宽带放大器(wide-band amplifier)是上限工作频率与下限工作频率之比甚大于1的放大电路。习惯上也常把相对频带宽度大于20%~30%的放大器列入此类。这类电路主要用于对视频信号、脉冲信号或射频信号的放大,是音响、有线电视、无线通信等系统中必不可少的部分。
可以归入宽带放大器的有用于时分多路通信、示波器、数字电路等方面的基带放大器或脉冲放大器(带宽从几赫到几十或几百兆赫),用于测量仪器的直流放大器(带宽从直流到几千赫或更高),以及音响设备中的高保真度音频放大器(带宽从几十赫到几十千赫)等。
用于射频信号放大的宽带放大器(大多属于带通型),如雷达或通信接收机中的中频放大器,其中心频率为几十兆赫或几百兆赫,通带宽度可达中心频率的百分之几十。这类宽带放大器常采用参差调谐放大(见调谐放大器)的方式,即由几级调谐在不同频率和以调谐回路为负载的放大器级联而成。也可采用阻容耦合宽带放大器加带通滤波器来实现这类宽带放大器。
1、增益
放大器的输出电压与输入电压之比称为放大器的增益或放大倍数,用Gp表示。
2、频响
放大器对信号增益与频率的关系叫放大器的幅频特性,也叫频响。用于考核放大系统的增益、带内平坦度、带外衰减及过度特性等,是在工作频带内各频率点电平相对于标准电平的变化量,以分贝表示。
3、带宽
(1)单位增益带宽GBW(Gain-bandwidth Product)
运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒定幅度正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降3dB(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。
(2)-3dB带宽(-3dB bandwidth)
将一个恒定幅度的正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3dB(或是相当于运放的直流增益的0.707)所对应的信号频率。这用于很小信号处理。
(3)全功率带宽FPBW
在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒定幅度的正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到(允许一定失真)的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地,全功率带宽=转换速率/2πVop(Vop是运放的峰值输出幅度)。全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。
(4)增益平坦度(Gain Flatness over frequency)
指在一定温度下,在整个工作频率范围内,放大器增益变化的范围。
4、噪声系数
放大器的噪声性能可用噪声系数(NF)来表示,它是衡量放大器内部杂波的一个指标,表示放大器输入端信噪比相对于输出端信噪比的倍数,以dB计算,NF =(Sin/Nin)/(Sout/Nout),式中Sin/Nin,Sout/Nout分别表示放大器输入和输出信噪比。在放大器中,总是希望噪声系数本身产生的噪声愈小愈好,即要求噪声系数接近1。
5、干扰抑制比
放大器对干扰的抑制能力通常称为对干扰的抑制比。
6、输入失调电压UIO(Input Offset Voltage)
7、输出电平
每个放大器都有一个线性使用范围,其输出电平是有特定的限额值的,当输出电平过大超出线性范围时,信号就会产生失真。放大器的输出电平通常是指满频道输入时无失真输出的输出电平,放大器的输出电平越高,放大器的放大特性越好。