中頻與音頻放大器
發(fā)布時間:2011/12/22 9:30:03 訪問次數:2329
在本節(jié)中,我們將介紹中頻與音頻放大器。其中包括標準中頻放大器、音頻前置放大器( preamplifier)及功率放大器。我們已經學過,在通信接收器中,混頻器輸出調制的中頻信號在輸入檢波器前,可以利用中頻放大器加以放大。音頻信號經由檢波器還原后,送入音頻前置放大器將其放大,再輸出到功率放大器放大,以便驅動揚聲器。
在學完本節(jié)后,我們應該能夠:說明中頻與音頻放大器;參與討論中頻放大器的功能;解釋本地振蕩器與
混頻器如何與中頻放大器一起工作;說明音頻放大器的功能;參與討論LM386音頻功率放大器的工作原理。
1.中頻放大器
接收器內的中頻放大器是一種具有特定頻寬的調諧放大器,工作的中心頻率對AM而言為455kHz,對FM而言為10.7MHz。中頻放大器是超外差接收器中的重要特色,這是因為必須將它設定在單一諧振頻率,并且在超外差接收器可以接收信號的整個載波頻帶中,均維持固定的單一諧振頻率。如圖17.35所示為中頻放大器的基本功能,這里以頻譜來說明其特性。
舉例來說,假設接收端接收的載波頻率fc=1MHz,用未調制的音頻信號最高頻率fm=5kHz,我們將它們表示在圖17.35混頻器的輸入頻譜中。對此項頻譜的安排,本地振蕩器的頻率為 fo=1MHz+455kHz=l. 455MHz
如圖17.35所示,混頻器會產生下述的和頻率與差頻率。
fo+fc=1.455MHz+1MHz=2.455MHz
fo-fc=l.455MHz-1MHz=455kHz
fo+(fc+fm)=1.455MHz+l.005MHz=2.46MHz
fo+(f-fm)=1.455MHz+0.995MHz=2.45MHz
fo-(fc+fm)=1.455MHz-l.005MHz=450kHz
fo-(fc-fm)=1.455MHz-0.995MHz=460kHz
因為中頻放大器是一種頻率選擇電路,因此只會讓455kHz以及以455kHz為中心,兩邊相距l(xiāng)OkHz內的邊帶頻率內的信號通過。所以,除了455kHz中頻、455~450kHz之間的所有下邊頻以及455~460kHz之間的所有上邊頻信號之外,混頻器產生的其他頻率都無法輸出。這個頻譜就是以音頻調制后的中頻信號。
雖然每個系統(tǒng)的中頻放大器詳細電路或多或少都有少許差異,但是在輸入端、輸出端或是在兩端都會右調諧(諧振)電路。如圖17. 36(a)所示為基本的中頻放大器,在輸入端與輸出端都有調諧變壓器的耦合電路。此電路的一般頻率響應曲線則顯示在圖17.36(b)中。
2.音頻放大器
如圖17. 37所示,音頻放大器(audio amplifiers)是連接在接收器系統(tǒng)的檢波器后面,用來放大還原后的音頻信號,以及提供音頻功率以便驅動揚聲器。一般來說,根據不同系統(tǒng)的需求,音頻放大器的頻寬大約從3~15kHz。目前市面上有很多不同用途的IC音頻放大器。
(1)LM386音頻功率放大器
此元件可以提供幾百毫瓦特的功率給8Q揚聲器,屬于低功率音頻放大器。其直流電源工作電壓的范圍可從4~12V,因此很適合利用電池來當電源。圖17. 38(a)為LM386的引腳圖。如圖17. 38(b)所示,當IC的Gain引腳沒有連接外部電路時,LM386的電壓增益為20。如圖17. 38(c)所示,當引腳1與引腳8之間接上lOμF電容器時,電壓增益可以達到200。如圖17.38 (d)所示,當引腳l與引腳8之間串聯電阻RG與電容器CG時,其電壓增益介于20~200之間。實際上,這些外部元件與內部增益設定電阻是以并聯方式連接。
如圖17. 39所示為LM386常見的應用,在無線廣播接收器是當作功率放大器使用。此處經過檢波的AM信號經由音量控制電位計R1與電阻R2,連接到反相輸入端。Cl為輸入耦合電容器,C2為電壓源解耦合(de-coupling)電容器。R2與C3可以將任何在檢波器輸出端的殘余射頻或中頻信號濾除。R3與C6則在音頻信號經由耦合電容器C7輸出到揚聲器之前,OP200G 提供進一步的濾波功能。
在本節(jié)中,我們將介紹中頻與音頻放大器。其中包括標準中頻放大器、音頻前置放大器( preamplifier)及功率放大器。我們已經學過,在通信接收器中,混頻器輸出調制的中頻信號在輸入檢波器前,可以利用中頻放大器加以放大。音頻信號經由檢波器還原后,送入音頻前置放大器將其放大,再輸出到功率放大器放大,以便驅動揚聲器。
在學完本節(jié)后,我們應該能夠:說明中頻與音頻放大器;參與討論中頻放大器的功能;解釋本地振蕩器與
混頻器如何與中頻放大器一起工作;說明音頻放大器的功能;參與討論LM386音頻功率放大器的工作原理。
1.中頻放大器
接收器內的中頻放大器是一種具有特定頻寬的調諧放大器,工作的中心頻率對AM而言為455kHz,對FM而言為10.7MHz。中頻放大器是超外差接收器中的重要特色,這是因為必須將它設定在單一諧振頻率,并且在超外差接收器可以接收信號的整個載波頻帶中,均維持固定的單一諧振頻率。如圖17.35所示為中頻放大器的基本功能,這里以頻譜來說明其特性。
舉例來說,假設接收端接收的載波頻率fc=1MHz,用未調制的音頻信號最高頻率fm=5kHz,我們將它們表示在圖17.35混頻器的輸入頻譜中。對此項頻譜的安排,本地振蕩器的頻率為 fo=1MHz+455kHz=l. 455MHz
如圖17.35所示,混頻器會產生下述的和頻率與差頻率。
fo+fc=1.455MHz+1MHz=2.455MHz
fo-fc=l.455MHz-1MHz=455kHz
fo+(fc+fm)=1.455MHz+l.005MHz=2.46MHz
fo+(f-fm)=1.455MHz+0.995MHz=2.45MHz
fo-(fc+fm)=1.455MHz-l.005MHz=450kHz
fo-(fc-fm)=1.455MHz-0.995MHz=460kHz
因為中頻放大器是一種頻率選擇電路,因此只會讓455kHz以及以455kHz為中心,兩邊相距l(xiāng)OkHz內的邊帶頻率內的信號通過。所以,除了455kHz中頻、455~450kHz之間的所有下邊頻以及455~460kHz之間的所有上邊頻信號之外,混頻器產生的其他頻率都無法輸出。這個頻譜就是以音頻調制后的中頻信號。
雖然每個系統(tǒng)的中頻放大器詳細電路或多或少都有少許差異,但是在輸入端、輸出端或是在兩端都會右調諧(諧振)電路。如圖17. 36(a)所示為基本的中頻放大器,在輸入端與輸出端都有調諧變壓器的耦合電路。此電路的一般頻率響應曲線則顯示在圖17.36(b)中。
2.音頻放大器
如圖17. 37所示,音頻放大器(audio amplifiers)是連接在接收器系統(tǒng)的檢波器后面,用來放大還原后的音頻信號,以及提供音頻功率以便驅動揚聲器。一般來說,根據不同系統(tǒng)的需求,音頻放大器的頻寬大約從3~15kHz。目前市面上有很多不同用途的IC音頻放大器。
(1)LM386音頻功率放大器
此元件可以提供幾百毫瓦特的功率給8Q揚聲器,屬于低功率音頻放大器。其直流電源工作電壓的范圍可從4~12V,因此很適合利用電池來當電源。圖17. 38(a)為LM386的引腳圖。如圖17. 38(b)所示,當IC的Gain引腳沒有連接外部電路時,LM386的電壓增益為20。如圖17. 38(c)所示,當引腳1與引腳8之間接上lOμF電容器時,電壓增益可以達到200。如圖17.38 (d)所示,當引腳l與引腳8之間串聯電阻RG與電容器CG時,其電壓增益介于20~200之間。實際上,這些外部元件與內部增益設定電阻是以并聯方式連接。
如圖17. 39所示為LM386常見的應用,在無線廣播接收器是當作功率放大器使用。此處經過檢波的AM信號經由音量控制電位計R1與電阻R2,連接到反相輸入端。Cl為輸入耦合電容器,C2為電壓源解耦合(de-coupling)電容器。R2與C3可以將任何在檢波器輸出端的殘余射頻或中頻信號濾除。R3與C6則在音頻信號經由耦合電容器C7輸出到揚聲器之前,OP200G 提供進一步的濾波功能。