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运放式射频放大器

作者:时间:2009-08-03来源:网络收藏
传统使用分立晶体管有源器件,主要原因是器件价格低廉。而随着运放性能的提高和批量应用的推动,采用运放已成大势所趋。相对于分立晶体管,高速运放确实有其长处:首先,前者构成的,其增益和带宽与晶体管的偏流和工作点关系很大,调整起来相对困难;而运放的增益是不受偏置影响的。其次,运放还能减少工作温度范围内的参数漂移,使工作更可靠和稳定。

  众所周知,运放又可分为电压反馈式(VFB)和电流反馈式(CFB)两种。在实际应用中,大量使用的是VFB运放,但在应用中,CFB运放具有更出色的性能。VFB运放的增益一带宽积是恒定的,增益受到带宽的限制;CFB运放在接近最高频率处仍有较高的增益。例如,VFB运放THS4001开环带宽(-3dB)为270MHz,增益为100(20dB)时可用带宽仅为10MHz;而CFB运放THS3001开环带宽(-3dB)为420MHz,增益100时可用带宽可达150MHz。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/157925.htm

  当然,设计者还要了解CFB运放的一些特点:

  ・用运放的内部构造有所不同,但构成放大器的基本拓扑没有改变。
  ・CFB运放数据表推荐的反馈电阻RF值应严格遵守,增益应用RG来调整。
  ・反馈环中不能有电容存在。

  放大器的基本拓扑和参数

  CFB运放放大器的基本拓扑仍是反馈放大器结构,有同相放大器和反相放大器两种形式。另一方面,对射频电路而言,要特别关注输入端与输出端的阻抗匹配问题,系统常用50Ω电缆连接,由于运放的输入阻抗高,因而输入端并接一个50Ω电阻;在输出端,运放输出阻抗低,故而串接了一个50Ω电阻。这样,同相放大器就如图1所示。

  射频电路性能通常用4个散射(S)参数来表征。术语“散射”隐含着损耗的意思。反射,即散射参数S11与S12会减少有用的信号,反向传输S12从负载处返回输出功率,只有正传输S21是有用的散射参数。设计射频电路就是要减少S11、S22与S12而提高S21。射频放大器小信号交流参数可从S参数推得,两者的关系见表1,这些指标是频率依赖的。

  输入与输出电压驻波比(VSWR)是个比值,因而是一个无单位量,它是输入、输出阻抗与源阻抗、负载阻抗匹配的度量,为了避免反射应尽可能地匹配。VSWR定义为:

  VSWR=Z(I/O)/ZS或ZS/Z(I/O)

  理想的VSWR等于1:1,然而典型的VSWR在工作频率范围内不会好于1.5:1。运放的输入、输出阻抗是设计者选择的外部元件确定的,因此运放的数据表并未对VSWR作出规定。回波损耗―该值与VSWR的关系为:

  回波损耗 =20log(VSWR+1)/(VSWR-1)
=10log(s11)2(输入)
=10log(S22)2(输出)

  由于输出阻抗在射频处不是与ZL完全匹配的,它随环增益减少而逐渐增大,因而RO并联了一个电容进行补偿。

  正向传输S21是由输入电阻RG和反馈电阻RF确定的,对同相型运放S21表示为:

  S21=AL=1/2(1+RF/RG)

  注意,输出端增加了一个串联电阻,电压分压使增益降低了一半。对射频放大,常用功率增益来表示:

  PO(dBm)=10log(绝对功率/0.001W)

  dBm=dBV+13(50Ω终端电阻)

  反向传输S12表示输入与输出的隔离度,CFB射频运放的隔离度相当不错,尤其是同相型放大器,它的反馈连接在反相端,使隔离更佳。

  


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关键词: 放大器 射频 射频

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