視頻信號放大器設(shè)計(jì)及視頻信號放大器的設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目:視頻信號放大器的設(shè)計(jì)院系：電子與通信工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：教師職稱：講師填寫日期：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(qiáng)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(shí)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(qiáng)視頻的亮度、色度、同步信號。當(dāng)視頻傳輸距離比較遠(yuǎn)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(qiáng)信號強(qiáng)度達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸目的。視頻放大器可以增強(qiáng)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5MHz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?yàn)樗鼈兪侵绷黢詈系那爸梅糯笃饔袔缀鯖]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(qiáng)視頻；直流耦合；失真；電源AbstractVideosignalisatelevisionsignal,stillimagesignalandvisualizationtelevisionpicturesignal.Thevideosignalcansupportthreeformats:NTSC,PAL,SECAM.Amplifythevideosignalinordertoenhancethevideoluminance,chrominance,synchronizingsignal.ContinuetoenlargetheoutputsignalofthevideosignalpreprocessingcircuittopromotetheCRTcathode,andbrightnesscontrollineandfieldblanking.Thevideosignalamplifiertoamplifythevideosignal,isusedtoenhancethevideoluminance,chrominance,synchronizingsignal.Videotransmissiondistanceisfar,thebestthecoarsediameterofvideocable,andcanincreasethevideoamplifiertoboostthesignalstrengthtoachievethepurposeoflong-distancetransmissionline.Thevideoamplifiercanbeenhancedvideoluminance,chrominanceandsynchronizationsignals.Thevideosignalamplifiercircuittransistor5isa5MHzbandwidthbroadbandamplifier.SignalisappliedtotheinputterminalandthefirststagebytheC1,whichisapreamplifierandaroundthefirststage.Outputdc-coupledinthefirststage,thesecondstageitisamplifiedsignaladdmore,becausetheyaredc-coupledpreamplifierwithalmostnodistortionandmagnificationishigh.Finally,thesignalisoutputfromthethirdleveltotheoutputtransistorQ4andQ5.Thetwotransistorsarecomplementary,andtheircommontransmittersignalissentfromtheretoavarietyofdevicesdrivecircuitsignaldistributionRCnetwork.Thecircuitrequiresa12VDCpowersupply.Keywords：Videosignalamplifier;enhancedvideo;dccoupling;anamorphose;currentsource目錄前言 1第一章視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì) 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(shí)物 20第三節(jié)實(shí)物調(diào)試 21總結(jié) 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25PAGEPAGE10前言社會的發(fā)展，科技的進(jìn)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(shí)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(jī)電一體化、IT等行業(yè)領(lǐng)域，對電子技術(shù)實(shí)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(yùn)算放大器的速度也將隨之提高，運(yùn)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(diǎn)是一個‘Rset’電阻，它允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員調(diào)整帶寬，實(shí)際上是速度和功率旋鈕。這意味著系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以設(shè)定放大器，使之在給定的信號帶寬上永遠(yuǎn)不會有耗用過多的功率。在設(shè)計(jì)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(jī)，帶寬為100~500MHz。為了支持高帶寬，終端產(chǎn)品需要帶寬極高的內(nèi)部運(yùn)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(rèn)為是1voltpeak-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)?？蛻艨赡軙恍⌒盘栆?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、750MHz的運(yùn)算放大器LMH6738和三寬帶、750MHz的可編程增益緩沖器(PGB)LMH6739，具有399MHzLSBW、3310V/us轉(zhuǎn)換速率和190MHz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(diǎn)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30~50MHz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100~190MHz0.1dB。同時在使用視頻信號放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)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(diǎn)很重要。第一章視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計(jì)由于視頻信號放大器設(shè)計(jì)采用晶體管，電阻，電容組成，首先要對這些元器件有詳細(xì)的認(rèn)識，要知道它們的參數(shù)和物理特性等。電子電路設(shè)計(jì)是實(shí)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(jì)路徑和方法設(shè)計(jì)，才能達(dá)到實(shí)現(xiàn)所需的功能電路圖的設(shè)計(jì)。在電子電路設(shè)計(jì)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(jì)是根據(jù)對電路的功能要求，通過電子電路的電路的機(jī)構(gòu)形式、參數(shù)計(jì)算、選擇電路用元器件并進(jìn)行組裝、調(diào)試過程。對放大器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，工作頻率進(jìn)行測量。預(yù)期輸出：1VP-P可調(diào)±6dB頻響：10Hz~6MHz±3dB；理論最大增益：0~20dB；高頻：2MHz~6MHz，0~80dB；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(diǎn)電位高于E點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)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(yán)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(kuò)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(jìn)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(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)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(bǔ)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：β1=Ic/Ib式中：β1--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：β=△Ic/△Ib。式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)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?。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(kuò)散到基區(qū)，發(fā)射區(qū)的自由電子由直流電源補(bǔ)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(kuò)散自由電子進(jìn)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(kuò)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(kuò)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(kuò)散，同時將擴(kuò)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(yùn)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Vbe>0.5V時,如果三個管腳電壓關(guān)系是Vc>Vb>Ve,則會處於放大狀態(tài);如果是Vb>Vc>Ve則會處於飽和狀態(tài)(相當(dāng)於開關(guān));如果此時Ve>Vc則仍會處於截止?fàn)顟B(tài).PNP型,當(dāng)B和E之間電壓Veb>0.5V時,如果三個管腳電壓關(guān)系是Ve>Vb>Vc,則會處於放大狀態(tài);如果是Ve>Vc>Vb則會處於飽和狀態(tài);如果此時Vc>Ve則仍會處於截止?fàn)顟B(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：CBE電流-集電極（最大）：100mA電壓-集電極發(fā)射極擊穿（最大）：30VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：600mV5mA，100mA在某Ic、Vce時的最小直流電流增益(hFE)：1102mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：30VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：650mV5mA，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)：1102mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：25VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：700mV50mA，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)：100100mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：25VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：700mV50mA，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)：100100mA，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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(fù)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(fù)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(jī)S校正電路及單相發(fā)動機(jī)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℃（4~500V）、，特點(diǎn)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(jì)中選擇了5個極性電容:兩個100uF|16V，三個470uF|16V；選擇了6個無極性電容：100nF。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?jǐn)?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=ρl/s其中的ρ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(diǎn)幾K、還是幾十幾K的，再將前兩環(huán)讀出的數(shù)”代”進(jìn)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(lán)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(zhǔn)記牢第三環(huán)顏色所代表的阻值范圍，這一點(diǎn)是快識的關(guān)鍵。具體是：

金色：幾點(diǎn)幾Ω

黑色：幾十幾Ω

棕色：幾百幾十Ω

紅色：幾點(diǎn)幾kΩ

橙色：幾十幾kΩ

黃色：幾百幾十kΩ

綠色：幾點(diǎn)幾MΩ

藍(lán)色：幾十幾MΩ

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(lán)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kΩ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kΩ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(diǎn)幾kΩ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4.3kΩ。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kΩ的，按棕色代表的數(shù)”1″代入，讀數(shù)為10kΩ。第四環(huán)是金色，其誤差為5%。在設(shè)計(jì)中選擇了:150Ω、10kΩ、1.5kΩ、1kΩ、330Ω、3.3kΩ、390kΩ、2.2kΩ、560Ω、27Ω；第二章視頻信號放大器設(shè)計(jì)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φM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AAMA(fH)=2（2—1）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AAMA(fL)=2（2—2）（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(jω)=A(ω)ejφA(ω)。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(jìn)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/ωC）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，在中頻段范圍內(nèi)，電路中所有電抗的影響均可忽略不計(jì)。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(dá)式，確定其極點(diǎn)與零點(diǎn)，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(dá)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(dá)式為：AAMA(s)=(1－s/p1)(1－s/p2)…(1－s/pn)（2－5）其中，AM為電路的中頻增益，p為極點(diǎn)。極點(diǎn)數(shù)值應(yīng)為負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)，極點(diǎn)數(shù)目等于電路中獨(dú)立電容的數(shù)目。（2）令s=jω，寫出頻率特性表達(dá)式A(jω)設(shè)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)（p=－ωp），則AAMA(jω)=(1+jω/ωp1)(1+jω/ωp2)…(1+jω/ωpn)（2－6）（3）確定上限角頻率ωH11ωH≈111ωp12ωp22ωpn2++…+（2－7）若ωp1＜ωp2＜…＜ωpn，且ωp2≥4ωp1，則ωH≈ωp1。稱ωp1為主極點(diǎn)角頻率。（4）繪制漸近波特圖由A(由A(jω)→寫出幅頻A(ω)的表達(dá)式→畫各因子的漸近波特圖→合成寫出相頻φA(ω)的表達(dá)式→畫各因子的漸近波特圖→合成（5）使用開路時常數(shù)法近似計(jì)算系統(tǒng)的上限角頻率ωH當(dāng)難以用簡單的方法確定等效電路的極點(diǎn)和零點(diǎn)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)τ=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)τ并相加，這樣就可確定電路的上限頻率為:11ωH≈n∑RioCii=1（2－8）這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(dá)式為：（2－（2－9）1fH≈111fH12fH22fHn2++…+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：ffH≈2－1fH11n（2－10）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。（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(dá)式為：fLfL≈fL12+fL22+…+fLn2（2－11）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：（2（2－12）fL1fL≈2－11n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)C+vS－+vC+vS－+vO－R（a）簡化等效電路tr0vO/VSt（b）上升時間圖2.1單級放大電路的上升時間ttpδC+vS－+vO－R（a）簡化等效電路0VSt（b）平頂降落圖2.2單級放大電路的平頂降落vO（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0.35t0.35tr=fH（2－13）或trfH=0.35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δ與下限頻率fL之間的關(guān)系δ=2πfLtPVS（2－14）平頂降落δ與下限頻率fL成正比，fL↓→δ↓。第二節(jié)視頻信號放大電路的設(shè)計(jì)視頻信號放大器設(shè)計(jì)采用五個三級管，是一個5MHz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?yàn)樗鼈兪侵绷黢詈系那爸梅糯笃饔袔缀鯖]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(jìn)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(jìn)行仿真，如圖3-2所示。圖3-2仿真工作圖在仿真時的工具有一個函數(shù)發(fā)生器、示波器、功率計(jì)、失真分析。函數(shù)發(fā)生器的正極接到原理圖的5點(diǎn)，負(fù)極連接到輸入端的的接地。在原理圖中有三個輸出點(diǎn)，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(diǎn)，負(fù)極接入到輸出端的接地。功率計(jì)正極連接到VCC端，負(fù)極接到到輸出端的接地。對2MHZ和10MHZ的正選玄波進(jìn)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3-32MHZ限截止失真圖3-410MHZ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(dá)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(jì)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)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出現(xiàn)。采用了2MHZ和10MHZ的鋸齒波進(jìn)行測試，2MHZ有些失真如圖3-7所示，而10MHZ的完全失真如圖3-8所示。圖3-72MHZ鋸齒波圖3-810MHZ鋸齒波失真功率測量，第一次測量出功率為407.200mW,功率因數(shù)為0.998,如圖3-9所示。第一次測量出功率為418.393mW,功率因數(shù)為0.981，如圖3-10所示。通過兩次測量結(jié)果，算出平均功率為417.797mW。圖3-9功率1圖3-10功率2失真分析，設(shè)基頻為6MHZ，頻率分辨率為3MHZ?？刂剖荢INAD,顯示為dB,信號的失真是0.156dB。如圖3-11所示。圖3-11信號失真分析第二節(jié)制作實(shí)物建新原理圖工程，首先畫出輸入端、輸出端、電源端，分別為P2、P3、P1。從元器件庫中取出3個NPN型三極管，對其封裝引腳加大。再從庫中取出2個PNP型三極管，除了對其封裝引腳加大外，還要將引腳序號改為123。并表明它們的參數(shù)。再從元器件庫中取出電阻、電容。標(biāo)出它們的序號和參數(shù)。用導(dǎo)線按原理電路圖連接好個電子元器件。如圖3-12。圖3-12PCB原理圖新建PCB工程，如果在導(dǎo)線連接時出現(xiàn)問題是，將不能成功生成PCB，生成PCB后，按原理電路圖從新對元器件進(jìn)行排版，盡量減少連線的交叉，再設(shè)置線和焊孔參數(shù)，再手動布線。最后可以通過查找相似度，將焊孔直徑改為2mm。如圖3-13所示。圖3-13PCB工程圖制作實(shí)物：（1）把轉(zhuǎn)印紙貼在A4紙上，通過打印機(jī)把PCB圖打印在轉(zhuǎn)印紙上：（2）把轉(zhuǎn)印紙貼在覆銅板上，通過熱轉(zhuǎn)印機(jī)把PCB圖打印在覆銅板上；（2）腐蝕，打孔，按照原理電路圖焊接電路圖。如圖3-14所示。圖3-14實(shí)物第三節(jié)實(shí)物調(diào)試把實(shí)物的P1端接到直流電壓源12V上，P2輸入端接函數(shù)發(fā)生器，P3輸出端接到示波器。接通電源開關(guān)，調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，觀察示波器。首先對正玄波調(diào)試，發(fā)現(xiàn)，失真。如圖3-15所示。圖3-15實(shí)物連接線調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，觀察示波器。首先對正玄波調(diào)試，波形如圖3-16所示。圖3-16正玄波調(diào)試調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器，觀察示波器。對方波調(diào)試，發(fā)現(xiàn)，失真。如圖3-17所示。圖3-17方波調(diào)試失真總結(jié)本次設(shè)計(jì)的成功之出是能對部分的視頻信號（模擬信號）進(jìn)行放大。最大輸入電平為1VP-P信號，失真為0.156dB。功耗是417.797mW小于1W。設(shè)計(jì)的失敗是放大信號的失真等。首先是仿真的失真，可能是因?yàn)槿龢O管參數(shù)選擇沒有成功。電路設(shè)計(jì)不過完善。第二是實(shí)物沒有達(dá)到仿真的效果，可能焊接電路時出現(xiàn)了問題。。致謝非常感謝張老師在大學(xué)最后對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)幫助。也謝謝老師和同學(xué)們在做設(shè)計(jì)為我提供實(shí)驗(yàn)的幫助，謝謝同學(xué)們在設(shè)計(jì)中對我提出意見。參考文獻(xiàn)[1].康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999,6月；[2].康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999,6月；[3].鈴木憲治．高頻電路設(shè)計(jì)與制作[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2005；[4].趙家貴.電子電路設(shè)計(jì)[M].北京：中國計(jì)量出版社，2007，2月；視頻信號放大器的設(shè)計(jì)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)視頻的亮度、色度、同步信號。當(dāng)視頻傳輸距離比較遠(yuǎn)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(qiáng)信號強(qiáng)度達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸目的。視頻放大器可以增強(qiáng)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5MHz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?yàn)樗鼈兪侵绷黢詈系那爸梅糯笃饔袔缀鯖]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(qiáng)視頻；直流耦合；失真；電源AbstractVideosignalisatelevisionsignal,stillimagesignalandvisualizationtelevisionpicturesignal.Thevideosignalcansupportthreeformats:NTSC,PAL,SECAM.Amplifythevideosignalinordertoenhancethevideoluminance,chrominance,synchronizingsignal.ContinuetoenlargetheoutputsignalofthevideosignalpreprocessingcircuittopromotetheCRTcathode,andbrightnesscontrollineandfieldblanking.Thevideosignalamplifiertoamplifythevideosignal,isusedtoenhancethevideoluminance,chrominance,synchronizingsignal.Videotransmissiondistanceisfar,thebestthecoarsediameterofvideocable,andcanincreasethevideoamplifiertoboostthesignalstrengthtoachievethepurposeoflong-distancetransmissionline.Thevideoamplifiercanbeenhancedvideoluminance,chrominanceandsynchronizationsignals.Thevideosignalamplifiercircuittransistor5isa5MHzbandwidthbroadbandamplifier.SignalisappliedtotheinputterminalandthefirststagebytheC1,whichisapreamplifierandaroundthefirststage.Outputdc-coupledinthefirststage,thesecondstageitisamplifiedsignaladdmore,becausetheyaredc-coupledpreamplifierwithalmostnodistortionandmagnificationishigh.Finally,thesignalisoutputfromthethirdleveltotheoutputtransistorQ4andQ5.Thetwotransistorsarecomplementary,andtheircommontransmittersignalissentfromtheretoavarietyofdevicesdrivecircuitsignaldistributionRCnetwork.Thecircuitrequiresa12VDCpowersupply.Keywords：Videosignalamplifier;enhancedvideo;dccoupling;anamorphose;currentsource目錄前言 1第一章視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì) 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(shí)物 20第三節(jié)實(shí)物調(diào)試 21總結(jié) 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25前言社會的發(fā)展，科技的進(jìn)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(shí)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(jī)電一體化、IT等行業(yè)領(lǐng)域，對電子技術(shù)實(shí)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(yùn)算放大器的速度也將隨之提高，運(yùn)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(diǎn)是一個‘Rset’電阻，它允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員調(diào)整帶寬，實(shí)際上是速度和功率旋鈕。這意味著系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以設(shè)定放大器，使之在給定的信號帶寬上永遠(yuǎn)不會有耗用過多的功率。在設(shè)計(jì)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(jī)，帶寬為100~500MHz。為了支持高帶寬，終端產(chǎn)品需要帶寬極高的內(nèi)部運(yùn)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(rèn)為是1voltpeak-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)。客戶可能會被小信號規(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、750MHz的運(yùn)算放大器LMH6738和三寬帶、750MHz的可編程增益緩沖器(PGB)LMH6739，具有399MHzLSBW、3310V/us轉(zhuǎn)換速率和190MHz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(diǎn)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30~50MHz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100~190MHz0.1dB。同時在使用視頻信號放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)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(diǎn)很重要。第一章視頻信號放大器的元器件方案設(shè)計(jì)由于視頻信號放大器設(shè)計(jì)采用晶體管，電阻，電容組成，首先要對這些元器件有詳細(xì)的認(rèn)識，要知道它們的參數(shù)和物理特性等。電子電路設(shè)計(jì)是實(shí)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(jì)路徑和方法設(shè)計(jì)，才能達(dá)到實(shí)現(xiàn)所需的功能電路圖的設(shè)計(jì)。在電子電路設(shè)計(jì)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(jì)是根據(jù)對電路的功能要求，通過電子電路的電路的機(jī)構(gòu)形式、參數(shù)計(jì)算、選擇電路用元器件并進(jìn)行組裝、調(diào)試過程。對放大器的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，工作頻率進(jìn)行測量。預(yù)期輸出：1VP-P可調(diào)±6dB頻響：10Hz~6MHz±3dB；理論最大增益：0~20dB；高頻：2MHz~6MHz，0~80dB；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(diǎn)電位高于E點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)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(yán)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(kuò)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(jìn)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(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)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(bǔ)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：β1=Ic/Ib式中：β1--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：β=△Ic/△Ib。式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)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?。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(kuò)散到基區(qū)，發(fā)射區(qū)的自由電子由直流電源補(bǔ)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(kuò)散自由電子進(jìn)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(kuò)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(kuò)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(kuò)散，同時將擴(kuò)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(yùn)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Vbe>0.5V時,如果三個管腳電壓關(guān)系是Vc>Vb>Ve,則會處於放大狀態(tài);如果是Vb>Vc>Ve則會處於飽和狀態(tài)(相當(dāng)於開關(guān));如果此時Ve>Vc則仍會處於截止?fàn)顟B(tài).PNP型,當(dāng)B和E之間電壓Veb>0.5V時,如果三個管腳電壓關(guān)系是Ve>Vb>Vc,則會處於放大狀態(tài);如果是Ve>Vc>Vb則會處於飽和狀態(tài);如果此時Vc>Ve則仍會處於截止?fàn)顟B(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：CBE電流-集電極（最大）：100mA電壓-集電極發(fā)射極擊穿（最大）：30VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：600mV5mA，100mA在某Ic、Vce時的最小直流電流增益(hFE)：1102mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：30VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：650mV5mA，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)：1102mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：25VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：700mV50mA，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)：100100mA，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(biāo)準(zhǔn)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）：25VIb、Ic條件下的Vce飽和度（最大）：700mV50mA，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)：100100mA，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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(fù)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(fù)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(jī)S校正電路及單相發(fā)動機(jī)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℃（4~500V）、，特點(diǎn)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(jì)中選擇了5個極性電容:兩個100uF|16V，三個470uF|16V；選擇了6個無極性電容：100nF。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?jǐn)?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=ρl/s其中的ρ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(diǎn)幾K、還是幾十幾K的，再將前兩環(huán)讀出的數(shù)”代”進(jìn)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(lán)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(zhǔn)記牢第三環(huán)顏色所代表的阻值范圍，這一點(diǎn)是快識的關(guān)鍵。具體是：

金色：幾點(diǎn)幾Ω

黑色：幾十幾Ω

棕色：幾百幾十Ω

紅色：幾點(diǎn)幾kΩ

橙色：幾十幾kΩ

黃色：幾百幾十kΩ

綠色：幾點(diǎn)幾MΩ

藍(lán)色：幾十幾MΩ

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(lán)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kΩ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kΩ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(diǎn)幾kΩ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4.3kΩ。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kΩ的，按棕色代表的數(shù)”1″代入，讀數(shù)為10kΩ。第四環(huán)是金色，其誤差為5%。在設(shè)計(jì)中選擇了:150Ω、10kΩ、1.5kΩ、1kΩ、330Ω、3.3kΩ、390kΩ、2.2kΩ、560Ω、27Ω；第二章視頻信號放大器設(shè)計(jì)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φM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（2—（2—1）AMA(fH)=2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（2—（2—2）AMA(fL)=2（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(jω)=A(ω)ejφA(ω)。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(jìn)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/ωC）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，在中頻段范圍內(nèi)，電路中所有電抗的影響均可忽略不計(jì)。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(dá)式，確定其極點(diǎn)與零點(diǎn)，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(dá)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(dá)式為：（2－5）（2－5）AMA(s)=(1－s/p1)(1－s/p2)…(1－s/pn)其中，AM為電路的中頻增益，p為極點(diǎn)。極點(diǎn)數(shù)值應(yīng)為負(fù)實(shí)數(shù)或?qū)嵅繛樨?fù)值的共軛復(fù)數(shù)，極點(diǎn)數(shù)目等于電路中獨(dú)立電容的數(shù)目。（2）令s=jω，寫出頻率特性表達(dá)式A(jω)設(shè)極點(diǎn)均為負(fù)實(shí)數(shù)（p=－ωp），則（2－6）（2－6）AMA(jω)=(1+jω/ωp1)(1+jω/ωp2)…(1+jω/ωpn)（3）確定上限角頻率ωH（2－7）（2－7）1ωH≈111ωp12ωp22ωpn2++…+若ωp1＜ωp2＜…＜ωpn，且ωp2≥4ωp1，則ωH≈ωp1。稱ωp1為主極點(diǎn)角頻率。（4）繪制漸近波特圖由A(由A(jω)→寫出幅頻A(ω)的表達(dá)式→畫各因子的漸近波特圖→合成寫出相頻φA(ω)的表達(dá)式→畫各因子的漸近波特圖→合成（5）使用開路時常數(shù)法近似計(jì)算系統(tǒng)的上限角頻率ωH當(dāng)難以用簡單的方法確定等效電路的極點(diǎn)和零點(diǎn)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)τ=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)τ并相加，這樣就可確定電路的上限頻率為:（2－8）（2－8）1ωH≈n∑RioCii=1這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(dá)式為：（2－9）（2－9）1fH≈111fH12fH22fHn2++…+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：（2－10）（2－10）fH≈2－1fH11n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。（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(dá)式為：（2－11）f（2－11）fL≈fL12+fL22+…+fLn2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：（2－12）（2－12）fL1fL≈2－11n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