第3章-高频小信号放大电路课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1、增益（gain）：,放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比，,记为,A,u,（或,A,p,）。,2、通频带（passband）：,通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率,f,o,时，放大器,的电压增益A,u,下降到谐振电压增益,A,uo,的,0.707时，所对应的频率范围，用BW,0.7,表示。,3、选择性（selectivity）：,放大器从各种不同频率的信号中选出有用信号抑制,干扰信号的能力。,矩形系数,K,0.1,：,2f,0.1,与,2f,0.7,之比。,二、,高频小信号放大器的主要性能指标,谐振电压增益,是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为,A,uo,。,抑制比,d：,谐振电压增益,A,uo,与干扰电压增益,A,un,之比。,4、工作稳定性（stability）：,指放大器的工作状态（偏置）、晶体管参数、电路元件参数等发生变化时，放大器的增益、中心频率、通频带、特性曲线等稳定程度。,5、噪声系数N,F,：,指放大器,输入端信噪比,(P,si,/P,ni,),与,输出端信噪比,(P,so,/P,no,),的比值。,放大器的,噪声系数,N,F,越小越好，,理想值为,1,。,1、增益（gain）：放大器输出电压（或功率）与输入电压（或,3.2 BJT的高频小信号模型与参数,一、混合,等效电路,C,b,e,C,b,c,+,_,b,e,e,c,b,+,_,+,_,混合,型等效电路,3.2 BJT的高频小信号模型与参数一、混合等效,二、三极管的,Y参数等效电路,三极管处在小信号线性放大状态时，可以近似为线性器件。因此，我们避开三极管的内部结构，将其看成一个线性二端口网络，如下图所示，从而可以用网络参数等效电路来等效三极管。,+,_,y,oe,y,fe,U,be,I,b,I,c,+,_,U,be,U,ce,+,y,ie,y,re,U,ce,Y参数等效电路,U,ce,b,e,c,e,I,b,I,c,U,be,+,_,_,三极管的二端口模型,二、三极管的Y参数等效电路 三极管处在小信号线性,已知线性二端口网络的,y参数方程为：,得到三极管共发射极接法的,y参数电流方程：,并由这个电流方程画出三极管的交流,Y参数等效电路如图：,_,y,oe,y,fe,U,be,I,b,I,c,+,_,U,be,U,ce,+,y,ie,y,re,U,ce,已知线性二端口网络的y参数方程为：得到三极管共发射极接法的y,是输入端交流短路时的输出导纳，即受控电流源的内导纳。,是输出交流短路时的输入导纳；,是输入交流短路时的反向传输导纳，这是造成三极管输入回路与输出回路耦合的主要因数，也称为反馈导纳；,其中：,是输出端交流短路时的正向传输导纳，这是体现三极管电流控制作用的参数，其作用相当于,H参数等效电路中的,；,混合,等效电路和Y参数等效电路所反映的是同一只三极管，所以两种等效电路之间存在着确定的关系，根据Y参数的上述定义，从混合等效电路可以推导出：,是输入端交流短路时的输出导纳，即受控电流源的内导纳。是输出,第3章-高频小信号放大电路课件,1、共射截止频率f,:,下降到,0,的,0.707所对应的,工作,频率。,三、三极管的,参数,共射电流放大倍数,2、特征频率f,T:,下降到1时的,工作,频率。,f,T,0,f,f,3、最高振荡频率f,max:,三极管的功率增益为,1时的工作频率。,f,max,f,T,f,1、共射截止频率f:下降到0的0.707所对应的工,3.3 单调谐回路谐振放大器,1、采用分压式稳定偏置电路；,一、电路和工作原理,2,1,3,4,5,C,L,+,_,U,i,+,_,U,o,+,_,U,i,交流通路,2、T工作在甲类放大状态；,4、信号输入与输出为实现阻抗匹配、满足最大功率传输均采用变压器耦合。,3、输出端采用并联谐振电路，起选频作用，T的集电极采用部分接入，以提高谐振回路的有载Q值；,3.3 单调谐回路谐振放大器1、采用分压式稳定偏,二、主要参数分析计算,n,1,y,fe,U,i,+,_,g,C,L,U,o,将,12和45分别折算到,13端后的等效电路,y,fe,U,i,+,_,y,ie,U,i,C,2,3,1,4,5,C,oe,g,oe,g,L,C,L,+,_,U,o,L,Y参数等效电路,二、主要参数分析计算n1yfeUi+_gCLUo将1,1、电压增益（电压放大倍数）,当输出回路谐振时，,=0，即为纯电导。因此，谐振电压增益A,uo,为：,n,1,y,fe,U,i,+,_,g,C,L,U,o,将,12和45分别折算到,13端后的等效电路,2、功率增益（谐振时功率放大倍数）,1、电压增益（电压放大倍数）当输出回路谐振时，=0，即为,a、,失配损耗,：如果负载失配导致输出功率减小引起的功率损耗。此时，,若谐振回路理想、无损耗，则g,o,=0，当,输出端匹配时,n,1,2,g,oe,=n,2,2,g,L,，输出功率最大，功率增益最大，记为,A,Pomax,：,b、,插入损耗,：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称为谐振回路的插入损耗,1/（1Q,e,/Q）,2,。这样任意态下的功率增益表述为下式：,下降的程度，称为失配,功率损耗,。,反映了失配时功率增益,2,),1,(,4,P,P,+,，,称为,失配系数,；,其中,2,1,2,2,g,n,g,n,P,oe,L,=,2,max,),1,(,4,P,P,A,A,Po,Po,+,=,a、失配损耗：如果负载失配导致输出功率减小引起的功率损耗。此,3、通频带,4、矩形系K,r0.1,理想和实际的选频曲线,BW,0.7,BW,0.,1,0,f,0.707,A,u,A,u0,1,0.1,K,r0.1,越接近于,1，选频特性越好!,3、通频带4、矩形系Kr0.1理想和实际的选频曲线BW0.7,5、增益带宽积,当增益带宽积一定时，放大器的带宽越宽，则其谐振电压增益越小。,三、级间耦合网络,见课本,75页,例,1：见课本,7677页,四、例题,5、增益带宽积当增益带宽积一定时，放大器的带宽越宽，则其谐振,例,2：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，BJT的参数为：g,ie,=1.1,10,3,S，g,oe,=1.110,-4,S，,|,y,fe,|,0.08S，C,ie,=25pF，C,oe,=,6pF，N,12,=16圈，N,13,20圈，N,45,4圈，L,13,=,1.5uH,，,C=12pF，Q,0,=100,。,求：,f,0,，,A,ou,，,BW,0.7,1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以g,L,=g,ie，,C,L=,C,ie,S,g,g,n,g,n,g,S,L,Q,g,g,y,n,n,A,L,oe,fe,ou,4,0,2,2,2,1,0,0,0,2,1,10,48,.,1,34,1,85,2,回路总电导：,回路空载时的电导为：,倍,、,+,+,=,=,=,S,S,m,w,例2：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器完全相同的,3.4 多级单调谐放大器,目的,：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。,一、同步调谐多级放大器,1、电压放大倍数：,A,u,=A,u1,A,u2,A,un,A,u1,n,（每一级都相同）,级数,n,1,2,3,4,B,n,/B,1,1.0,0.64,0.51,0.43,Kr0.1,9.95,4.8,3.75,3.4,3、矩形系数：,，,单级,1,2,),(,),(,1,2,),(,7,.,0,1,1,0,0,-,=,=,=,=,+,S,S,n,BW,BW,A,A,A,A,n,n,n,u,u,u,u,x,2、通频带：,级数越多，总通频带越窄。,级数越多，矩形系数变化越缓慢。,3.4 多级单调谐放大器目的：提高增益（各级增益相乘,二、参差调谐放大器,将若干个单级谐振放大器级连，但每个谐振放大器的调谐频率不同，称为,参差调谐放大器。,f,o,f,o1,f,o2,f,|K|,f,s,f,s,双,参差,f,o,f,o1,f,o2,f,|K|,三,参差,合成曲线更接近于矩形,参差调谐放大器可以增加带宽，同时又得到边沿较陡峭的频率特性。因,此，它用于宽带和高选择性的场合。,二、参差调谐放大器 将若干个单级谐振放大器级连，但每个,第3章-高频小信号放大电路课件,第3章-高频小信号放大电路课件,第3章-高频小信号放大电路课件,结论：,双参差调谐放大器的矩形系数远比两级同步调谐放大器小得多。,结论：双参差调谐放大器的矩形系数远比两级同步调谐放大器小得,3.5 双调谐回路谐振放大器,缺点,:,电路较复杂；调整比较困难。,优点,:,通频带宽，选择性好。,双调谐放大器等效电路,3.5 双调谐回路谐振放大器缺点:电路较复杂；调整,临界耦合状态,(,=1)时的最大电压放大倍数为：,级数,n,1,2,3,4,B,1,/B,2,1.0,0.8,0.71,0.66,K,r0.1,3.15,2.16,1.9,1.8,p,1,p,2,双调谐放大器等效电路,临界耦合状态(=1)时的最大电压放大倍数为：级数n1234,A,u,y,re,增大,自激,y,re,=0,f,f,0,y,re,对放大器幅频特性的影响,3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施,在前面对小信号谐振放大器的分析中把三极管当成单向化器件对待,但是,实际上三极管的高频小信号模型是,双向传输,的,。,一、谐振放大器的输入导纳,Y,i,及稳定性分析,y,re,的影响将在小信号谐振放大器中产生两个问题：,1、,影响小信号谐振放大器的谐振频率，特别是当输入端也接有谐振回路时，,y,re,中的电容成分会引起放大器的频率特性发生明显的畸变，使得多级调谐放大器调整变得很困难。,2、,y,re,中的电导成分会引起放大器自激，使放大器不稳定。,Auyre增大自激yre=0ff0yre对放大器幅频特性的影,c,e,b,y,oe,y,ie,+,_,+,_,y,s,y,L,y,i,cebyoeyie+_+_ysyLyi,二、提高放大器稳定性的方法,1、选择高频性能好的三极管。,通常,C,b,c,(即C,)越小越好。,2、中和法。,在晶体管外部接一个中和电容,C,N,来抵消内部反馈有害的影响。,N,1,N,2,C,b,c,C,N,如果中和电路使 和 相等，此时，正反馈的影响被抵消。起到使放大器稳定工作的作用。,优点：,方法简单,。,缺点：,难以完全中和。,二、提高放大器稳定性的方法1、选择高频性能好的三极管。通常C,采用,共射,共基,级联组合放大电路,V,1,V,2,V,2,管的,C,b,/,c,不构成正反馈，而,V,1,管由于负载阻抗很小，导致该级增益很低，,V,1,和,V,2,之间处于严重失配状态，不会构成自激振荡。,3、失配法：,是一种通过适当降低放大器的增益，提高放大器的稳定性的方法。,优点：,工作稳定，无需调试，适宜大量生产,。,应用电路见课本,90页。,采用共射共基级联组合放大电路V1V2 V2管,3.7 常用谐振放大器,一、常用分立元器件谐振放大器,二级共射共基级联中频放大器电路,3.7 常用谐振放大器一、常用分立元器件谐振放大器二,石英晶体滤波器窄带放大器电路,窄带晶体滤波器等效电桥电路,陶瓷滤波器构成的放大器,石英晶体滤波器窄带放大器电路 窄带晶体滤波器等效电桥电路陶瓷,由集成放大器和具有一定带宽的选频网络构成。,二、集成电路谐振放大器,见课本,96页,采用表面声波滤波器的预中放电路,由集成放大器和具有一定带宽的选频网络构成。二、集成电路谐振放,+12,V,XG1590,U,o,R,L,=50,u,AGC,39,PF,110,pF,2,6,T,2,U,s,R,s,=50,T,1,1,5,5,1,4,4,3,3,8,8,7,7,6,2,XG1590,24,pF,110,pF,110,pF,10,H,10,H,10,k,51,k,0.002,F,0.002,F,0.002,F,两级