0-10m寬頻帶放大器的製造方法
2023-06-24 14:48:01
0-10m寬頻帶放大器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於電子【技術領域】，具體為一種0-10M寬頻帶放大器。本發明由第一級雙端差分放大電路，第二級共基對稱電壓放大電路，第三級單管推動電路，第四級推挽電流放大電路組成。該放大器能夠線性放大頻率範圍為0～10MHZ、幅度為0.25V的信號，其輸出電壓幅度可達到15V，負載能力50歐。本發明不需要切換輸入信號就可以實現全頻段放大；利用共射-共基-共射電路提高高頻增益，和全頻帶線性度。本發明可用於電子、通信、語音、圖像信號的放大，可用作具有強負載能力的信號發生器和具有一定負載能力的電力系統寬帶、高頻暫態行波信號發生器。
【專利說明】0-1OM寬頻帶放大器
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子【技術領域】，具體涉及一種寬頻帶放大器。
【背景技術】
[0002]在很多電子實驗及其應用中，需要放大視頻信號及各用信號或噪聲的全頻信號，它的頻譜很寬，從十幾赫茲到幾兆赫茲甚至幾百兆赫茲。由於這种放大器頻帶很寬，簡稱寬帶放大器。這种放大器有如下特點:有足夠大的增益和輸出幅度；有足夠寬的通頻帶；具有較高的穩定性；功率一般不大。常用的放大器電路直接採用運算放大器，如美國模擬器件公司出品的AD829、美國德州儀器半導體公司出品的THS6012等，其帶寬可達600M。但實際測量結果表明，該類型放大器無法做到O?IOMHz的線性放大，即使運算放大器加推挽管構成的寬頻放大器也難達到0-10M的寬頻段，其難點在於一般放大器難以兼顧低頻和高頻特性。可選擇的解決辦法只有採用分頻段放大的方法，規避全頻段放大器的全頻頻率響應。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提出一種可以兼顧低頻和高頻特性的0-10M寬頻帶放大器。
[0004]本發明設計的O-1OMHz寬頻帶放大器，採取直接耦合方式，由第一級雙端差分放大電路，第二級共基對稱電壓放大電路，第三級單管推動電路，第四級推挽電流放大電路組成。具體電路結構包括用於信號輸入的差分放大電路，用於穩定工作點的鏡像恆流源電路，用於信號放大的共基對稱放大電路和共集電極輸出的電壓放大電路，用於增大負載驅動能力的末級電壓跟隨電流放大電路等，可以實現寬頻信號的線性放大。具體見圖1所示。其中:
[0005]所述差分放大電路，由第一三極體Ql和第二三極體Q2電路連接組成。輸入信號從第一三極體Ql和第二三極體Q2構成的差分放大電路中輸入。實際電路中，將第一三極體Ql和第二三極體Q2嚴格配對，因為電路參數的對稱性和負反饋的引入保證了穩定的靜態工作點；在理想情況下，第一三極體Ql和第二三極體Q2特性和電阻參數完全一致，兩個三極體的集電極電壓的溫度漂移互相抵消，因此抑制溫漂的能力很強。實際工作中，信號經第一三極體Ql基極輸入，通過第二三極體Q2與比例第九電阻R9構成迴路，經過放大的電壓信號由第一三極體Ql的集電極與第二三極體Q2的集電極輸出。
[0006]所述鏡像恆流源電路由第九三極體Q9與第十三極體Q10，第三三極體Q3與第四三極體Q4構成。其中，第九三極體Q9與第十三極體QlO嚴格配對對稱，由第一二極體Dl為第九三極體Q9和第十三極體QlO提供一致的基極電流，它們的基極電流與集電極電流分別相等，所以流經第十九電阻R19和第十八電阻R18的電流相等，第九三極體Q9與第十三極體QlO的集電極電流也相等，這樣就為第一三極體Ql和第二三極體Q2構成的差分放大電路提供了穩定的偏置電流；第三三極體Q3和第四三極體Q4同樣做為鏡像恆流源電路，為第一三極體Ql和第二三極體Q2提供一個有源電流負載，通過調節第八偏置電阻R8 (50K歐左右)可以使差分放大級電路工作在穩定的線性放大區。[0007]第一二極體Dl選用1N4148管，第一二極體Dl正極接36V電源正極，負極接第九三極體Q9基極。第十九電阻R19 —極接接36V電源正極，一極接第十三極體QlO發射極。第十八電阻R18 —極接接36V電源正極，一極接第九三極體Q9發射極。第八電阻R8 —極與第九電阻R9 —極相連，另一極與第三三極體Q3基極相連。第九三極體Q9基極與第十三級管QlO基極相連，發射極與第十八電阻R18—極相連，集電極與第一三極體Ql集電極相連。第十三極體QlO基極與第九三級管Q9基極相連，發射極與第十九電阻R19 —極相連，集電極與第十一三極體Qll發射極相連。第三三極體Q3基極與第四三級管Q4基極相連，發射極與第七電阻R7 —極相連，集電極與第一電阻Rl —極相連。第四三極體Q4基極與第三三級管Q3基極相連，發射極與第十七電阻R17 —極相連，集電極與第五二極體D5負極相連。
[0008]所述共基對稱放大電路由第十一三極體Qll和第十二三極體Q12組成，第五三極體Q5做為其有源負載，第十一電阻Rll做為第五三極體Q5的局部反饋電阻。由第一級差分放大電路雙端輸出的電壓信號由第i 三極體Qll和第十二三極體Q12的發射極輸入，放大的電壓信號經過第十二三極體Q12集電極輸出。通過第八三極體Q8與第六電阻R6和第五電阻R5構成的電壓調節窗口電路。
[0009]第五三極體Q5基極與第六三級管Q6發射極相連，發射極與第十一電阻Rll —極相連，集電極與第十二三極體Q12集電極相連。第八三極體Q8基極與第六電阻R6 —極相連，發射極與第十四電阻R14 —極相連，集電極與第六電阻R6另一極相連。第六電阻R6兩極分別與第八三極體Q8的基極與集電極相連。第五電阻R5兩極分別與第八三極體Q8的基極與發射極相連。第十一三極體QlI基極與第十二三級管Q12基極相連，發射極與第十三極體Q19集電極相連，集電極與第七三極體Q7基極相連。第十二三極體Q12基極與第十一三極體Qll基極相連，發射極與第九三極體Q9集電極相連，集電極與第五三極體Q5集電極相連。
[0010]所述共集電極輸出的電壓放大電路由第六三極體Q6構成，經過上一級共基對稱放大電路放大的電壓信號進入第六三極體Q6基極，由第六三極體Q6集電極輸出，通過由第八三極體Q8與第六電阻R6和第五電阻R5構成的末級偏置調節電路，經第十一三極體Qll集電極返回構成迴路。此電路將差分放大電路與共基放大電路放大後的電壓信號進一步放大並擴大電流後驅動末級對管。
[0011]末級電壓跟隨電流放大電路由第七三極體Q7和第十三三極體Q13組成。經過第六三極體Q6放大後的電壓電流信號，再經過第八三極體Q8和第六電阻R6、第五電阻R5構成的末級偏置電路，調節成正負半周的電壓電流信號，分別由第七三極體Q7和第十三三極體Q13的基極輸入，由第七三極體Q7和第十三三極體Q13的發射極輸出，構成電壓跟隨的電流放大級，使整個電路輸出信號具有一定的帶載能力對負載進行驅動。
[0012]本發明的特點:
[0013]寬頻帶、線性、負載能力強；
[0014]不需要切換輸入信號就可以實現全頻段放大；
[0015]利用共射-共基-共射電路提高高頻增益，和全頻帶線性度。
[0016]本發明應用範圍:
[0017](I)電子、通信、語音、圖像信號的放大；
[0018](2)具有強負載能力的信號發生器；[0019](3)具有一定負載能力的電力系統寬帶、高頻暫態行波信號發生器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的0-10M寬頻帶放大器電路圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結合附圖，進一步描述本發明。
[0022]圖1為本發明的實施硬體電路總圖。結合實際詳細說明如下:
[0023]本發明主要部份包括:
[0024]用於信號輸入的雙端輸入、雙端輸出的差分放大電路(由第一三極體Ql和第二三極體Q2組成)；[0025]用於穩定工作點的鏡像恆流源電路(由第九三極體Q9和第十三極體QlO ;第三三極體Q3和第四三極體Q4組成鏡像電流源做為差分放大級的有源負載並為第一三極體Ql和第二三極體Q2提供合適的偏置電流為提高其穩定性)；
[0026]用於電壓放大的共基對稱放大電路(由第十一三極體Qll和第十二三極體Q12組成，第五三極體Q5做為其有源負載，第十一電阻Rll做為第五三極體Q5的局部反饋電阻)；
[0027]第六三極體Q6做為推動級共集電極輸出的電壓放大電路；用於增大負載驅動能力的末級電流放大電路(由第七三極體Q7和第十三三極體Q13組成)，如圖1所示。
[0028]本發明輔助部份電路有:由第二二極體D2、第三二極體D3和第一二極體Dl為鏡像電流源提供基準電壓；由第五二極體D5和第四二極體D4構成偏置直流通路；由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第七電阻R7、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19構成各放大級的局部負反饋電阻，第十二電阻R12為大環路負反饋電阻，調整第九電阻R9和第十二電阻R12的比值可改變整個電路的閉環增效；第八電阻R8為電壓放大級偏置電阻；第五電阻R5和第六電阻R6構成末級偏置調整電阻，通過調整第五電阻R5和第六電阻R6的阻值可使末級工作點穩定工作在甲類狀態；第十四電阻R14和第六二極體D6、第十五電阻R15和第七二極體D7為末級提供直流負偏以改善其高頻響應；第十六電阻R16和第四電容C4為時間常數調整迴路，可改變推動級幅頻特性，從而改變整個電路的頻響曲線；第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3為高頻補償電容。
[0029]第一三極體Ql的基極與信號源V3的一極相連，集電極與第九三極體Q9的集電極相連，發射極與第一電阻Rl的一極相連。第二三極體Q2的基極與第九電阻R9的一極相連，集電極與第十三極體QlO的集電極相連，發射極與第二電阻R2的一極相連。第三三極體Q3的基極與第四三極體Q4的基極相連，集電極與第一電阻Rl的一極相連，發射極與第七電阻R7的一極相連。第四三極體Q4的基極與第三三極體Q3的基極相連，集電極與第五二極體D5的負極相連，發射極與第十七電阻R17的一極相連。第五三極體Q5的基極與第六三極體Q6的發射極相連，集電極與第十二三極體Q12的集電極相連，發射極與第十一電阻Rll的一極相連。第六三極體Q6的基極與第五三極體Q5的集電極相連，集電極與第十三三極體Q13的基極相連，發射極與第五三極體Q5的基極相連。第七三極體Q7的基極與第十一三極體Qll的集電極相連，集電極與電源Vl的正極相連，發射極與第三電阻R3的一極相連。第八三極體Q8基極與第六電阻R6 —極相連，發射極與第十四電阻R14 —極相連，集電極與第六電阻R6另一極相連。第九三極體Q9基極與第十三級管QlO基極相連，發射極與第十八電阻R18 —極相連，集電極與第一三極體Ql集電極相連。第十三極體QlO基極與第九三級管Q9基極相連，發射極與第十九電阻R19 —極相連，集電極與第十一三極體Qll發射極相連。第H 三極體Qll基極與第十二三級管Q12基極相連,發射極與第十三極體Q19集電極相連，集電極與第七三極體Q7基極相連。第十二三極體Q12基極與第十一三極體Qll基極相連，發射極與第九三極體Q9集電極相連，集電極與第五三極體Q5集電極相連。
[0030]第一二極體Dl選用1N4148管，第一二極體Dl正極接36V電源正極，負極接第九三極體Q9基極。第二二極體D2選用1N4148管，正極接第三三極體Q3基極，負極接第三二極體正極。第三二極體D3選用1N4148管，正極接第二二極體D2負極，負極接36v電源V2負極。第四二極體D4選用1N4148管，正極接第六三極體Q6的發射極，負極接第十電阻RlO的一極。第五二極體D5選用1N4148管，正極接第一二極體Dl負極，負極接第十一三極體Qll的基極。第六二極體D6選用1N4148管，正極接36V電源Vl正極，負極接第十四電阻R14的一極。第七二極體D7選用1N4148管，正極接第十五電阻R15的一極，負極接36V電源V2的負極。
[0031]第一電阻Rl —極接第一三極體Ql的發射極，另一極接第三三極體Q3的集電極。第二電阻R2—極接第二三極體Q2的發射極，另一極接第三三極體Q3的集電極。第三電阻R3—極接第七三極體Q7的發射極，另一極接第十三電阻R13的一極。第四電阻R4—極接第十三三極體Q13的發射極，另一極接第十三電阻R13的一極。第五電阻R5兩極分別與第八三極體Q8的基極與發射極相連。第六電阻R6兩極分別與第八三極體Q8的基極與集電極相連。第七電阻R7 —極接第三三極體Q3的發射極，另一極接36V電源V2的負極。第八電阻R8 —極與第九電阻R9 —極相連,另一極與第三三極體Q3基極相連。第九電阻R9 —極接第二三極體Q2的基極，另一極接地。第十電阻RlO —極接第四二極體D4的負極，另一極接36V電源V2的負極。第十一電阻Rll —極接第五三極體Q5的發射極，另一極接36V電源V2的負極。第十二電阻R12—極接第二三極體Q2的基極，另一極第十三電阻R13的一極。第十三電阻R13—極接地，另一極接第十二電阻R12的一極。第十四電阻R14—極接第六二極體D6的負極，另一極接第八三極體Q8的發射極。第十五電阻R15的一極接第七三極體Q7的基極，另一極接第七二極體D7的正極。第十六電阻R16的一極接第四二極體D4的負極，另一極接第四電容C4的一極。第十七電阻R17的一極接第四三極體Q4的發射極，另一極接36V電源V2的負極。第十八電阻R18 —極接接36V電源正極，一極接第九三極體Q9發射極。第十九電阻R19 —極接接36V電源正極，一極接第十三極體QlO發射極。
[0032]第一電容Cl的一極接第七三極體Q7的基極，另一極接第八三極體Q8的發射極。第二電容C2的一極接第十三電阻R13的一極，另一極接第十三三極體Q13的發射極。第三電容C3的一極接第十三電阻R13的一極，另一極接第七三極體Q7的發射極。第四電容C4的一極接第十六電阻R16的一極，另一極接36V電源V2的負極。
[0033]電路主要部分的調節說明:
[0034]( I)輸入信號經過第一三極體Ql和第二三極體Q2組成的差分反相放大電路，由第九三極體Q9和第十三極體QlO構成簡單的鏡像恆流源電路使其穩定的工作。第三三極體Q3及第四三極體Q4構成發射極鏡像恆流源，第七電阻R7和第十七電阻R17可使第三三極體Q3和第四三極體Q4工作穩定，值越大越穩定，但頻率響應差，值越小頻率響應好，但工作不易穩定。
[0035](2)第二級由第十一三極體Qll和第十二三極體Q12組成共基放大電路。
[0036](3)第三級由第六三極體Q6進行一級電壓放大，由第五三極體Q5構成可調恆流源，為第六三極體Q6提供偏置和靜態工作點。
[0037](4)第四級由第七三極體Q7和第十三三極體Q13組成電流放大，由第十一三極體Qll及第一電容Cl、第五電阻R5和第六電阻R6提供偏置,構成一個窗口電壓，調節第六電阻R6可以使第七三極體Q7和第十三三極體Q13靜態工作點工作在甲類(基極與發射極電壓約為 0.65-0.75)。
[0038](5)第十五電阻R15、第七二極體D7和第十四電阻R14、第六二極體D6是末級負偏置電路，可改善因末級功率管頻率響應不夠對整個電路的影響。
【權利要求】
1.一種O-IOM寬頻帶放大器，其特徵在於採取直接耦合方式，其電路結構包括用於信號輸入的差分放大電路，用於穩定工作點的鏡像恆流源電路，用於信號放大的共基對稱放大電路和共集電極輸出的電壓放大電路，用於增大負載驅動能力的末級電壓跟隨電流放大電路等組成，其中： 所述差分放大電路，由第一三極體Ql和第二三極體Q2電路連接組成；信號經第一三極體Ql基極輸入，通過第二三極體Q2與比例第九電阻R9構成的迴路，經過放大的電壓信號由第一三極體Ql的集電極與第二三極體Q2的集電極輸出； 所述鏡像恆流源電路由第九三極體Q9與第十三極體Q10，第三三極體Q3與第四三極體Q4構成；其中，第九三極體Q9與三極體QlO嚴格配對對稱，由第一二極體Dl為第九三極體Q9和第十三極體QlO提供一致的基極電流，它們的基極電流與集電極電流分別相等；第三三極體Q3和第四三極體Q4做為鏡像恆流源電路，為第一三極體Ql和第二三極體Q2提供一個有源電流負載，通過調節第八偏置電阻R8使差分放大級電路工作在穩定的線性放大區； 所述共基對稱放大電路由第十一三極體Qll和第十二三極體Q12組成，第五三極體Q5做為其有源負載，第十一電阻Rll做為第五三極體Q5的局部反饋電阻；由第一級差分放大電路雙端輸出的電壓信號由第i 三極體Qll和第十二三極體Q12的發射極輸入,放大的電壓信號經過第十二三極體Q12集電極輸出；通過第八三極體Q8與第六電阻R6和第五電阻R5構成的電壓調節窗口電路； 所述共集電極輸出的電壓放大電路由第六三極體Q6構成，經過上一級共基對稱放大電路放大的電壓信號進入第六三極體Q6基極，由第六三極體Q6集電極輸出，通過由第八三極體Q8與第六電阻R6和第五電阻R5構成的末級偏置調節電路，經第十一三極體Qll集電極返回構成迴路；此電路將差分放大電路與共基放大電路放大後的電壓信號進一步放大並擴大電流後驅動末級對管； 所述末級電壓跟隨電流放大電路由第七三極體Q7和第十三三極體Q13組成；經過第六三極體Q6放大後的電壓電流信號，再經過第八三極體Q8和第六電阻R6、第五電阻R5構成的末級偏置電路，調節成正負半周的電壓電流信號，分別由第七三極體Q7和第十三三極體Q13的基極輸入，由第七三極體Q7和第十三三極體Q13的發射極輸出，構成電壓跟隨的電流放大級。
【文檔編號】H03F3/45GK103633955SQ201310681017
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】董啟環 申請人:董啟環