运放式射频放大器

1、运放式射频放大器传统用法分立晶体管有源器件，主要缘由是器件价格低廉。而随着运放性能的提高和批量应用的推进，射频放大器采纳运放已成大势所趋。相对于分立晶体管，高速运放的确有其特长：首先，前者构成的放大器，其增益和带宽与晶体管的偏流和工作点关系很大，调节起来相对困难；而运放的增益是不受偏置影响的。第二，运放还能削减工作温度范围内的参数漂移，使工作更牢靠和稳定。尽人皆知，运放又可分为反馈式(vfb)和反馈式(cfb)两种。在实际应用中，大量用法的是vfb运放，但在射频放大器应用中，cfb运放具有更精彩的性能。vfb运放的增益一带宽积是恒定的，增益受到带宽的限制；cfb运放在临近最高频率处仍有较高的增

2、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。固然，射频设计者还要了解cfb运放的一些特点：·放大器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转变。·cfb运放数据表推举的反馈rf值应严格遵守，增益应用rg来调节。·反馈环中不能有存在。放大器的基本拓扑和参数cfb运发射频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，对射频而言，要特殊关注输入端与输出

3、端的阻抗匹配问题，系统常用50电缆衔接，因为运放的输入阻抗高，因而输入端并接一个50电阻；在输出端，运放输出阻抗低，故而串接了一个50电阻。这样，同相放大器就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会削减实用的信号，反向传输s12从负载处返回输出功率，惟独正传输s21是实用的散射参数。设计射频电路就是要削减s11、s22与s12而提高s21。射频放大器小信号沟通参数可从s参数推得，两者的关系见表1，这些指标是频率依靠的。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

4、度量，为了避开反射应尽可能地匹配。vswr定义为：vswr=z(i/o)/zs或zs/z(i/o)抱负的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、输出阻抗是设计者挑选的外部元件确定的，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)因为输出阻抗在射频处不是与zl彻低匹配的，它随环增益削减而逐渐增大，因而ro并联了一个电容举行补偿。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：s

5、21=al=1/2(1+rf/rg)注重，输出端增强了一个串联电阻，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(肯定功率/0.001w)dbm=dbv+13(50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，它的反馈衔接在反相端，使隔离更佳。相位线性度设计者经常关怀rf电路的相位响应，cfb放大器的相位线性度比vfb型放大器好，如：vfb ths4001的差分相移为0.15°cfb ths3001的差分相移为0.02°频率响应平坦度cfb放大器可通过微调电阻(见图1倒相端串联的电

6、阻)来调节频响的平坦度而不会影响正向增益。再加上微调电阻后，rf和rg值要相应地削减，但它们的比值保持不变，因而增益也保持不变。-1db压缩点-1db压缩点定义为：在固定频率下，放大器实际功率比预期值少1db，换句话说，放大器增益比低功率下降低了1db。-1db压缩点是射频设计者对电压轨值的一种表述。射频设计者更关注增益的最大化，轻微的嵌位是允许的，只要产生的谐波在相关规矩的范围内，于是确定了-1db压缩点。标准沟通耦合rf放大器在工作频率范围内显示出相对恒定的-1db压缩点。在低频下，增强固定频率的功率终于会将输出驱动至轨值，即vom指标；在高频下，运放会受到转换速率的限制，因为输出访用了匹

7、配电阻，转换速率也降低了一半。双频三次谐波互调制截距在rf带宽内，当两个空间相近的信号被放大时就会产生和频与差频，这些信号是互调制谐波，主要问题是这些谐波幅度的增长是基频的3倍。理论上，一个系统初始基频信号在0dbm水平，互调制谐波在-60dbm，当基频幅度增强时，谐波以3倍于基频的速度增长，终于在+30dbm处相交。典型的rf电路不会调节至+30dbm，因而3次互调制截距是理论上的，互调制截距越大越好。噪声值当运放作为有源器件时，rf噪声值与运放噪声是一回事。热噪声有一定影响，但rf电路用法的电阻通常较小，它们的噪声可忽视不计。运放rf电路的噪声与增益和带宽有关。例如，用法一个运放，应用于10.7mhz中放，信号电平0dbv，增益为1，噪声谱密度2所示。此外，带宽越窄，噪声越低，见表2。结语假如价格可以接受的话，运放，特殊是cfb运放十分适合射频设计。运放高频放大器的偏置与增益和终端无关，调节便利，工作稳定、牢靠。此外，运发射频放大器有良好的散射参数，因为终端效应和匹配可自立控制，因