[發(fā)明專利]一種輸出穩(wěn)定的高增益線性放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010524221.0
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102035485A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑泉;馮業(yè)勝;張劍;劉海亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高增益線性放大器，尤其涉及用于對弱信號進(jìn)行放大輸出的放大器。

背景技術(shù)

中低頻采樣信號放大器、多普勒信號放大器多用于對弱信號進(jìn)行放大輸出。這些弱信號高增益線性放大器，其信號能否穩(wěn)定輸出是必然要考慮的問題。現(xiàn)有技術(shù)中，高增益多級放大器采用將放大器的電源或地之間通過電抗隔離的方式或者在每級放大器的電源端采用近地去藕的方式亦或每級放大輸出采用輸出信號限幅電路等方式實(shí)現(xiàn)。但這些方法都增加了電路的元器件數(shù)量，使本來復(fù)雜的多級放大器結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種能夠保證輸出信號穩(wěn)定的弱信號高增益線性放大器。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種輸出穩(wěn)定的高增益線性放大器，其用于控制弱信號穩(wěn)定地輸出，它由依次相級聯(lián)耦合的前置放大電路、低通濾波電路、中級兩級放大電路以及后續(xù)兩級放大電路組成，所述的前置放大電路的帶寬與低通濾波電路的帶寬相一致，所述的低通濾波電路的截止頻率為輸入信號的帶寬值；所述的中級兩級放大電路中其后級放大電路的帶寬大于輸入信號的帶寬并小于前級放大電路的帶寬，且前級放大電路的帶寬小于十倍的輸入信號帶寬；所述的后續(xù)兩級放大電路輸入阻抗相同，且其前級電路帶寬在1～10倍輸入信號帶寬之間，其后級電路帶寬大于信號帶寬并小于前級電路帶寬，故整個(gè)放大器在帶寬和增益上相匹配。

對上述技術(shù)方案解釋如下：

設(shè)定前置放大電路單位增益帶寬為x，放大倍數(shù)在y倍左右，則前置放大電路的帶寬為z(z≈x/y)。

設(shè)定低通濾波電路單位增益帶寬為c、放大倍數(shù)為a倍、截止頻率為d，那么，該低通濾波器的帶寬為c/a；截止頻率d應(yīng)為信號的最大帶寬值。按照上述方案，低通濾波電路的帶寬應(yīng)與前置放大電路的帶寬相一致即c/a＝z，因此，可以根據(jù)前置放大電路的帶寬來選擇低通濾波器的帶寬配置。截止頻率d應(yīng)小于前置放大電路的帶寬。

同樣，設(shè)定中級兩級放大電路中的前級放大倍數(shù)為e倍，后級放大倍數(shù)為f倍，c為中級放大電路的單位增益帶寬。所以，前級放大電路帶寬為g＝c/e，后級放大電路帶寬為h＝c/f，為達(dá)到帶寬匹配的要求，后級帶寬h應(yīng)小于前級帶寬g，且前級帶寬g應(yīng)小于10＊d，同時(shí)，后級帶寬h應(yīng)大于信號帶寬d。

后續(xù)兩級放大電路的帶寬匹配關(guān)系也應(yīng)滿足如下要求：其前級帶寬p應(yīng)小于信號帶寬的10倍數(shù)值(10＊d)，但要大于信號帶寬d；后級帶寬q小于前級帶寬p，且大于信號帶寬d。故按照上述關(guān)系，我們可以選定兩級放大電路的單位增益帶寬和放大倍數(shù)，若后續(xù)兩級放大電路的單位增益帶寬為n，前級放大倍數(shù)為k，后級放大倍數(shù)為m，即前級帶寬p＝n/k，后級帶寬q＝n/m。同時(shí)，兩級放大電路的輸入阻抗應(yīng)相同，這樣，信號依次經(jīng)過前置放大電路、低通濾波電路、中級兩級放大電路以及后續(xù)兩級放大電路匹配后將被放大且穩(wěn)定地輸出，由于上述匹配設(shè)計(jì)，保證了輸出信號飽和且不振蕩。

進(jìn)一步地，各級所述的電路主要由運(yùn)算放大器構(gòu)成，通過設(shè)置各電路運(yùn)算放大器的單位增益帶寬與放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)放大器的帶寬和增益匹配。

各運(yùn)算放大器之間通過阻容相級聯(lián)。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在多級放大電路之間采用帶寬匹配和增益匹配的方式，使得整個(gè)線性放大器在中低頻帶寬內(nèi)，能將若信號從uV級放大到mV級信號，且輸出信號不振蕩，在硬件上，可采用集成運(yùn)算放大器，從而使得整個(gè)放大器的結(jié)構(gòu)比較簡潔。

附圖說明

附圖1為根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案所具體實(shí)施的一種高增益線性放大器電路圖；

其中：1、前置放大電路；2、低通濾波電路；3、中級放大電路；4、后續(xù)兩級放大電路；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施例進(jìn)行說明：

如圖1所示的高增益線性放大器，其主要由前置放大電路1、低通濾波電路2、中級兩級放大電路3以及后續(xù)兩級放大電路4相級聯(lián)而成。本實(shí)施例中，各電路主要由運(yùn)算放大器構(gòu)成，具體地，前置放大電路1主要由運(yùn)放N1、并聯(lián)連接在運(yùn)放N1的反相輸入端與輸出端之間的電容C2和電阻R2組成，運(yùn)放N1的反相輸入端通過一電阻R1接輸入信號，運(yùn)放N1的同相輸入端接地，在本實(shí)施例中，運(yùn)放N1采用一低噪聲集成單運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)。