高频谐振放大器-1高频小信号放大器.ppt

3.1 高频小信号放大器 3.1.1 高频小信号放大器的工作原理 3.1.2 放大器的性能分析 3.1.3 高频谐振放大器的稳定性 3.1.4 多级谐振放大器 作业：3-2、3-3 第3章 高频小信号放大器(4时) 3.1高频小信号放大器 高频小信号放大器分为窄带和宽带放大器。谐振小信号 放大器属于窄带放大器，其带宽只有中心频率的百分之几或 千分之几。 按有源器件分为分立和集成高频小信号放大器。 对高频小信号放大器的主要要求： 1.增益要高 2.频率选择性要好 3.工作可靠稳定 4.内部噪声要小 3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理 交流等效电路：电容短路（谐振电容除外），扼流圈开路； 直流等效电路：电容开路，电感短路，保留偏置电阻。 图3-2 共射混合型与Y参数等效电路 1. 晶体管等效电路 3.1.2 放大器性能分析 对混合型电路列出 bc节点电流方程、b 和e节点电压方程： 消去上式中 , 经整理可得 （经过推 导证实) 考虑到YbeYbc，gmYbc，gceYbc，则对应的Y参 数为: 由上述各式可知，Y参数是工作频率的函数，当工作频率不同时，即 使是同一晶体管，其Y参数也是不一样的。当工作频率比较低，电容效应 的影响可以不考虑时，晶体管的Y参数才可以认为近似不变。由式2.1.21 2.1.24,若忽略Y参数的虚部,则可得到低频工作的Y参数值。 3-1 3-4 3-3 3-2 (上式为忽略rbb 及CbeCbc) 多级单调谐放大器的部分电路 2. 放大器的性能参数 图3-3 高频等效电路 （1）电压放大倍数 （2）输入导纳 （3）输出导纳 根据电压放大倍数定义： (3-7) 为求 ，先求 ，设由发射极e和集电极c两端向右看的 导纳为YL/，则 2.2.2 于是通过集电极电流 为 2.2.3 解上式： （1）电压放大倍数K 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 (本级回路导纳） +（下级输入导纳）（回路两端导纳） = 令 式2.2.7化为 2.2.8 式中，f0谐振频率,f频偏,QL有载Q值。 2.2.9 2.2.10 2.2.11 （并联形式表示） （LC回路总电导） （LC回路总电容） 当f = f0 (f = 0)时, 2.2.12 l 谐振时 k与回路总电导g成反比，与晶体管正向传输导 纳Yfe成正比。|Yfe|越大，| |越大。 l 负号表示输出电压与输入电压有180的相位差.此外，Yfe 本身是一个复数,也有一个相角fe 因此 与 的相位差 应为180+fe。只有频率较低时fe=0, 与 相位差为 180。 上式说明： 功率放大倍数Ap对于小信号谐振放大器本身并无重要 意义，但是通过功率放大倍数的推导,可以获得晶体管最高 振荡频率和最大电压放大倍数的概念。 当放大器输入和输出电路均处于调谐状态时,图3-1所示 电路的输入功率Pi和输出功率Po可改写成: 则 2.2.13 (2) 功率放大倍数KP 用式2.2.12代入得: 2.2.14 在理想情况下，回路本身并无电阻电路，即gp=0,且输 出端处于匹配状态。则 2.2.15 此时放大器有最大功率放大倍数Apm。 2.2.16 功率增益的一般表达式 式中 电压增益的一般表达式 （失配系数） （有载Q值） （无载Q值） 功率增益（dB）=（最大功率增益+失配损耗+插入损耗） 上式说明小信号放大器的最大功率增益只与晶体管本 身的参数Yfe，goe，gie有关，而与回路元件无关。为了用晶 体管内部的物理参数表示最大功率放大倍数，现将Y参数化 为等效参数的形式，并设f f，即Cbe g be ， Cbe 1/rbb ，Cbc gbc，(容纳电导) 则： 式中 2.2.17 2.2.18 2.2.19 将式2.2.17-2.2.19代入式2.2.16得: 2.2.20 上式表明，晶体管的最大功率增益与晶体管的阻 容乘积rbbCbc成反比，且随着工作频率f的提高而 显著下降（在f f的情况下）。 由于 所以 3.1.3 高频谐振放大器的稳定性 1.放大器的稳定性 不稳定因素：Cbc即Yre的反馈作用。当反馈在某个频率 相位上满足正反馈条件时，且足够大，就会在这一频率上产 生自激振荡，使放大器无法正常工作。 输入导纳 其中 当f=fo时，为电容； 当ff0时时，电导为电导为 正，起 负负反馈馈； 当ff0时时，电导为负电导为负 ，起 正反馈馈，可能自激。 2. 提高放大器稳定性的措施 两方面入手: (1) 选Yre小的晶体管，即Cbc小的管子；用电路的办法消除 Cbc的影响，即中和法和失配法。即中和法是在输入和输出 之间引入一个反馈量，以抵消Cbc的作用。 (2) 失配法是增大负载导纳，减小输出电压，减小反馈量。可 以采用共发-共基组态电