1.2 扩展放大器通频带的方法

宽带放大器的通频带主要取决于放大器的上限频率，因此，要得到频带较宽的放大器，必须提高其上限频率。为此，除了选择fT足够高的管子外，还广泛采用负反馈、组合电路以及对电路加以改进（高频补偿）等方法，以达到展宽频带的目的。

1.2.1 负反馈法

采用负反馈技术以增宽放大器的通频带，是一种非常重要的手段，在宽频带放大器中用得最多。负反馈既能抑制外界因素引起的放大器的增益变化，又能抑制由频率变化而引起的增益变化。图1.4是无负反馈和有负反馈时的放大器幅频特性曲线。由图可见，加入负反馈后中频电压增益降低了，但幅频特性变得平坦了，即通频带得到展宽。所以负反馈是以降低增益为代价来展宽频带的。而且反馈越深，通频带扩展得越宽。这里必须指出，加负反馈后在改善幅频特性的同时，还会产生附加相移。如果在中频段能满足负反馈条件，在低频段或高频段上，由于这些附加相移的存在，有可能改变反馈信号的极性，致使负反馈变成正反馈，造成反馈放大器工作不稳定，这是在实践中必须注意的问题。

1.2.2 组合电路法

我们知道，影响放大器高频增益的因素除电路的外接电容、布线电容等外部因素外，主要与三极管内部参数有关，即结电容、结电阻等。考虑到不同组态的放大电路，即共射（CE）、共基（CB）、共集（CC）有各自不同的特点，如共射电路的电压增益最高，上限频率fH却最低，输入、输出阻抗适中；共基电路的电流增益最低，有一定的电压增益，上限频率fH较高，输入阻抗低、输出阻抗高；共集电路的电压增益最低，由于它是全电压负反馈，所以它的上限频率fH很高，另外，它的输入阻抗高、输出阻抗低。因此，如果将它们合理组合，取长补短，就可以用较少的元器件组成优质的宽带放大器。例如采用“共射-共基”、“共射-共集”等组合形式，均可组成较满意的宽带放大器。图1.5即为常见的几种组合电路的连接图。

对于“共射-共基”组合电路，由于共基电路的上限频率远高于共射电路，所以整个组合电路的上限频率取决于共射电路。由图1.5可以看出，共基电路很小的输入阻抗作为共射电路的负载，则共射电路中三极管的密勒等效电容（由Cb′c引起）大大减小，从而提高了共射电路的上限频率，因此整个组合电路的上限频率也提高了。当然，负载减小会使共射电路的电压增益下降，但后级共基电路的电压增益会给予补偿，使整个组合电路的电压增益与单个共射电路的电压增益基本相同。“共射-共集”电路则是利用了共集电路的输出阻抗很小的特点，减小了负载电容对电路高频特性的影响，从而使得组合电路频带得到展宽。而“共集-共射”电路中，共集电路很小的输出阻抗作为共射电路等效的信号源内阻，它使得共射电路的源电压增益提高，这种组合电路与单级共射电路相比较，无论是电压增益，还是上限频率都有所提高。其他几种不再一一叙述。

在实用电路中，频带的展宽往往是几种方法综合运用的结果。如图1.6所示集成宽带放大器μPC1658C及其应用电路，其中图（a）为μPC1658C的内部电路图，该宽带放大器的工作电压为+10V，由VT1、VT2及VT3组成直接耦合放大电路，信号从第6脚输入，经VT1组成的共射电路放大后，再通过VT2、VT3的射极跟随后，从第3脚输出。整个放大电路的增益可通过第2、第5及第7脚来设定。由于电路中采用了负反馈以及“共射-共集”组合等展宽频带的措施，使得μPC1658C的工作频带可达0～1 000MHz。图（b）是μPC1658C用做电视天线放大器的一个例子。从图中可以看到，放大器的第2脚与地之间接电阻R1（180Ω），从而减小了VT3发射极的电流负反馈作用；同时第7脚接旁路电容到地，使VT1的放大倍数较大；输出与输入之间接与反馈支路R2和C3，形成电压并联负反馈，使输出电压稳定，输出动态范围加大。

1.2.3 补偿法

利用电抗元件进行补偿以展宽频带，是一种简便易行的方法，在宽带放大器中经常使用。根据补偿元件接入的电路不同，有基极回路补偿、发射极回路补偿以及集电极回路补偿。

1．基极回路补偿

图1.7是基极RC补偿原理电路图。图中RB和CB是补偿用的元件。在低频和中频时，CB的容抗较大，RB、CB对输入信号电压有一定的分压作用，从而使得放大电路的电压增益降低。而在高频时， CB的容抗减小，RB、CB对输入信号的分压作用减弱，这样，放大电路的高频增益相对来说就得到了提高，即得到了补偿。在脉冲技术中，由于接入CB以后，它可以使矩形脉冲的上升沿变陡，因此称CB为加速电容。由于加入CB后改善了高频特性，亦即展宽了频带。

2．发射极回路补偿

发射极回路补偿是广泛使用的另一种补偿方法。图1.8所示是发射极回路补偿的基本电路。图中RE和CE为补偿网络。在一般电路中，为了不致影响放大电路的增益，改善低频特性，CE往往用得很大，达50～200μF，此时称CE为旁路电容。但是，如果把CE选小些，例如几皮法及几百皮法。那么，在低频和中频时，CE可以视为开路，这时将有一定的电流负反馈，使得低频和中频增益下降。然而，在高频时，由于CE容抗的减小，负反馈减弱，高频增益相对来说就得到了补偿。这种方法与基极回路补偿一样，实际上是用压低中、低频增益，来换取改善高频特性的。

3．集电极回路补偿

当选用fT很高的三极管作为宽带放大器时，上限频率主要受三极管输出电容、分布电容以及负载大小的影响。负载选择是有限度的，而三极管输出电容及分布电容又是客观存在的，因此，要想展宽频带，必须设法对这些杂散电容进行补偿。这就是集电极回路补偿。

集电极回路补偿分并联补偿、串联补偿和复合补偿。

（1）并联补偿。图1.9（a）所示是集电极回路并联补偿电路，图1.9（b）所示是它的等效电路。图中Co 表示输出回路中的输出电容，它包括三极管的输出电容和分布电容。Ci是下一级的输入电容。CC是集电极耦合电容，由于它的数值很大，分析时可以看成短路。在等效电路中，C=Co+Ci，L是补偿电感。在低、中频时，电容C的作用可以忽略，L的感抗也很小，可以视为短路。当频率升高时，C的作用明显，使增益下降。这时只要参数选得合适，L、C将出现并联谐振，使得放大电路高频段的增益得以提升。即使不是谐振状态，由于L的感抗随着频率的升高而增大，它与RC串联也能使总阻抗增大，从而使增益提高。

（2）串联补偿。串联补偿电路的原理图如图1.10（a）所示，图1.10（b）所示是它的等效电路。在图中，Co是本级输出电容，它包括了L以前的分布电容；Ci是下级的输入电容，它包括了L以后的分布电容；L是补偿电感。CC与并联补偿中一样，相当于短路。在低、中频时，L的感抗很小，Co和Ci的容抗则很大，因此它们的作用可以忽略。随着频率的增高， Co的容抗变小（与RC相比较），分流作用开始变大。此时L与Ci趋向串联谐振，使Ci端电压增大，减弱了由于Co的分流作用而使输出减小的趋势。利用L把Co和Ci分隔开，也就减小了电容对负载的分流作用。电感L的电感量选得恰当时，可以在比Co开始显现明显分流作用时更高频率上，使L与Ci产生串联谐振，可将幅频特性曲线提升，提高放大器的上限频率。

（3）串、并联复合补偿。简单的并联补偿或串联补偿电路只能把通频带展宽1.5～2倍。在实用电路中，常常采用串、并联复合补偿的办法，进行两次补偿。其原理电路图如图1.11 （a）所示，等效电路如图1.11（b）所示。并联电感L2也可接在电感L1之后，如图1.12所示。

如果串、并联复合补偿电路中L1和L2的数值选择合适，使串、并联谐振频率恰好在高频端的两个不同点上，如图1.13所示，就可以使高端频带进一步展宽。为了使幅频特性平坦，不要出现过高的尖峰，往往在L1两端并联电阻，以降低其Q值。L2两端也可以并联电阻，但不常用。

图1.14所示是电视机的视频放大电路。放大管为高频大功率管3DA87B，其fT=100MHz，hfe≥20。为了减小图像的非线性失真，放大管应工作在输出特性的线性部分，作为甲类放大。它的静态工作点由电阻R1、R2确定，C1是输入耦合电容。

发射极上的电阻R5、R6、R7，电位器Rp1和电容C3、C4组成串、并联网络，构成可调的电流负反馈网络，以稳定电路的工作点，并补偿高频特性。其中C3和R6为发射极补偿。集电极电路中的L1、R8和L2组成串、并联复合补偿电路，也是用以补偿高频特性的。C6是输出耦合电容，C5、C7均为滤波电容。