Hva er driftsprinsippene for en bredbåndsforsterker?

Grunnleggende konsept

En bredbåndsforsterker er et elektronisk kretssystem som kan forsterke signaler over et stort frekvensområde. I motsetning til smalbåndsforsterkere, forbli forsterkningen av bredbåndsforsterkere relativt stabil over et relativt stort frekvensområde.

Arbeidsprinsipp

Transistorvalg og utnyttelse av egenskaper

Bredbåndsforsterkere bruker vanligvis transistorer med høyfrekvensegenskaper (som høyfrekvens bipolare transistorer eller felt-effekttransistorer) som forsterkningskomponenter. Som eksempel kan felt-effekttransistor (FET) nevnes, som har egenskapen høy inngangsimpedans, noe som gjør at den i bredbåndsforsterkerkretsen kan redusere belastningens påvirkning på foregående krets, slik at inngangssignalet kan mottas og forsterkes bedre. På høye frekvenser vil noen egenskaper ved transistor (som elektrodekapasitans, skjæringfrekvens osv.) påvirke forsterkningsytingen. For bredbåndsforsterkere velges transistorer med høyere skjæringfrekvens, og de negative effektene av faktorer som elektrodekapasitans kan reduseres gjennom rimelig kretsdesign.

Kretstrukturen og frekvenskompensasjon

Common emitter common base (CE-CB) eller common source common gate (CS-CG) struktur

I bredbåndsforsterkere brukes ofte kaskade-strukturer av typen common emitter - common base (for bipolare transistorer) eller common source - common gate (for felt-effekttransistorer). I tilfellet common-emitter common-base strukturen gir common-emitteretagen en større spenningforsterkning, mens common-base-etagen har bedre høyfrekvens-egenskaper (som lavere inngangskapasitans og høyere skjæringfrekvens). Utsignalet fra common-emitter-etagen kobles direkte til inngangen av common-base-etagen, og høyfrekvens-egenskapene til common-base-etagen kan utvide båndbredden til hele kretsen. Denne strukturen kan effektivt forbedre høyfrekvensresponsen til forsterkeren samtidig som det sikres en viss spenningforsterkning, slik at bredbåndsforsterkning blir mulig.

Frekvenskompensasjonsteknikk

For å videre utvide båndbredden til forsterkeren, brukes også frekvenskompensasjonsteknikk. En vanlig metode er å bruke kapasitiv kompensasjon. For eksempel legges en passende kompensasjonskapasitor til mellom etager i forsterkeren. Når signalfrekvensen øker, minsker den kapasitive reaksjonen til kompensasjonskapasitoren, noe som kan gi en ekstra signalkanal, dermed forbedrer forsterkerens forsterkningsyting i høyfrekvensområdet, og gjør forsterkningen mer stabil over et stort frekvensområde.

Bruk av negativ tilbakemelding

Negativ tilbakemeldingsteknologi er bredt anvendt i bredbåndsforsterkere. Ved å introdusere et nettverk for negativ tilbakemelding mellom utgangen og inngangen til forsterkeren, kan ytingen til forsterkeren effektivt forbedres. Negativ tilbakemelding kan redusere forsterkerens forsterkningsfølsomhet, slik at forsterkningen blir mer stabil over et stort frekvensområde. For eksempel, når frekvensen av inngangssignalet endres, opplever ikke utgangen av forsterkeren store forsterkningsfluktueringer på grunn av negativ tilbakemelding. I tillegg kan negativ tilbakemelding også forbedre lineærheten til forsterkeren, redusere støy og forvrengning, noe som er svært viktig for behandling av signaler med ulike frekvenser og amplituder i bredbåndsforsterkning.