集中选频放大器概述教案.
集成放大器的课程设计
集成放大器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解集成放大器的原理和分类，掌握不同类型放大器的特点和应用场景。
2. 使学生掌握集成放大器的电路组成、工作原理和主要参数，能够分析放大电路的性能。
3. 帮助学生掌握集成放大器的选型和调试方法，提高实际应用能力。
技能目标：1. 培养学生运用集成放大器设计简单放大电路的能力，能够进行电路仿真和实验操作。
2. 提高学生分析和解决集成放大器应用中常见问题的能力，如噪声、稳定性等。
3. 培养学生查阅相关资料，了解集成放大器的发展趋势和新型产品。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养认真、严谨的科学态度。
2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通能力。
3. 使学生认识到集成放大器在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和创新意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程属于电子技术领域，具有较强的理论性和实践性。
2. 学生为高中年级，具备一定的电子基础，求知欲强，喜欢动手实践。
3. 教学要求注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
二、教学内容1. 集成放大器概述- 了解集成放大器的发展历程、分类和特点。
- 掌握常用集成放大器的型号和性能。
2. 集成放大器的工作原理- 学习放大器的基本工作原理，如放大倍数、输入输出阻抗等。
- 掌握差分放大电路、功率放大电路的组成和原理。
3. 集成放大器的电路设计- 学习集成放大器的选型方法和电路设计步骤。
- 掌握反馈电路的设计，分析闭环放大器的性能。
4. 集成放大器的应用实例- 分析典型应用电路，如音频放大器、测量放大器等。
- 学习集成放大器在实际应用中的调试和优化方法。
5. 集成放大器的发展趋势- 了解新型集成放大器的发展动态，如Class D放大器等。
- 探讨集成放大器在新能源、物联网等领域的应用前景。
教学内容安排与进度：1. 第1周：集成放大器概述、分类和特点。
《放大器》教案
《放大器》教案
放大器教案
教学目标
- 了解放大器的工作原理
- 能够区分放大器类型并了解其各自特点
- 掌握放大器电路的设计方法并能够实现放大器电路的布线- 能够测试放大器电路的性能并进行调整
教学内容
1. 放大器的基本概念和工作原理
2. 放大器类型的分类与特点
3. 放大器电路的设计方法
4. 放大器电路的布线与测试
教学步骤
第一步：放大器基本概念和工作原理
1. 讲解放大器的基本概念和工作原理
2. 演示放大器的工作过程
3. 补充放大器的基本元件和符号
第二步：放大器类型的分类与特点
1. 介绍放大器类型的分类与特点
2. 比较不同类型放大器的优缺点
第三步：放大器电路的设计方法
1. 讲解放大器电路的设计方法
2. 教授常用的放大器电路设计技巧第四步：放大器电路的布线与测试
1. 指导学生进行放大器电路的布线
2. 演示放大器电路的测试方法和步骤
3. 指导学生调整放大器电路的性能
教学评价
1. 给学生提供布置作业的机会，鼓励学生自主研究和发现
2. 对实验结果进行分析，帮助学生理解并纠正常见问题教具准备
1. 教师和学生电脑
2. 放大器电路实验板
3. 放大器电路元器件
4. 万用表
教学时间
2个课时。
集中选频放大器课件
可靠性评估
进行长时间工作测试和环 境适应性试验，评估放大 器的可靠性和稳定性。
04
集中选频放大器的应用实例
通信系统中的应用
信号增强
在通信系统中，集中选频放大器用于 放大微弱信号，提高信号传输质量和 距离。
频谱效率
在频分复用通信系统中，集中选频放 大器有助于提高频谱效率，实现更多 信息的传输。
抗干扰能力
音频效果器
在音乐制作和演出中，集 中选频放大器可以作为音 频效果器使用，为声音添 加特殊效果。
医疗设备中的应用
医学成像
在医疗成像设备中，集中选频放 大器用于提高图像质量和分辨率 ，特别是在超声成像和核磁共振
成像中。
生理信号放大
在医疗监测设备中，集中选频放 大器用于放大和记录患者的生理
信号，如心电图、脑电图等。
电路板设计与布局
电路板设计
使用专业软件进行电路原理图设计和PCB版图绘制，确保电路连接正确、布局合理。
布局技巧
遵循电磁兼容性原则，合理安排元器件位置，减小信号干扰和电磁辐射。
调试与测试
01
02
03
静态调试
检查电路中是否存在短路 、断路、极性错误等问题 ，确保电路正常工作。
动态测试
使用信号源和示波器等测 试设备，对放大器的增益 、带宽、失真等性能指标 进行测试和调整。
通过集中选频，放大器能够选择性地 放大所需频段的信号，抑制其他频段 的干扰，提高通信系统的抗干扰能力 。
音频处理中的应用
音质改善
在音频处理中，集中选频 放大器用于改善音质，突 出特定频段的声音，使声 音更加清晰、悦耳。
均衡器
通过调整不同频段信号的 放大倍数，集中选频放大 器可以作为均衡器使用， 对音频进行补偿和修正。
放大器的频率特性和集成运算放大器的应用课件
放大级
放大级是运算放大器的第二级， 主要作用是进一步放大输入信号
，同时提高输出电阻。
输出级
输出级是运算放大器的最后一级 ，主要作用是将放大的信号输出
到负载。
集成运算放大器的主要技术指标
开环增益
开环增益是运算放大器的一个重要指标，它反映 了运算放大器对输入信号的放大能力。
带宽
带宽是运算放大器的另一个重要指标，它反映了 运算放大器的工作频率范围。
03
在音频放大器设计中，还需考虑噪声和失真等性能指标 ，以确保放大后的音频信号质量优良。
应用实例：无线通信系统的频率调制电路
01
无线通信系统中的频率调制电路是实现信号调制的关键部分。
02
选择具有高速响应和低失真的放大器，用于频率调制电路，以
确保信号调制的质量和稳定性。
在频率调制电路中，还需考虑放大器的线性度和带宽等性能指
电流放大器
1 2
电流放大器的基本原理
利用晶体管的Ib控制集电极电流Ic实现电流放大 。
共发射极电流放大器
晶体管的发射极作为输入和输出公共端，基极作 为控制端，集电极作为输出端的电流放大器。
3
共基极电流放大器
晶体管的基极作为输入和输出公共端，发射极作 为控制端，集电极作为输出端的电流放大器。
电压跟随器
03
标，以满足无线通信系统的要求。
应用实例：自动控制系统的反馈控制电路
自动控制系统中的反馈控制电路 用于实现系统输出的调节和控制
。
选择具有高灵敏度和快速响应的 放大器，用于反馈控制电路，以 确保系统控制的准确性和稳定性
。
在反馈控制电路中，还需考虑放 大器的输入和输出阻抗匹配问题 ，以确保系统控制的精度和稳定
集中选频放大器(声表面波滤波器)教案.
2．声表面波滤波器声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好，因此广泛应用于各种电子设备中。
声表面波滤波器的结构示意图及符号如图2-2-8所示。
它是以石英、铌酸锂或锆钛酸铅等压电晶体为基片，经表面抛光后在其上蒸发一层金属膜，通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极，分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。
当输入叉指换能器接上交流电压信号时，压电晶体基片的表面就产生振动，并激发出与外加信号同频率的声波，此声波主要沿着基片的表面与叉指电极垂直的方向传播，故称为声表面波，其中一个方向的声波被吸声材料吸收，另一方向的声波则传送到输出叉指换能器，被转换为电信号输出。
(a)基本结构 (b)电路符号图2-2-8 声表面波滤波器由此可见，在声表面波滤波器中，信号经过电-声、声-电两次转换，且由于基片的压电效应，使得当输入信号频率与叉指换能器固有频率相同时，激发的声波最强，信号传输效率最高；如果输入信号的频率与其固有频率不同，则激发的声波弱，信号传输效率低，偏差越大效率越低，可见叉指换能器具有选频特性。
显然，通过两个叉指换能器的共同作用，使声表面波滤波器的选频特性较为理想。
声表面波滤波器的中心频率、通频带等性能与压电晶体基片的材料，以及叉指电极的几何形状和指条数目有关。
只要设计合理，用光刻技术制造，可保证其有较高的精度，使用时不需调整。
图2-2-9所示为电视接收机中使用的声表面波滤波器的幅频特性。
可见它具有很好的选择性和较宽的频带宽度，但由于内部多次电声转换，插入损耗较大。
为了补偿这种损耗，通常在其前面加一级预中放电路。
-50图2-2-9 声表面波滤波器的幅频特性三、集成中频放大器电路实例集成宽带放大电路种类很多，而且常与其它功能电路一起集成在一块芯片上，大多数是由差动放大电路和能够展宽频带的组合电路构成的，例如共射-共基放大电路、共集-共基放大电路等。
23集中选频放大器(新)
2.3 集中选频放大器
例 如
由两个陶瓷片组成
由九个陶瓷片组成
陶瓷片的Q值比一般LC回路的大，将各陶瓷片的 串并联谐振频率配置得当时，四端陶瓷滤波器可获得 接近矩形的幅频特性。
EXIT
高频电子线路
2.3 集中选频放大器
4. 应用 构成四端陶瓷滤波器
陶瓷滤波器：工作频率为 几百kHz 几十MHz 使用时，其输入阻抗须与信号源阻抗匹配 其输出阻抗须与负载阻抗匹配
5. 陶瓷滤波器的优缺点 优点：体积小、成本低、受外界影响小。
缺点：频率特性较难控制，生产一致性较差，BW不够宽。
石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似，电路 符号一样，但Q值高很多，因此频率特性好， 性能稳定，但价格较高。
EXIT
高频电子线路
2.3 集中选频放大器
二、声表面波滤波器
声表面波滤波器是声表面波（用SAW表示）器件 的一种。 SAW器件是一种利用弹性固体表面传播机械 振动波的器件。 声表面波滤波器优点： 体积小、重量轻、性能稳定、特性一致性好、工作频 率高（几MHz~几GHz）、通频带宽、抗辐射能力强、 动态范围大等
EXIT
高频电子线路
声表面波滤波器
2.3 集中选频放大器
声表面波滤波器结构示意图和图形符号
均匀 叉指 换能 器幅 频特 性曲 线
声表面波滤波器具有下列优点。 (1) 工作频率高，中心频率在10MHz～ 1GHz之 间 ， 且 频 带 宽 ，相对 带 宽 为 0.5%～25%。 (2) 尺寸小，重量轻；动态范围大，可 达100dB。 (3) 由于利用晶体表面的弹性波传送， 不涉及电子的迁移过程，所以抗辐射 能力强。 (4) 温度稳定性好。 (5) 选择性好，矩形系数可达1.2。
集中选频放大器
项目单元3：集中选频放大器
2．集中选频放大器的特点： 集成宽带放大器+集中选频滤波器 优点：增益高；矩形系数接近于1；性能稳定可靠；调整 简单。 缺点：只适用于固定频率的选频放大器。 常用的集中选频滤波器有：陶瓷滤波器、声表面波滤波 器以及晶体滤波器
项目单元3：集中选频放大器
项目单元3：集中选频放大器
一、概述 前面介绍的谐振放大器可用于对窄带信号的选频放大。 1．调谐放大器的特点：三极管+LC谐振回路 缺点： ①通常一级放大满足不了要求，故需采用多级放大电路； ②要求每级均有LC谐振回路, 故元器件多，调整麻烦； ③不易获得较宽的通频带, 选择性也不够理想； 随着电子技术的发展, 窄带信号的放大越来越多地采用集 中选频放大器。
二、集中选频滤波器 1．陶瓷滤波器 1）工作特点：陶瓷滤波器是由压电陶瓷片构成，这种陶 瓷片具有压电和谐振特性。 ①压电效应：陶瓷片发生机械形变时，表面会出现电荷； 同样，当陶瓷片两极加上电压时，就会产生机械形变，因 而存在固有振荡频率。 ②谐振特性：当外加信号频率与陶瓷片固有振荡频率相同 时，陶瓷片就会产生共振，在外电路形成最大电流，相当 于电路产生了串联谐振，故把它称为电压谐振。 将不同频率的压电陶瓷片进行适当的组合连接，就可以得 到接近于矩形幅频特性的陶瓷滤波器。陶瓷片数目越多， 滤波性能就越好。
Rs ＋ Us － 吸收材料 L 声表面波 传播方向 RL
a
b
图2.36
声表面波滤波器结构示意图
项目单元3：集中选频放大器
输入信号加到发端换能器上时，叉指间便会产生交变的电 场，在基片和不太深的内部产生机械形变，从而形成声表 面波；它将沿着垂直于叉指的左右两个方向传播。向左传 播的声表面波将被涂在左边基片上的吸收材料所吸收，向 右传播的声表面波，到达接收端后，将机械波转换成电信 号，送给负载。 声表面波滤波器的中心频率、通频带等与基片材料以及叉 指电极的几何尺寸和形状有关。 3）优点：体积小，重量轻，性能可靠稳定，矩形系数小于 1.2，适于批量生产。 电视机中就采用了声表面波滤波器。
集中选频滤波器
本章小结
高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。 扩展频带的方法有负反馈法、组合电路法和补 偿法。 小信号谐振放大器是一种窄带放大器，由放大 器和谐振负载组成 ，具有选频或滤波功能。按 谐振负载的不同，可分为单调谐放大器、双调 谐放大器等。 集中选频放大器是由集中选频滤波器和宽带放 大器组成。常用的集中选频滤波器有陶瓷滤波 器、声表面波滤波器等。
f0 2 1 Qe
1 n
1 n
1.3 小信号谐振放大器
6、双调谐放大器
1) 集电极负载为双调谐耦合回路 2) 初、次级均采用了部分接入方式
双调谐放大器性能特点：
双调谐放大器在临界耦合的条件下谐振电 压增益是单调谐的1/2倍。 双调谐的通频带和单调谐通频带的关系： f0 BW0.7 2 Qe 矩形系数小于单调谐，选择性好，即
1.3 小信号谐振放大器
4、单级单调谐放大器
① 集电极负载为LC并联谐振回路 ② 采用了部分接入方式
单级单调谐放大器的性能分析：
• 谐振频率： f 0 • 通频带：BW0.7
1 2 LC
其中：C∑为等效的回路总电容。
BW0.1 • 矩形系数： K 0.1 9.95 BW0.7
R Qe R0C 其中：Qe为回路的有载品质因数。有： 0 L
关于暂态法分析
• 依据：任一信号都可看成由许多起始时间不 同、幅度不同的矩形脉冲的叠加。 • 方法：通过观察矩形脉冲经宽带放大器放大 后波形的失真情况，来判断该放大器的相关 特性。 应用连接图示
1.2 扩展通频带的方法
1、负反馈法
1.2 扩展通频带的方法
2、组合电路法
放大电路三种组态的特点：
共射：Au大，Ri、Ro中，fH低 共集： Au小， Ri大，Ro小， fH高 共基： Au大， Ri小， Ro大， fH较高
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小信号调谐放大器虽然有增益高、矩形系数好等优点而应用较广，但也还存在着一些缺点：如多级放大器中因谐振回路多，每级都要调谐，故调整不方便；回路直接与有源器件相联，其频率特性会受到来自晶体管参数、分布参数变化的影响，使其不能满足某些特殊频率特性的要求，如频带很窄，或者要求通频带外衰减很大的场合。
随着集成电路技术的飞速发展，许多具有不同功能特点的新的集成放大电路不断出现，给电子电路开发与应用提供了极为有利的条件。
对干采用集成放大电路构成高频选频放大器来说，通常是采用集中滤波和宽频带集成放大电路相结合的方式来实现，它被称为集中选频式放大器。
因多用于中频段，故又称为集成中频放大器。
目前，宽频带集成放大电路的型号很多，各自的性能和适应范围也有所不同。
使用时可根据放大器的技术指标要求查阅有关的集成电路手册，选用合适的集成电路。
对干集中滤波器可选用频率特性合适的陶瓷滤波器、晶体滤波器、声表面波滤波器或LC 滤波器。
一、集成中频放大器的组成
图2-2-1是集中选频式放大器的组成示意框图。
它是由线性宽带放大器和集中滤波器组成，宽带放大器多用集成宽频带放大器，它体积小，性能好，可靠性高。
由于集中滤波器通常是固定频率的，所以其宽放的频带也只需比滤波器的通频带宽些就可以了，如接收机的中频放大器。
图(a)中，集中滤波器接在高增益宽带放大器的后面。
这里宽带放大器只是表示放大器本身的频带宽度比放大的信号频带以及集中滤波器的频带更宽一些。
(a)(b) 前放大 宽放大 集滤波
(a)(b)
图2-2-1 集成中频放大器组成框图
当集成选频式放大器用于接收机中放时，为了避免有用信号频率附近的干扰信号在宽带放大器中产生的非线性作用，通常将集中滤波器放在高增益放大器之前，如图(b)所示。
若集中滤波器衰减较大时，为避免使中放噪声系数加大，可在集中滤波器前加低噪声的前置放大器，以补偿滤波器的损耗。
起选频作用的部件是一个具有高选择性的集中滤波器，常用的有LC 带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器等等。
目前，这些滤波器已得到广泛应用。
因晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似，下面简单介绍陶瓷滤波器和声表面波滤波器。