低频低噪声高增益放大器
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电路中的运算放大器有哪些特点和应用运算放大器是电路中应用广泛的一种电子器件,它具有许多特点和应用。
本文将介绍运算放大器的特点,并探讨其在电路中的各种应用。
一、特点1. 高增益:运算放大器的主要特点之一是具有较高的电压增益。
它能够将输入信号增加到一个较高的水平,以便于后续的处理和分析。
2. 宽频带宽:运算放大器的频带宽度较宽,能够处理较高频率的信号。
这使得它在许多应用中都能够提供精确和有效的放大功能。
3. 低噪声:运算放大器通常具有较低的噪声水平,这使得它在信号处理中非常有用。
低噪声的特性使得运算放大器能够提供更清晰和准确的信号放大。
4. 高输入阻抗和低输出阻抗:运算放大器的输入阻抗很高,可以减小对输入信号源的负载,保持传输信号的完整性。
同时,输出阻抗较低,能够驱动负载电路。
5. 可调节增益和偏置:运算放大器通常具有可调节的增益和偏置特性,这使得它在不同应用场景下能够灵活应对和满足需求。
二、应用1. 信号放大和滤波:运算放大器广泛应用于信号放大和滤波电路中。
通过调节放大器的增益和频率响应,可以实现对信号的放大和滤波功能,使得信号的频率范围和振幅得到控制和优化。
2. 模拟计算:运算放大器也常用于模拟计算电路中。
其高增益和精确性能使其成为模拟电路中一种重要的元器件,例如用于模拟加法、乘法、积分和微分等运算。
3. 电压比较和开关:运算放大器的高增益和灵敏度使其非常适合于电压比较和开关电路的应用。
通过将运算放大器配置为比较器或开关,可以实现对电压信号的比较和控制。
4. 反馈控制系统:运算放大器在反馈控制系统中起着至关重要的作用。
通过引入适当的反馈电路,可以实现对电路稳定性、增益和响应速度的控制。
5. 传感器信号处理:运算放大器还广泛应用于传感器信号处理中。
传感器常常输出微弱的信号,而运算放大器能够对这些信号进行放大和处理,以提高信号的灵敏度和稳定性。
6. 精密测量仪器:运算放大器也被广泛应用于精密测量仪器中。
达林顿管的作用一、引言达林顿管是一种电子管,也称为双级放大器管。
它是由英国物理学家达林顿在20世纪20年代发明的,用于放大低频信号。
达林顿管具有许多优点,如高增益、低噪声、低失真等,在音频放大器、功率放大器等领域得到广泛应用。
二、基本结构达林顿管由两个晶体管组成,一个是NPN型晶体管,另一个是PNP 型晶体管。
这两个晶体管的基极和发射极互相连接,形成了一个三端口的电路。
其中NPN型晶体管的集电极连接到PNP型晶体管的基极上,而PNP型晶体管的集电极则作为输出端口。
三、工作原理当输入信号加到达林顿管的基极时,第一个晶体管开始工作,并将信号放大后输出到第二个晶体管的基极上。
第二个晶体管再次将信号进行放大,并输出到集电极上。
通过这种级联方式,达到了高增益的效果。
此外,在达林顿管中,第一个晶体管工作时会将其输出与第二个晶体管的基极形成负反馈回路,从而减小了整个电路的失真度。
因此,达林顿管具有低失真、高增益的特点。
四、应用领域1.音频放大器在音频放大器中,达林顿管常用于驱动扬声器。
由于其高增益和低失真的特点,可以将输入信号放大到足够的电平,从而使扬声器发出清晰、响亮的声音。
2.功率放大器在功率放大器中,达林顿管常用于输出级。
由于其高电流和低压降的特点,可以将信号输出到足够大的负载上,从而实现功率放大。
3.其他领域除了音频放大器和功率放大器外,达林顿管还广泛应用于其他领域。
例如,在电源稳压电路中可以使用达林顿管作为稳压管;在光伏电池阵列中可以使用达林顿管作为充电控制器等。
五、总结综上所述,达林顿管是一种具有高增益、低噪声、低失真等优点的电子元件。
它通过级联两个晶体管来实现信号放大,并具有广泛的应用领域。
在今后的科技发展中,达林顿管将继续发挥重要的作用。
REGION INFO 数字地方北斗s频段腦声放大器的设计♦黄超庄玉林龚志丹李永海贾浩田摘要:针对北斗S频段低噪声放大器的设计和优化问题,论文提出了两级级联放大器的设计框架,通过共扼匹配提高系统的增益,通过最佳阻抗匹配降低系统的噪声系数,并根据设计需要进行指标分配、系统仿真、实物制作和测试。
实测结果表明,所设计的北斗S频段低嗓声放大器的增益可达34.82dB、噪声系数可达l.OldB。
论文设计并实现了符合北斗系统指标要求的高增益、低嗓声、频率选择性强的低嗓声放大器,从而为北斗系统的推广和应用做出了一定贡献。
关键词:中国北斗卫星导航系统;低噪声放大器;噪声系数近年来,我国正致力于北斗导航系统的研究和完善,先后自主发展了北斗一代RD SS系统和北斗二代RN SS系统m。
除了具备G P S系统的导航、定位功能外,北斗一代RD SS系 统还具备独特的短报文通信功能,其在通信、应急等场合始 终起着关键的作用。
由于国家的大力扶持,北斗卫星导航系 统正逐步走向成熟,并在全球范围内逐步深入到其他的产业 当中M。
作为北斗一代RD SS系统接收通道的核心部分,北 斗S频段低噪声放大器的设计结果直接影响到通信终端整的 性能、成本和尺寸[4^。
北斗一代RD SS系统接收通道的低噪声放大器具有T.作 信号频率高、带宽窄、增益高、易自激等特点161,对于设计提出了较高的要求,需要综合考虑各项关键指标才能设计出 性能优良的低噪声放大器。
例如:文献[7]设计了一款高增 益的低噪声放大器,由于缺乏抗干扰设计,该设备在电磁干 扰较严重的场合无法正常工作。
文献[8]设计了一款北斗S 频段低噪声放大器,由于增益较低,该设备容易受到高楼等 遮挡的影响。
考虑到实际使用,本文采用两级级联结构设计 高增益的低噪声放大器,并通过合理应用滤波器提高系统的 抗干扰能力。
一、方案设计根据北斗系统的IC D文件,北斗S频段低噪声放大器的 设计要求如表1所示。
低噪声放大器的设计原则与方法
康冠光电放大器的指标有高性能的泵浦激光器,高增益掺饵光纤以及独特的控制保护电路。
实现了低噪声、高稳定性输出。
设计的方法有两种:
(1)先按普通放大器设计,即只考虑增益,带宽,输入阻抗等指标。
然后在设计过程中校核噪声是否符合指标,若不符合,则修改某些参数重新计算,直到符合噪声指标,同时也满足其他指标为止。
这种方法只适用于对噪声要求不高的场合。
(2)与上一种方法相反,首先考虑的是噪声特性并满足其要求,然
后再考虑增益,带宽,和阻抗,满足了噪声指标不一定能满足增益,带宽和阻抗的要求,这时可以采用不同的组态,或加快反馈,或增减放大器的级数进行调节,使之符合要求。
为了获得足够的增益,一般采用多级放大器,但级数多了会使得通频带变窄,这可以用负反馈,或组合电路来加宽通频带,负反馈还可以稳定电路增益,改变输出,输出阻抗以及减少失真,但要注意,引入反馈后,会引入新的噪声源,可能是放大器的噪声性能变坏。
可以按一定的原则引入负反馈,使新引入的噪声减到最小。
以致可以忽略不计。
经过上诉改造后。
再回头检验一下噪声,这样,经过几次反复就能得到满意的结果。
这种方法比较常用。
电路中的放大器有哪些分类在电路中,放大器是一种常见的电子设备,用于增加信号的幅度,从而提供更强的输出。
放大器可以根据其工作原理和设计特点进行分类。
本文将介绍几种常见的电路中的放大器分类。
1. 按照工作原理分类:放大器可以根据其工作原理分为线性放大器和非线性放大器。
1.1 线性放大器:线性放大器是指输出信号的幅度与输入信号的幅度成正比,而且输出信号不会发生失真。
常见的线性放大器有:- 电压放大器(Voltage Amplifier):将输入电压信号放大,输出为电压信号。
- 电流放大器(Current Amplifier):将输入电流信号放大,输出为电流信号。
- 功率放大器(Power Amplifier):将输入信号放大到更高的功率水平。
1.2 非线性放大器:非线性放大器是指输出信号的幅度与输入信号的幅度存在非线性关系,输出信号可能发生失真。
常见的非线性放大器有:- 压控放大器(Voltage-Controlled Amplifier):输出信号的幅度受控制电压的变化而变化。
- 流控放大器(Current-Controlled Amplifier):输出信号的幅度受控制电流的变化而变化。
- 反馈放大器(Feedback Amplifier):通过对输出信号进行反馈控制来实现放大功能。
2. 按照放大器的频率范围分类:放大器也可以根据其工作频率范围进行分类,常见的分类有低频放大器、中频放大器和射频放大器。
2.1 低频放大器:低频放大器主要用于放大低频信号,其频率范围一般在几赫兹(Hz)到几千赫兹(kHz)之间。
2.2 中频放大器:中频放大器广泛应用于无线通信和广播领域,其频率范围通常在几千赫兹(kHz)到几百兆赫兹(MHz)之间。
2.3 射频放大器:射频放大器主要用于无线通信和雷达等应用中,其工作频率范围一般在几百兆赫兹(MHz)到几十吉赫兹(GHz)之间。
3. 按照放大器的类型分类:另外,根据放大器的性质和应用领域,还可以将放大器分为几类,如以下几个例子所示:3.1 差分放大器(Differential Amplifier):差分放大器是一种常见的放大器电路,具有良好的抗干扰性能和共模抑制能力,常用于模拟信号的放大。
四种常用放大器及应用常用的四种放大器是:运算放大器、功率放大器、音频放大器和射频放大器。
首先,运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种重要的电子放大器,它有很多应用。
它具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
运算放大器最常见的应用是运算放大电路,用于实现各种算法和信号处理。
运算放大器还可用于比较器、振荡器、多谐波振荡器等电路。
此外,运算放大器还常用于仪器仪表、模拟计算机、数据采集系统和传感器等领域。
其次,功率放大器(Power Amplifier)是用来放大输入信号的功率的放大器,用于驱动负载。
功率放大器通常分为A类、B类、AB类、C类和D类等。
功率放大器广泛应用于音频系统、无线电通信系统、雷达系统和太阳能系统等领域。
其中,音频功率放大器用于扬声器系统,提供足够的功率以产生高音质音乐;无线电通信系统和雷达系统中的功率放大器通常需要驱动天线以产生更大的发射功率;太阳能系统中的功率放大器用于将太阳能电池板的输出电压提高到适合之后的电路或网络使用的电压。
第三种常用放大器是音频放大器,用于增强音频信号的幅度。
音频放大器一般分为低功率放大器和高功率放大器两类。
低功率放大器通常用于便携式音频设备,如手机、MP3播放器等。
高功率放大器则广泛应用于音响系统和放大器组件,以获得更高的音响质量和音响功率。
音频放大器还有各种不同类型,例如A类、B类、AB类和D类音频放大器,它们在功率效率、失真和音质上存在差异。
最后,射频放大器(Radio Frequency Amplifier)是用于放大射频信号的放大器。
射频放大器广泛应用于通信系统、雷达系统、遥控系统、卫星通信系统等领域。
射频放大器通常要求具有高增益、低噪声和高线性度。
根据应用需求,射频放大器也可分为小功率放大器和高功率放大器两类。
小功率射频放大器通常用于低功率无线电设备和无线电接收机,而高功率射频放大器则用于要求更大发射功率的无线电设备。
各种不同类型的运算放大器介绍董婷076112班一.uA741M,uA741I,uA741C(单运放)高增益运算放大器用于军事,工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
这些类型还具有广泛的共同模式,差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
目前价格1元/个。
uA741主要参数ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS最大额定值ELECTRICAL CHARACTERISTICS VCC = ±15V, Tamb = +25°C (unless otherwise specified) 电气特性二.CA3140 高输入阻抗运算放大器CA3140高输入阻抗运算放大器,是美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上,该CA3140A和CA3140 BiMOS运算放大器功能保护MOSFET的栅极(PMOS上)中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。
操作电源电压从4V至36V(无论单或双电源),它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.(互补对称金属氧化物半导体)卓越性能的运放。
主要运用于单电源放大器在汽车和便携式仪表,有源滤波器,比较器,采样保持放大器,长期定时器,光电仪表,探测器,TTL接口,入侵报警系统,函数发生器,音调控制,电源,便携式仪器。
工作范围为-55 ºC —125 ºC。
目前生产厂家主要是INTERSIL公司和HARRIS公司,报价为:2.7—3元/个。
引脚图三.OP07C运算放大器OP07C是一款低失调低漂移运算放大器。
生产厂家主要有德州仪器公司和AD公司。
这款运算放大器具有非常低的输入失调电压,所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
开关电容放大器原理开关电容放大器是一种常用的放大器电路,它利用开关电容的工作原理实现信号放大。
本文将从工作原理、特点及应用等方面介绍开关电容放大器。
一、工作原理开关电容放大器的核心元件是电容和开关。
当开关导通时,电容以很高的速度充电或放电,实现对输入信号的采样。
当开关断开时,电容的电压被保持住,作为输出信号。
通过开关的连续开关和断开,电容的电压被迅速采样和保持,实现了信号的放大。
二、特点1. 高增益:开关电容放大器具有很高的增益,可以达到几十倍甚至更高。
这使得它在需要放大弱信号的场合有很大的优势。
2. 宽带宽:开关电容放大器的带宽相对较宽,可以达到几十MHz甚至更高。
这使得它在高频信号放大的应用中表现出色。
3. 低噪声:由于采用了开关电容的工作原理,开关电容放大器的噪声较低,可以得到较为清晰的输出信号。
4. 低功耗:开关电容放大器的功耗较低,适用于需要节能的场合。
5. 高稳定性:开关电容放大器具有较高的稳定性,对温度、电源变化等因素的影响较小。
三、应用开关电容放大器在很多领域都有广泛的应用。
以下是其中几个常见的应用场景:1. 通信领域:开关电容放大器可以用于无线通信中的中频放大、解调等环节,提高信号质量和传输距离。
2. 音频领域:开关电容放大器可以用于音频放大器中的前级放大,提高音频信号的音质和音量。
3. 传感器信号处理:开关电容放大器可以用于传感器信号的放大和处理,提高传感器的灵敏度和稳定性。
4. 仪器仪表领域:开关电容放大器可以用于仪器仪表中的信号放大和检测,提高仪器的性能和精度。
开关电容放大器是一种利用开关电容工作原理的放大器电路,具有高增益、宽带宽、低噪声、低功耗和高稳定性等特点。
它在通信、音频、传感器信号处理和仪器仪表等领域有广泛的应用。
通过深入理解其原理和特点,我们可以更好地应用开关电容放大器,提高电路的性能和效果。
用于检测[1f]电噪声的低噪声放大器设计与仿真作者:李一帆郭树旭郜峰利来源:《现代电子技术》2015年第04期摘要: [1f]低频电噪声是评估半导体器件质量和寿命的一个重要因素。
由于[1f]低频电噪声极其微弱,为了检测它,同时最大程度降低放大器的本底噪声,低噪声放大器的设计和实现是至关重要的一个环节。
针对[1f]低频电噪声信号的特性,在现有低噪声放大器基础上进行优化改进,设计出一款频率极低的低噪声放大器,在0.1 Hz~100 kHz频率下具有高增益和低噪声特性。
仿真结果表明,在10 Hz处噪声系数达到1.80 dB。
关键词: [1f]噪声;极低频;高增益;低噪声放大器中图分类号: TN710⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2015)04⁃0080⁃04随着通信、生物等众多领域对微弱信号检测的要求日益提高,放大器对低噪声的要求已成为弱信号检测的重要课题之一。
放大器的本底噪声对微弱信号的影响不可忽视,低频段噪声对被测[1f]信号影响最大,因此必须对低频段的本底噪声进行有效地抑制[1]。
当前国内对低频低噪声放大器的研究较少、难度较大,并且应用于[1f]电噪声信号放大并不理想,具体表现为带宽下限的最低频率不够低,以及对极低频率噪声的抑制不够好。
因此,本文针对放大[1f]电噪声信号,进行放大器的低噪声设计。
1 放大器的低噪声设计1.1 放大器设计原理放大器设计目标是放大已提取出的[1f]信号,同时降低放大器本身的[1f]噪声。
[1f]噪声信号具有以下特点:频率范围低,频率越低幅度越大,最低频率极低,可小于1 Hz,电压幅度在10-7~10-5 V之间[2]。
因此可以确定放大器为超低频放大器,且输入信号幅度为μV量级。
已知放大器的带宽增益积为定值,而[1f]信号的频带范围较窄,所以可以通过合理的降低带宽,来增加放大器的增益,更好地放大微弱信号。
在满足增益以及带宽特性的同时,降低放大器的本底噪声,只采用一级放大是不能实现的。
双运放原理双运放是一种常用的集成电路,也称为双运算放大器。
它由两个独立的运算放大器组成,通常用于信号处理、滤波、放大和混频等电路中。
双运放具有高增益、低噪声、高输入阻抗和低输出阻抗等特点,被广泛应用于各种电子设备和仪器中。
双运放的原理主要基于运算放大器的工作原理。
运算放大器是一种差分放大器,它具有两个输入端和一个输出端。
根据运算放大器的特性,我们可以将双运放的原理分为以下几个方面进行介绍。
首先,双运放的输入端具有高输入阻抗。
这意味着双运放可以接受来自外部电路的输入信号,而不会对外部电路产生影响。
这种特性使得双运放可以灵活地应用于各种电路中,并且能够有效地减小电路之间的干扰。
其次,双运放具有高增益。
当输入信号经过双运放放大后,输出信号的幅值会显著增大。
这使得双运放可以用于放大微弱的信号,同时保持信号的稳定性和准确性。
另外,双运放还具有低噪声。
在信号放大过程中,噪声往往是一个不可忽视的问题。
双运放通过优化电路结构和材料选择,有效地减小了噪声的影响,保证了信号的清晰度和准确性。
此外,双运放还可以实现信号的滤波和混频。
通过合理设计电路结构和选择合适的参数,双运放可以对输入信号进行滤波处理,滤除掉不需要的频率成分,从而得到所需的信号。
同时,双运放还可以实现不同频率信号的混频,将多个信号进行混合处理,得到新的频率信号。
综上所述,双运放是一种功能强大的集成电路,具有高增益、低噪声、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
它的工作原理基于运算放大器的特性,可以灵活应用于各种电子设备和仪器中,实现信号的放大、滤波和混频等功能。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求和电路特性选择合适的双运放,并合理设计电路结构,以发挥其最大的作用。
2~18 GHz超宽带低噪声放大器芯片研制文晓敏;李斌【摘要】低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的灵敏度和噪声有至关重要的影响。
采用OMMIC公司70 nm GaAs mHEMT工艺研究和设计了一款工作频率为2~18 GHz的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为2 mm×1 mm。
放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示,全频带增益大于28 dB,噪声温度平均值为93 K,直流功耗150 mW,无条件稳定。
该放大器芯片覆盖了射电天文S,C,X,Ku 4个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和毫米波段超宽带中频放大模块。
【期刊名称】《天文研究与技术-国家天文台台刊》【年(卷),期】2019(16)3【总页数】7页(P278-284)【关键词】低噪声放大器;GaAs;mHEMT;超宽带;单片微波集成电路【作者】文晓敏;李斌【作者单位】中国科学院上海天文台,上海200030;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TN722.3作为射电天文望远镜接收机前端的核心器件,低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)不仅要将天线接收到的来自外太空的微弱信号进行低噪声放大,还要求具有较高的增益抑制后级链路的噪声,保持接收系统的灵敏度。
单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuits, MMIC)形式的低噪声放大器芯片是实现超宽带、低噪声、高增益器件的重要途径。
变组分高电子迁移率晶体管(Metamorphic High-eletron-mobility Transistor, mHEMT) 具有高频、高功率及噪声性能好的优点,广泛应用于雷达、遥感、辐射测量等领域[1]。
本文设计单片微波集成电路低噪声放大器芯片所用的OMMIC D007IH mHEMT工艺,拥有70 nm栅长和高掺铟沟道,在组分缓变的缓冲层上生长高铟浓度的外延活跃层,从而实现与砷化镓(GaAs)衬底的平稳过渡,因而使其具有极低的噪声和超高频特性[2]。
低噪声放大器(LNA)是GPS干扰机接收到GPS信号后经过的第一个模块,由文献[1]噪声系数级联公式:式中F0表示系统总得噪声系数,Fi和Gi分别表示各级的增益和噪声系数。
可以看出,第一级电路的噪声要求是最为严格的,也是整个系统的噪声性能影响最为重要的。
LNA的主要任务是在产生尽可能低噪声的前提下对射频信号进行放大以降低后级模块产生的噪声对信号的影响。
为了达到这样的效果,LNA 与外界的匹配对其自身以及整个接收机而言起到了至关重要的作用,而通常是要求LNA 的输入阻抗达到50 Ω。
总的来说,希望LNA 具有高增益,低噪声系数,高线性度和低功耗等性能。
(只考虑单频GPS信号,即只需要窄带LNA)对于LNA 结构的选择而言,通常有四种拓扑结构供选择,分别是:输入端并联电阻的共源放大器结构;并联-串联反馈放大器结构;共栅放大器结构;源简并电感型共源放大器结构。
并且:(1)输入端并联电阻的共源放大器结构:文献[1]分析了该结构的放大器。
通过并联50 Ω的电阻来达到匹配的效果。
虽然主极点频率提高了一倍,但是放大器的低频电压增益下降了一半。
并联电阻的加入使得:a:引入了与输入源噪声一样大小的热噪声,该热噪声使得该放大器的噪声系数比较大。
B:信号进入共源放大器之前就衰减了一半,增加了共源放大器内部产生的噪声对噪声系数的贡献。
由于噪声性能很差,不是理想的低噪声放大器结构。
(2)共栅放大结构:当栅源寄生电容不是很大,工作频率不是很高时,即输入阻抗虚部不是很大时,可以实现较好的阻抗匹配。
高频下,各种寄生效应和晶体管源端所接偏置阻抗引入的噪声都会降低放大器的噪声性能。
在某些性能要求不高的应用中,这种结构可以作为低噪声放大器来使用。
该结构还可作为宽带低噪声放大器的一个可选结构,加以改进和优化用来实现宽带低噪声放大器。
(3)并联-串联反馈放大器结构该结构为宽带放大器的一种典型结构。
但是,在噪声性能方面,由于受到反馈电阻和源简并电阻(可用电感代替)的热噪声影响,对放大器的噪声还是影响较大。
ne5532工作原理NE5532是一款双运算放大器,常用于音频信号放大电路中。
它采用了高增益、低噪声和低偏置电流的特性,使其在音频应用中表现出色。
NE5532的工作原理主要涉及到放大器基本电路结构、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等方面。
首先,NE5532的放大器基本电路结构是一个由多个级联放大器组成的组合电路。
它采用了双差动输入端结构,使得输入信号以对称形式输入到放大器中,可以有效减少共模噪声的影响。
同时,它的输出端采用了类A/BAB式输出结构,使得放大器具有较低的失真和较高的输出电流。
在NE5532中,输入阻抗是一个重要的参数,它决定了输入信号源与放大器之间的配合情况。
NE5532的输入阻抗较高,大约为20MOhm,这使得它能够和不同的输入信号源匹配,并且能够降低信号源对输入端的负载影响,减少因此引入的失真。
另外,NE5532的输出阻抗也是一个重要的参数。
NE5532的输出阻抗很低,大约为0.1Ohm,这意味着它能够以较低的驱动电流输出信号,降低电流噪声和失真。
同时,较低的输出阻抗也有助于提高电路的电流输出能力,使得它能够驱动低阻抗负载。
NE5532的频率响应是指它在不同频率下的增益特性。
NE5532在设计上采用了内部频率补偿的方式,使得它在整个可听频率范围内具有较平坦的增益特性。
这就意味着它能够准确地放大音频信号,并且在高频段能够保持较低的失真和较好的稳定性。
除了以上几个关键的工作原理外,NE5532还具有许多其他特点。
例如,它的功率供应电压范围较宽,可以在单电源或双电源供电下工作。
这使得它在不同的应用场合下具有较高的灵活性。
此外,NE5532还具有较低的噪声和较高的动态范围,这使得它能够处理较低的输入信号和较大的动态范围,提供高质量的音频输出。
综上所述,NE5532是一款性能优秀的双运算放大器,它在音频信号放大电路中具有重要的作用。
它的工作原理包括放大器基本电路结构、输入阻抗、输出阻抗和频率响应等方面。
2~4GHz宽带高增益小型化限幅低噪声放大器周全;邓世雄【摘要】为适应微波混合集成电路向多功能、高性能、小型化及低成本方向的发展趋势,设计了一种具有限幅、开关功能的宽带平衡式低噪声放大器,利用微波薄膜混合集成电路工艺和多芯片微组装模块(MCM)集成技术将限幅电路、宽带平衡式放大电路、开关电路和TTL转换电路一体化集成到全密封金属管壳,阐述了该限幅低噪声放大器的高功率限幅、高增益、宽带低噪声及小体积设计.限幅低噪声放大器工作在2~4 GHz,限幅功率大于250 W(脉宽1 ms,30%占空比),增益大于38 dB,电压驻波比小于1.4,噪声系数小于1.4 dB,恢复时间小于1.0μs.限幅低噪声放大器采用+5V电源,开关控制端采用TTL电平,外形尺寸24 mm×12 mm×5.0 mm.技术指标满足设计要求.【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】5页(P98-101,109)【关键词】混合集成电路;低噪声放大器;限幅器;小型化【作者】周全;邓世雄【作者单位】中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051;中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051【正文语种】中文【中图分类】TN722.30 引言限幅低噪声放大器作为T/R组件中的重要组成部分,被大量应用于车载、机载、舰载雷达。
随着雷达向着高效率、高输出功率以及质量轻、体积小、集成化的方向发展,要求T/R组件中限幅器承受功率越来越高,同时对具有多功能的小体积管壳封装类限幅低噪声放大器的需求越来越迫切[1]。
2015年Qorvo公司推出了工作频率2~4 GHz、限幅功率200 W 的TGL2927-SM型限幅器单片(脉宽500 μs,占空比15%),但对于更高限幅功率、更大占空比的限幅器单片,国内外未见报道。
目前,由于采用单片电路工艺很难实现对高功率限幅器和低噪声放大器的一体化集成,采用微波薄膜混合集成电路工艺设计的小型化管壳封装类限幅低噪声放大器凸显出巨大优势,具有广阔的应用市场。
低噪声放大器的设计-射频课程设计射频设计报告低噪声放大器的设计目录1 前言 ........................................................................... ........................................ 1 2 低噪声放大器的主要技术指标 (1)2.1 工作频率与带宽 ........................................................................... ......... 1 2.2 噪声系数 ........................................................................... ..................... 2 2.3 增益 ........................................................................... ............................. 2 2.4 放大器的稳定性 ........................................................................... ......... 3 2.5 输入阻抗匹配 ........................................................................... ............. 3 2.6 端口驻波比和反射损耗 (3)3 低噪声放大器的设计指标 ........................................................................... .... 4 4 设计方案 ........................................................................... .. (5)4.1 直流分析及偏置电路的设计 ................................................................ 5 4.2 稳定性分析 ........................................................................... ................. 7 4.3 匹配网络设计 ........................................................................... ............. 9 4.4 最大增益的输出匹配 ..........................................................................12 4.5 匹配网络的实现 ........................................................................... ....... 16 4.6 版图的设计 ........................................................................... ............... 17 5. 学习心得 ........................................................................... ............................. 23 参考文献............................................................................ . (24)1 前言低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)是射频接收机前端的重要组成部分。
低噪声前置放大器设计前置放大器是音频电路中非常重要的一环,它的作用是把微弱的信号放大到足够的水平,以便进一步处理。
但是,前置放大器的设计常常面临着两个矛盾的要求:一方面要有足够大的增益,另一方面却受到噪声的影响。
所以,低噪声前置放大器的设计就显得尤为重要。
一、前置放大器的作用在音频系统中,前置放大器一般用于放大信号源的信号。
常见的信号源包括唱头、话筒、电吉他、电视机、录音机等。
这些信号来源的信号一般都较弱,需要通过前置放大器进行放大,以便后续的处理电路对信号进行处理。
二、前置放大器的设计要求前置放大器的设计要求在于:高放大倍数、高输出阻抗、低噪声系数、线性度高等。
其中,低噪声是比较关键的一个因素。
低噪声是指前置放大器在工作时,所产生的噪声尽量小。
因为信号在传输的过程中,总会被外部环境的噪声所干扰。
这些干扰对信号有一定的影响,而前置放大器的噪声就会使这种影响更加显著。
三、低噪声前置放大器的设计方法设计低噪声前置放大器的方法有很多,这里介绍一种通用的方法:1、选择低噪声电源前置放大器的电路设计中应该考虑到电源的质量,因为电源的噪声直接会影响到整个电路的噪声。
选择低噪声电源可以降低电源本身的噪声,从而降低整个电路的噪声。
2、选择低噪声元器件在电路设计中,选择低噪声的电阻、电容等元器件是非常重要的。
这些元器件的噪声系数较低,可以减少电路中的噪声。
3、升频器件的选择升频器件是前置放大器中最重要的部分。
选择低噪声、高增益的升频器件可以提高整个前置放大器的性能。
一般情况下,可用场效应管或双极性晶体管作为升频器件。
4、建立好的接地系统在前置放大器的电路中,接地系统是非常重要的,因为不好的接地系统也会增加电路的噪声。
为了保证前置放大器的噪声系数低,应该建立好的接地系统。
四、结语低噪声前置放大器的设计涉及到很多方面的知识点,需要进行深入研究。
上文简单介绍了低噪声前置放大器的设计方法,但是在实际应用中,情况千差万别,需要根据实际情况进行调整。
低频低噪声高增益放大器摘要本设计共由5个模块构成: 直流电源, 选频网络, 两级放大(次级可控)模块, CPLD 控制模块, 显示和键盘.信号发生器选用自制正弦波发生器, 经过电路自身的正反馈自激产生正弦波. 其放大网络稳幅增益Af为3, 为使其容易起振, 起振增益应大于3, 所以采用二极管自动调整放大增益.带通滤波器 (3kHz-5kHz)应选用窄带滤波器, 故采用了二阶电压控制有源滤波器. 此种滤波器的频响曲线很对称, 带宽很窄.放大器分为两级, 前级增益固定为200; 后级从1-15倍可调. 原理都为由反比例放大电路. 后级放大器选通开关由继电器控制. CPLD供给其控制信号, 因其高电平为5V, 逻辑非门需求12V, 故二者之间采用耦合芯片TPL521-4 连接.CPLD 将键盘数字(指示可控放大器的增益)选择信号译码, 送入可控放大器接口, 经过光耦和门逻辑, 进一步控制达林顿管的导通从而控制继电器的吸和, 同时经过显示译码送入数码管显示整体放大倍数.人机接口共有2位拨码开关, 范围为1-15, 选定后产生脉冲送入CPLD译码. 数码管显示经CPLD译码驱动, 有两位数码管显示总放大倍数的千位和百位值.一,方案论证与比较1), 带通滤波器方案选择方案1: 此方案(图1)是由纯电阻和电容组成的带通滤波网络, 本方案的优点是频率响应对称且中频4kHz可以满足(如图2所示), 但通频带较宽, 并且前后级相互影响较大, 故达不到题目的要求.图1图2方案2:此方案是方案1的改进, 采用集成运放使前后级低通和高通网络隔开, 减弱其互相影响. 而且, 整体输入阻抗大幅度提高, 输出阻抗大幅度减小.但频响曲线对称性较差且通频带依然较宽.图3图4方案3: 此方案采用电压控制式二阶带通滤波器(图5), 可以很精确的使通频带变窄为3kHz-5kHz. 且频响曲线对称, 中心频率恰好使4kHz(如图6所示). 故选择此方案.图5图62), 中频放大模块. 本题目的核心部分就是电压放大部分,采用何种电路形式以达到题目要求的性能指标, 是我们成功的关键.a), 第一级放大器本电路需要实现的是200到2000的高放大倍数,而一般的晶体管很难达到这一放大要求。
集成运算放大器实质上是一个具有高放大倍数的直接耦合放大器,又有高精密度,低噪声的特点,正符合此电路低噪声高放大倍数的要求,故我们选用反比例运算放大器。
其基本公式为:Avo=-Rf/R1, 电路图如下:现要求此级电路实现增益200,而前级滤波电路有一定的放大或衰减作用,为了满足其整体增益200以及调试的可行性,反馈电阻取可变电阻。
b), 次级可控放大器方案一, 由多路选通开关控制的放大单元如下图所示, 此模块是由多路选通开关和电压串联负反馈放大电路组成. 输入为前级200倍放大电路, 选通控制信号由CPLD提供, 输出为需求信号.放大原理亦为反比例放大器, 放大倍数Avf=-Rx/R, 经过2片8选1的多路选通开关, 使其放大倍数从1-15倍变化,步进为200. 4位选通信号A0A1A2A3来自CPLD, 由与其逻辑1电平(5V)不与选通开关4051(12V)兼容, 故二者之间使用耦合芯片TPL521-4调和.但本方案的缺点是多路选通开关的接通时压降比较大, 使电压放大倍数不准确.图7方案二, 鉴于以上缺点, 多路选通开关被更换为继电器, 原理亦是反比例放大器. 整体设计思路与方案一基本一致, 可选的反馈电阻由15个1K的精密电阻串联组成,通过继电器来控制阻值大小(控制接入反馈网络电阻个数),选择继电器的开关状态由CPLD输出来决定,其他同方案一。
图83), CPLD控制模块此模块是控制单元, 接受键盘输入, 并进行译码, 送入可控放大单元及显示管.本模块可由单片机代替(成本较小), 基本步骤为a),由并行口或串口接受开关状态; b),经过查表译码并输入可控放大单元和显示器.但CPLD与单片机相比具有编程简单, 硬件规模较小, 硬件离散性较小等优点, 故采用CPLD.4), 键盘与显示模块此模块应提供良好的人机接口. 首先由两位拨码开关选择放大倍数, 从200-3000可调. 同时两位数码管显示放大倍数的高两位(低两位恒为00), 同时输入信号可选择为内置信号或外置信号.5), 整体联接模块二,理论设计与参数计算1, 带通滤波器(图5)a), 选电容为470pF, 根据中心频率48kHz 和公式f=1/2πRC,得R=83kΩ.故R1=R3=83Ω,R2=2R=166Ω.b), 通频带BW=2kHz, 故Q=f/BW=2, Q=1/(3-Avf), Avf=1+R5/R4, 得R5/R4=3/2, 选R5为30kΩ, R4为20kΩ.c), 集成运放选用低噪声的OP37信号(滤波前) 信号(滤波后)如上图所示, 当方波经过带通滤波器后, 其高频成分被滤掉, 只剩频率3kHz-5kHz成分, 故近似为正弦波.2, CPLD的编程由CPLD芯片直接输出A0、A1、A2……A13、A14共14位选择数据,通过14位接口到第二级放大的可调反馈电阻的4块TLP521-4芯片信号输入端。
(如图8所示) 其具体控制继电器开关真值表如下:A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11A12 A13 选择电阻放大倍数1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 15K14K13K12K11K10K9K8K7K6K5K4K3K2K1K 30002800260024002200200018001600140012001000800600400200下为具体程序TABLEIN4,IN3,IN2,IN1,IN0 => SEG1[6..0],SEG2[6..0],OUT[13..0];1 ,1 , 1, 1, 1 => B"0000001",B"0010010",B"11111111111110";1 ,1 , 1, 1, 0 => B"0000001",B"0010010",B"11111111111110";1 ,1 , 1, 0, 1 => B"0000001",B"1001100",B"11111111111101";1 ,1 , 1, 0, 0 => B"0000001",B"0100000",B"11111111111011";1 ,1 , 0, 1, 1 => B"0000001",B"0000000",B"11111111110111";1 ,1 , 0, 1, 0 => B"1001111",B"0000001",B"11111111101111";1 ,1 , 0, 0, 1 => B"1001111",B"0010010",B"11111111011111";1 ,1 , 0, 0, 0 => B"1001111",B"1001100",B"11111110111111";1 ,0 , 1, 1, 1 => B"1001111",B"0100000",B"11111101111111";1 ,0 , 1, 1, 0 => B"1001111",B"0000000",B"11111011111111";0 ,1 , 1, 1, 1 => B"0010010",B"0000001",B"11110111111111";0 ,1 , 1, 1, 0 => B"0010010",B"0010010",B"11101111111111";0 ,X , 1, 0, 1 => B"0010010",B"1001100",B"11011111111111";0 ,X , 1, 0, 0 => B"0010010",B"0100000",B"10111111111111";0 ,X , 0, 1, 1 => B"0010010",B"0000000",B"01111111111111";0 ,X , 0, 1, 0 => B"0000110",B"0000001",B"11111111111111";0 ,X , 0, 0, 1 => B"0000001",B"0010010",B"11111111111110";0 ,X , 0, 0, 0 => B"0000001",B"0010010",B"11111111111110"; END TABLE;END;三, 使用仪器和测试数据TDS 2012型数字示波器 DT9205型数字式万用表GPS 2303型稳压源 EE1641D型函数信号发生器 GOS-620型模拟示波器 PC机 ALERA辅助开发板实验数据当输入电压均为5mV时:放大倍数输出电压(V)200 3.10400 6.12600 9.10800 12.501000 14.001200 16.121400 18.101600 19.201800 22.102000 24.20四, 结束语对于本系统设计, 有些指标还有待于进一步提高. 例如, 在小信号输入时, 噪声相对较大. 另外, 最大输出不失真电压方面还有较大潜力可挖, 这些都有待于我们通过电路的改进和对元器件的最佳选择来进一步完善.主要介绍了C波段高增益低噪声单片放大器的设计方法和电路研制结果。