【導(dǎo)讀】小信號放大一直是電子設(shè)計競賽經(jīng)久不衰的題目，也是工程師們設(shè)計電路時經(jīng)常遇到的問題。作者歷經(jīng)小信號放大的血淚史，介紹了小信號放大中的集成芯片放大電路、濾波器電路和分立元件放大器，有詳細(xì)的電路圖講解哦！其中LC無源濾波器的軟件設(shè)計、仿真以及硬件制作流程也合適很多其他電路設(shè)計。
第一部分：集成芯片放大器電路圖講解
不知有多少童鞋知道TI公司的LHM6624。這個芯片對于作者來說那是福星一枚。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：Single/Dual Ultra Low Noise Wideband Operational Amplifier（單/雙電源低噪聲寬帶小信號放大器）；其增益帶寬積在單電源供電時可達(dá)1.5GHz，雙電源供電時可達(dá)1.3GHz；供電電壓雙電源（± 2.5V to ± 6V）單電源（+5V to +12V）；擺率（Slew rate） 350V/μs增益為10dB(AV = 10)時擺率400V/μs；輸入噪聲0.92nV/；輸入失調(diào)電壓典型值700uV 。
應(yīng)用電路圖如下：
其中雙電源供電±5V，C12，C13作用是電源濾波，即穩(wěn)壓；輸入阻抗為50W；輸出信號峰峰值可至8V（最好不要超過3V，因為大信號會出現(xiàn)非線性放大）。這是一個典型的同相放大器，放大倍數(shù)計算公式為AV=R14/R12，圖中參數(shù)放大倍數(shù)20倍，即26dB。值得注意的一點是電阻R16的作用：調(diào)節(jié)零漂~如果對低頻放大沒什么特別需要的話，此處電阻R13，R16以及C11都可省略，但是如果想要放大直流信號的話，此處調(diào)節(jié)電路就十分有必要了。
模擬放大電路的電源濾波處理是十分有必要的，目的是防止高頻模擬信號影響污染整個電源系統(tǒng)。圖中C12，C13在pcb中的位置要盡量靠近IC的電源入口。另外也可選擇把磁珠（要求嚴(yán)格時可用電感，要求不高時可用100W電阻）和兩個電容組成p形濾波電路， 這樣可以把電源中的噪音濾得干干凈凈~
2：濾波器
濾波器分為有源濾波器和無源濾波器兩種，區(qū)別在于有沒有外接電源。前者一般情況下具有電路增益調(diào)節(jié)或者帶寬調(diào)節(jié)功能（看電路的具體設(shè)計了），后者則比較適合帶寬較寬、頻率較高的情況。
有源濾波器的核心是電壓反饋型的運放，模電課本上有很多設(shè)計方案，比如一階低通，二階低通，高通，帶通，帶阻等等。
值得一提的是，有好多可編程濾波器，比如MAXIM（美信）公司的MAX261、MAX266等，linear公司的TLC04、TLC14、LTC1068等。
無源濾波器，感覺是最難設(shè)計，最難調(diào)試，但也是最好用的，特別是LC濾波器。缺點就是衰減會有點大，優(yōu)點是濾波性能好，高頻性能好。
先說設(shè)計吧，自己設(shè)立濾波器很難，但是很多公司設(shè)計推出了許多不同功能的濾波器設(shè)計、仿真軟件，比如說Filter Solutions，F(xiàn)ilterCAD（Linear公司與芯片配套的設(shè)計軟件，比如LTC1068），F(xiàn)ilterLab，F(xiàn)ilterProD等等，設(shè)計濾波器不費勁。其中設(shè)計無源濾波器的軟件是Filter Solutions，設(shè)計的是LC濾波器，可以根據(jù)自己的需求選擇濾波器類型，階數(shù)，帶寬，通帶、阻帶頻率等等。有很多軟件的模擬仿真功能可以完成對無源濾波器的仿真，比如multisim，還有就是安捷倫的ADS。
需要注意的幾點：要分清電感和磁珠；注意電感的頻率特性（這點尤其重要）。色環(huán)電感常用作低頻電路或小功率電源濾波中；片式電感分類，功能，參數(shù)參見下圖；另外還有功率電感常用于功率電源濾波~其他的俺就沒用過了~圖片是順絡(luò)電感介紹的截圖，可大概了解下片式電感的分類。
當(dāng)然，高頻濾波器中電感最好選擇繞線鐵陶瓷電感，性能最優(yōu)。不過這種電感要好幾毛錢一個還不單賣。另外，貼片電感的體積越大，性能越好，但是也越貴。上板調(diào)試時可以參考仿真調(diào)試時的方法。比較實用的方法是，用與原電路相近的電感（最好不要串聯(lián)，除非差距比較大，比如超過5%或者10%），然后調(diào)節(jié)電容（可以用可調(diào)電容，也可電容并聯(lián)）大小，直到符合指標(biāo)。（最關(guān)鍵的就是電感的性能了）
下頁內(nèi)容：濾波器實物和分立元件放大器電路圖
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附照片一張
另外我的DDS模塊也有一個濾波器！
3：分立元件放大器
分立元件放大器使用分立元件搭建后級功率輸出放大器，可以經(jīng)過計算得到合適的輸入輸出阻抗、放大倍數(shù)和較大的輸出功率。電阻電容可根據(jù)需要更換，設(shè)計靈活。 曾做過兩個高頻功率放大電路，使用的是三級對管搭建的甲乙類功率放大器。
其中9018（截止頻率2GHz）用的是它的兩個PN節(jié)。C1，C2，C3，C4是濾低頻信號，如果需要低頻信號的話可以把它們?nèi)サ簟?SA1837與2SC4793是一對特征頻率為175MHz的音頻對管，帶寬可以達(dá)到60MHz，如果換成截止頻率達(dá)到800MHz的BFQ235A與BFQ255A、BFQ232A與BFQ252A視頻對管的話，帶寬可以超過100MHz。
功率輸出也可以通過BUF634，LT1210等功率輸出芯片實現(xiàn)。
以上電路通過阻抗匹配整合到一起，就完成了小信號放大外加功率輸出電路。練習(xí)09年的電子設(shè)計大賽的直流寬帶放大器用的就是包括集成芯片放大電路、LC低通高階濾波器和功率芯片進(jìn)行功率放大的方案。如果把功率芯片換成分立元件放大器，效果應(yīng)該會更佳。
小信號放大電路和濾波器都蓋在屏蔽板下面了。
