箱，再加上其他古曲器材，用以播放爵士音乐或人声歌曲会有意外惊喜，这种风气70年代初才传到日本来，形成了上面提到的怪现象。我们不应质疑300B单端机与大型号角
音箱组合的效果，因为各人的音乐感受不同，而且世上事物，有时负负得正也是可能的，但也不宜过度推崇这种300B单端机。在道理上，除非配以超过100dB的高效率音箱，否则在播放某些大动态乐段时，难免会出现力竭声嘶，令人毛骨悚然的声音。即使只听轻音乐，假如并非使用音染较大的号角音箱也不宜期望能营造出所谓梦幻之声了。平心而论，300B工作于推挽电路应得到更良好的效果。
如上所述，300B一直只在"西电"生产的电影扩音机上使用，销量有限，少有发烧友知其优点，原因是当时有RCA的2A3占据了市场。战前民用Hi-Fi扩音机使用到300B的只有一台Brook 10C，它的线路见于《发烧音响》1997年3月第132期的古典扩音机线路集上，但该线路中的Brook 10C的却是2A3。原来它的功率管灯丝供应为两组2.5V，有选择开关可接成串连（5V）供300B或并联（2.5V）供应2A3，各适其适。但300B或并钱贵，所以用户都是选用了2A3。战后束射管流行，连2A3都地位不保，300B就更无立足之地了。300B于是只见美国军事设备或太空总署的仪器上，作为稳压管，取其坚固耐用。当时美国富甲天下，政府成了WE300B 的唯一用家。
日本社会70年代起日渐富裕，在物以稀为贵的心理因素下，300B在高级Hi-Fi界渐渐出名，终于冒出头来了，而其价钱也告飞升，甚至达到500美元一只。70年初National Union以特许权方式也生产300B，80年初National Union倒闭后则由Cetron继续生产直到今日。Cetron所产制的300B其灯丝接法一如WE300A，与WE300B有分别，所以用交流点燃时噪声略大。其后有中国300B出现，年前则有两种俄罗斯的产品。相信利之所在，其他各国的300B会相继中入，因为可卖高价也。其质量永远及不上真正的WE300B。
300B一直只在自作派间流行，近年才有些小规模的音响厂赶制300B单端机。唯一大音响厂生产300B单端机者为日本的Lux Corp，曾派代表团于80年代初期访问WE在Kansas City的工厂，并立时下了大订单。Lux于1984年年产了一台300B单端单声道后级，输出8W。此机推出时，定价10400美元一对，以当时美元的购买力折算，可能是历来最贵的300B单端机，但一年后已告升值20%，今日相信更是不菲了。年前也有Marantz 推出之Project T -1 50W甲类三极推挽放大器，用4只300B推两只845输出，另用两只845作稳压。一台机使用7个变压器，定价25000美元，即50000美元一对，少有生产中的扩音机能望其项背。美国音响厂则以Cary Audio为先锋，生产300B单端机，但只以亚洲市场为目标。
WE300B在1988年停产，其Kansas城的仓库两年后销售，当时的批发价为125美元，但需一次最少认购5000只才接受订货。1990年当WE的仓库卖完后，市上的零售价立时上升到300美元一只，其后在日本更有升达过千美元者。
名管有价，1996年一家WE的附属公司Westrex Corp.宣布重新生产300B，声称在其原来的Kansas城工厂，采用原来的材料和制作机器，甚至找回部分原来的员工。产品在1996年冬季拉斯维加斯CES展出，成品则于1997年推出市场，当时定价为350美元。重产WE300B的外观与60年代的一样，每管有编号（Serial No.）刻在管座身上，盒子精美，更附有独自的测试数据及曲线，使人有极其认真之感。因为产量少而售价高，管子的制作工序都十分严格，其老化过程也非他厂所及。据"西电"资料，300B的老化为3星期7小时，前两小时加高灯丝电压到7V、6V及250mA屏流，使管子产生高温以消灭残余气体和杂质。再以正常灯丝工作电压及60mA屏流点燃5小时以使管子状态稳定，然后才独立进行特性测试。此所谓慢工出细活，一只WE300B若应用在AB 类推挽电路上，通常可以正常工作100000小时以上，可说是物有所值了。
其它的管厂生产的300B评价：
Cetron 300B
在欧洲（包括俄罗斯）还未正式生产300B之前，Cetron 300B是唯一品质可靠而且容易购得的300B品种了。再加上价位并非高不可攀，所以深受300B 迷的喜爱与推崇。因为Cetron的生产技术承袭自WE，所以不论在结构上或是材质上，都与WE300B最为近似，包括声音的表现也比较接近WE300B。不过跟真正的WE300B相比，Cetron 300B仅能说是制作稳定的替代品而已。随着各厂家推出因应的复制品之後，Cetron的名气与价格降低了不少。经过一段畅销之後，Cetron 电子管厂还是避免不了被时间淘汰的命运，因而终止生产，使得后
期的Cetron 300B因为品质大不如前令人颇有微词。甚至到最后期Cetron停产之后所卖的Cetron 300B，据说是挑选以前库存或是淘汰的产品，使得Cetron 300B的名声也慢慢随之烟消云散了。
国产300B
若说起这波300B 的卷土重来，宛如四百多年前发展于意大利的文艺复兴运动一般的狂热，最大的原因，莫过于中国推出价格低廉的300B电子管。使得音响迷对300B 的梦想得以达成，国产300B简直就是电子管音响潮流的最大功臣。
早期国产300B没有经过进一步的测试筛选等品管过程，就将之上市流通，所以品质一直不稳定。不过後来曙光厂在有心人的投资与技术交流之下，制造品质越来越好，甚至推出特性不同结构各有差异的多样变种300B，供消费者选择。
国产300B在结构上与WE300B并不相同，其中最大的差异便是灯丝结构上的差异。WE300B 是采用古典的灯丝悬挂方式，利用金属钩固定灯丝并可微调阴极灯丝的内阻。而国产300B则是使用较进步的方式，利用弹簧悬吊的方式固定灯丝，其优点是可大幅减少繁琐的人工，比较利于大量生产，但是弹簧悬吊的方式无法对阴极灯丝进行内阻微调的工作，灯丝加热温度不平均的问题便比较严重，这也就是许多国产300B灯丝点亮之後亮度不够平均的主要原因。
其后曙光厂便推出一系列不同制造形式的300B ，其中便有遵循古法以固定悬吊方式来固定灯丝的品种，使声音表现更接近WE300B ；以及将屏极镀上石墨，以增加屏极效率的品种；另外还有更高级的版本是将屏极镀上钛合金，同样也是增加屏极效率，并可增长使用年限。不论国产300B 如何改变内部结构，原则上购买国产300B 最好是选择已经经过测试挑选之后的产品，虽然在价位上会稍微贵一些，但经过挑选之后的产品，不管是在声音的表现方面，或是使用年限上都比较有保障。
Sovtek 300B
在WE宣布准备重新生产WE300B之後，令许多300B迷兴奋不已，但是因为各种理由，WE宣布必须将上市时间无限延期时，也让300B迷们再度望穿秋水怨声不已。就在这青黄不接的时刻，Sovtek受到美方资金的赞助，宣布Sovtek将开发生产模仿WE规格的Sovtek 300B,并在很短的时间之内正式上市，并且以精良的品质与低廉的售价作为号召，使得电子管音响的市场再度受到一阵骚动。这个在管壁身上印上红星标志的Sovtek 300B，一开始由于引进的数量不多，在市场上的价位稍微偏高，大约是国产300B一倍左右的价钱。但是在业者大量引进之後，价位就逐渐下滑，约略高於国产300B一至二成的价位。在结构方面，Sovtek 300B的灯丝悬吊方式与国产300B类似，同样采用弹簧悬吊，声音的表现较为刚强，跟各种国产300B比较起来显然於音响性的表现上较为优良。不过Sovtek 300B 同样也面临因为大量生产，而使得制造品质的稳定度无法满足消费者的需求情况，这是选购Sovtek 300B 时必须注意的问题。
JJ /Tesla 300B
JJ/Tesla 300B 是由刚从倒闭了的前捷克斯洛伐克国营电子管厂-----Teslovak / Tesla 分离出来的斯洛伐克分厂生产的新款300B，白磁管座，管形瘦高，单管最大输出可达15-20W，价格在Sovtek 300B和国产300B之间，品质亦较稳定。鉴于刚刚上市，国内市场尚难见其踪影，相信不会太久即有许多制造300B电子管机的厂家采用。据悉以有Cary 和Unison 等知名厂家已率先推出使用JJ /Tesla 300B的单端电子管机。由于输出能力强大，且声音较有素质，JJ /Tesla 300B是一款较有竞争力的300B新星。
宽带低噪声放大器设计毕业设计
本科毕业设计 学院 专业 年级 姓名 设计题目宽带低噪声放大器设计 指导教师职称 ****年* 月* 日
目录 摘要 (1) Abstract. (1) 1概述 (1) 2低噪声放大器设计的原理 (2) 2.1噪声系数 (2) 2.2低噪声放大器的功率增益以及分配电压增益 (2) 2.3端口驻波比 (3) 2.4工作带宽与增益平坦度 (3) 2.5动态范围以及压缩点 (3) 2.6三阶截断点 (4) 2.7低噪声放大器的稳定性 (4) 3器件的选择 (4) 3.1放大器的选择 (5) 3.2放大器的介绍 (5) 3.3电源的供电 (5) 3.4选用器件的介绍 (5) 4模拟电路设计 (5) 4.1方案选择 (6) 4.2模拟电路设计 (6) 4.3电源电路 (6) 5电路的调试 (8) 5.1调试过程 (8) 5.2测试结果 (8) 5.3系统的改进措施 (10) 6总结 (11) 参考文献 (11)
宽带低噪声放大器设计 学生姓名：*** 学号：*********** 学院：专业： 指导老师：职称： 摘要：本文介绍了一个15V单电源供电的低噪声放大器设计，设计采用三级级联的方式。该系统主要是宽带低噪声放大器，为了满足要求，采用了高速运算放大器μa741作为前两级放大，末级用CA3140作为功率放大电路。测试结果表明，放大倍数为100倍，带宽有1MHz。 关键词：μa741；放大器；带宽；噪声系数 The design of the low noise amplifier with broadband Abstract: This article describes the design of a single 15V power supply and low noise amplifier. The system has three amplifier consisted ofμa741 and CA3140, which meet the requirements of broadband and low noise. Test results show that a amplifier with bandwidth 1MHz is 100 times. Keywords: μa741；amplifier；Bandwidth；noise figure 1概述 我们知道低噪声放大器是射频电路的重要组成部分，并且在有源滤波器等电子电路当中宽带低噪声放大器起着重要作用。而且在射频微波电路当中，放大器也起着重要作用，它的好坏直接决定了射频微波电路的功能的实现，具有很重要的现实意义，所以在制做低噪声放大器的时候我们要注意它的各项指标是否能够达标。 除此之外，我们知道随着社会的发展，以及各项科学技术的发展，对通信带宽的要求也越来越宽因此各种通信设备在宽频带上的工作要求不再是以前的一个或者几个频点。由于我国对放大器设计的技术相对来说还不算很先进，所以更需要后起之秀对放大器设计进行进一步的探索和研究。 随着时代的发展，人们对通信质量的要求也更高，其中包括要使工作频率更高、工作频率更宽以及噪声系数更小，这已经成为各项科学技术设备发展的趋势。本文介绍了一种比较简单易行的宽带低噪声放大器设计方法。本设计利用具有低噪声，高速运算的放大器μa741，以及DC-DC交换器TPS61087DCR作为此宽带的噪声放大器
实验五集成运算放大器的基本应用共7页文档
实验五集成运算放大器的基本应用(I) ─模拟运算电路─ 一、实验目的 1、了解和掌握集成运算放大器的功能、引脚 2、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算 电路的功能。 3、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。 开环电压增益A =∞ ud =∞ 输入阻抗r i =0 输出阻抗r o 带宽 f =∞ BW 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性：
（1）输出电压U O 与输入电压之间满足关系式 U O ＝A ud （U +－U －） 由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 （2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图8－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压 之间的关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。 图8－1 反相比例运算电路 图8－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图8－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 // R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图8－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O U R R U - =
设计一个射频小信号放大器[1]要点
射 频 课 程 设 技 论 文 院系：电气信息工程学院 班级：电信2班 姓名：贾珂 学号：541101030211
1射频小信号放大器概述 射频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，所谓小信号,一是信号幅度足够小,使得所有有源器件(晶体三极管,场效应管或IC)都可采用二端口Y参数或线性等效电路来模型化;二是放大器的输出信号与输入信号成线性比例关系.从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 小信号放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为：单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;. 小信号谐振放大器除具有放大功能外,还具有选频功能,即具有从众多信号中选择出有用信号,滤除无用的干扰信号的能力.从这个意义上讲,高频小信号谐振放大电路又可视为集放大,选频一体,由有源放大元件和无源选频网络所组成的高频电子电路.主要用途是做接收机的高频放大器和中频放大器. 其中射频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。2电路的基本原理 图2-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单级单调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻R b1、R b2及Re决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
高频功率放大器的设计及仿真
东北大学秦皇岛分校电子信息系 综合课程设计 高频功率放大器的设计及仿真 专业名称电子信息工程 班级学号5081112 学生姓名姜昊昃 指导教师邱新芸 设计时间2011.06.20~2011.07.01
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号：5081112学生姓名（签名）： 设计题目：高频功率放大器的设计及仿真 一、设计实验条件 Multisim软件 二、设计任务及要求 1.设计一高频功率放大器，要求的技术指标为：输出功率Po≥125mW，工作 中心频率fo=6MHz，η>65%； 2.已知：电源供电为12V，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用2N2219，其主要参 数：Pcm=1W,Icm=750mA,V CES=1.5V, f T=70MHz,hfe≥10，功率增益Ap≥13dB（20倍）。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料：2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：4 天 编写课程设计报告：3 天 答辩：1 天
1.设计题目与设计任务（设计任务书） 1.1 设计题目 高频功率放大器的设计及仿真 1.2 设计任务 要求设计一个技术指标为输出功率Po≥125mW，工作中心频率fo=6MHz η>65%的高频功率放大器。 2. 前言（绪论） 我们通过“模电”课程知道，当输入信号为正弦波时放大器可以按照电流的导通角的不同，将其分为甲类、乙类、甲乙、丙类等工作状态。甲类放大器电流的导通角为360度，适用于小信号低功率放大；乙类放大器电流的导通角约等于180度；甲乙类放大器电流的导通角介于180度与360度之间；丙类放大器电流的导通角则小于180度。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是上述几种工作状态中最高的。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。 可是若仅仅是用一个功率放大器，不管是甲类或者丙类，都无法做到如此大的功率放大。 综上，确定此高频电路由两个模块组成：第一模块是两级甲类放大器；第二模块是一工作在丙类状态的谐振放大器，它作为功放输出级，最好能工作在临界状态。此时，输出交流功率达到最大，效率也较高，一般认为此工作状态为最佳工作状态。 3. 系统原理 3.1 高频功率放大器知识简介 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，
宽带放大器设计报告
宽带放大器设计报告 ―－武汉大学电子设计基地设计组第1组：许可崔振威谢超 摘要：本系统利用可变增益放大器AD600作为核心,通过模拟开关选通不同的控制电压的方式来达到增益步进6dB,总增益从0dB到30dB的目的，其控制电压均由2.5v电压基准MAX873经过精密电阻分压得到,有效的保证了控制电压的稳定度,获得良好的波形。前置放大采用由AD844构成的正向放大器，可以有效的提高输入电阻,使输入电阻达到兆欧级别。后级放大采用增益固定为10dB的同向放大器,从而使整个电路的增益能从10dB变化到40dB，该放大器由高精度宽带运放MAX477构成，在保证良好输出波形的同时,可以使输出电压有效值大于3V。前置放大和后级放大的输出均采用峰值检测电路检测出正半周最大电压值，用于有效值的计算，采用AD603构成的AGC电路，在输入信号在0.05V～1.00V内变化时，能将输出有效值稳定在2.05～2.6 V。整个系统的通频带为1K～14.6MHz。由12位A/D 转换器MAX197对输出信号的峰值进行测量，分辨率达到1mV 。AT89S52和CycloneFPGA构成的单片机小系统板可以通过键盘，人为预置增益值来获取相应的放大倍数，同时实时显示实际增益值、输出有效值和当前增益误差。整个系统采用中文显示，界面友好美观，控制方便。
一、方案论证与选择 1．增益控制部分： 方案一 采用普通宽带运算放大器组成的放大电路,同时由分立元件构成的AGC控制电路,通过包络检波再反馈回放大器的方法来控制放大倍数,这种方法构成电路简单,但是反馈控制比较困难，难以实现步进，精度也很低。 方案二 采用集成可变增益放大器AD600作为增益控制。AD600是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB,满足题目要求的精度,其增益(dB)与控制电压成线性关系,因此可以方便的采用控制电压的方式来控制放大器的增益.采用D/A变换装置输出电压控制高速压控放大器AD600来实现增益的步进，采用此种方法可以获得很小的步进。但是由这种方法得到的控制电压有一定的纹波，而芯片AD600对控制电压非常敏感，微小的电压波动就能造成输出波形上下起伏，波形不佳。 方案三 主控芯片采用AD600，利用电压基准源通过精密电阻分压得到各个增益值对应得控制电压，在用模拟开关CD4051来选则不同的控制电压来达到控制增益的目的。电压基准源采用MAXIM公司2.5 V基准MAX873。 经过比较，选用方案三。 2．有效值测量部分 方案一 采用检波二极管构成的峰值检测电路，然后用A/D转换器对其检测结果进行读数。峰值检测的原理是当输入电压正半周通过时，检波管导通，对电容C充电，适当选择电容值，使得电容放电速度大于充电速度，这样，电容两端的电压可以保持在最大电压处，该电压通过一个用运算放大器构成的射极跟随器输出电压峰值。采用这种电路优点是频带响应宽，频率越高检测反而越准确，且电路简单。但是由于检波二极管存在一定的导通压降，且为非线性，测量精度低，小信号时尤其明显。同时电容值的选取也使得电路有一定的局限性，如选取太大，放电时间过长，会改善输出电压发纹波，但是会导致该电路响应速度慢；如果电容选的太小，放电时间过短，能改善电路的响应时间，但也会导致低频时输出电压纹波较大。 方案二 采用集成电路AD637作为有效值运算，它测量有效值的范围为0-7V，精度优于0.5%，且外围元件少，频带宽，对于一个有效值为1V的信号，它的3dB带宽为8MHz，并且可对输入信号的电平以dB形式表示。该方案精度高，直接输出有效值，但电路稍复杂，且不适合高频信号。 经过比较，方案二中AD637对小信号测量具有很大优势，而方案一中在频带方面满足要求，考虑到题目的频带范围和制作成本的因素，采用方案一。 3．自动增益控制部分（AGC） 方案一 AGC电路实际上是一个根据输出电压的动态的调整放大倍数，从而使输出稳定在预定范围的反馈型电路。根据该特点可以引入CPU、A/D和D/A转换器通过程序对放大倍数进行控制，即数字式AGC，此种AGC电路的输出范围完全由人为设定，可以很容易满足题目要求，
集成运算放大器的基本应用
实验十一 集成运算放大器的基本应用 —— 模拟运算电路 一、实验目的 1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、交流毫伏表 4、信号发生器 三、实验原理 在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。 1、 反相比例运算电路 电路如图11-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U 1 - = （11-1） U i O 图11-1 反相比例运算电路 为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1∥R F ，此处为了简化电路，我们选取R2=10K 。
2、反相加法电路 U O U 图11-2 反相加法运算电路 电路如图11-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )( 22 11i F i F O U R R U R R U +-= R 3=R 1∥R 2∥R F （11-2） 3、同相比例运算电路 图11-3（a ）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i F O U R R U )1(1 + = R 2=R 1∥R F （11-3） 当R1→∞时，U O =U i ，即得到如图11-3（b ）所示的电压跟随器。图中R2=R F ，用以减小漂移和起保护作用。一般RF 取10K Ω，R F 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。 (a)同相比例运算 (b)电压跟随器 图11-3 同相比例运算电路 4、差动放大电路(减法器) 对于图11-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=R F 时，有如下关系式： )(1 120i i U U R RF U -= （11-4）
小信号放大器选型指南
小信号放大器选型总结 李杨2011/12/30 一、小信号放大器选型的几项重要指标 ⑴、电源电压：根据实际需求选择具有合适的工作电压的放大器。 ⑵、放大器精度：放大器的精度主要与输入偏置电压（ V）相关，并分别随温度 os 漂移，电源抑制比（PSRR）以及共模抑制比（CMRR）变化。精密型一般是指具有低输入偏执电压及低输入偏置电压温度漂移的运算放大器。放大小信号需要采用高精密度的运算放大器。 ⑶、增益带宽积（GWB）：电压反馈型运算放大器的增益带宽积决定了其在某项 应用中的有效带宽。将增益带宽积除以应用中的实际闭环增益，便可大致估算出实际可用带宽。增益带宽积是恒定的常数。选择大带宽/转换速率（slew rate）的运算放大器，能够实现更低的失真，更卓越的线性度、更佳的增益准确度。 4、电压噪声：放大器产生的噪声将会限制系统的最大动态范围、准确度和分辨率。 地电压噪声能够改善精确度。 5、输出偏置电流：当与源阻抗或反馈阻抗相互作用将产生偏置误差。具有高源阻 抗或高反馈阻抗的应用，通常需要有较低的输入偏置电流。场效应（FET）输入及COMS运算放大器一般都能够提供很低的输入偏置电流。 6、转换速率：放大器的最大变化速率。当驱动大信号至高频时，转换速率是一个 很重要的参数。一个运算放大器的最大可用带宽取决于其转换速率。 二、运算放大器选择需要注意的问题 1、输入信号的幅度大小 为确保因输入信号而产生的错误最小化，微小输入信号需要高精度（例如低偏执电压）的放大器，以确保放大信号输出的电压范围涵盖了所需的放大输出的信号范围 2、放大器周围环境的变化 运算放大器对于温度的变化极为敏感，因此，考虑偏置电压随温度偏移很重要 3、共模电压 一般需要确保运算放大器工作在其共模电压范围内，并保证足够的共模抑制比（CMRR）。共模电压会导致额外的偏置电压。 4、电源电压是否会改变 电源电压的改变会影响到偏置电压，这对使用电池供电的放大器尤为重要。三、集成运放的主要技术指标 集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端，还有其他以连接电源电压等的引出端。两个输入端中，一个与输出端为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端。 运算放大器的符号如下图所示。其中反相输入端和同相输入端分别用符号“－”和“＋”标明。
一种增益可控的射频宽带放大器设计
一种增益可控的射频宽带放大器设计 射频宽带放大器是各类电子仪器与仪表里很常用、很重要的一个單元电路。为此，论述了一款增益可控的射频宽带放大器的设计选型的过程，给出了参数的计算过程和选型是要考虑的技术指标和功能。因此结论对模拟放大电路的设计具有一定的参考价值。 标签：射频；宽带放大器；参数计算；选型要求 doi：10.19311/https://www.wendangku.net/doc/154687775.html,ki.16723198.2017.09.088 1理论计算 1.1设计要求 根据用户对高频、大信号的放大要求，课题研究小组进过分析和研究，得出下列的具体设计参数： （1）被设计的放大器的电压增益A V≥52dB，增益可控52dB，输入信号电压的有效值Vi≤5mV，其输入阻抗、输出阻抗均为50欧姆，负载电阻50欧姆，且输出电压有效值V o≥2V，波形无明显失真； （2）在50MHz～160MHz频率范围内增益波动不大于2dB； （3）-3dB的通频带不窄于40MHz～200MHz，即fL≤40MHz和fH≥200MHz； （4）电压增益A V≥52dB，当输入信号频率f≤20MHz或输入信号频率f≥270MHz时，实测电压增益A V均不大于20dB； （5）放大器采用+12V单电源供电，所需其它电源电压自行转换。 通过对上述设计要求的分析可知，此课题对宽带放大器的参数选型提出了很高的要求，诸如：压摆率、增益带宽积、最大输出功率、高频高输出摆幅等都要进行严格的计算。只有做到科学计算，才能为正确的集成放大器选型打下坚实的基础，为后续设计提供科学保障。 1.2放大器的参数计算 （1）最小增益需要达到52dB（400倍），带宽200MHz，系统增益带宽积高达8*109MHz（*此处应注意多级放大和增益分配*）； （2）输入电压有效值最大5mv，需要做小信号低噪声放大；
集成运算放大器的基本应用
第7章集成运算放大器的基本应用 7.1 集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 7.1.2 加法运算电路 7.1.3 减法运算电路 7.1.4 积分运算电路 7.1.5 微分运算电路 7.1.6 电压—电流转换电路 7.1.7 电流—电压转换电路 7.1.8 有源滤波器 *7.1.9 精密整流电路 7.2 集成运放的非线性应用 7.2.1 单门限电压比较器 7.2.2 滞回电压比较器 7.3 集成运放的使用常识 7.3.1 合理选用集成运放型号 7.3.2 集成运放的引脚功能 7.3.3 消振和调零 7.3.4 保护 本章重点: 1. 集成运算放大器的线性应用：比例运算电路、加减法运算电路、积分微分运算电路、一阶有源滤波器、二阶有源滤波器 2. 集成运算放大器的非线性应用：单门限电压比较器、滞回比较器 本章难点: 1. 虚断和虚短概念的灵活应用 2. 集成运算放大器的非线性应用 3. 集成运算放大器的组成与调试 集成运算放大器(简称集成运放)在科技领域得到广泛的应用，形成了各种各样的应用电路。从其功能上来分，可分为信号运算电路、信号处理电路和信号产生电路。从本章开始和以后的相关章节分别介绍它们的应用。 7.1 集成运算放大器的线性应用
集成运算放大器的线性应用 7.1.1 比例运算电路 1. 同相比例运算电路 (点击查看大图)反馈方式：电压串联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 虚短: u-= u+= u i
虚断: i +=i i- =0 ， i 1 =i f 电压放大倍数: 平衡电阻R=R f//R1 2. 反相比例运算 (点击查看大图)反馈方式：电压并联负反馈 因为有负反馈，利用虚短和虚断 i - =i+= 0（虚断） u + =0，u－=u+=0（虚地） i 1 =i f 电压放大倍数:
宽带射频功率放大器设计
?阻抗变换器和阻抗匹配网络已经成为射频电路以及最大功率传输系统中的基本部件。为了使宽带射频功率放大器的输入、输出达到最佳的功率匹配，匹配电路的设计成为射频功率放大器的重要任务。要实现宽带内的最大功率传输，匹配电路设计非常困难。本文设计的同轴变换器电路就能实现高效率的电路匹配。同轴变换器具有功率容量大、频带宽和屏蔽好的特性，广泛应用于VHF/UHF波段。常见的同轴变换器有1:4和1:9阻抗变换，如图1所示。但是实际应用中，线阻抗与负载不匹配时，它们的阻抗变换不再简单看作1:4或1:9.本文通过建立模型，提出一种简化分析方法。 1 同轴变换器模型 同轴变换器有三个重要参数：阻抗变换比、特征阻抗和电长度。这里用电长度是为了分析方便。当同轴线的介质和长度一定时，电长度就是频率的函数，可以不必考虑频率。 1.1理想模型 理想的1:4变换器的输入、输出阻抗都匹配，每根同轴线的输入、输出阻抗等于其特征阻抗Z0，其等效模型如图2所示。
其源阻抗Zg与ZL负载阻抗变换比为： 图2和公式（1）表明：变换器的阻抗变换比等于输入阻抗与输出阻抗之比。 同轴变换器的输入阻抗等于同轴线的输入阻抗并联，输出阻抗等于同轴线的输出阻抗串联。 1.2通用模型 由于特征阻抗是实数，而源阻抗与负载阻抗一般都是复数，所以，就不能简单的用变换比来计算。阻抗匹配就是输入阻抗等于源阻抗的共轭，实现功率的最大传输。特征阻抗为Z0，电长度为E的无耗同轴线接复阻抗的电路如图3所示。 由于源阻抗与同轴线特征不匹配，电路的反射系数就不是负载反射系数。 由于同轴线是无耗的，进入同轴线的功率就等于负载消耗的功率。那就可以把电路简化只有一个负载Zin，又因为Zg与Zin都是复数且串联，就可以把Zg中的虚部等效到Zin中，最后得到反射系数为： 其中：
宽带放大器设计论文
本科生毕业论文(设计) 题目（中文）：宽带放大器 （英文）： Wide-band Amplifier 学生姓名： 学号： 系别：物理与电子信息工程 专业：电子信息科学与技术 指导教师： 起止日期： 2010年 5月 23日
怀化学院本科毕业论文（设计）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年月日
目录 摘要.............................................................................................. I 关键字.............................................................................................. I Abstract ............................................................................................. I Key words ......................................................................................... II 1 前言 .. (1) 1.1运算放大器的发展及应用概况 (1) 1.2宽带放大器简介 (2) 1.3课题研究的意义 (3) 2 设计任务与要求 (3) 2.1设计任务 (3) 2.2设计要求 (3) 2.2.1 基本要求 (3) 2.2.2 发挥部分 (4) 3 设计方案的选择与论证 (4) 3.1宽带放大器的总体设计方案 (4) 3.1.1 增益控制电路设计方案 (6) 3.1.2 功率输出部分设计方案 (7) 3.1.3 有效值测量电路设计方案 (7) 3.1.4 自动增益控制（AGC）设计方案 (7) 4 理论分析与参数计算 (8) 4.1带宽增益积 (8) 4.2电压控制增益的原理 (8) 4.3自动增益控制介绍 (11) 4.4正弦电压有效值的计算 (12) 5 系统各模块的电路设计 (12) 5.1直流稳压电源部分 (12) 5.2输入缓冲和增益控制部分 (12) 5.3增益控制部分 (13)
集成运放基本应用之一—模拟运算电路
集成运放基本应用之一—模拟运算电路
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实验十二集成运放基本应用之一——模拟运算电路 一、实验目的 1、了解并掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的原理与功能。 2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 理想运算放大器特性： 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放： 开环电压增益A ud=∞ 输入阻抗r i=∞ 输出阻抗r o=0 带宽f BW=∞ 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压U O与输入电压之间满足关系式 U O＝A ud（U+－U－） 由于A ud=∞，而U O为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。
（2）由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 基本运算电路 1) 反相比例运算电路 电路如图5－1所示。对于理想运放， 该电路的输出电压与输入电压之间的 关系为 为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R 2＝R 1 // R F 。 图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路 2) 反相加法电路 电路如图5－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为 )U R R U R R ( U i22 F i11F O +-= R 3＝R 1 / R 2 // R F 3) 同相比例运算电路 图5－3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O )U R R (1U + = R 2＝R 1 / R F 当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图5－3(b)所示的电压跟随器。图中R 2＝R F ， i 1 F O U R R U -=
功率放大器设计的关键：输出匹配电路的性能要点
功率放大器设计的关键：输出匹配电路的性能 对于任何功率放大器（功率放大器）设计，输出匹配电路的性能都是个关键。但是，在设计过程中，有一个问题常常为人们所忽视，那就是输出匹配电路的功率损耗。这些功率损耗出现在匹配网络的电容器、电感器，以及其他耗能元件中。功率损耗会降低功率放大器的工作效率及功率输出能力。 因为输出匹配电路并不是一个50Ω的元件，所以耗散损失与传感器增益有很大的区别。输出匹配的具体电路不同，损耗也不一样。对于设计者而言，即使他没有选择不同技术的余地，在带宽和耗散损失之间，在设计方面仍然可以做很多折衷。 匹配网络是用来实现阻抗变化的，就像是功率从一个系统或子系统传送另一个系统或者子系统，RF设计者们在这上面下了很大的功夫。对于功率放大器，阻抗控制着传送到输出端的功率大小，它的增益，还有它产生的噪声。因此，功率放大器匹配网络的设计是性能达到最优的关键。 损耗有不同的定义，但是这里我们关心的是在匹配网络中，RF功率以热量的形式耗散掉的损耗。这些损耗掉的功率是没有任何用途。依据匹配电路功能的不同，损耗的可接受范围也不同。对功率放大器来讲，输出匹配损耗一直是人们关注的问题，因为这牵涉到很大的功率。效率低不仅会缩短通话时间，而且还会在散热和可靠性方面带来很大的问题。 例如，一个GSM功率放大器工作在3.5V电压时，效率是55%，能够输出34dBm 的功率。在输出功率为最大时，功率放大器的电流为1.3A。匹配的损耗在 0.5dB到1dB的数量级，这与输出匹配的具体电路有关。在没有耗散损失时，功率放大器的效率为62%到69%。尽管损耗是无法完全避免的，但是这个例子告诉我们，在功率放大器匹配网络中，损耗是首要问题。 耗散损失 现在我们来看一个网络，研究一个匹配网络（图1a）中的耗散损失。电源通过无源匹配网络向无源负载传输功率。在电源和负载阻抗之间没有任何其他的限制。把匹配网络和负载合在一起考虑，电源输出一个固定量的功率Pdel到这个网络（图1b）。输出功率的一部分以热量的形式耗散在匹配网络中。而其余的则传输到负载。Pdel是传输到匹配网络和负载（图 1c）上的总功率，PL是传输到负载的那部分功率。 了解了这两个量，我们就可以知道，实际上到底有多大的一部分功率是作为有用功率从电源传输到了负载，其比例等于PL/Pdel。 这是对功率放大器输出匹配的耗散损失的正确测量，因为它只考虑了实际传输
宽带放大器(王正齐)
宽带放大器 作者：王正齐陈华奇邓如岑（华中科技大学）编号：1-16 赛前辅导老师：尹仕文稿整理辅导老师：肖看 本设计利用可变增益宽带放大器AD603来提高增益和扩大AGC控制范围，通过软件补偿减小增益调节的步进间隔和提高准确度。输入部分采用高速电压反馈型运放OPA642作跟随器提高输入阻抗，并且在不影响性能的条件下给输入部分加了保护电路。使用了多种抗干扰措施以减少噪声并抑制高频自激。功率输出部分采用分立元件制作。整个系统通频带为1kHz～20MHz，最小增益0dB，最大增益80dB。增益步进1dB，60dB以下预置增益与实际增益误差小于0.2dB。不失真输出电压有效值达9.5V，输出4.5V-5.5V时AGC控制范围为66dB。 方案论证与比较 1 增益控制部分 方案一：原理框图如图1所示，场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场效应管与对'V的分压。采用场效应管作AGC控制可以达到很高的频率和很低的噪声，但温度、电源等的漂移将会引起分压比的变化,用这种方案很难实现增益的精确控制和长时间稳定。 方案二：采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这时的D/A作为一个程控衰减器。理论上讲，只要D/A的速度够快、精度够高可以实现很宽范围的精密增益调节。但是控制的数字量和最后的增益(dB)不成线性关系而是成指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降。 2所示，使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器 图1 方案一示意图
PGA ，用控制电压和增益（dB ）成线性关系的可变增益放大器来实现增益控制。用电压控制增益，便于单片机控制，同时可以减少噪声和干扰。 综上所述，选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB ，满足题目要求的精度，其增益（dB ）与控制电压（V ）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A 输出电压控制放大器的增益。 2 功率输出部分 根据赛题要求，放大器通频带从10kHz 到6MHz ，单纯的用音频或射频放大的方法来完成功率输出，要做到6V 有效值输出难度较大，而用高电压输出的运放来做又很不现实，因为市面上很难买到宽带功率运放。这时候采用分立元件就能显示出优势来了。 3 测量有效值部分 方案一：利用高速ADC 对电压进行采样，将一周期内的数据输入单片机并计算其均方根值，即可得出电压有效值： ∑== n i i U N U 1 21 此方案具有抗干扰能力强、设计灵活、精度高等优点，但调试困难，高频时采样困难而且计算量大，增加了软件难度。 方案二：对信号进行精密整流并积分，得到正弦电压的平均值，再进行ADC 采样，利用平均值和有效值之间的简单换算关系，计算出有效值显示。只用了简单的整流滤波电路和单片机就可以完成交流信号有效值的测量。但此方法对非正弦波的测量会引起较大的误差。 方案三：采用集成真有效值变换芯片，直接输出被测信号的真有效值。这 图2 方案三示意图 输入缓冲
集成运算放大器的基本应用
实验名称 集成运算放大器的基本应用 一.实验目的 1.掌握集成运算放大器的正确使用方法。 2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。 3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法，重点掌握积分输入，输出波形的测量和描绘方法。 二.实验元器件 集成运算放大器 LM324 1片 电位器 1k Ω 1只 电阻 100k Ω 2只；10k Ω 3只；5.1k Ω 1只；9k Ω 1只 电容 0.01μf 1只 三、预习要求 1.复习由运算放大器组成的反相比例、反相加法、减法、比例积分运算电路的工作原理。 2.写出上述四种运算电路的vi 、vo 关系表达式。 3.实验前计算好实验内容中得有关理论值，以便与实验测量结果作比较。 4.自拟实验数据表格。 四.实验原理及参考电路 本实验采用LM324集成运算放大器和外接电阻、电容等构成基本运算电路。 1. 反向比例运算 反向比例运算电路如图1所示，设组件LM324为理想器件，则 11 0υυR R f -=
R f 100k R 1 10k A 10k R L v o v 1 R 9k 图1 其输入电阻1R R if ≈，图中1//R R R f ='。 由上式可知，改变电阻f R 和1R 的比值，就改变了运算放大器的闭环增益vf A 。 在选择电路参数是应考虑： ○ 1根据增益，确定f R 与1R 的比值，因为 1 R R A f vf - = 所以，在具体确定f R 和1R 的比值时应考虑；若f R 太大，则1R 亦大，这样容易引起较大的失调温漂；若f R 太小，则1R 亦小，输入电阻if R 也小，可能满足不了高输入阻抗的要求，故一般取f R 为几十千欧至几百千欧。 若对放大器输入电阻有要求，则可根据1R R i =先确定1R ，再求f R 。 ○ 2运算放大器同相输入端外接电阻R '是直流补偿电阻，可减小运算放大器偏执电流产生的不良影响，一般取1//R R R f ='，由于反向比例运算电路属于电压并联负反馈，其输入、输出阻抗均较低。 本次试验中所选用电阻在电路图中已给出。 2. 反向比例加法运算 反向比例加法运算电路如图2所示，当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为“虚地”，11v 和12v 均可通过1R 、2R 转换成电流，实现代数相加，其输出电压 ??? ??+-=122111 v R R v R R v f f o 当R R R ==21时 ()1211v v R R v f o +- = 为保证运算精度，除尽量选用精度高的集成运算放大器外，还应精心挑选精度高、稳定性好的电阻。f R 与R 的取值范围可参照反比例运算电路的选取范围。 同理，图中的21////R R R R f ='。
宽带直流放大器设计方案
宽带直流放大器方案设计 一、方案的选择和论证 分析题目要求，设计需要满足以下几个技术指标：在输入电压有效值Vi≤10 mV 情况下放大器电压增益必须大于60dB，且电压增益为60dB时，输出端噪声电压的峰－峰值VONPP≤0.3V。另外，3dB通频带0～10MHz；在0～9MHz通频带内增益起伏≤1dB，能为50欧姆的负载输出正弦有效值10V的电压。 基于以上要求，我们把整个放大器分为5个板块来设计。前置缓冲级，中间增益可调放大级，后级功率放大电路，电源部分和滤波器。 系统总体框图： 1.前置缓冲级方案论证 方案一：采用宽带高精度集成运放。 缓冲级对整个放大电路来说尤为重要，高质量的前级是放大电路的基本保障，故本设计中采用宽带高精度低噪声运算放大器OPA620构成电压增益为6dB的缓冲级。该运放增益宽带乘积为200M赫兹，能很好的满足题目要求。 方案二：采用普通运放。 普通运放虽然价格稍低，但是带宽和精度都十分有限，理论上虽然能用反馈的方式扩宽通频带，但是题目要求的10M赫兹频带太宽，故普通低价的运放很难达到实验要求。 比较上述两种方案，方案一能更好的完善题要求的指标，方案二虽然成本较低，但是不容易达到题目要求，且前级配置的高低对后级电路影响很大。故选择方案一。 2.中间增益放大级方案论证 方案一：采用三极管构成多级放大电路
若用分立元件构成60dB放大器，则须采用三极管构成的多级放大器。此方案有选材方便和成本较低的优点，但是选择性能合适的三级管比较费时间，选择合适的三极管配对组合更是不容易，并且题目给出的指标较高，三级管构成的多级放大器容易引起更多的干扰，影响放大质量。此外，晶体管构成的多级放大电路不易实现大范围的增益连续可调，这是相比于集成运算放大器的又一大缺点。所以，我们对下一种方案进行论证。 方案二：使用集成运放OPA620构成2级放大 单个OPA620的增益可调范围为 -20bB — +20dB ，采用两级相连，则可以实现-40dB-+40dB的可调范围。从厂商的数据手册可以看出，OPA620外围电路简单，容易操控，通频带内增益起伏小于0.05dB，且放大效果较好。但是若要求实现提高部分0-60dB全范围的连续可调，两级OPA620放大则不能达到题目要求。 方案三：使用低噪声增益可控放大器AD603 使用两级AD603构成的增益可调放大电路。 AD603是主要用于RF和IF AGC系统的低噪声可调增益放大器，它具有引脚可编程增益功能，可以使用一个外部电阻设置增益范围内的任何增益子范围，控制接口可以输入差分电压，也可以输入单端的正控制或负控制电压，使用十分方便。单级AD603便可以实现0-40dB的电压放大，且该增益范围内有30MHz的频带宽，性能优异，如果采用两级连放，理论上可以实现0-80dB的增益可调范围，能满足题目要求。其次，AD603构成的增益可控放大电路有很大的提升空间，可以通过电位器获取基准电压进行手动控制，通过模拟开关连接电阻器实现增益程控，通过单片机配合DAC模块实现不同精度的增益数控。 所以比较上述两种方案，AD603与OPA620相比，容易实现增益数控，AD603有更高的性价比，我们最终选择方案三。 3.增益控制电路 方案一:单片机和数模转换芯片实现增益可调 使用89C51单片机，选择稳定的基准电压，配合DAC0832输出电压信号控制AD603，从而实现增益数控。 DAC0832是采样频率为8位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，D/A转换结果采用电流形式输出，理论精度为1/256，能满足增益步进5dB的要求。该芯片价格便宜，使用方便，算是较常用的8位DAC芯片。该芯片为电流输出型，若采用该芯片实现AD603的增益可控，则须在输出端加上运算放大器LM324，实现电流到电压的转换，从而稳定实现增益可调。 方案二：单片机、模拟开关和电阻网络实现增益可调 使用89C51单片机，配合模拟开关控制不少于12个串联的电阻，通过取得电阻上的稳定电压控制AD603，从而实现步进为5dB的增益数控。模拟开关控制电阻网络与DAC模块工作原理相似，但是精度就远远不如8位DAC，并且使用模拟开关和电阻网络扩大了控制电路，电路集成度降低，引入更多的干扰因素。再者，从成本上看来，该方案也是不经济的。 方案三：滑动变阻器实现增益手动可调 通过电位器获取与基准电压成一定比例的控制电压输入AD603控制端，实现手动增益可调。 该方案很容易实现增益连续可调，相比以上两种方案成本是最低的，理论控制精度最高，精度仅有电阻器可调精度决定，但是此方案仅适用于固定范围内的手动
高频小信号放大器练习题
高频小信号放大器练习题 一、选择题 1、小信号谐振放大器的主要技术指标不包含（） A、谐振电压增益 B、失真系数 C、通频带 D、选择性 2、高频小信号调谐放大器主要工作在（） A．甲类B．乙类C．甲乙类D．丙类 3、在高频放大器中，多用调谐回路作为负载，其作用不包括（） A．选出有用频率B．滤除谐波成分C．阻抗匹配D．产生新的频率成分4、下列不属于单调谐放大器主要技术指标的是( ) A．谐振电压增益B．通频带C．选择性D．纹波系数 F是指（） 5、放大器的噪声系数 n A．输入端的信噪比/输出端的信噪比B．输出端的信噪比/输入端的信噪比C．输入端的噪声功率/输出端的噪声功率D．输出端的噪声功率/输入端的噪声功率6、如图所示调谐放大器，接入电阻R4的目的是（） A．提高回路的Q值B．提高谐振频率C．加宽通频带D．减小通频带 7、放大器的通频带是指其电压增益下降到谐振时的（）所对应的频率范围，用 2f 表 7.0 示。 A、1/2 B、1/3 C、1/3 D、1/2 8、多级单调谐放大器，可以提高放大器的增益并改善矩形系数，但通频带（）。 A、变窄 B、变宽 C、不变 9、随着级数的增加，多级单调谐放大器（各级的参数相同）的通频带变，选择性变 。 A、大、好 B、小、好 C、大、差 D、小、差 10、高频电子电路中常采用（）参数等效电路进行分析。 A、X B、Y C、Z D、S
11、多级调谐回路放大器的通频带是单调谐回路放大器的 倍。 A n B 121 -n C 2 D 、1/2 二、填空题 1、单向化是提高谐振放大器稳定性的措施之一，单向化的方法有 和 。 2、某小信号放大器共有三级，每一级的电压增益为10dB, 则三级放大器的总电压增益为 。 3、在小信号谐振放大器中，三极管的集电极负载通常采用 ，它的作用是 。 4、信噪比等于 与 之比。 5、噪声系数等于 与 之比。 6、为了抑制不需要的频率分量，要求输出端的带通滤波器的矩形系数 。 7、晶体管的截止频率f ?是指当电流放大倍数|β|下降到低频0β的 时所对应的工作频率。 8、矩形系数是表征放大器 好坏的一个物理量。 9、消除晶体管yre 的反馈作用的方法有 和 。 10、在单调谐放大器中，矩形系数越接近于1、其选择性越 ；在单调谐的多级放大器中，级数越多，通频带越 （宽或窄），其矩形系数越 （大或小） 11、小信号谐振放大器的主要特点是以 作为放大器的交流负载，具有 和 功能。 12、小信号调谐放大器按调谐回路的个数分 和 。 13、高频小信号放大器的主要性能指标有 、 、 和稳定性。为了提高稳定性，常用的措施有 和 。 14、两级高频小信号放大器的功率增益和噪声系数分别为1PH A 、1n F 和2PH A 、2n F ，总的噪声系数n F = 。 15、放大电路直流通路和交流通路画法的要点是：画直流通路时，把 视为开路；画交流通路时，把 视为短路。 16、高频小信号调谐放大器一般工作在 （甲类，乙类，丙类）状态，它的主要技术指标有 和选频性能，选频性能通常用 和 两个指标衡量。 三、判断题 1、小信号谐振放大器的矩形系数大于1，且越大越好。 （ ） 2、谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器。 （ ） 3、谐振放大器处在谐振时其增益最大。 （ ） 4、小信号谐振放大器抑制比越大，其选择性越好。 （ ） 5、谐振放大器的Kr 0.1愈大于1，则放大器的选择性愈好。 （ ） 6、多级耦合的调谐放大器的通频带比组成它的单级单调谐放大器的通频带宽。 （ ） 7、调谐放大器兼有放大和选频功能。 （ ） 8、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是谐振曲线太尖锐。 （ ） 9、小信号调谐放大器单调谐回路的选择性比双调谐回路的选择性好。 （ ） 10、双调谐回路放大器在弱耦合状态下，其谐振特性曲线会出现双峰。 （ ） 四、计算题