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放大电路中干扰、噪声的抑制及自激振荡的消除

发布时间:2024-05-19 发布时间:
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由于放大电路是一种弱电系统,具有很高的灵敏度,因此很容易接受外界和内部一些无规则信号的影响。也就是在放大器的输入端短路时,输出端仍有杂乱无规则的电压输出,这就是放大器的噪声和干扰电压。另外,由于安装、布线不合理,负反馈太深以及各级放大器共用一个直流电源造成级间耦合等,也能使放大器没有输入信号时,有一定幅度和频率的电压输出,例如收音机的尖叫声或“突突……”的汽船声,这就是放大器发生了自激振荡。噪声、干扰和自激振荡的存在都妨碍了对有用信号的观察和测量,严重时放大器将不能正常工作。所以必须抑制干扰、噪声和消除自激振荡,才能进行正常的调试和测量。 1.干扰和噪声的抑制 把放大器输入端短路,在放大器输出端仍可测量到一定的噪声和干扰电压。其频率如果是50 Hz(或100 Hz),一般称为50 Hz交流声,有时是非周期性的,没有一定规律,可以用示波器观察到如图A-l所示波形。50 Hz交流声大都来自电源变压器或交流电源线,100 Hz交流声往往是由于整流滤波不良所造成的。另外,由电路周围的电磁波干扰信号引起的干扰电压也是常见的。由于放大器的放大倍数很高(特别是多级放大器>,只要在它的前级引进一点微弱的干扰,经过几级放大,在输出端就可以产生一个很大的干扰电压。还有,电路中的地线接得不合理,也会引起干扰。 抑制干扰和噪声的措施一般有以下几种: (1)选用低噪声的元器件 如选用噪声小的三极管、场效应管、金属膜电阻以及低噪声集成运放等。另外还可加低噪声的前置差动放大电路。由于集成运放内部电路复杂,因此它的噪声较大。即使是“极低噪声”的集成运放,也不如某些噪声小的场效应对管,或双极型超p对管,所以在要求噪声系数极低的场合,以挑选噪声小对管组成前置差动放大电路为宜。也可加有源滤波器。 (2)合理布线 放大器输入回路的导线和输出回路、交流电源的导线要分开,不要平行铺设或捆扎在一起,以免相互感应。 (3)屏蔽 小信号的输入线可以采用具有金属丝外套的屏蔽线,外套接地。整个输入级用单独金属盒罩起来,外罩接地。电源变压器的初、次级之间加屏蔽层。电源变压器要远离放大器前级,必要时可以把变压器也用金属盒罩起来,以利于隔离。 (4)滤波 为防止电源串入干扰信号,可在交(直)流电源线的进线处加滤波电路。 无源滤波器可以滤除天电干扰(雷电等引起)和工业干扰(电机、电磁铁等设备启动、制动时引起)等干扰信号,而不影响50 Hz电源的引入。图中电感、电容元件,一般L为几~几十毫亨,C为几千微微法。图(d)中阻容串联电路对电源电压的突变有吸收作用,以免其进入放大器。R和C的数值可选100 Q和2 pF左右。 (5)选择合理的接地点 在各级放大电路中,如果接地点安排不当,也会造成严重的干扰。例如,在图A-3中,同一台电子设备的放大器,由前置放大级AGN260S12和功率放大级组成。当接地点实线所示时,功率级的输出电流是比较大的,此电流通过导线产生的压降,与电源电压一起作用于前置缀,引起扰动,甚至产生振荡。还因负载电流流回电源时,造成机壳(地)与电源负端之间电压波动,而前置放大级的输入端接到这个不稳定的“地”上,会引起更为严重的干扰。如将接地点改成虚线所示,则可克服上述弊端。 2.自激振荡的消除 检查放大器是否发生自激振荡,可以把输入端短路,用示波器(或毫伏表)接在放大器的输出端进行观察看到波形。自激振荡和噪声的区别是,自激振荡的频率一般为比较高的或极低的数值,而且频率随着放大器元件参数不同而改变(甚至拨动一下放大器内部导线的位置,频率也会改变),振荡波形一般是比较规则的,幅度也较大,往往使三极管处于饱和和截止状态。 高频振荡主要是由于安装、布线不合理引起的。例如输入和输出线靠得太近,产生正反馈作用。对此应从安装工艺方面解决,如元件布置紧凑,接线要短等。也可以用一个小电容(例如1000 pF左右)一端接地,另一端逐级接触管子的输入端或电路中合适部位,找到抑制振荡的最灵敏的一点(即电容接此点时,自激振荡消失),在此处外接一个合适的电阻电容或单一电容(一般100 pF~0.1肛F,由试验决定),进行高频滤波或负反馈,以压低放大电路对高频信号的放大倍数或移动高频电压的相位,从而抑制高频振荡。 低频振荡是由于各级放大电路共用一个直流电源所引起,因为电源总有一定的内阻Ro,特别是电池用得时间过长或稳压电源质量不高,使得内阻Ro比较大时,则会引起Ucc处电位的波动,Ucc的波动作用到前级,使前级输出电压相应变化,经放大后,使波动更厉害,如此循环,就会造成振荡现象。最常用的消除办法是在放大电路各级之间加上“去耦电路”的R和C,从电源方面使前后级减小相互影响。去耦电路R的值一般为几百欧,电容C诜几十微法或更大一些。


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