运算放大器的稳定性6―电容性负载稳定性
运算放大器稳定性
第 6 部分（共 15 部分）电容性负载稳定性：R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益
作者：Tim Green ，德州仪器
本系列的第六部分是新《电气工程》杂志 (Electrical Engineering ) 中“保持容性负载稳定的六种方法”栏目的开篇。这六种方法是 R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益、噪声增益及 CF 、输出引脚补偿 (Output Pin Compensation )，以及具有双通道反馈的 R ISO 。本部分将侧重于讨论保持运算放大器输出端容性负载稳定性的前三种方法。第 7 和第 8 部分将详细探讨其余三种方法。我们将采用稳定性分析工具套件中大家都非常熟悉的工具来分析每种方法，并使用一阶分析法来进行描述。该描述方法是：通过 Tina SPICE 环路稳定仿真进行相关确认；通过 Tina SPICE 中的 V OUT ／V IN AC 传递函数分析来进行检验；最后采用 Tina SPICE 进行全面的实际瞬态稳定性测试 (Transient Real World Stability Test)。在过去长达 23 年中，我们在真实环境以及实际电路情况下进行了大量测算，充分验证了这些方法的有效性。然而，由于资源的限制，本文所述电路并未进行实际制作，在此仅供读者练习或在自己的特定应用（如分析、合成、仿真、制作以及测试等）中使用。
运算放大器示例与 R O 计算
在本部分中，用于稳定性示例的器件将是一种高达 +/40V 的高电压运算放大器 OPA452。这种“功能强大的运算放大器”通常用于驱动压电致动器 (piezo actuator)，正如您可能已经猜到的那样，该致动器大多为纯容性的。该放大器的主要参数如图 6.1 所示。图中未包含小信号 AC 开环输出阻抗 R O 这一关键参数，在驱动容性负载时，该参数对于简化稳定性分析极其重要。由于参数表中不含该参数，因而我们需要通过测量得出 R O 。由于 Analog & RF Models 公司 (https://www.360docs.net/doc/4e7883588.html,/%7Ewksands/) 的 W. K. Sands 为该放大器构建了 SPICE 模型，因而我们可用 Tina SPICE 来测量 R O 。对于数据表参数而言，W. K. Sands SPICE 模型已经过长期而反复的考证具有极高的精确性，更重要的是，它是真正的硅芯片部件！
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OPA452
Supply: +/-10V to +/-40V
Slew Rate: +7.2V/us, -10V/us Vout Saturation:
Io=50mA, (V-)+5V, (V+)-5.5V Io=10mA, (V-)+2V, (V+)-2V
图 6.1：OPA542 重要参数
为了测试 R O ，我们在图 6.2 的开环增益和相位与OPA452 频率关系图上标注“工作点 (operating point )”。通过测试此“工作点”（无环路增益的频率与增益点）的 R OUT ，R OUT = R O （如欲了解R O 及 R OUT 的详细探讨，敬请参见本系列的第 3 部分）。
R O Test
Point
图 6.2：具有 R O测量“工作点”的 OPA542 Aol 曲线
由于我们在 Tina SPICE 中仅测试 R O，因而图 6.3 介绍了一个非常好用的 SPICE 使用技巧。首先我们设定放大器电路的增益点为 100。AC 通过 C1 进行耦合，并通过 R3 限制流入运算放大器输出端的最大电流。随后将电流计（安培计）A1 串联接入激励源 (excitation source)。最后通过在运算放大器的输出端放置电压探针 VOA，我们可以轻松计算出R OUT（在我们的测试配置中为 R O）。这是本系列第 3 部分中“测量 R O — 激励法”的一种变化形式。
图 6.3：Tina SPICE — R O测试方法 1
我们将使用本系列第 3 部分测量 R O 中的“测量 R O—负载法”再次对 R O 进行测量检验（如图 6.4 所示）。此处介绍的技巧是，在使用一个 AC 信号源 VT、两个相同放大器 U1 及 U2（U1 放大器不加载，U2 放大器加载）的情况下仅运行 SPICE 一次即可完成测量。结果显示 R O=28.67 欧姆，与图 6.3 中对 R O的测量结果一致。我们设定 OPA452 的 R O=28.7 欧姆。
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图 6.4：Tina SPICE — R O 测试方法 2
Aol 修正模型
使用“Aol 修正模型”可大大简化对于运算放大器容性负载的稳定性分析。如图 6.5 所示，数据表中的 Aol 曲线后跟随运算放大器输出电阻 R O 。容性负载 CL 与 R O 共同作用在 Aol 曲线上形成另外一个极点，也可以用新的“Aol 修正”曲线图进行描述（如图 6.6 所示）。
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图6.5：具有 CL 的 Aol 修正模型
从在图 6.6 中形成的“Aol 修正”曲线上，我们很容易看到，仅有电阻反馈及低增益的运算放大器电路设计是不稳定的，原因是 1／β 曲线与“Aol 修正”曲线在闭合速度为 40dB ／decade 时相交。
Frequency (Hz)
G a i n (d B )
-60
-40-20020406080100120
CL RF RI 1μF
OUT
图 6.6：一阶分析 — 具有 CL 的 OPA452 Aol 修正曲线
现在我们将通过 Tina SPICE 来检验我们的一阶分析。为了进行环路稳定性检测，在图 6.7 电路中断开了运算放大器负输入端的 AC 环路。这将便于我们绘制由于 CL 负载与 R O 相互作用而形成的“Aol 修正”曲线。
V O A CL 1u
图 6.7：Tina SPICE — 具有 CL 的 Aol 修正电路
图 6.8 证明了我们的一阶分析是正确的。“Aol 修正”曲线图的第二个极点实际位于5.6kHZ 处。我们已经通过一阶分析测算出因 CL 的作用而产生的第二个极点位于 5.45kHz 处。
T Frequency (Hz)
M a g n i t u d e (d B )
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Frequency (Hz)P h a s e (D e g r e e s )
图 6.8：Tina SPICE — 具有 CL 的 Aol 修正曲线图
为了验证一阶分析对不稳定性的测算值是正确的，我们进行了环路增益分析，如图 6.9 所示。环路增益相位曲线清晰表明了电路即将出现问题，因为在 fcl 处相位为零。 运算放大器稳定性
T
Frequency (Hz)G a i n (d B )
Frequency (Hz)P h a s e [d e g ]
图 6.9：Tina SPICE — 具有 CL 的环路增益曲线图
图 6.10 是我们将要在 Tina SPICE 上进行实际瞬态稳定性测试电路的详图。与一阶分析一样，根据环路增益曲线图也可测算出不稳定点。为了获得全面信息，我们将观察电路的瞬态响应。
图 6.10：Tina SPICE － 具有 CL 的 瞬态测试
图 6.11 中的瞬态 Tina SPICE 仿真结果表明：如不采取措施，该电路极易出现“不稳定”现象。
V O A V IN CL 1u
运算放大器稳定性
T
Time (s)
VIN
VOA
图 6.11：Tina SPICE － 具有 CL 的瞬态测试结果
在试图对不稳定的容性负载运算放大器电路进行补偿之前，我们需要考虑到：，是否负载电阻会因 R O 与 CL 相互作用影响“Aol 修正”曲线图中第二个极点的位置。如图 6.12 所示，负载电阻 RL 与运算放大器输出电阻 R O 并联，这会提高极点位置的频率。极点的最终位置目前将由并联的 R O 与 RL 及负载电容 CL 决定。根据我们惯常使用的十倍频程 (decade ) 方法，我们可以由此得出一个非常实用的经验法则。如果 RL 大于 10R O ，则可以忽略 RL 的影响，第二个极点的位置主要由 R O 及 CL 决定。
V O
图 6.12：是否应考虑 RL 的影响因素？
图 6.13 确定了我们的一阶分析，得出了可确定极点位置的 R O 、RL 及 CL 的配置，正如所测算的那样，R O 、RL 并联与 CL 共同作用。
T Frequency (Hz)
1101001k 10k 100k 1M 10M 运算放大器稳定性
-80.00
-60.00-40.00-20.00Frequency (Hz)B )
n (d G a i
图 6.13：Tina SPICE － R O 、RL 、CL 极点图
R ISO 及 CL 补偿
如 6.14 所示，我们用于稳定驱动容性负载的运算放大器的第一种方法是：在运算放大器的输出与容性负载 CL 之间使用隔离电阻 R ISO 。反馈点直接取自于运算放大器的输出。这将在“Aol 修正”曲线图中产生另一个极点和零点。使用该方法需要考虑的关键因素是从运算放大器流经 R ISO 到负载的电流。该电流将产生 V OUT 与 V OA （运算放大器的反馈点）的比较误差。下列给出的应用将决定该误差值是否可以接受。
P h a s e [d e g ]
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图 6.14：R ISO 及 CL 补偿
采用 R ISO 及 CL 方法的一阶分析如图 6.15 所示。fpo1 由 R O 和 R ISO 的总电阻与 CL 相互作用来决定。fzo1 由 R ISO 与 CL 共同决定。从 6dB 的 1／β 图上可以看出，fcl 点的闭合速度为 20dB ／decade ，并且一阶分析也推算出该速度可保持稳定。 G a i n (d B )
-60
-40
-200204060
80100120
图 6.15：一阶分析 － R ISO 及 CL 的 Aol 修正曲线
我们将用图 6.16 所示的 Tina SPICE 电路来确定一阶分析的结果。请注意，我们断开了运算放大器负输入端的环路，这样做是为了便于绘制“Aol 修正”曲线及环路增益图。通过检验，1／β 为 x2 或 6dB 。 运算放大器稳定性
图 6.16：Tina SPICE － R ISO 及 CL 环路
图 6.17 的“Aol 修正”曲线图显示，极点与零点值与我们推算的 fp01=4.724kHz 以及 fz01 =31.89kHz 非常接近。
T Frequency (Hz)G a i n (d B )
Frequency (Hz)
P h a s e [d e g ]
图 6.17：Tina SPICE 中 R ISO 及 CL 的“Aol 修正” 曲线
环路增益曲线图（如图 6.18 所示）显示，采用 R ISO 及 CL 稳定方法能够实现良好的稳定性能。从合成经验法则可以看出，相位裕度在 DC 到 fcl 之间不会低于 45 度。 T
Frequency (Hz)运算放大器稳定性
图 6.18：Tina SPICE － R ISO 及 CL 环路增益
图 6.19 中的 Tina SPICE 电路将运行 AC V OUT ／V IN 传递函数，并重新运行用于瞬态分析的 V IN 函数。
图 6.19：Tina SPICE － R ISO 及 CL 的 V OUT ／V IN 电路
若没有一阶分析帮助我们理解该电路工作中的频率表现，那么R ISO & CL 的 V OUT ／V IN AC 传递函数会有些难以理解。如图 6.20 所示，我们需要同时考虑 V OA ／V IN AC 传递函数及 V OUT ／V IN AC 传递函数。该电路的反馈点来源于 V OA ，因此在 1／β 曲线与 Aol 修正曲线相交前，V OA ／V IN 曲线会一直保持平坦。因为没有环路增益，因而在
G a i n (d B )
Frequency (Hz)P h a s e [d e g ] V O U T
fcl 点，V OA ／V IN 将随 Aol 修正曲线开始继续下降。V OUT ／V IN 的情况略有不同。从 DC 至 fzo1，V OUT ／V IN 曲线是平坦的。由于 R ISO 及 CL 的单极点作用，在 R ISO 及 CL 相互作用形成的 fzo1 处，V OUT ／V IN 将以 -20db ／decade 的闭合速度下降。在 fcl 处环路增益耗尽，因Aol 修正曲线的作用 V OA 开始以 -20dB ／decade 的闭合速度下降。但在 R ISO 及 CL 的作用下，V OUT ／V IN 包含额外的极点。所以在 fcl 后 V OUT ／V IN 将出现第二个下降极点或以 -40dB ／decade 的闭合速度下降（如图 6.20 所示）。
Frequency (Hz)
G a i n (d B )
-60
-40-200
2040
60
80
100
120图 6.20：一阶 AC 分析 － R ISO 及 CL 的 V OUT ／V IN 曲线
Tina SPICE 仿真证实了我们的 V OUT ／V IN 及 V OA ／V IN 一阶分析结果（如图 6.21 所示）。
T Frequency (Hz)
G a i n (d B )
P h a s e [d e g ]
图 6.21：Tina SPICE － R ISO 及 CL 的 V OUT ／V IN 曲线图
我们通过进行瞬态分析完成最终的稳定性全面检测，其结果与图 6.22 中的测算值一致。通过 V OA 曲线、反馈点，若输出为正则瞬态分析将测算出环路增益相位裕度约为 60 度，若为负值则测算大于 45 度（参见本系列第 4 部分）。SPICE 模型与实际的 IC 特性一致，我们可以看到负输出级与正输出级略有不同。然而，整体稳定性是可靠的。 T Time (s)
0.0025.00u 50.00u 75.00u 100.00u VIN -100.00m
100.00m
VOA
图 6.22：Tina SPICE － R ISO 及 CL 的 V OUT ／V IN 瞬态分析
高增益及 CF 补偿
用于稳定可驱动容性负载的运算放大器的第二种方法是，采用高增益与反馈电容器 CF。该拓扑如图 6.23 所示。为了更好地理解该方法的工作原理，我们将绘制带有第二个极点（由 R O 及 CL 形成）的“Aol 修正”曲线图。在 1／β 图中，我们将在相对应的频率位置增加一个极点，该频率位置将导致 1/β 曲线与闭合速率为 20dB/decade 的 Aol 修正曲线相交。 -348.35m 242.27m VOUT -201.34m
200.33m
CL 1μF OU T
图 6.23：高增益及 CF 补偿
用一阶分析在 Aol 修正曲线中绘制第二个极点 fp01（如图 6.24 所示）。我们通过添加 CF 在 1／β 图中增加了一个极点。请注意如何选择 fp1 才能确保 1／β 曲线与 Aol 修正曲线在闭合速率为 20dB ／decade 时相交。使用电容器 CF 作为运算放大器的反馈元件，1／β 的最小值经检查为 1 (0dB)，原因是 CF 对高频短路且 V OUT 直接反馈到运算放大器的负输入端。通过一阶分析，我们可以测算出稳定电路，而因为直接反馈至 CL 故 V OUT ／V IN 传递函数无误差。因为 CF 与 RF 的相互作用，我们测算的 V OUT ／V IN AC 传递函数只有一个位于 fp1 (8.84kHz) 处的下降单极点。该曲线将继续以 -20dB ／decade 的闭合速度下降直至环路增益为零的 fcl 处，随后 V OUT ／V IN 将随 Aol 修正曲线继续下降。
Frequency (Hz)G a i n (d B )
-60
-40
-20020
40
6080100120运算放大器稳定性
图 6.24：一阶分析 － 高增益及 CF
图 6.25 为用于高增益及 CF 环路测试的 Tina SPICE 电路。 同样，断开运算放大器负输入端的环路有助于精确绘制 Aol 修正曲线。
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V O A
CL 1u
图 6.25：Tina SPICE － 高增益及 CF 环路
1／β 及 Aol 修正曲线如图6.26 所示，两个曲线与一阶测算的第二个 Aol 极点 fp （大致位于 5.45kHz ）及 1／β 极点 fp1（大致位于 8.84kHz ）直接相关。请注意，1／β 曲线从 8.84kHz 继续以 -20dB ／decade 的闭合速度下降直到与 0dB T Frequency (Hz)G a i n (d B )
图 6.26：Tina SPICE － 高增益及 CF 的 Aol 修正与 1／β 曲线图
如图6.27 所示，环路增益稳定性及相位裕度良好，从 DC 至 fcl 的相位大于 45 度，这正是我们所需要的。在 fcl 点的相位裕度为 38.53 度。让我们观察一下闭环 AC 响应及瞬态分析等情况，以确定该电路是否符合我们的要求。 运算放大器稳定性
T Frequency (Hz)
G a i n (d B )
Frequency (Hz)
P h a s e [d e g ]
图 6.27：Tina SPICE － 高增益及 CF 环路增益
我们将采用图6.28 中的 Tina SPICE 电路来进行 V OUT ／V IN 测试。
V O A C L 1u
图 6.28：Tina SPICE － 高增益及 CF 的 V OUT ／V IN 电路
V OUT ／V IN AC 传递函数是我们用一阶分析法测算出来的，如图6.29 所示。下降单极点大致位于 10kHz 处，V OUT ／V IN 以 -40dB ／decade 的闭合速度下降，到 100Khz 点（此处的环路增益为零）后， V OUT ／V IN 随 Aol 修正曲线继续下降。在 100kHz 附近有一小段平坦区域，可根据具有过渡区域的 Aol 修正曲线图上的实际 1／Beta 曲线测算出本区域的位置。
T
Frequency (Hz)
G a i n (d B )
Frequency (Hz)
P h a s e [d e g ]
图 6.29：Tina SPICE － 高增益及 CF 的V OUT ／V IN 曲线
Tina SPICE 瞬态 V OUT ／V IN 分析（如图 6.30 ）显示了无任何过冲或振铃 (ringing ) 的稳定电路。 T Time (s)0.00250.00u 500.00u 750.00u VIN
-10.00m 10.00m -111.48m 111.99m
VOA
图 6.30：Tina SPICE － 高增益及 CF 瞬态分析
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噪声增益补偿
对于稳定驱动容性负载的运算放大器而言，我们采用的第三种方法是噪声增益。该拓扑如图 6.31 所示。通过绘制由 R O 及 CL 形成的第二个极点的“Aol 修正”曲线，我们可以了解该方法的工作原理。我们在 1／β 曲线上增加一个极点和零点，这样来提高高频段的 1／β 增益，使其超过 Aol 修正曲线的第二个极点的位置。1／β 曲线上增加的极点 fpn 的位置由 Rn 及 Cn 设定（如图所示）。不需要计算零点 fzn 的位置，因为我们可以通过绘图（从 fpn 点开始并以 20dB ／decade 的闭合速度下降直至 DC 1／β 值）来确定。
因为该方法的确增加了运算放大器电路的整体噪声增益，故称为噪声增益法。任何运算放大器的内部噪声（通常指的是输入）会随着 1／β 曲线频率增益的增加而增加，并反映到输出端。
对于反向噪声增益 (Inverting Noise Gain) 配置而言，我们可将该拓扑看作加法放大器。这就很容易看出，V OUT ／V IN 就是 RF ／RI 。Cn-Rn 网络接地的额外累加对输出电压没有帮助，但却因修正 1／β 曲线而限制了电路的整体带宽。这凸显了这样一个事实：要提高运算放大器电路的稳定性就必须以牺牲其带宽为代价。
对于非反向噪声增益 (Non-Inverting Noise Gain) 配置而言，必须确保输入信号源阻抗 Rs 至少比Rn 小10倍，才能保证由 Rn 来决定高频 1／β 增益的设置。非反相输入噪声增益拓扑并不一定得出 V OUT ／V IN = 1+RF ／RI 。能得到一个推论就很不错了。 运算放大器稳定性
图 6.31：噪声增益补偿
从图 6.32 中，我们推导出非反相输入噪声增益拓扑的 V OUT ／V IN AC 传递函数。为了简化分析，我们为 Rn-Cn 网络指定一个单变量名 Zn 。使用叠加 (Superposition )（参见本系列第 4 部分）及标准运算放大器增益理论，我们将运算放大器视作加法放大器就可以得出 V OUT 。结果是：对任何非反相输入运算放大器配置而言，V OUT ／V IN 就等于 1+RF ／RI 增益比率。然而Rn-Cn 将影响 1／β 并降低 V OUT ／V IN 的带宽，还会增加电路的整体噪声增益。
RF RI V IN
OU T
CL F OU T
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图 6.32：非反相输入噪声增益补偿推论
在图 6.33 中，我们完成了噪声增益示例的一阶分析。首先创建 Aol 修正曲线。已知 DC 1／β 为 10 (20dB)。为了与 Aol 修正曲线在 20dB ／decade 闭合速度区段相交，我们需要将高频 1／Beta 设置为 100 (40dB)。该值是由 RF ／Rn 设定的。我们选择将 fpn 设为比 fcl 小十倍频程。在温度、工作环境以及 IC 工艺发生变化时，这一选择可以确保实现相应的 Aol 移位。经验丰富的 IC 设计师告诉我，在工艺、温度、工作环境等因素变化时，Aol 的移位小于 ? 的十倍频程。而我更倾向于易于记住的、保守的十倍频程经验法则。如果 Aol 修正曲线向左偏移一个十倍频程，那么将造成 40dB ／decade 的闭合速度，且出现不稳定现象！！通过从 fpn 点绘制闭合速度为 20dB ／decade 的斜线，直至该斜线与低频 1／β 相交，我们就可以轻松得到如图所示的 fzn 。对于在 1／β 曲线上配置极点与零点的许多十倍频程经验法则，我们从各方面都觉得非常适合，因为这能实现良好的稳定设计。V OUT ／V IN 从 DC 到环路增益为零的 fcl 点是平坦的。从 fcl 点开始，V OUT ／V IN 将随着频率的增加相应跟随 Aol 修正曲线下降。
RF RI OU T
运算放大器稳定性
G a i n (d B )
-60
-40
-200
2040
6080
100
120
图 6.33：一阶分析 － 噪声增益补偿
在图 6.34 中使用 Tina SPICE 电路来绘制 1／β、Aol 修正曲线图及环路增益图以检验一阶分析是否正确。如以前一样，将环路在运算放大器的负输入端断开，以便绘制Aol 修正曲线图。
V O A CL 100n
图 6.34：Tina SPICE － 噪声增益环路
Tina SPICE 结果再次与我们的一阶测算相符。图 6.35 的 Aol 修正曲线包含第二个极点（大致位于 55.45kHz 处）。1／β 曲线在低频段为 20dB ，在高频段为 40dB ，并包含一个位于 1.94kHz 左右的极点以及位于 194Hz 左右的零点。fcl 约为 20kHz ，其闭合速度为 20dB ／decade 。
T
Frequency (Hz)
G a i n (d B )
图 6.35：Tina SPICE － 噪声增益Aol 修正及 1／β 曲线图
图 6.36 的环路增益曲线证实了在 fcl 处相位裕度为 63.24 度的电路是稳定的。 在 100Hz 与 1kHz 之间有相位略低于 45 度的情况，但因数值较小可以不用考虑。
T
Frequency (Hz)G a i n (d B )
Frequency (Hz)P h a s e [d e g ]
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高频小信号谐振放大器的设计
课程设计(论文) 题目名称CMOS集成电路 课程名称高频小信号谐振放大器设计 学生姓名黄敏虹 学号1241304009 系、专业信息工程系、计算机科学与技术 指导教师许建明 2014年11 月14 日
目录 第1章绪论 (1) 1.1 高频小信号放大器简介 (1) 第2章方案设计 (3) 2.1 设计要求 (3) 2.2 总体方案简述 (4) 第3章模块电路设计 (5) 3.1电路的基本原理 (5) 3.2主要性能指标及测试方法 (6) 3.3电路的设计与参数的计算 (8) 3.3.1电路的确定 (8) 3.3.2参数计算 (8) 第4章电路的仿真与调试 (9) 4.1 电路仿真 (9) 4.2 电路的安装与调试 (10) 总结 (13) 参考文献 (14)
第 1 章绪论 1.1高频小信号放大器简介 高频小信号放大器是用于无失真的放大某一频率范围的信号。按其频带宽度可分为窄带与宽带放大器，而最常用的为窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻变换和选频滤波功能。高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，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。调谐放大主要用于无线电接收系统中高频和中频信号的放大。其中高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。 高频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; 高频小信号放大器的特点： 频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络
运算放大器构造及原理
万联芯城销售TI,ADI，ST等原装品牌运算放大器IC。全现货库存，提供一站式配套服务，万联芯城，三十年电子元器件销售经验，是您的BOM配单专家，为您节省采购成本。点击进入万联芯城 点击进入万联芯城
运算放大器的工作原理 放大器的作用： 1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，运算放大器原理 运算放大器（Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP）是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常为单端输出（Differential-in, single-ended output）的高增益（gain）电压放大器，因为刚开始主要用于加法，乘法等运算电路中，因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性：无限大的输入阻抗、等
高频小信号调谐放大器设计-要点
《高频电子线路》课程设计说明书高频小信号调谐放大器设计与制作 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称副教授 专业：通信工程 班级：通信1103班 完成时间：2013年12月16日
摘要 高频小信号调谐放大器是为了对一些幅度比较小的高频信号进行有目的放大，在广播和通信设备中有广泛的应用,通常用于各种发射机的接收端。 本设计围绕高频小信号调谐放大器设计工作进行研究和实现，详细介绍了高频小信号调谐的整体结构，硬件设计，系统方案，单元电路模块和仿真情况的具体实现，介绍了一种利用三极管放大，LC并联谐振选频将特定的信号进行放大和选出相对应频率的信号，达到了设计要求，该设计适用于高频电路发射机的接收端。 关键词高频小信号； LC谐振；放大器；谐振电压放大倍数
ABSTRACT High frequency small signal for some smaller amplitude tuned amplifier is to have a purpose on high frequency signal amplification, widely used in radio and communication equipment. This design around the high frequency small signal tuned amplifier design work for research and implementation, introduces in detail the overall structure of the high frequency small signal tuning, hardware design, system solutions, unit circuit module and the concrete realization of the simulation conditions, the paper introduces a using triode amplifier, LC parallel resonant frequency selective specific signal amplification and to select the corresponding frequency of the signal, meet the design requirements, the design is suitable for hf transmitter circuit at the receiving end. Keywords triode High frequency small signal; LC resonance; Amplifier; Resonant voltage magnification
小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么
1． 小信号谐振放大器与谐振功率放大器的主要区别是什么？ 答：1）小信号谐振放大器的作用是选频和放大，它必须工作在甲类工作状态；而谐振功 率放大器为了提高效率，一般工作在丙类状态。 2）两种放大器的分析方法不同：前者输入信号小采用线性高频等效电路分析法，而后者输入信号大采用折线分析法。 2． 高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含哪些成分？如何取出需要的 成分？ 答：高频已调波信号和本机振荡信号经过混频后，信号中包含直流分量、基波分量、谐波、和频、差频分量，通过LC 并联谐振回路这一带通滤波器取出差频分量，完成混频。 2. 画出锁相环路的组成框图并简述各部分的作用，分析系统的工作过程。 解：锁相环路的系统框图如下图所示。 锁相环路是由鉴相器PD(Phase Detector)、环路滤波器LF(Loop Filter)和压控振荡器VCO 组成的，其中LF 为低通滤波器。各部分功能如下： (1)鉴相器PD ：鉴相器是一个相位比较器，完成对输入信号相位与VCO 输出信号相位进行比较，得误差相位)()()(t t t o i e ???-=。 (2)环路滤波器LF ：环路滤波器(LF)是一个低通滤波器(LPF)，其作用是把鉴相器输出电压u d (t )中的高频分量及干扰杂波抑制掉，得到纯正的控制信号电压u c (t )。 (3)压控振荡器VCO ：压控振荡器是一种电压-频率变换器，它的瞬时振荡频率o ω(t )是用控制电压u c (t )控制振荡器得到，即用u c (t ) 控制VCO 的振荡频率，使i ω与o ω的相位不断减小，最后保持在某一预期值。 1．无线电通信为什么要进行调制？常用的模拟调制方式有哪些？ 答：1） 信号不调制进行发射天线太长，无法架设。 2） 信号不调制进行传播会相互干扰，无法接收。 常用的模拟调制方式有调幅、调频及调相
放大器的精度和稳定性
电路结构建议采用典型电路形式和厂商提供的电路，许多电路结构都是经过很多工程师们反复实验和验证过的。采用OP构成的放大器电路的精度主要与外部元器件参数有关，例如放大倍数与外接的电阻有关。 解决放大器的稳定性就比较复杂了，涉及到放大器的电路结构、PCB布局、电源供给、以及放大器所在的系统环境等等、等等。 一些建议如下： 与分立器件相比，现代集成运算放大器（op amp）和仪表放大器（in-amp）为设计工程师带来了许多好处。虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。往往都是这样，由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题，从而导致电路不能实现预期功能——或者可能根本不工作放大器电路设计：如何避免常见问题。 （1）最常遇到的一个应用问题是在交流（AC）耦合运算放大器或仪表放大器电路中没有提供偏置电流的直流（DC）回路。在图1中，一只电容器与运算放大器的同相输入端串联以实现AC耦合，这是一种隔离输入电压（VIN）的DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用，在那些应用中哪怕运算放大器输入端很小的直流电压都会限制动态范围，甚至导致输出饱和。然而，在高阻抗输入端加电容耦合，而不为同相输入端的电流提供DC通路，会出现问题。 图1 运算放大器AC耦合输入错误的连接形式 （2）在仪表放大器的输出端和ADC的输入端之间通常接一个简单的RC低通抗混叠滤波器以减少带外噪声。RC低通滤波器的典型值：R = 50Ω~ 200Ω，C = 1/(2πR F)，按电路的-3 dB带宽设置C的取值。 （3）当从电源电压利用分压器为放大器提供参考电压时应保证PSR性能 一个经常忽视的问题是电源电压VS的任何噪声、瞬变或漂移都会通过参考输入按照分压比经过衰减后直接加在输出端。实际的解决方案包括旁路滤波以及甚至使用精密参考电压IC 产生的参考电压，例如ADR121，代替Vs分压。
高频小信号调谐放大器
高频电子线路课程设计报告 题目： __ 高频小信号谐振放大器 __ 院系：_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx_ 专业：____电子信息科学与技术 班级： xxxxxxxxxxx 姓名： xxxxxx 学号： _ xxxxxxxxxxxxxxx __ 指导教师： xxxxxxxx 报告成绩： 2016年12月16日
目录 一设计目的 (1) 二设计思路 (1) 2.1 电路的功能 (1) 2.2 设计的基本要求 (1) 三设计过程 (1) 3.1 设计电路 (1) 3.2 测量方法 (4) 3.2.1谐振频率 (4) 3.2.2电压增益 (4) 3.2.3通频带 (5) 3.2.4矩形系数 (5) 四系统调试与结果 (6) 4.1 设置静态工作点 (6) 4.2 计算谐振回路参数 (6) 4.3 利用Multisim 对电路的仿真图 (7) 4.4 设计结果与分析 (8) 五主要元器件与设备 (10) 5.1 元器件与设备 (10) 5.2相关参数 (11) 六课程设计体会与建议 (11) 6.1 设计体会 (11) 6.2 设计建议 (12) 七参考文献 (12)
一设计目的 （1）了解LC谐振回路的选频原理和回路参数对回路特性的影响。 （2）掌握高频单调谐放大器的构成和工作原理。 （3）掌握高频单特性放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计。 （4）掌握高频单调谐放大器的设计方案和测试方法。 二设计思路 2.1 电路的功能 所谓谐振放大器，就是采用谐振回路作负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或选频的作用。高频小信号放大器的作用是无失真的放大某一频率围的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器。高频小信号放大器是通信电子设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫。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，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。 2.2设计的基本要求 (1)通过具体计算，选择器件给出电路设计电路 (2)给出最终实现电路 (3)进行仿真校验 (4)作出设计总结 三设计过程 3.1设计电路
1影响谐振放大器稳定的因素是什么
单元三 习题 1.影响谐振放大器稳定的因素是什么？反向传输导纳的物理意义是什么？ 2.声表面波滤波器、晶体滤波器和陶瓷滤波器各有什么特点,各适用于什么场合? 3.说明f β、f T 、f ɑ和f max 的物理意义，分析它们之间的关系。 4.为什么晶体管在高频工作时要考虑单向化,而在低频工作时,可以不必考虑? 5.晶体管3DG6C 的特征频率f T =250MHZ z ， 0 =80，求f=1MHz 和20MH z 、50MH z 时该管的 值。 6.已知某高频管在U CEQ =6V,I EQ =2mA 时的参数为f T =250MHz ，r bb ’=50Ω,C b ’c =3pF, βo =60,求f=465kHz 时的共发射极Y 参数。 7.晶体管组成的单谐振回路中频放大器如图题3-1所示。已知f o =465kHz,晶体管经中和后的Y 参数为:g ie =0.4mS,G e =142pF,g ie =55μ S,C oe =18pF,y fe =36.8mS,y re =0。回路电容C=200pF,中频变压器接入系数 p 1=N 1/N=0.35,p 2=N2/lV=0.035,回路无载品质因数Q o =80,设下一级也为上述参数的同一晶体管。试计算 图题3-1 (1)回路有载Q L 值和3dB 带宽B 0.7 (2)放大器的电压放大倍数; (3)中和电容C N 的值。 8.三级相同的谐振放大器级联,中心频率f o =465kHz,若要求总带宽B 0.7=10kHz,试求每级回路的带宽和有载Q L 值。
9.单级小信号调谐放大器的交流电路如图题3-2所示。要求谐振频率f o =10.7MHz,2Δf 0.7=500KHz,|A uo |=100。晶体管的参数为 y ie =(2+j0.5)mS;y re ≈0; y fe =(20-j5)mS;y oe =(20+j40)μS; 如果回路空载品质因数Q o =100,试计算谐振回路的L 、C 、R 。 图题3-2 10.有一共射-共基级联放大器的交流等效电路如图图题3-3所示。放大器的中心频率f 0=10.7MHz, R l =1k Ω，回路电容C=50pf ，电感的Q 0=60，输出回路的接入系数P 2=0.316。试计算谐振时的电压增益A U0，通频带2△f 0.7。晶体管的y 参数为y ie = (2.86+j3.4)ms; y re = (0.08-j0.3)ms; y fe = (26.4-j36.4)ms; y oe = (0.2+j1.3)ms. 图题3-3
单调谐小信号谐振放大器设计说明
高频实验报告（一）——单调谐小信号谐振放大器设计 组员 座位号16 实验时间周一上午
目录 一、实验目的 (3) 二、实验原理 (3) 2.1单调谐放大器的基本原理 (4) 2.2主要性能指标及测量方法 (9) 2.2.1谐振频率的测试 (9) 2.2.2电压增益的测试 (10) 2.2.3频率特性的测试 (10) 三、设计方法 (13) 四、实验内容及参数设计 (14) 五、实验参数测试及分析 (18) 六、思考题............................................................................................... 错误!未定义书签。
一、实验目的 1．熟悉小信号谐振放大器的工作原理。 2．掌握小信号谐振放大器的工程设计方法。 3．掌握小信号谐振放大器的调谐方法。 4．掌握小信号谐振放大器幅频特性的测量方法。 5．熟悉放大器静态工作点和集电极负载对谐振放大器幅频特性的影响。 二、实验原理 调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由L、C 组成的并联谐振回路，由于LC并联谐振回路的阻抗随频率而变化，在谐振频率处、其阻抗是纯电阻，且达到最大值。因此，用并联谐振回路作集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上具有最大的放大系数，稍离开此频率放大系数
就迅速减小。因此用这种放大器就可以只放大我们所需要的某些频率信号，而抑止不需要的信号或外界干扰信号。正因如此，调谐放大器在无线电通讯等方面被广泛地用作高频和中频选频放大器。 调谐放大器的电路形式很多，但基本的电路单元只有两种：一种是单调谐放大器，一种是双调谐放大器。这里先讨论单调谐放大器。 2.1单调谐放大器的基本原理 典型的单调谐放大器电路如图1.1所示。图中R 1, R 2 是直流偏置电阻；LC 并联谐振回路为晶体管的集电极负载，R e 是为提高工作点的稳定性而接入的直流负反馈电阻， C b 和C e 是对信号频率的旁路电容。输入信号V s ’经变压器耦合至晶体管发射结，放大后再由变压器耦合到外接负载R L ，C L 上。为了减小晶体管输出导纳对回路的影响，晶体管T 1采用抽头接入。 R L L V s ’ 图1.1高频小信号谐振放大器电路 在低频电子电路中，我们经常采用混合π模型来描述晶体管。把晶体管内部的物理过程用集中元器件RLC 表示。用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是所谓的π参数等效电路。混合π 参数是晶体管物理参数，与频率
高频 小信号谐振放大器
高频小信号谐振放大器实验 121180166 赵琛 一、 实验目的 1． 掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。 2． 掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。 3． 掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数，1dB 压 缩点）的测试方法。 二、实验使用仪器 1．小信号调谐放大器实验板 2．200MH 泰克双踪示波器 3. FLUKE 万用表 4. 模拟扫频仪（安泰信） 5. 高频信号源 6. 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1、 小信号调谐放大器的基本原理 小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路， 其作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号信号进行放大 。 所谓“小信号”，指输入信号电压一般在微伏~毫伏数量级范围内，对于这种幅度范围的输入信号，放大器一半工作在线性范围内。所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC 调谐回路）。此时放大器对谐振频率0f 及附近频率的信号具有最大的增益，而对其它远离0f 频率的输入信号，增益很小，如图1-1所示。 2、小信号调谐放大器技主要技术指标 1. 增益：表示高频小信号调谐放大器对输入信号的放大能力 电压增益的定义：0 10 20log ()i U dB U ? (1_1） 其中输出信号和输入信号的有效值分别为0U ，i U 。
相对增益(d B ) f 图1.1 高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线 功率增益的定义： 0 10 10log ()i P dB P ? (1_2） 其中输出信号和输入信号的功率分别为0P ，i P 。在高频和射频电路中功率的单位常用dBm 表示：dBm 和mW 之间的换算关系： 1010log ()1P dBm mW =?，10dBm =10mW (1_3） 2. 通频带和选择性：通常将小信号放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的输入信号频率范围定义为放大器的通频带，用B 0.7表示。为衡量放大器的频率选择性，通常引入参数——矩形系数K 0.1，它定义为： 0.1 0.10.7 B K B = (1_4） 式中，B 0.1为电压增益下降到最大值的0.1倍处的输入信号带宽，如图1.1所示。理想的电路频率选择性如图1.1的虚线所示。矩形系数越小，放大器的选择性越好，抑制邻近无用信号的能力就越强。 3．稳定性：高频小信号谐振放大器能够稳定工作是首要条件。由于高频放大器的工作频率较高，根据晶体管的Y 参数模型，当工作频率较高时，晶体管本身存在内反馈参数fe y ，同样当工作频率较高时，需要考虑外电路元器件的引线电感和PCB 布线时的板间分布电容，
高频小信号谐振放大器设计报告
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 高频小信号谐振放大器设计 课程设计目的： ①巩固和运用在《高频电子线路》课程中所学的理论知识和实验技能； ②基本掌握常用高频电子电路的一般设计方法； ③提高设计能力和实验技能，通过动脑、动手解决实际问题； ④为以后从事通信电路设计、研制电子产品打下基础。 课程设计内容和要求 1.掌握高频小信号调谐放大器的工作原理； 2. 熟悉谐振回路的调谐方法及放大器动态工作状态的测试方法； 2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。初始条件： ①电路板及元件，参数； ②高频，电路等基础知识； ③EWB仿真软件。 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为1周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要....................................................................... I Abstract ................................................... 错误！未定义书签。1高频小信号调谐放大器的原理分析.. (1) 1.1 小信号调谐放大器的主要特点 (1) 1.2 小信号调谐放大器的主要质量指标 (1) 1.2.1谐振频率 (1) 1.2.2谐振增益（Av） (1) 1.2.3通频带 (2) 1.2.4增益带宽积 (3) 1.2.5选择性 (3) 1.2.6噪声系数 (4) 1.3 晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (4) 1.3.1单级单调谐回路谐振放大器电路原理 (5) 1.3.2多级单调谐回路谐振放大器 (6) 1.4 自激 (7) 1.5 多级放大器的设计原则 (8) 1.6 集成宽带放大电路 (9) 2高频小信号调谐放大器的设计与制作 (10) 2.1主要技术指标 (10) 2.2给定条件 (10) 2.3设计过程 (10) 2.3.1选定电路形式 (10) 2.3.2设置静态工作点 (11) 2.3.3谐振回路参数计算 (12) 2.3.4确定耦合电容与高频滤波电容 (13) 3高频小信号谐振放大器电路仿真实验 (14) 3.1仿真电路图 (14) 3.2测量并调整放大器的静态工作点 (14) 3.3谐振频率的调测与技术指标的测量 (15) 4 总结（心得体会） (17) 参考文献 (18)
运算放大器的稳定性6―电容性负载稳定性
运算放大器稳定性 第 6 部分（共 15 部分）电容性负载稳定性：R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益 作者：Tim Green ，德州仪器 本系列的第六部分是新《电气工程》杂志 (Electrical Engineering ) 中“保持容性负载稳定的六种方法”栏目的开篇。这六种方法是 R ISO 、高增益及 CF 、噪声增益、噪声增益及 CF 、输出引脚补偿 (Output Pin Compensation )，以及具有双通道反馈的 R ISO 。本部分将侧重于讨论保持运算放大器输出端容性负载稳定性的前三种方法。第 7 和第 8 部分将详细探讨其余三种方法。我们将采用稳定性分析工具套件中大家都非常熟悉的工具来分析每种方法，并使用一阶分析法来进行描述。该描述方法是：通过 Tina SPICE 环路稳定仿真进行相关确认；通过 Tina SPICE 中的 V OUT ／V IN AC 传递函数分析来进行检验；最后采用 Tina SPICE 进行全面的实际瞬态稳定性测试 (Transient Real World Stability Test)。在过去长达 23 年中，我们在真实环境以及实际电路情况下进行了大量测算，充分验证了这些方法的有效性。然而，由于资源的限制，本文所述电路并未进行实际制作，在此仅供读者练习或在自己的特定应用（如分析、合成、仿真、制作以及测试等）中使用。 运算放大器示例与 R O 计算 在本部分中，用于稳定性示例的器件将是一种高达 +/40V 的高电压运算放大器 OPA452。这种“功能强大的运算放大器”通常用于驱动压电致动器 (piezo actuator)，正如您可能已经猜到的那样，该致动器大多为纯容性的。该放大器的主要参数如图 6.1 所示。图中未包含小信号 AC 开环输出阻抗 R O 这一关键参数，在驱动容性负载时，该参数对于简化稳定性分析极其重要。由于参数表中不含该参数，因而我们需要通过测量得出 R O 。由于 Analog & RF Models 公司 (https://www.360docs.net/doc/4e7883588.html,/%7Ewksands/) 的 W. K. Sands 为该放大器构建了 SPICE 模型，因而我们可用 Tina SPICE 来测量 R O 。对于数据表参数而言，W. K. Sands SPICE 模型已经过长期而反复的考证具有极高的精确性，更重要的是，它是真正的硅芯片部件！ 运算放大器稳定性 OPA452 Supply: +/-10V to +/-40V Slew Rate: +7.2V/us, -10V/us Vout Saturation: Io=50mA, (V-)+5V, (V+)-5.5V Io=10mA, (V-)+2V, (V+)-2V 图 6.1：OPA542 重要参数 为了测试 R O ，我们在图 6.2 的开环增益和相位与OPA452 频率关系图上标注“工作点 (operating point )”。通过测试此“工作点”（无环路增益的频率与增益点）的 R OUT ，R OUT = R O （如欲了解R O 及 R OUT 的详细探讨，敬请参见本系列的第 3 部分）。 R O Test Point
谐振放大器的稳定性分析终结版
目录 摘要1 第一章谐振2 第一节谐振定义2 第二节谐振回路2 一串联谐振3 二并联谐振3 第二章谐振放大器电路4 第三章工作稳定性5 第四章谐振放大器工作不稳定的原因9 第一节失配法10 第二节中和法12 第三节减少噪音系数与干扰15 心得体会16 参考文献17
摘要 用LC谐振回路作为选频网络构成的选频放大器称为谐振放大器或调谐放大器，其用来从众多的微弱信号中，选出有用信号加以放大并对其他无用频率信号予以抑制，它广泛应用于通信设备的接收机中。 由于谐振放大器大多采用晶体管作为放大器件，而晶体管集电极和基极 ，其值虽然很小（只有几个PF），但高频工作时仍能之间存在结电容C be 使放大器输出和输入之间形成反馈通路（称为内反馈），再加上谐振放大器中LC谐振回路阻抗的大小及性质随频率变化剧烈，使得内反馈也随频率而剧烈变化，致使谐振放大器工作不稳定。一般情况下，内反馈会使谐振放大器的增益频率特性曲线变形，增益、通频带和选频性发生变化，严重时反馈某个频率上满足自激条件，放大器产生自激振荡，即失去放大性能，不能正常工作。本设计针对谐振放大器的稳定性做了详细分析，给出了克服自激振荡的方式，并加以说明。 关键词：谐振放大器；稳定性：自激振荡。
第一章谐振 第一节谐振定义 所谓谐振，按电路理论，它是正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感或电容串联电路上。当正弦频率为某一值时，容抗与感抗相等，电路的阻抗为零，电路电流达到无穷大；如果正弦电压加在电感和电容并联电路上，当正弦电压频率为某一值时，电路的总导纳为零,电感、电容元件上电压为无穷大。前者称为串联谐振，后者称为并联谐振。 谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路得区别是不会出现零序量。电学谐振指的是电磁学物理量的强度在一个中值上下进行波动，也是类似运动学的谐振。 第二节谐振回路 由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。 谐振电路有串联谐振和并联谐振之分。
调谐小信号放大器分析设计方案与仿真
实验室 时间段 座位号 实验报告 实验课程 实验名称 班级 姓名 学号 指导老师
小信号调谐放大器预习报告 一．实验目的 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理； 3.掌握测量放大器幅频特性的方法； 4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响； 5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。 二．实验内容 调谐放大器的频率特性如图所示。 图1-1 调谐放大器的频率特性 调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选频作用。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。 二．单调谐放大器 共发射极单调谐放大器原理电路如图1-2所示。 放大倍数f o f 1f K 0.7o K o K 2o f ?通频带f ?2o f ?2o f ?
图1-2 图中晶体管T 起放大信号的作用，R B1、R B2、R E 为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。C E 是R E 的旁路电容，C B 、C C 是输入、输出耦合电容，L 、C 是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q 值的影响，R C 是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q 值、带宽。 三．双调谐回路放大器 图中，R B1、R B2、R E 为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态，E C 为E R 的旁通电容，B C 和C C 为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：11L C 、组成了初级回路，22L C 、组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对12L L 、加以屏蔽），而是由电容3C 进行耦合，故称为电容耦合。 本次实验需做内容
运算放大器稳定性实验
●Hello,and welcome to the TI Precision Lab supplement for op amp stability. ●This lab will walk through detailed calculations,SPICE simulations,and real-world measurements that greatly help to reinforce the concepts established in the stability video series. ●你好，欢迎来到TI Precision Labs（德州仪器高精度实验室）的运放稳定 性环节。 ●这个实验会包括计算，SPICE仿真和实际测试。这些环节帮助大家对视频中 的概念加深理解。
●The detailed calculation portion of this lab can be done by hand,but calculation tools such as MathCAD or Excel can help greatly. ●The simulation exercises can be performed in any SPICE simulator,since Texas Instruments provides generic SPICE models of the op amps used in this lab. However,the simulations are most conveniently done in TINA-TI,which is a free SPICE simulator available from the Texas Instruments website.TINA simulation schematics are embedded in the presentation. ●Finally,the real-world measurements are made using a printed circuit board,or PCB,provided by Texas Instruments.If you have access to standard lab equipment,you can make the necessary measurements with any oscilloscope, function generator,Bode plotter,and±15V power supply.However,we highly recommend the VirtualBench from National Instruments.The VirtualBench is an all-in-one test equipment solution which connects to a computer over USB or Wi-Fi and provides power supply rails,analog signal generator and oscilloscope channels,and a5?digit multimeter for convenient and accurate measurements. This lab is optimized for use with the VirtualBench. ●本实验的计算可以通过實際計算，如果使用Mathcad或者Excel这样工具会 更好。
2011年全国电子设计大赛LC谐振放大器报告
2011年全国电子设计 大赛
LC谐振放大器（D题） 摘要 本设计采用三级管两级放大实现一个低压、低功耗的LC谐振放大器。该放大器实际上是一个高频小信号谐振放大器，其核心元件是高频小功率晶体管和LC并联谐振回路。无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是（μV）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的幅值要求较高，最好在1V左右。这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。为此，高频小信号放大器，完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大，即从众多的无线电波信号中，选出需要的频率信号并加以放大，而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以提高信号的幅度与质量。 关键词：高频小功率晶体管 LC并联谐振回路高频小信号放大器 Abstract This design uses the level 3 tube two stage amplifier achieve a low pressure, low power consumption LC resonance amplifier. The amplifier is actually a high frequency amplifier, small signal resonance its core element is high frequency small power transistors and LC parallel resonant circuit. Wireless communication receiving equipment receiving antenna receive from space of electromagnetic waves came out and induction of high frequency signals of voltage amplitude is (u V) to several millivolt (mV), and the detectors receiving circuit (or is popularly used implement) input voltage amplitude the demand is higher, the best around 1 V. This needs to be in the detection of high frequency amplifier and before medium frequency amplifier. Therefore, high frequency amplifier, small signal of the antenna to complete a weak signal and amplified, namely to choose from so many of the radio signal, elected in the frequency of the signal and the need to be amplified, and for other useless signal, interference and noise control, in order to improve the signal amplitude and quality. Keywords: high frequency small power transistors LC parallel resonant frequency small signal amplifier circuit
高频小信号谐振放大器设计论文
目录 1、前言 (1) 2、高频小信号调谐放大器的原理分析 (2) 2.1、小信号调谐放大器的主要特点 (2) 2.2、小信号调谐放大器的主要质量指标 (2) 2.2.1、谐振频率 (2) 2.2.2、谐振增益（Av） (3) 2.2.3、通频带 (3) 2.2.4、增益带宽积 (5) 2.2.5、选择性 (5) 2.2.6、噪声系数 (5) 2.3、晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (6) 2.3.1、单级单调谐回路谐振放大器电路原理 (7) 2.3.2多级单调谐回路谐振放大器 (8) 2.4、自激 (8) 2.5、多级放大器的设计原则 (10) 2.6、集成宽带放大电路 (11) 3、高频小信号谐振放大器的设计与仿真 (12) 3.1、电路设计与分析 (12) 3.2、实验仿真 (13) 3.2.1、仿真1 (13) 3.2.2、数据处理 (15) 4、结论与心得 (17) 5、参考文献 (18)
高频小信号谐振放大器设计 摘要：放大高频小信号（中心频率在几百KHZ到几百MHZ，频谱宽度在几KHZ 到几十MHZ的范围内）的放大器，称为高频小信号放大器。这类放大器，按照所用器件可分为晶体管，场效应管和集成电路放大器；按照通过频谱的宽窄可分为窄带和宽带放大器；按照电路形式可分为单级和级联放大器；按照所用负载性质可分为谐振放大器和非谐振放大器。 所谓谐振放大器，就是采用谐振回路作负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或选频的作用。 高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。本文从高频小信号谐振放大器的新能参数及优化指标等多个方面讨论该放大器，并用仿真软件实现该放大器的性能，而后得出结论。 关键字：高频小信号谐振放大器Multisim9（10）电路设计与仿真 1、前言 在无线通信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。所以，被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高频信号，这种信号具有窄带特性。而且，通过长距离的通信传输，信号受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，在做进一步处理之前，应当经过放大和限制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大器来完成。这种小信号放大器是一种谐振放大器。 高频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。
运算放大器的稳定性4―环路稳定性主要技巧与经验
运算放大器的稳定性 第4部分（共15部分）：环路稳定性主要技巧与经验 作者：Tim Green，TI公司 本系列的第4部分着重讨论了环路稳定性的主要技巧与经验。首先，我们将讨论45度相位及环路增益带宽准则，考察了在Aol 曲线与1/β曲线以及环路增益曲线Aolβ中的极点与零点之间的互相转化关系。我们还将讨论用于环路增益稳定性分析的频率“十倍频程准则”。这些十倍频程准则将被用于1/β、Aol及Aolβ曲线。我们将给出运放输入网络ZI与反馈网络ZF的幅度“十倍频程准则”。我们将开发一种用于在1/β曲线上绘制双反馈路径的技术，并将解释为何在使用双反馈路径时应该避免出现“BIG NOT”这种特殊情况。最后，我们将给出一种便于使用的实际稳定性测试方法。在本系列的第5部分中，这些关键工具的综合使用使我们能够系统而方便地稳定一个带有复杂反馈电路的实际运放应用。 环路增益带宽准则 已确立的环路稳定性标准要求在fcl处相移必须小于180度，fcl是环路增益降为零时的频率。在fcl处的相移与整个180度相移之间的差定义为相位余量。图4.0详细给出了建议用于实际电路的经验，亦即在整个环路增益带宽（f≤fcl）中设计得到135度的相移（对应于45度的相位余量）。这是考虑到，在实际电路中存在着功率上升、下降及瞬态情况，在这些情况下，运放在Aol曲线上的改变可能会导致瞬态振荡。而这种情况在功率运放电路中是特别不希望看到的。由于存在寄生电容与印制板布局寄生效应，因此这种经验还考虑在环路增益带宽中用额外的相位余量来考虑实际电路中的附加相移的。此外，当环路增益带宽中相位余量小于45度时，即可能在闭环传输函数中导致不必要的尖峰。相位余量越低及越靠近fcl，则闭环尖峰就会越明显。 180 135 45 Frequency (Hz) 90 θ -45 -135o Design for: < Loop Stability Criteria:<-180 degree phase shift at fcl -135 degree phase shift at all frequencies