視頻信號放大器的設(shè)計

視頻信號放大器的設(shè)計 摘要 視頻信號指電視信號、靜止圖象信號和可視電視圖象信號。視頻信號可支持三種制式：NTSC、 PAL、 SECAM。放大視頻信號是為了增強視頻的亮度、色度、同步信號。將視頻信號預(yù)處理電路輸出的信號繼續(xù)放大，以推動顯像管陰極，并實現(xiàn)亮度控制，行、場消隱。視頻 信號 放大器是放大視頻信號， 是 用以增強視頻的亮度、色度、同步信號。當(dāng)視頻傳輸距離比較遠時，最好采用線徑較粗的視頻線，同時可以在線路內(nèi)增加視頻放大器增強信號強度達到遠距離傳輸目的。視頻放大器可以增強視頻的亮度、色度和同步信號 。 視頻信號 放大 電路采用 5 個 三極管 ，是一個 5 MHz 帶寬的寬帶放大器。信號施加 輸入端和通過 C1 采取的第一階段，這是一個前置放大器和圍繞第一 級 構(gòu)成 。在 第一級 的輸出直流耦合，第二 級 它放大信號 加 更，因為它們是直流耦合的前置放大器有幾乎沒有失真和放大是很高 。最后，從第三 級 輸出的信號是 Q4 及 Q5 的輸出 三極管 。這兩個 三極管 是相輔相成的，從他們的共同發(fā)射器的信號是從那里 發(fā)送到驅(qū)動電路的各種設(shè)備的信號分配 RC網(wǎng)絡(luò)。該電路需要一個直 流的 12V電源 。 關(guān)鍵詞 ： 視頻 信號 放大器 ； 增強視頻 ； 直流耦合 ； 失真 ； 電源 1 Abstract Video signal is a television signal, still image signal and visualization television picture signal. The video signal can support three formats: NTSC, PAL, SECAM. Amplify the video signal in order to enhance the video luminance, chrominance, synchronizing signal. Continue to enlarge the output signal of the video signal preprocessing circuit to promote the CRT cathode, and brightness control line and field blanking. The video signal amplifier to amplify the video signal, is used to enhance the video luminance, chrominance, synchronizing signal. Video transmission distance is far, the best the coarse diameter of video cable, and can increase the video amplifier to boost the signal strength to achieve the purpose of long-distance transmission line. The video amplifier can be enhanced video luminance, chrominance and synchronization signals. The video signal amplifier circuit transistor 5 is a 5 MHz bandwidth broadband amplifier. Signal is applied to the input terminal and the first stage by the C1, which is a preamplifier and around the first stage.Output dc-coupled in the first stage, the second stage it is amplified signal add more, because they are dc-coupled preamplifier with almost no distortion and magnification is high. Finally, the signal is output from the third level to the output transistor Q4 and Q5. The two transistors are complementary, and their common transmitter signal is sent from there to a variety of devices drive circuit signal distribution RC network. The circuit requires a 12V DC power supply. Keywords： Video signal amplifier； enhanced video； dc coupling； anamorphose； current source 2 目 錄 前言 . 1 第一章 視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計 . 2 第一節(jié) 三極管的選擇 . 2 一、 BC548 . 4 二、 BC558 . 4 三、 BC338 . 5 四、 BC328 . 5 第二節(jié) 電容的選擇 . 6 第三節(jié) 電阻的選擇 . 7 第二章 視頻信號放大器設(shè)計 . 9 第一節(jié) 視頻信號放大性能參數(shù) . 9 一、放大電路的主要頻響參數(shù) . 9 二、放大電路在不同頻段內(nèi)的等效電路 . 9 三、頻率響應(yīng)的分析方法 . 10 四、 多級放大器的頻率響應(yīng) . 11 五、級放大器的瞬態(tài)響應(yīng) . 12 第二節(jié) 視頻信號放大電路的設(shè)計 . 14 第三章 調(diào)試過程 . 15 第 一節(jié) Multisim 仿真 . 15 第二節(jié) 制作實物 . 20 第三節(jié) 實物調(diào)試 . 21 總結(jié) . 23 致謝 . 24 參考文獻 . 25 1 前言 社會的發(fā)展，科技的進步，需要有高素質(zhì)的各類人才協(xié)同努力。當(dāng)前，社會上所需的專門人才中具有實際技能者是最受歡迎的。在于電子技術(shù)相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域，如自動化、機電一體化、 IT等行業(yè)領(lǐng)域，對電子技術(shù)實用技能，能自 主研究、開發(fā)、生產(chǎn)的人才需求很大。 視頻領(lǐng)域存在許多趨勢，其中比較重要的一個趨勢是分辨率越來越高。隨著便攜產(chǎn)品的視頻分辨率由 VGA提高至 SXGA和更高水平，運算放大器的速度也將隨之提高，運算放大器也要改善其帶寬和失真性能，以滿足高分辨率視頻的要求。市場的總體需求趨勢 基本 相同：比如便攜式產(chǎn)品對更低電壓的要求意味著視頻放大器的電壓 很低 ，同時需要更多的軌到軌放大器；采用 很小 的封裝，同時集成更多的片上功能， 比 如增益電阻，在更高的帶寬上采用片上反饋路徑改善信號完整性和降低串?dāng)_低功耗；更快的速度以滿足高屏幕分辨率，如 SXGA、 UXGA 和HDTV 格式等；最后是更低的功耗， 比 如凌特的 LT6210/1 電流反饋放大器的特點是一個Rset 電阻，它允許系統(tǒng)設(shè)計人員調(diào)整帶寬，實際上是速度 和 功率旋鈕。這意味著系統(tǒng)設(shè)計人員可以設(shè)定放大器，使之在給定的信號帶寬上永遠不會 有 耗用過多的功率。 在設(shè)計任何應(yīng)用的視頻系統(tǒng)時，視頻放大器的性能都 很 關(guān)鍵。其中一種應(yīng)用是寬帶視頻路由器 和交換機，帶寬為 100500MHz。為 了支持高帶寬，終端產(chǎn)品需要帶寬極高的內(nèi)部運算放大器，甚至 10倍于所需要的帶寬。 廠商 告中所說的帶寬數(shù)字 也 是 會 造假的，要關(guān)注的重要帶寬數(shù)字是大信號帶寬 (LSBW)規(guī)格，通常被認為是 1 volt peak-to-peak (Vpp)乃 至更高。許多制造商廣告中所說的是小信號帶寬 (SSBW)，但，總體來說視頻信號使用的是大信號(2Vpp)?？蛻艨赡?會 被小信號規(guī)格所誘惑，但 LSBW 數(shù)值較高的產(chǎn)品 很 有價值。 意識到了 自由 市場對 LSBW的需求，國家半導(dǎo)體推出了一種三寬帶、 750 MHz 的運算放大器 LMH6738和三寬帶、 750 MHz 的可編程增益緩沖器 (PGB)LMH6739，具有 399MHz LSBW、 3310 V/us 轉(zhuǎn)換速率和 190 MHz 的 0.11dB 增益 平度 ，在驅(qū)動高分辨率 RGB 視頻信號方面的性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。視頻放大器的一個 非常 重要特點是 0.1dB 增益平度。通常 是 增益平度越高，支持的視頻分辨率 就 越高。如， HDTV系統(tǒng)需要 3050 MHz 的 0.1dB增益平度。另一方面，當(dāng)面對高分辨 率視頻信號時，需要的增益平度接近 100190MHz 0.1dB。 同時在使用視頻 信號 放大器進行設(shè)計時需要注意一些問題， 比 如信號的失真等等。為使視頻 信號 放大器帶給視頻信號的失真降至最小，這點 很 重要。 2 第一章 視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計 由于視頻信號放大器設(shè)計采用晶體管，電阻，電容組成，首先要對這些元器件有詳細的認識，要知道它們的參數(shù)和物理特性等。電子電路設(shè)計是實現(xiàn)特定功能電路的基礎(chǔ)工作。包括正確選 擇元器件，按照規(guī)范畫出原理圖和電路板施工圖。這其必然要沿著合理的設(shè)計路徑和方法設(shè)計，才能達到實現(xiàn)所需的功能電路圖的設(shè)計。在電子電路設(shè)計中，由于電路的功能不同，所需元器件種類也很多，必須對所需元器件的性能、種類及型號命名等有一定的了解，才能選用。視頻信號放大器設(shè)計是根據(jù)對電路的功能要求，通過電子電路的電路的機構(gòu)形式、參數(shù)計算、選擇電路用元器件并進行組裝、調(diào)試過程。對放大器的主要參數(shù)進行計算，工作頻率進行測量。 預(yù)期 輸出： 1 VP-P 可調(diào) 6dB 頻 響： 10Hz 6MHz 3dB； 理論最大增益 ： 020dB；高頻： 2MHz6MHz， 080dB； 功 耗： 1W。 第一節(jié) 三極管的選擇 半導(dǎo)體 三極管又 叫 “ 晶體三極管 ” 或 “ 晶體管 ” 。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個 會相互影響的 PN結(jié)，組成一個 PNP或 NPN結(jié)構(gòu)。中間的 N區(qū)或 P區(qū)叫 基區(qū) ，兩 邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各 自 有一條 電極 引線，分別叫 做 基極 B、 發(fā)射極 E和 集電極 C，是能 夠起放大、振蕩或開關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子 元 器件。 晶體三極管按材料分有兩種： 硅 管和 鍺 管。 而且 每一種又有 NPN 和 PNP 兩種結(jié)構(gòu)形式，但 是 使用最多的是硅 NPN 和鍺 PNP 兩種三極管，兩者除了電源極性 有所不同 外， 但 其工作原理都是相同的，對 NPN 管，它是由 2 塊 N 型半導(dǎo)體 和 中間夾著一塊 P 型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū) 和 基區(qū) 之間形成的 PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié)， 而且 集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN 結(jié)稱為集電結(jié)，三條引線分別稱為發(fā)射極 e、基極 b、 集電極 c。 當(dāng) B 點電位高于 E 點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而 c 點電位高于 b 點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源 Ec要高于基極電源 Ebo。 生產(chǎn) 三極管時， 會 有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù) 載流子 濃度大于 基區(qū) 的，同時 基區(qū) 做得 非常 薄，而要嚴格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子及基區(qū)的多數(shù)載流子很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U散，但 是 因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的 電流 基本 3 上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極 電流 。 但 基區(qū) 很薄，加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電 子大部分 會 越過集電結(jié)進入集電區(qū)而形成集電極 電流 Ic，剩下很少（ 1-10%）的電子在基區(qū)的 空穴 進行 復(fù)合 ，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源 Eb 重新補給，而形成了基極電流 Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得： Ie=Ib+Ic，在基極補充一個很小的 Ib，可以在集電極上得到一個較大的 Ic，這就是電流放大作用， Ic與 Ib是維持一定的比例關(guān)系，即： 1=Ic/Ib 式中： 1 -稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量 Ic 與基極電流的變化量 Ib 之比為： = Ic/ Ib。式中 -稱為交流 電流放大倍數(shù) ，由于低頻時 1 和 的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區(qū)分， 值約為幾十至一百多。三極管是一種 電流 放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?NPN三極管放大時管子內(nèi)部的工作原理： (1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子 發(fā)射結(jié)施加正向電壓且摻雜濃度高，所以發(fā)射區(qū)多數(shù)自由 電子越過發(fā)射結(jié)擴散到 基區(qū) ，發(fā)射區(qū)的自由電子由直流電源補充，從而形成了發(fā)射極電流。 (2)自由電子在基區(qū)和空穴復(fù)合，形成基區(qū)電流，并繼續(xù)向集電區(qū)擴散 自由電子進入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴散，被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流。也有很小一部分電子與基區(qū)的空穴 復(fù)合 ，擴散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。 (3)集電區(qū)收集自由電子，形成集電極電流 由于集電結(jié)加反向電壓且面積很大，這個反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向 基區(qū) 擴散，同時將擴散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流 Icn。另外集電區(qū)的少 數(shù) 載流子 也會產(chǎn)生漂移運動，流向基區(qū)形成 反向飽和電流 ，用 Icbo 來表示，其數(shù)值很小，但對溫度卻異常敏感。 (4)三極管工作狀態(tài) NPN 型 ,當(dāng) B與 E之間電壓 Vbe0.5V時 ,如果三個管腳電壓關(guān)系是 VcVbVe,則會處於放大狀態(tài) ；如 果是 VbVcVe 則會處於飽和狀態(tài) (相當(dāng)於開關(guān) )；如果此時 VeVc 則仍會處於截止狀態(tài) . PNP 型 ,當(dāng) B和 E之間電壓 Veb0.5V時 ,如果三個管腳電壓關(guān)系是 VeVbVc,則會處於放 4 大狀態(tài) ；如果是 VeVcVb 則會處於飽和狀態(tài) ；如果此時 VcVe則仍會處於截止狀態(tài) . 一、 BC548 材料：硅 NPN 型 集電極發(fā)射極擊穿電壓： 30V 耗散功率： 625mW 集電極最大電流： 100mA 直流電流放大系數(shù) HFE： 110-800 特征頻率 fT： 150-300MHZ 封裝： TO92 管腳排列： C B E 電流 - 集電極 （最大）： 100mA 電壓 - 集電極發(fā)射極擊穿（最大）： 30V Ib、 Ic 條件下的 Vce 飽和度（最大）： 600mV 5mA， 100mA 在某 Ic、 Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)： 110 2mA， 5V 功率 - 最大： 500mW 頻率 - 轉(zhuǎn)換： 300MHz 安裝類型：通孔 封裝 /外殼： TO-226-3、 TO-92-3 標準主體 二、 BC558 類別：分離式半導(dǎo)體產(chǎn)品 家庭：晶體管 (BJT) - 單路 晶體管類型： PNP 電流 - 集電極 (Ic)（最大）： 100mA 電壓 - 集電極發(fā)射極擊穿（最大）： 30V 5 Ib、 Ic 條件下的 Vce 飽和度（最大）： 650mV 5mA， 100mA 電流 - 集電極截止（最大）： - 在某 Ic、 Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)： 110 2mA， 5V 功率 - 最大： 500mW 頻率 - 轉(zhuǎn)換： 150MHz 安裝類型：通孔 封裝 /外殼： TO-226-3、 TO-92-3 標準主體 三、 BC338 類別：分離式半導(dǎo)體產(chǎn)品 家庭：晶體管 (BJT) - 單路 晶體管類型： NPN 電流 - 集電極 (Ic)（最大）： 800mA 電壓 - 集電極發(fā)射極擊穿（最大）： 25V Ib、 Ic 條件下的 Vce 飽和度（最大）： 700mV 50mA， 500mA 電流 - 集電極截止（最大）： 100nA 在某 Ic、 Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)： 100 100mA， 1V 功率 - 最大： 625mW 頻率 - 轉(zhuǎn)換： 100MHz 安裝類型：通孔 封裝 /外殼： TO-226-3、 TO-92-3 標準主體 四、 BC328 類別：分離式半導(dǎo)體產(chǎn)品 家庭：晶體管 (BJT) - 單路 晶體管類型： PNP 電流 - 集電極 (Ic)（最大） ： 800mA 電壓 - 集電極發(fā)射極擊穿（最大）： 25V 6 Ib、 Ic 條件下的 Vce 飽和度（最大）： 700mV 50mA， 500mA 電流 - 集電極截止（最大）： 100nA 在某 Ic、 Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)： 100 100mA， 1V 功率 - 最大： 625mW 頻率 - 轉(zhuǎn)換： 100MHz 安裝類型：通孔 封裝 /外殼： TO-226-3、 TO-92-3 標準主體 第二節(jié) 電容的選擇 電解電容器 ，又稱電容器隔膜紙，它在電解電容器的陽極和陰極鋁箔之間起隔離、絕緣作用。電解電容器紙的質(zhì)量越好，越能滿足電容器耐壓、低阻抗、損耗小的要求。電解 電容器 是指在鋁、 鉭 、 鈮 、 鈦 等金屬的表面采用陽極氧化法生成一薄層氧化物作為 電介質(zhì) ，以電解質(zhì)作為陰極而構(gòu)成的電容器。 電解電容器的內(nèi)部有儲存電荷的電解質(zhì)材料，分正、負極性 ，類似于電池，不可接反。正極為粘有氧化膜的金屬基板，負極通過金屬極板與電解質(zhì)（固體和非固體）相連接。 無極性（雙極性）電解電容器采用雙氧化膜結(jié)構(gòu)，類似于兩只有極性電解電容器將兩個負極相連接后構(gòu)成，其兩個電極分別為兩個金屬極板（均粘有氧化膜）相連，兩組氧化膜中間為電解質(zhì)。有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波，退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。無極性電解電容器通常用于音響分頻器電路、電視機 S校正電路及單相 發(fā)動機的起動 電路。 電解電容器的工作電壓為 4V、 6.3V、 10V、 16V、 25V、 35V、 50V、 63V、 80V、 100V、 160V、200V、 300V、 400V、 450V、 500V，工作溫度為 -55+155 （ 4500V）、，特點是容量大、體積大、有極性，一般用于直流電路中作濾波、整流。目前最常用的電解電容器有鋁電解電容器和鉭電解電容器。 在設(shè)計中選擇了 5個極性電容 : 兩個 100uF|16V， 三個 470 uF|16V； 選擇了 6個無 極性電容： 100nF。 7 第三節(jié) 電阻的選擇 電阻（ Resistance，通常用 “R” 表示），在 物理學(xué) 中表示 導(dǎo)體 對 電流 阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。 阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，還與導(dǎo)體長度、橫截面積、材料有關(guān)。衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高 1 時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。多數(shù)（金屬）的電阻隨溫度的升高而升高，一些半導(dǎo)體卻相反。如：玻璃，碳在溫度一定的情況下，有公式 R=l/s 其中的 就是 電阻率 ， l 為材料的長度，單位為 m， s 為面積，單位為平方米?？梢钥闯?，材料的電阻大小正比于材料的長度，而反比于其面積。 電阻物理量： 1 歐電壓產(chǎn)生一鷗電流則為 1 鷗電阻。另外電阻的作用除了在電路中用來控制電流電壓外還可以制成發(fā)熱元件等。 電阻的主要物理特征是變 電能 為 熱能 ，也可說它是一個 耗能元件 ，電流經(jīng)過它就產(chǎn)生 內(nèi)能 。電阻在 電路 中通常起 分壓 、 分流 的作用。對 信號 來說， 交流 與直流信號都可以通過電阻。 色環(huán)電阻的識別方法： 帶有四個色環(huán)的其中第一、二環(huán)分別代表阻值的前兩位數(shù)；第三環(huán)代表倍率；第四環(huán)代表誤差?？焖僮R別的關(guān)鍵在于根據(jù)第三環(huán)的顏色把阻值確定在某一數(shù)量級范圍內(nèi)，例如是幾點幾 K、還是幾十幾 K的，再將前兩環(huán)讀出的數(shù) ” 代 ” 進去，這樣就可很快讀出數(shù)來。 2 （ 1）熟記第一、二環(huán)每種顏色所代表的數(shù)?？蛇@樣記憶：棕 1，紅 2，橙 3，黃 4，綠 5，藍 6，紫 7，灰 8， 白 9，黑 0。這樣連起來讀，多復(fù)誦幾遍便可記住。 記準記牢第三環(huán)顏色所代表的 阻值范圍，這一點是快識的關(guān)鍵。具體是： 金色：幾點幾 黑色：幾十幾 棕色：幾百幾十 紅色：幾點幾 k 橙色：幾十幾 k 黃色：幾百幾十 k 綠色：幾點幾 M 8 藍色：幾十幾 M 從數(shù)量級來看，整體上可把它們劃分為三個大的等級，即：金、黑、棕色是歐姆級的；紅橙、黃色是千歐級的；綠、藍色則是兆歐級的。這樣劃分一下是為了便于記憶。 （ 3）當(dāng)?shù)诙h(huán)是黑色時，第三環(huán)顏色所代表的則 是整數(shù)，即幾，幾十，幾百 k 等，這是讀數(shù)時的特殊情況，要注意。例如第三環(huán)是紅色，則其阻值即是整幾 k 的。 （ 4）記住第四環(huán)顏色所代表的誤差，即：金色為 5%；銀色為 10%；無色為 20%。 下面舉例說明： 例 1 當(dāng)四個色環(huán)依次是黃、橙、紅、金色時，因第三環(huán)為紅色、阻值范圍是幾點幾 k的，按照黃、橙兩色分別代表的數(shù) ”4 和 ”3 代入 ,，則其讀數(shù)為 4.3 k 。第環(huán)是金色表示誤差為 5%。 例 2 當(dāng)四個色環(huán)依次是棕、黑、橙、金色時，因第三環(huán)為橙色，第二環(huán)又是黑色，阻值應(yīng)是整幾十 k 的，按棕色代表的數(shù) ”1 代入，讀數(shù)為 10 k 。第四環(huán)是金色，其誤差為5%。 在設(shè)計中選擇了 :150 、 10k 、 1.5k 、 1k 、 330 、 3.3k 、 390k 、 2.2k 、 560 、27 ； 9 第二章 視頻信號放大器設(shè)計 第一節(jié) 視頻信號放大性能參數(shù) 一、放大電路的主要頻響參數(shù) （ 1）中頻增益 AM及相角 M 指放大器工作在中頻區(qū)的增益與相位，它們與頻率無關(guān)。 （ 2）上限頻率 fH及下限頻率 fL 它定義為當(dāng)信號頻率變化時，放大器增益的幅值下降到 0.707AM時所對應(yīng)的頻率。當(dāng)頻率升高時，增 益下降到 0.707AM時所對應(yīng)的頻率稱為上限頻率 fH，即 當(dāng)頻率下降時，增益下降到 0.707AM時所對應(yīng)的頻率稱為下限頻率 fL，即 （ 3） 通頻帶 BW 它定義為上、下限頻率之差值，即 BW= fH fL （ 2 3） 當(dāng) fH fL時， BW fH。 （ 4）增益帶寬積 GBW 它是放大器中頻增益 AM與通頻帶 BW的乘積，即 GBW= AM BW （ 2 4） 二、放大電路在不同頻段內(nèi)的等效電路 若考慮電抗元件的影響，放大器的增益應(yīng)為頻率的復(fù)函數(shù)： A(j )=A( )ej A( )。放大器的頻率特性可分為三個頻段：中頻段、低頻段、高頻段。對不同頻段內(nèi)的放大器進行分析，應(yīng)建立不同的等效電路。 （ 1）中頻段：通頻帶 BW以內(nèi)的區(qū)域 由于耦合電容及旁路電容的容量較大，在中頻區(qū)呈現(xiàn)的容抗（ 1/C ）較小，故可視為短路；而三極管的極間電容的容量較小 ，在中頻區(qū)呈現(xiàn)的容抗較大，故可視為開路。因此，在 AM A(fH) = 2 （ 2 1） AM A(fL) = 2 （ 2 2） 10 中頻段范圍內(nèi)，電路中所有電抗的影響均可忽略不計。在中頻段，放大器的增益、相角均為常數(shù)，不隨頻率而變化。 （ 2）低頻段： f fL的區(qū)域 在低頻段，隨著頻率的減小，耦合電容及旁路電容的容抗增大，分壓作用明顯，不可再視為短路；而三極管的極間電容呈現(xiàn)的容抗比中頻時更大，仍可視為開路。因此，影響低頻響應(yīng)的主要因素是耦合電容及旁路電容。 在低頻段，放大器的增益比中頻時減小并產(chǎn)生附加相移。 （ 3）高頻段： f fH的區(qū)域 在高頻段，隨著頻率的增大，耦合電容及 旁路電容的容抗比中頻時更小，仍可視為短路；而三極管的極間電容呈現(xiàn)的容抗比中頻時減小，分流作用加大，不可再視為開路。因此，影響高頻響應(yīng)的主要因素是晶體管的極間電容。 三、頻率響應(yīng)的分析方法 它是以傳遞函數(shù)與相應(yīng)的拉氏變換為基礎(chǔ)，從放大器的交流等效電路出發(fā)，將其電容 C用 1/sC 表示，電感 L 用 sL 表示，導(dǎo)出電路的傳遞函數(shù)表達式，確定其極點與零點，并由此確定有關(guān)放大器的頻率特性參數(shù)，具體步驟如下： （ 1）寫出電路傳遞函數(shù)的表達式 A(s) 在復(fù)頻域內(nèi)，無零多極系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一般表達式為： 其中， AM為 電路的中頻增益， p為極點。極點數(shù)值應(yīng)為負實數(shù)或?qū)嵅繛樨撝档墓曹棌?fù)數(shù)，極點數(shù)目等于電路中獨立電容的數(shù)目。 （ 2）令 s=j ，寫出頻率特性表達式 A(j ) 設(shè)極點均為負實數(shù)（ p= p），則 （ 3）確定上限角頻率 H AM A(s)= (1 s/p1) (1 s/p2) (1 s/pn) （ 2 5） AM A(j ) = (1+j / p1) (1+j / p2) (1+j / pn) （ 2 6） 1 H 1 1 1 p12 p22 pn2 + + + （ 2 7） 11 若 p1 p2 pn，且 p2 4 p1，則 H p1。稱 p1為主極點角頻率。 （ 4）繪制漸近波特圖 （ 5）使用開路時常數(shù)法近似計算系統(tǒng)的上限角頻率 H 當(dāng)難以用簡單的方法確定等效電路的極點和零點時，通?？刹捎么朔N方法，具體步驟 如下； 首先，分別求出高頻等效電路中每一個電容元件確定的開路時間常數(shù) =RioCi， Ci是電路中的一個電容元件，此時除 Ci外的其他電容元件均開路，并將電壓源短路，電流源開路，畫出等效電路，求出與 Ci相并接的等效電阻 Rio。按此法求出所有電容的開路時間常數(shù) 并相加，這樣就可確定電路的上限頻率為 : 這種方法的突出優(yōu)點是可以看到電路中的每個電容元件對高頻響應(yīng)的影響程度，從而為設(shè)計好的高頻響應(yīng)電路提供簡捷的方法，但不適用于含有電感的系統(tǒng)。 四、 多級放大器的頻率響應(yīng) （ 1）多級放大器的上限頻率 fH 多 級放大器上限頻率 fH的近似表達式為： 式中， fH1、 fH2 fHn分別為各級放大器的上限頻率。 若各級上限頻率相等，即 fH1=fH2= = fHn，則根據(jù)式 （ 3 1） 并結(jié)合式（ 3 6）有： 多級放大器總的上限頻率 fH比其中任何一級的上限頻率 fHk都要低。 由 A(j ) 寫出幅頻 A( )的表達式畫各因子的漸近波特圖合成 寫出相頻 A( )的表達式畫各因子的漸近波特圖合成 1 H n RioCi i=1 （ 2 8） 1 fH 1 1 1 fH12 fH22 fHn2 + + + （ 2 9） fH 2 1 fH1 1 n （ 2 10） 12 （ 2）、多級放大器的下限頻率 fL 多級放大器下限頻率 fL的近似表達式為： 式中， fL1、 fL2 fLn分別為各級放大器的下限頻率。 若各級下限頻率相等，若 fL1=fL2= = fLn，則類似于式 （ 3 10） 的推導(dǎo)，可得： 多級放大器總的下限頻率 fL比其中任何一級的下限頻率 fLk都要高。 多級放大器總的增益增大了，但總的通頻帶變窄了。 五、級放大器的瞬態(tài)響應(yīng) 對放大電路的研究，目前有兩種不同的方法，即穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析。 穩(wěn)態(tài)分析以正弦波為放大電路的基本信號，研究放大電路對不同信號的幅值和相位的響應(yīng)，這種方法又叫做頻域響應(yīng)。 瞬態(tài)分析以單位階躍為放大電路的輸入信號，研究放大電路的輸出波形隨時間變化的情況，稱階躍響應(yīng)，又叫做時域響應(yīng)。 （ 1）表征瞬態(tài)響應(yīng)的主要參數(shù) 放大電路的瞬態(tài)響應(yīng)主要由上升 時間 tr和平頂降落 來表示。圖 2.1、圖 2.2 分別示出了這兩個參數(shù)的定義。 fL fL12 + fL22 + + fLn2 （ 2 11） （ 2 12） fL1 fL 2 1 1 n C + vS + vO R （ a）簡化等效電路 tr 0.1 0 vO/VS t 1.0 0.9 9 （ b） 上升時間 圖 2.1 單級放大電路的上升時間 13 （ 2）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)參數(shù)之間的關(guān)系 上升時間 tr與上限頻率 fH之間的關(guān)系 上升時間 tr與上限頻率 fH成反比， fH tr 前言失真越小。 平頂降落 與下限頻率 fL之間的關(guān)系 =2 fL tP VS （ 2 14） 平頂降落 與下限頻 率 fL成正比， fL 。 tp C + vS + vO R （ a）簡化等效電路 0 VS t （ b） 平頂降落 圖 2.2 單級放大電路的平頂降落 vO 0.35 tr = fH 或 tr fH =0.35 （ 2 13） 14 第二節(jié) 視頻信號放大電路的設(shè)計 視頻信號放大器設(shè)計 采用 五個三級 管，是一個 5 MHz 帶寬的寬帶放大器。信號 由 C11 端輸入， 這是一個前置放大器和圍繞第一季度建成 。 Q1是采用 BC548，是 在第一季度的輸出直流耦合， Q2 用 PNP 型的 BC558，在 第二季度它 將 放大信號更 大 ，因為它們是直流耦合的前置放大器有幾乎沒有失真和放大是相當(dāng)高的。最后， BC338、 BC328的輸出 三極管 管。這兩個晶體管是相輔相成的，從他們的共同發(fā)射器的信號是從那里發(fā)送到驅(qū)動電路的各種 設(shè)備的信號分配 RC網(wǎng)絡(luò)。 在 P1端放置一個 12V的直流電源。輸出信號由 R14和 R19 之間，如圖 1-1。 圖 2-1 視頻信號放大器原理圖 15 第三章 調(diào)試過程 第一節(jié) Multisim 仿真 安裝 multism 軟件，在安裝軟件時有 30 的試用期，安裝成功后，在進行漢化。首先畫出原理圖，如圖 3-1。 圖 3-1 仿真原理圖 選擇 21 個電阻元器件，它們的值分別為 150,10k,1k,390k,3.3k 等，和一個 12V 的直流電源，主要元器件由 Q1（ BC548）、 Q2（ BC558）、 Q3（ BC548）、 Q4（ BC338）、 Q5（ BC328）這五個三極管組成。電容有五個極限電容和六個瓷片無極限電容。在輸入端和輸出分別都有一個接地。 畫出原理圖后，進行仿真，如圖 3-2 所示。 圖 3-2 仿真工作圖 16 在仿真時的工具有一個函數(shù)發(fā)生器、示波器、功率計、失真分析。函數(shù)發(fā)生器的正極接到原理圖的 5點，負極連接到輸入端的的接地。在原理圖中有三個輸出點，分別是 13、 18、R14 和 R19之間。把示波器 A頻道的正極連接到 13 點，負極接入到輸出端的接地。功率計正極連接到 VCC端，負極接到到輸出端 的接地。 對 2MHZ 和 10MHZ 的正選玄波進行仿真，發(fā)現(xiàn) 2MHZ 的時出現(xiàn)上限截止失真。 10MHZ 的波形明顯失真。如圖 3-3和圖 3-4所示。 圖 3-3 2MHZ限截止失真 圖 3-4 10MHZ正玄波 方波調(diào)試， 方波信號是指電路系統(tǒng)中信號的質(zhì)量，如果在要求的時間內(nèi)，信號能不失真地從源端傳送到接收端，就稱該信號是 方波信號 。信號有良好的方波信號是指當(dāng)在需要的時候，具有所必需達到的電壓電平數(shù)值。差的方波信號不是由某一單一因素導(dǎo)致，而板級設(shè)計中多種因素共同引起。主要的方波信號問題包括 反射 、 振蕩 、 地彈 、 串?dāng)_ 等。分別 在函數(shù)發(fā) 17 生器上調(diào)一個 6MHZ 和 10MHZ 的方波， 6MHZ 的方波如圖 3-5 所示，而 10MHZ 的方波明顯失真如圖 3-5所示。 圖 3-5 方波 1 圖 3-6 方波失真 鋸齒波調(diào)試， 平時 彩色電視 屏幕、 示波器 上的 陰極射線管 上的圖像，都是由光組成的 柵格 拼湊而成。 柵格 的不同色調(diào)、 亮度 的形成過程中，鋸齒波起了很重要的控制作用。屏幕上每一 幀 圖像不是在同一時刻形成的，而是通過電子束掃描逐步而