三极管放大锯齿波信号

只看该作者 · 2018-8-30 17:45

各位大佬，想求助一个问题，我计划用一个三极管（MJE15030）放大一个带锯齿包络的方波信号，目标的输出波形是将输入信号线性放大的结果，但输出波形总是不理想，想请教一下各位是什么原因。输入信号为占空比90%的锯齿波（100Hz）和占空比50%的方波（300KHz）想乘构成，

中间采用共射极放大电路，

具体参数如下

输出波形不好描述，就如图所示，输出是由很多频率很高的方波构成的

另外几个比较大的困惑，
1.三极管能不能对三角波，方波这种谐波成分比较多的信号进行放大，如果可以的话，应该如何设计电路结构，
2.MJE15030是一个音频功率管，耐压值比较高，能不能采用模电课本中的方法进行直流工作点分析和交流分析

谢谢各位前辈

只看该作者 · 2018-8-30 19:59

交流耦合的共发射极电路实际效果类似一带通滤波器。
而三个电容的存在对低频段的影响较大。

信号的频谱范围比较大。
要想获得满意的输出波形，放大器的通频带宽度也要足够宽。

只看该作者 · 2018-8-30 23:36

LZ 能否晒晒通频带设计指标以及电路的波特图？

只看该作者 · 2018-8-31 00:25

给个例子供 LZ 参考。
原理图：

三极管为 2N3904。

电路参数：

电路的放大倍数为 50 倍。

不过重点是频率特性。这是波特图：

三个电容元件对频率特性的影响：

红色：原始频率特性；
蓝色：输入、输出耦合电容短路，发射极反馈电容开路；
绿色：输入、输出耦合电容短路，发射极反馈电容短路。

三极管杂散电容对频率特性的影响：

红色：原始频率特性；
深绿色：Cbc 开路；
浅绿色：Cbc、Cbe 开路；
蓝色：Cbc、Cbe 和 Cce 开路。

2N3904 的特征频率不低于 300 MHz；
MJE15030 的特性频率不低于 30 MHz。

LZ 看下信号频谱有多宽？
放大器的通频带宽度又需要多宽？

3万 · 2018-8-31 08:05

"输出波形总是不理想，想请教一下各位是什么原因"

输入信号(第一幅图，红色)是具有直流分量的，你采用了交流放大器(使用了电容C1和C2)，把直流成份丢掉了。

3万 · 2018-8-31 08:06

1.三极管能不能对三角波，方波这种谐波成分比较多的信号进行放大，如果可以的话，应该如何设计电路结构，
2.MJE15030是一个音频功率管，耐压值比较高，能不能采用模电课本中的方法进行直流工作点分析和交流分析

1、能。应该让放大器带宽尽量大一些。
2、可以。

只看该作者 · 2018-8-31 08:52

首先谢谢二楼大神这么晚还回答问题，我的电路是用在质谱仪的射频电源中的一个放大部分，这一部分承担的功能是将AD834乘法器的输出结果进行放大（AD834将一个几Hz的锯齿波和3MHz的方波想乘，就得到类似于我图一的那种波形）
电路波特图如下

我在仿真的时候使用的是100Hz（锯齿）和300KHz（方波）的两个信号，这两个频率下间的通频带是比较平坦的，
所以，我想是不是可以排除放大倍数不一致所导致的失真

只看该作者 · 2018-8-31 08:55

你这个输入是纯单向的，输出经过隔直就会畸变。
必须采用纯直流放大的形式，而且为了保证线性，还必须加尽可能深的负反馈。
高频运放可以实现你的要求。比路视频放大器用运放。

只看该作者 · 2018-8-31 09:17

tianxj01 发表于 2018-8-31 08:55
你这个输入是纯单向的，输出经过隔直就会畸变。
必须采用纯直流放大的形式，而且为了保证线性，还必须加尽 ...

自己搭的话，差分是无疑的，不考虑信噪比，频率这么高，差分管电流还不能小。
可以考察一般运放内部线路和一般的音频放大器，用高频管来做。实际上你就是去做一个高频性能不错的运放。然后正负电源，放大你这个不是问题。

只看该作者 · 2018-8-31 09:32

tianxj01 发表于 2018-8-31 09:17
自己搭的话，差分是无疑的，不考虑信噪比，频率这么高，差分管电流还不能小。
可以考察一般运放内部线路 ...

xuexue前辈啦

3万 · 2018-8-31 09:50

“我还存在这样的疑问，信号的直流成分不是一个定值么？就是类似于U+VSinα中的U，但是我不太清楚我的信号的U该如何表示，那么该如何找到这个直流分量呢？”

输入信号的直流分量，存在于锯齿波还是矩形波，从图中看不出来，需要看你对信号发生器的设置。

3万 · 2018-8-31 09:52

不过，从输入信号波形上看，曲线完全在横轴之上，这就足以说明该信号具有直流成份。

只看该作者 · 2018-8-31 09:55

方波和锯齿波的频率范围理论上为无穷大。
实际工程中通频带应考虑至少 10 倍的基频或更高，信号的放大才能基本不失真。

如果方波的频率是 3 MHz，通频带高频段至少要到 30 MHz 。
而且结果仍会有失真。所以，问题是允许有多少失真？

LZ 或可考虑其它方案。
从现有的信息看，也许可以考虑先放大低频信号，然后再相乘。
或者对低频信号采样后用单片机等数字处理的方案……
不清楚的是为什么用 8A 的三极管，负载是什么，最终的信号要求是什么……
因而无法提供相对比较理想的方案供参考。

质谱仪是一个测量设备，质量要求应该比一般应用电路的要求高。
这是设计高质量电路的方法，供 LZ 参考：

六西格玛设计（DFSS）案例 —— 三角波发生器

3万 · 2018-8-31 09:55

“在模电书里看到的共射极的接法都会带一个电容滤除掉直流成分，如果没有这个电容的话我的输出信号就没有放大了，比输入信号还小谢谢 ”

要想保留直流成份，如8楼所说，可以采用带宽足够大的运放。
若是用分立元器件电路，那就要如9楼所说，使用差动放大电路，而且要使用双电源。

只看该作者 · 2018-8-31 10:07

Jack315 发表于 2018-8-31 09:55
方波和锯齿波的频率范围理论上为无穷大。
实际工程中通频带应考虑至少 10 倍的基频或更高，信号的放大才能 ...

谢谢前辈，这个管子后面接的是一个变压器，因为是公司给的方案，让我们调整，所以就一直再测这个管子，我查过这个管子的datasheet，是可以做到30M的，我想基本可以满足我的设计需求，我先研究一下前辈提供的那个案例

只看该作者 · 2018-8-31 10:08

maychang 发表于 2018-8-31 09:55
“在模电书里看到的共射极的接法都会带一个电容滤除掉直流成分，如果没有这个电容的话我的输出信号就没有放 ...

嗯嗯，好嘞，我按照前辈们的思路再来试一试

3万 · 2018-8-31 10:29

lv0817 发表于 2018-8-31 10:07
谢谢前辈，这个管子后面接的是一个变压器，因为是公司给的方案，让我们调整，所以就一直再测这个管子，我 ...

“这个管子后面接的是一个变压器，因为是公司给的方案，让我们调整”
变压器的频率特性是最差的，而且不能传输直流信号。
首帖楼主说两个信号为100Hz和300kHz，变压器能够做到的带宽就连这两个信号频率都达不到。你们公司不知道是怎么想的。

3万 · 2018-8-31 10:30

lv0817 发表于 2018-8-31 10:08
嗯嗯，好嘞，我按照前辈们的思路再来试一试

使用变压器，方向就不对，再试也试不出结果。

只看该作者 · 2018-8-31 10:54

maychang 发表于 2018-8-31 10:30
使用变压器，方向就不对，再试也试不出结果。

嗯嗯，谢谢前辈提醒，我在联系一下公司那边

只看该作者 · 2018-8-31 11:13

lv0817 发表于 2018-8-31 10:07
谢谢前辈，这个管子后面接的是一个变压器，因为是公司给的方案，让我们调整，所以就一直再测这个管子，我 ...

MJE15030 截止频率至少为 30 MHz
在截止频率处，三极管电流放大倍数为 1 。

有可能的话宜选择更高截止频率的管子
有 100 倍（300 MHz）以上的就更好了。

三极管放大锯齿波信号

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