中频与音频放大器
发布时间:2011/12/22 9:30:03 访问次数:2321
在本节中,我们将介绍中频与音频放大器。其中包括标准中频放大器、音频前置放大器( preamplifier)及功率放大器。我们已经学过,在通信接收器中,混频器输出调制的中频信号在输入检波器前,可以利用中频放大器加以放大。音频信号经由检波器还原后,送入音频前置放大器将其放大,再输出到功率放大器放大,以便驱动扬声器。
在学完本节后,我们应该能够:说明中频与音频放大器;参与讨论中频放大器的功能;解释本地振荡器与
混频器如何与中频放大器一起工作;说明音频放大器的功能;参与讨论LM386音频功率放大器的工作原理。
1.中频放大器
接收器内的中频放大器是一种具有特定频宽的调谐放大器,工作的中心频率对AM而言为455kHz,对FM而言为10.7MHz。中频放大器是超外差接收器中的重要特色,这是因为必须将它设定在单一谐振频率,并且在超外差接收器可以接收信号的整个载波频带中,均维持固定的单一谐振频率。如图17.35所示为中频放大器的基本功能,这里以频谱来说明其特性。
举例来说,假设接收端接收的载波频率fc=1MHz,用未调制的音频信号最高频率fm=5kHz,我们将它们表示在图17.35混频器的输入频谱中。对此项频谱的安排,本地振荡器的频率为 fo=1MHz+455kHz=l. 455MHz
如图17.35所示,混频器会产生下述的和频率与差频率。
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
因为中频放大器是一种频率选择电路,因此只会让455kHz以及以455kHz为中心,两边相距lOkHz内的边带频率内的信号通过。所以,除了455kHz中频、455~450kHz之间的所有下边频以及455~460kHz之间的所有上边频信号之外,混频器产生的其他频率都无法输出。这个频谱就是以音频调制后的中频信号。
虽然每个系统的中频放大器详细电路或多或少都有少许差异,但是在输入端、输出端或是在两端都会右调谐(谐振)电路。如图17. 36(a)所示为基本的中频放大器,在输入端与输出端都有调谐变压器的耦合电路。此电路的一般频率响应曲线则显示在图17.36(b)中。
2.音频放大器
如图17. 37所示,音频放大器(audio amplifiers)是连接在接收器系统的检波器后面,用来放大还原后的音频信号,以及提供音频功率以便驱动扬声器。一般来说,根据不同系统的需求,音频放大器的频宽大约从3~15kHz。目前市面上有很多不同用途的IC音频放大器。
(1)LM386音频功率放大器
此元件可以提供几百毫瓦特的功率给8Q扬声器,属于低功率音频放大器。其直流电源工作电压的范围可从4~12V,因此很适合利用电池来当电源。图17. 38(a)为LM386的引脚图。如图17. 38(b)所示,当IC的Gain引脚没有连接外部电路时,LM386的电压增益为20。如图17. 38(c)所示,当引脚1与引脚8之间接上lOμF电容器时,电压增益可以达到200。如图17.38 (d)所示,当引脚l与引脚8之间串联电阻RG与电容器CG时,其电压增益介于20~200之间。实际上,这些外部元件与内部增益设定电阻是以并联方式连接。
如图17. 39所示为LM386常见的应用,在无线广播接收器是当作功率放大器使用。此处经过检波的AM信号经由音量控制电位计R1与电阻R2,连接到反相输入端。Cl为输入耦合电容器,C2为电压源解耦合(de-coupling)电容器。R2与C3可以将任何在检波器输出端的残余射频或中频信号滤除。R3与C6则在音频信号经由耦合电容器C7输出到扬声器之前,OP200G 提供进一步的滤波功能。
在本节中,我们将介绍中频与音频放大器。其中包括标准中频放大器、音频前置放大器( preamplifier)及功率放大器。我们已经学过,在通信接收器中,混频器输出调制的中频信号在输入检波器前,可以利用中频放大器加以放大。音频信号经由检波器还原后,送入音频前置放大器将其放大,再输出到功率放大器放大,以便驱动扬声器。
在学完本节后,我们应该能够:说明中频与音频放大器;参与讨论中频放大器的功能;解释本地振荡器与
混频器如何与中频放大器一起工作;说明音频放大器的功能;参与讨论LM386音频功率放大器的工作原理。
1.中频放大器
接收器内的中频放大器是一种具有特定频宽的调谐放大器,工作的中心频率对AM而言为455kHz,对FM而言为10.7MHz。中频放大器是超外差接收器中的重要特色,这是因为必须将它设定在单一谐振频率,并且在超外差接收器可以接收信号的整个载波频带中,均维持固定的单一谐振频率。如图17.35所示为中频放大器的基本功能,这里以频谱来说明其特性。
举例来说,假设接收端接收的载波频率fc=1MHz,用未调制的音频信号最高频率fm=5kHz,我们将它们表示在图17.35混频器的输入频谱中。对此项频谱的安排,本地振荡器的频率为 fo=1MHz+455kHz=l. 455MHz
如图17.35所示,混频器会产生下述的和频率与差频率。
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
因为中频放大器是一种频率选择电路,因此只会让455kHz以及以455kHz为中心,两边相距lOkHz内的边带频率内的信号通过。所以,除了455kHz中频、455~450kHz之间的所有下边频以及455~460kHz之间的所有上边频信号之外,混频器产生的其他频率都无法输出。这个频谱就是以音频调制后的中频信号。
虽然每个系统的中频放大器详细电路或多或少都有少许差异,但是在输入端、输出端或是在两端都会右调谐(谐振)电路。如图17. 36(a)所示为基本的中频放大器,在输入端与输出端都有调谐变压器的耦合电路。此电路的一般频率响应曲线则显示在图17.36(b)中。
2.音频放大器
如图17. 37所示,音频放大器(audio amplifiers)是连接在接收器系统的检波器后面,用来放大还原后的音频信号,以及提供音频功率以便驱动扬声器。一般来说,根据不同系统的需求,音频放大器的频宽大约从3~15kHz。目前市面上有很多不同用途的IC音频放大器。
(1)LM386音频功率放大器
此元件可以提供几百毫瓦特的功率给8Q扬声器,属于低功率音频放大器。其直流电源工作电压的范围可从4~12V,因此很适合利用电池来当电源。图17. 38(a)为LM386的引脚图。如图17. 38(b)所示,当IC的Gain引脚没有连接外部电路时,LM386的电压增益为20。如图17. 38(c)所示,当引脚1与引脚8之间接上lOμF电容器时,电压增益可以达到200。如图17.38 (d)所示,当引脚l与引脚8之间串联电阻RG与电容器CG时,其电压增益介于20~200之间。实际上,这些外部元件与内部增益设定电阻是以并联方式连接。
如图17. 39所示为LM386常见的应用,在无线广播接收器是当作功率放大器使用。此处经过检波的AM信号经由音量控制电位计R1与电阻R2,连接到反相输入端。Cl为输入耦合电容器,C2为电压源解耦合(de-coupling)电容器。R2与C3可以将任何在检波器输出端的残余射频或中频信号滤除。R3与C6则在音频信号经由耦合电容器C7输出到扬声器之前,OP200G 提供进一步的滤波功能。