1.2 擴(kuò)展放大器通頻帶的方法

寬帶放大器的通頻帶主要取決于放大器的上限頻率，因此，要得到頻帶較寬的放大器，必須提高其上限頻率。為此，除了選擇fT足夠高的管子外，還廣泛采用負(fù)反饋、組合電路以及對(duì)電路加以改進(jìn)（高頻補(bǔ)償）等方法，以達(dá)到展寬頻帶的目的。

1.2.1 負(fù)反饋法

采用負(fù)反饋技術(shù)以增寬放大器的通頻帶，是一種非常重要的手段，在寬頻帶放大器中用得最多。負(fù)反饋既能抑制外界因素引起的放大器的增益變化，又能抑制由頻率變化而引起的增益變化。圖1.4是無(wú)負(fù)反饋和有負(fù)反饋時(shí)的放大器幅頻特性曲線。由圖可見(jiàn)，加入負(fù)反饋后中頻電壓增益降低了，但幅頻特性變得平坦了，即通頻帶得到展寬。所以負(fù)反饋是以降低增益為代價(jià)來(lái)展寬頻帶的。而且反饋越深，通頻帶擴(kuò)展得越寬。這里必須指出，加負(fù)反饋后在改善幅頻特性的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生附加相移。如果在中頻段能滿足負(fù)反饋條件，在低頻段或高頻段上，由于這些附加相移的存在，有可能改變反饋信號(hào)的極性，致使負(fù)反饋?zhàn)兂烧答仯斐煞答伔糯笃鞴ぷ鞑环€(wěn)定，這是在實(shí)踐中必須注意的問(wèn)題。

1.2.2 組合電路法

我們知道，影響放大器高頻增益的因素除電路的外接電容、布線電容等外部因素外，主要與三極管內(nèi)部參數(shù)有關(guān)，即結(jié)電容、結(jié)電阻等。考慮到不同組態(tài)的放大電路，即共射（CE）、共基（CB）、共集（CC）有各自不同的特點(diǎn)，如共射電路的電壓增益最高，上限頻率fH卻最低，輸入、輸出阻抗適中；共基電路的電流增益最低，有一定的電壓增益，上限頻率fH較高，輸入阻抗低、輸出阻抗高；共集電路的電壓增益最低，由于它是全電壓負(fù)反饋，所以它的上限頻率fH很高，另外，它的輸入阻抗高、輸出阻抗低。因此，如果將它們合理組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，就可以用較少的元器件組成優(yōu)質(zhì)的寬帶放大器。例如采用“共射-共基”、“共射-共集”等組合形式，均可組成較滿意的寬帶放大器。圖1.5即為常見(jiàn)的幾種組合電路的連接圖。

對(duì)于“共射-共基”組合電路，由于共基電路的上限頻率遠(yuǎn)高于共射電路，所以整個(gè)組合電路的上限頻率取決于共射電路。由圖1.5可以看出，共基電路很小的輸入阻抗作為共射電路的負(fù)載，則共射電路中三極管的密勒等效電容（由Cb′c引起）大大減小，從而提高了共射電路的上限頻率，因此整個(gè)組合電路的上限頻率也提高了。當(dāng)然，負(fù)載減小會(huì)使共射電路的電壓增益下降，但后級(jí)共基電路的電壓增益會(huì)給予補(bǔ)償，使整個(gè)組合電路的電壓增益與單個(gè)共射電路的電壓增益基本相同。“共射-共集”電路則是利用了共集電路的輸出阻抗很小的特點(diǎn)，減小了負(fù)載電容對(duì)電路高頻特性的影響，從而使得組合電路頻帶得到展寬。而“共集-共射”電路中，共集電路很小的輸出阻抗作為共射電路等效的信號(hào)源內(nèi)阻，它使得共射電路的源電壓增益提高，這種組合電路與單級(jí)共射電路相比較，無(wú)論是電壓增益，還是上限頻率都有所提高。其他幾種不再一一敘述。

在實(shí)用電路中，頻帶的展寬往往是幾種方法綜合運(yùn)用的結(jié)果。如圖1.6所示集成寬帶放大器μPC1658C及其應(yīng)用電路，其中圖（a）為μPC1658C的內(nèi)部電路圖，該寬帶放大器的工作電壓為+10V，由VT1、VT2及VT3組成直接耦合放大電路，信號(hào)從第6腳輸入，經(jīng)VT1組成的共射電路放大后，再通過(guò)VT2、VT3的射極跟隨后，從第3腳輸出。整個(gè)放大電路的增益可通過(guò)第2、第5及第7腳來(lái)設(shè)定。由于電路中采用了負(fù)反饋以及“共射-共集”組合等展寬頻帶的措施，使得μPC1658C的工作頻帶可達(dá)0～1 000MHz。圖（b）是μPC1658C用做電視天線放大器的一個(gè)例子。從圖中可以看到，放大器的第2腳與地之間接電阻R1（180Ω），從而減小了VT3發(fā)射極的電流負(fù)反饋?zhàn)饔茫煌瑫r(shí)第7腳接旁路電容到地，使VT1的放大倍數(shù)較大；輸出與輸入之間接與反饋支路R2和C3，形成電壓并聯(lián)負(fù)反饋，使輸出電壓穩(wěn)定，輸出動(dòng)態(tài)范圍加大。

1.2.3 補(bǔ)償法

利用電抗元件進(jìn)行補(bǔ)償以展寬頻帶，是一種簡(jiǎn)便易行的方法，在寬帶放大器中經(jīng)常使用。根據(jù)補(bǔ)償元件接入的電路不同，有基極回路補(bǔ)償、發(fā)射極回路補(bǔ)償以及集電極回路補(bǔ)償。

1．基極回路補(bǔ)償

圖1.7是基極RC補(bǔ)償原理電路圖。圖中RB和CB是補(bǔ)償用的元件。在低頻和中頻時(shí)，CB的容抗較大，RB、CB對(duì)輸入信號(hào)電壓有一定的分壓作用，從而使得放大電路的電壓增益降低。而在高頻時(shí)， CB的容抗減小，RB、CB對(duì)輸入信號(hào)的分壓作用減弱，這樣，放大電路的高頻增益相對(duì)來(lái)說(shuō)就得到了提高，即得到了補(bǔ)償。在脈沖技術(shù)中，由于接入CB以后，它可以使矩形脈沖的上升沿變陡，因此稱CB為加速電容。由于加入CB后改善了高頻特性，亦即展寬了頻帶。

2．發(fā)射極回路補(bǔ)償

發(fā)射極回路補(bǔ)償是廣泛使用的另一種補(bǔ)償方法。圖1.8所示是發(fā)射極回路補(bǔ)償?shù)幕倦娐贰D中RE和CE為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。在一般電路中，為了不致影響放大電路的增益，改善低頻特性，CE往往用得很大，達(dá)50～200μF，此時(shí)稱CE為旁路電容。但是，如果把CE選小些，例如幾皮法及幾百皮法。那么，在低頻和中頻時(shí)，CE可以視為開路，這時(shí)將有一定的電流負(fù)反饋，使得低頻和中頻增益下降。然而，在高頻時(shí)，由于CE容抗的減小，負(fù)反饋減弱，高頻增益相對(duì)來(lái)說(shuō)就得到了補(bǔ)償。這種方法與基極回路補(bǔ)償一樣，實(shí)際上是用壓低中、低頻增益，來(lái)?yè)Q取改善高頻特性的。

3．集電極回路補(bǔ)償

當(dāng)選用fT很高的三極管作為寬帶放大器時(shí)，上限頻率主要受三極管輸出電容、分布電容以及負(fù)載大小的影響。負(fù)載選擇是有限度的，而三極管輸出電容及分布電容又是客觀存在的，因此，要想展寬頻帶，必須設(shè)法對(duì)這些雜散電容進(jìn)行補(bǔ)償。這就是集電極回路補(bǔ)償。

集電極回路補(bǔ)償分并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償和復(fù)合補(bǔ)償。

（1）并聯(lián)補(bǔ)償。圖1.9（a）所示是集電極回路并聯(lián)補(bǔ)償電路，圖1.9（b）所示是它的等效電路。圖中Co 表示輸出回路中的輸出電容，它包括三極管的輸出電容和分布電容。Ci是下一級(jí)的輸入電容。CC是集電極耦合電容，由于它的數(shù)值很大，分析時(shí)可以看成短路。在等效電路中，C=Co+Ci，L是補(bǔ)償電感。在低、中頻時(shí)，電容C的作用可以忽略，L的感抗也很小，可以視為短路。當(dāng)頻率升高時(shí)，C的作用明顯，使增益下降。這時(shí)只要參數(shù)選得合適，L、C將出現(xiàn)并聯(lián)諧振，使得放大電路高頻段的增益得以提升。即使不是諧振狀態(tài)，由于L的感抗隨著頻率的升高而增大，它與RC串聯(lián)也能使總阻抗增大，從而使增益提高。

（2）串聯(lián)補(bǔ)償。串聯(lián)補(bǔ)償電路的原理圖如圖1.10（a）所示，圖1.10（b）所示是它的等效電路。在圖中，Co是本級(jí)輸出電容，它包括了L以前的分布電容；Ci是下級(jí)的輸入電容，它包括了L以后的分布電容；L是補(bǔ)償電感。CC與并聯(lián)補(bǔ)償中一樣，相當(dāng)于短路。在低、中頻時(shí)，L的感抗很小，Co和Ci的容抗則很大，因此它們的作用可以忽略。隨著頻率的增高， Co的容抗變小（與RC相比較），分流作用開始變大。此時(shí)L與Ci趨向串聯(lián)諧振，使Ci端電壓增大，減弱了由于Co的分流作用而使輸出減小的趨勢(shì)。利用L把Co和Ci分隔開，也就減小了電容對(duì)負(fù)載的分流作用。電感L的電感量選得恰當(dāng)時(shí)，可以在比Co開始顯現(xiàn)明顯分流作用時(shí)更高頻率上，使L與Ci產(chǎn)生串聯(lián)諧振，可將幅頻特性曲線提升，提高放大器的上限頻率。

（3）串、并聯(lián)復(fù)合補(bǔ)償。簡(jiǎn)單的并聯(lián)補(bǔ)償或串聯(lián)補(bǔ)償電路只能把通頻帶展寬1.5～2倍。在實(shí)用電路中，常常采用串、并聯(lián)復(fù)合補(bǔ)償?shù)霓k法，進(jìn)行兩次補(bǔ)償。其原理電路圖如圖1.11 （a）所示，等效電路如圖1.11（b）所示。并聯(lián)電感L2也可接在電感L1之后，如圖1.12所示。

如果串、并聯(lián)復(fù)合補(bǔ)償電路中L1和L2的數(shù)值選擇合適，使串、并聯(lián)諧振頻率恰好在高頻端的兩個(gè)不同點(diǎn)上，如圖1.13所示，就可以使高端頻帶進(jìn)一步展寬。為了使幅頻特性平坦，不要出現(xiàn)過(guò)高的尖峰，往往在L1兩端并聯(lián)電阻，以降低其Q值。L2兩端也可以并聯(lián)電阻，但不常用。

圖1.14所示是電視機(jī)的視頻放大電路。放大管為高頻大功率管3DA87B，其fT=100MHz，hfe≥20。為了減小圖像的非線性失真，放大管應(yīng)工作在輸出特性的線性部分，作為甲類放大。它的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻R1、R2確定，C1是輸入耦合電容。

發(fā)射極上的電阻R5、R6、R7，電位器Rp1和電容C3、C4組成串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成可調(diào)的電流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，以穩(wěn)定電路的工作點(diǎn)，并補(bǔ)償高頻特性。其中C3和R6為發(fā)射極補(bǔ)償。集電極電路中的L1、R8和L2組成串、并聯(lián)復(fù)合補(bǔ)償電路，也是用以補(bǔ)償高頻特性的。C6是輸出耦合電容，C5、C7均為濾波電容。