[实用新型]高频信号放大及控制电路

说明书

本实用新型涉及一种高频信号放大及控制电路，包括前级电压放大电路、中间级程控放大电路及后级功率放大电路，所述前级电压放大电路接收高频微弱信号并经过匹配阻抗和噪声抑制后输送至所述中间级程控放大电路，所述中间级程控放大电路将由前级电压放大电路处理过的高频微弱信号经压控增益后输送至后级功率放大电路，所述后级功率放大电路经由中级电压放大电路处理后的高频微弱信号经过功率放大后输出高频放大信号。本实用新型的运算放大器自带噪声抑制、宽带、低失真且增益线性可变，直接有效的达到放大及控制高频信号的效果；选用集成电路运算放大器，具有可靠性和灵活性，同时降低成本且结构简单，使用方便。

技术领域

本实用新型涉及一种高频信号放大及控制电路，属于控制电路领域。

背景技术

信号放大器可大致分为四大类。根据所用器件不同，分为晶体管放大器、场效应管放大器和集成电路放大器；根据频谱宽度的不同，分为窄带放大器和宽带放大器；根据电路形式的不同，分为单级放大器和级联放大器；根据不同负载的不同性质，分为谐振放大器和非谐振放大器。

高频小信号放大器一般用在通信系统中的接收机中。例如，在新型数字式超声声功率计的研制过程中，需要一个小信号放大器用以对传感器将待测超声信号转换而来的电信号进行放大；为了实时测量出近钻头处的钻井参数，就需要一个能有效抑制噪声的放大器；对于高速破片参数的测量需要设计的放大电路具有低噪声、高响应速度的特性的同时还要有好的选择性。高频放大是信号传输电路中的核心部分，理论简单，但实际设计起来并不简单。最经常出现的问题是自激震荡，难以实现各级的阻抗匹配和频率选择，这就必须考虑阻抗匹配电路及匹配电路和级间耦合电路对系统电路的影响。

目前，对高频小信号放大电路的研究集中在用分立元件设计放大电路、使用集成电路运算放大器设计电路以及用谐振回路来设计的放大电路。

一个利用分立元器件和全集成电路来设计的程控放大器，由高频差分放大器LM733、场效应管3DJ7K、数模转换器DAC1210组成，该放大电路可以实现100dB的增益，频率范围为2.5～7.5MHz，输入小信号电压为10mV～4.5V。

而针对小信号谐振放大器的研究现在已比较成熟，广泛应用于各种通信系统中。小信号谐振放大器利用谐振回路作为负载。其中，晶体管可以用NPN高频大功率晶体管2N2222A，选取LC谐振回路作为晶体管的负载可以起到选频滤波的作用，设计完成的LC谐振功率放大器的增益可达60dB，中心频率为15MHz，还有用OPA355作电压跟随器，LM317作稳压电源用来设计的高频小信号LC谐振放大器。

2011年，一个实用新型专利研究的一种高频小信号放大电路，主要是用来检测OLED/TFT-LCD的电性能，该放大电路由三个共射极组态的晶体管和一个LC谐振电路组成，能够实现1000倍的放大且带宽小于300kHz。2014年，又出现了一种高频跨阻放大器，当某一频率的高频电压进入到该放大器时，通过电路中多个共射极组态的晶体管放大和并联谐振回路的选频作用，信号被放大1000倍以上，且放大器的带宽小于300Hz，这个放大器相比于之前单调谐回路谐振放大电路具有高增益、窄带宽的优点，并且该放大器采用的还是单电源供电。而后又有一个针对测量高速破片参数的高频小信号放大电路被设计出来，该放大电路的前置放大级用运算放大器OP07作为核心器件，其中，运算放大器OP07本身是高频响、低噪声的；主放大器用运算放大器OP27作为核心器件，其中，运算放大器OP27本身是高精度、高增益的，总体电路的放大增益是93dB，频率响应速度快，能很好地放大100kHz及以上的高频小信号。

可以看出，现在放大器的设计要求主要是功率增益要足够，放大器的噪声要小，工作要稳定，自激震荡要消除，阻抗要匹配等。

在上述提到的高频信号放大电路中，仍有一些未解决的问题存在：