高频电子线路 第3章上部分

1、第3章 高频谐振放大器 1 本章主要内容本章主要内容 （1 1）高频小信号谐振放大器）高频小信号谐振放大器 （2 2）高频谐振功率放大器）高频谐振功率放大器 本章重点内容本章重点内容 （1 1）高频小信号谐振放大器的电路、工作原理和分析方法）高频小信号谐振放大器的电路、工作原理和分析方法 （2 2）C C类高频谐振功率放大器的工作原理和分析方法类高频谐振功率放大器的工作原理和分析方法 （3 3）C C类高频谐振功率放大器的外部特性类高频谐振功率放大器的外部特性 第三章第三章 高频谐振放大器高频谐振放大器 第3章 高频谐振放大器 2 3.1 3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器 放大各种无线

2、电设备中的高频小信号，以便作进一步的放大各种无线电设备中的高频小信号，以便作进一步的 变换和处理。变换和处理。 功用功用 分类分类 按频带宽度按频带宽度 按有源器件按有源器件 窄带放大器窄带放大器 宽带放大器宽带放大器 以分立元件为主的高频放大器以分立元件为主的高频放大器 以集成电路为主的集中选频放大器以集成电路为主的集中选频放大器 主要要求主要要求 增益要高，即放大量要大。增益要高，即放大量要大。 频率选择性要好。频带宽度和矩形系数。频率选择性要好。频带宽度和矩形系数。 工作稳定可靠。工作稳定可靠。 接收机前级放大器内部噪声要小。接收机前级放大器内部噪声要小。 第3章 高频谐振放大器 3 一

3、、晶体管的高频等效电路一、晶体管的高频等效电路 1 1、混、混等效电路等效电路 注意：注意： : : 可能会引起放大器自激。可能会引起放大器自激。 bc C : :共基电路中引起高频负反馈，共基电路中引起高频负反馈， 降低晶体管电流放大倍数。降低晶体管电流放大倍数。 bb r bb r bc C和和 在高频运用时不利！在高频运用时不利！ 2 2、Y Y参数等效电路参数等效电路 第3章 高频谐振放大器 4 3、Y 参数方程参数方程 fe Y . b U代表晶体管正向传输能力。代表晶体管正向传输能力。 rec Y . U代表晶体管内部反馈作用。代表晶体管内部反馈作用。 be c oe ce u0

4、i Y u ce b ie be u0 i Y u ce c fe be u0 i Y u be b re ce u0 i Y u 输入导纳：输入导纳： 输出导纳：输出导纳： 正向传输导纳：正向传输导纳： 反向传输导纳：反向传输导纳： c oe b fec c re b ieb UYUYI UYUYI 第3章 高频谐振放大器 5 m b oe b bb b j j 1j bb e c e C r g YC C r m fe bb b 1j e g Y C r b re bb b j 1j c e C Y C r 4、Y参数与混参数与混参数间的关系参数间的关系 b ie bb b j 1j e

5、e C Y Cr Y参数与参数与工作频率有关，是频率的复函数。工作频率有关，是频率的复函数。 当放大器工作在窄带时，当放大器工作在窄带时，Y 参数变化不大，可将参数变化不大，可将Y 参数看作常数。参数看作常数。 说明：说明： Y re 的反馈，使放大器存在着工作不稳定的问题。的反馈，使放大器存在着工作不稳定的问题。 bebc CC b e r 在忽略在忽略 及满足及满足 时，有：时，有： c oe b fec c re b ieb UYUYI UYUYI 第3章 高频谐振放大器 6 1 1、典型高频小信号谐振放大器实际线路、典型高频小信号谐振放大器实际线路 二、高频小信号谐振放大器的工作原理二

6、、高频小信号谐振放大器的工作原理 CC U 1b R 2b R T e R i u + + - - o u + + - - c R (a)低频放大电路 1 C 2 C e C 1b R 2b R b C 1 T e R CC U 1 L 1 C e C i u + + - - 1b R 2b R 2 T e R o u + + - - 2 L 1 2 3 4 5 2 n 1 n Tr1 Tr2 (b)调谐放大器 e C b C 两个电路有相似之处，但小信号调谐放大器具有选择频率的功能！两个电路有相似之处，但小信号调谐放大器具有选择频率的功能！ 高频小信号谐振放大器的应用：高频小信号谐振放大器的

7、应用：TV高频头、中放、通讯接收机等。高频头、中放、通讯接收机等。 第3章 高频谐振放大器 7 2 2、小信号谐振放大器工作原理及分析、小信号谐振放大器工作原理及分析 （1 1）直流偏置电路）直流偏置电路 （2 2）主要元件的作用）主要元件的作用 典型高频小信号谐振放大器实际线路典型高频小信号谐振放大器实际线路 第3章 高频谐振放大器 8 典型高频小信号谐振放大器实际线路典型高频小信号谐振放大器实际线路 （3 3）画出交流等效电路）画出交流等效电路 放大器组成：放大器组成： 输入回路输入回路 晶体管晶体管 输出回路输出回路：LC并联谐振回路、输出变压器及负载并联谐振回路、输出变压器及负载YL。

8、 。 ：由输入变压器构成，隔离信号源与放大器间的直流联系，：由输入变压器构成，隔离信号源与放大器间的直流联系， 能耦合交流信号，同时还能实现阻抗的匹配与变换。能耦合交流信号，同时还能实现阻抗的匹配与变换。 ：是放大器的核心，电流控制和放大作用。：是放大器的核心，电流控制和放大作用。 输入回路输入回路晶体管晶体管 输出回路输出回路 第3章 高频谐振放大器 9 （4）画出）画出Y参数等效电路参数等效电路 交流等效电路：交流等效电路： Y参数等效电路：参数等效电路： L Y 第3章 高频谐振放大器 10 1） 输入导纳输入导纳 Yi 2） 输出导纳输出导纳 Yo 3） 电压放大倍数电压放大倍数 K

9、4） 通频带通频带 B0.707 5） 矩形系数矩形系数 Kr0.1 三、放大器性能分析三、放大器性能分析 第3章 高频谐振放大器 11 (1) (1) 输入导纳输入导纳Yi re fe iie oeL Y Y YY YY bc biere IY UY U b b i U I Y Loe bfe c YY UY U 定义：定义： 第3章 高频谐振放大器 12 (2) (2) 输出导纳输出导纳Yo re fe 0oe Sie Y Y YY YY bc cfeoe IY UY U sie cre b YY UY U )0(时当 s c c o i U I Y 定义：定义： re fe iie oe

10、L Y Y YY YY 对比对比 第3章 高频谐振放大器 13 忽略管子内部的反馈，即忽略管子内部的反馈，即Y re =0 =0。 (3) (3) 电压放大倍数电压放大倍数 第3章 高频谐振放大器 14 (3)(3)电压放大倍数电压放大倍数 fe oeL Y K YY 定义：定义： 已知：已知： Loe bfe c YY UY U b c U U K 第3章 高频谐振放大器 15 (4) (4) 通频带宽通频带宽 L o 0.707 Q f B o 1/(2 LC )f 00 1/(Lg )(C)/g L Q 通频带宽：通频带宽： 22 1oe2ie Cp CC p C 22 1oe02 ie

11、 gp ggp g 其中：其中： Lie YY（令（令 ） 第3章 高频谐振放大器 16 第3章 高频谐振放大器 17 四、高频谐振放大器的稳定性四、高频谐振放大器的稳定性 1. 1. 放大器的稳定性放大器的稳定性 因为晶体管因为晶体管 的反馈，使放大器引起自激！的反馈，使放大器引起自激！ bc C b refe iieieir oeL b Y YI YYYY YY U g g m fe bb 1j be g Y C r re bb j 1j b c b e C Y C r 放大器输入导纳：放大器输入导纳： 忽略忽略 的影响：的影响： bb r m g j bc C 0m ir LL 0 j

12、1j2 b c Cg Y GQ 第3章 高频谐振放大器 18 1放大器的稳定性放大器的稳定性 0m ir LL 0 j 1j2 bc C g Y GQ 分析：分析： 当当0时时, Yir的电导为正，是负反馈的电导为正，是负反馈; 第3章 高频谐振放大器 19 2. 2. 提高放大器稳定性的方法提高放大器稳定性的方法 从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳Yre。 从电路上消除晶体管的反向作用，使它单向化。从电路上消除晶体管的反向作用，使它单向化。 （1 1）中和法）中和法 中和法中和法 失配法失配法 原理电路原理电路 交流等效电路交流等效电路 A B C

13、D 中和电容中和电容 第3章 高频谐振放大器 20 A B C D 交流等效电路交流等效电路 （1 1）中和法）中和法 电桥形式电桥形式 根据电桥平衡：根据电桥平衡： 20 cb0 10 n0 j j 1 j j 1 L C L C 中和条件：中和条件： 1 nbc 1 c 2 b 2 N C L C LN C 因此，调节因此，调节Cn的数值，可消除由的数值，可消除由 引起的内部反馈，提高引起的内部反馈，提高 放大器的稳定性！放大器的稳定性！ bc C 第3章 高频谐振放大器 21 中和法的局限性：中和法的局限性： 中和电容中和电容Cn只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其它只能在某一个频

14、率点起到完全中和的作用，对其它 频率只能有部分中和作用。频率只能有部分中和作用。 如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等因素的影响，则中如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等因素的影响，则中 和电路的效果是很有限的。和电路的效果是很有限的。 因此，中和法应用较少，一般用在某些收音机电路中。因此，中和法应用较少，一般用在某些收音机电路中。 A B C D 20 cb0 10 n0 j j 1 j j 1 L C L C 电桥平衡条件：电桥平衡条件： 第3章 高频谐振放大器 22 某收音机实际电路某收音机实际电路 中和法的应用电路中和法的应用电路 第3章 高频谐振放大器 23 （2 2）失配法）失

15、配法 b refe iie oeL b Y YI YY YY U g gie Y 放大器输入导纳：放大器输入导纳： 基本思想：信号源内阻抗不与晶体管的输入阻抗匹配，晶体管的基本思想：信号源内阻抗不与晶体管的输入阻抗匹配，晶体管的 输出阻抗不与负载匹配。其实质是降低放大器的电压放大倍数，以确输出阻抗不与负载匹配。其实质是降低放大器的电压放大倍数，以确 保满足放大器稳定的要求。保满足放大器稳定的要求。 因此，失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。因此，失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。 共射共射共基级联放大器共基级联放大器 i Y L Y ibL YY 共基电共基电 路输入路输入 导纳较导纳较 大

16、！大！ 第3章 高频谐振放大器 24 中和法与失配法比较中和法与失配法比较 中和法优点：中和法优点：电路简单、增益不受影响。电路简单、增益不受影响。 （1）只能在一个频率上完全中和，不适合宽带。只能在一个频率上完全中和，不适合宽带。 （2）晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于批量生产。）晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于批量生产。 （1）性能稳定，能改善各种参数变化的影响；）性能稳定，能改善各种参数变化的影响； （2）频带宽，适合宽带放大；）频带宽，适合宽带放大； （3）生产过程中无需调整，适于大量生产。）生产过程中无需调整，适于大量生产。 缺点：增益较低。缺点：增益较低。 缺点：缺点： 失

17、配法优点：失配法优点： 第3章 高频谐振放大器 25 考虑外部反馈引起的不稳定性！考虑外部反馈引起的不稳定性！ 电磁干扰的耦合途径：电磁干扰的耦合途径： （1 1）电容性耦合）电容性耦合 （2 2）电感性耦合）电感性耦合 （3 3）公共电阻耦合）公共电阻耦合 （4 4）辐射耦合）辐射耦合 接地是控制干扰的重要方法！接地是控制干扰的重要方法！ 第3章 高频谐振放大器 26 五、多级谐振放大器五、多级谐振放大器 在应用时，多级放大器满足增益及频率选择性等方面的要求。在应用时，多级放大器满足增益及频率选择性等方面的要求。 1 1多级单调谐放大器多级单调谐放大器 设各级谐振时的电压放大倍数为设各级谐振

18、时的电压放大倍数为K01、 K02、 、 K0n， 则总的电压放大倍数：则总的电压放大倍数： 001020n KK KK K 设各级放大器的谐振频率相同；设各级放大器的谐振频率相同； 已知单级放大器归一化频率特性：已知单级放大器归一化频率特性： 1 2 2 1 设多级放大器各回路的带宽及设多级放大器各回路的带宽及Q Q 值相同，即值相同，即相同，相同， 则多级放大器归一化频率特性：则多级放大器归一化频率特性： 2/2) 1 ( nn 第3章 高频谐振放大器 27 多级放大器的通频带宽、矩形系数多级放大器的通频带宽、矩形系数 结论：结论：随着级数随着级数n 的增加，总带宽将减小，矩形系数有的增加

19、，总带宽将减小，矩形系数有 所改善。所改善。 2/2 (1) nn 多级放大器频率特性：多级放大器频率特性： 通频带：通频带： 1/ 0 21 n n L f B Q 1/ 0.1 1/ 1001 21 n n K 矩形系数：矩形系数： 多级单调谐放大器总的通频带比单级单调谐器的通频带要小，多级单调谐放大器总的通频带比单级单调谐器的通频带要小， 级数越多，总通频带越小。级数越多，总通频带越小。 第3章 高频谐振放大器 28 2.2.多级双调谐放大器多级双调谐放大器 采用多级双调谐放大器可以改善放大器的频率选择性。采用多级双调谐放大器可以改善放大器的频率选择性。 设各级均采用同样的双回路，并选择

20、临界耦合。设各级均采用同样的双回路，并选择临界耦合。 2/ 4 4 1 n n 已知单级双调谐回路归一化频率特性：已知单级双调谐回路归一化频率特性： 则：则：多级双调谐回路归一化频率特性：多级双调谐回路归一化频率特性： 1/2 4 1 4 第3章 高频谐振放大器 29 (b) (b) 总特性曲线总特性曲线 3.3.参差调谐放大器参差调谐放大器 参差调谐放大器可增加总带宽，同时又得到边沿较陡峭的频率特性。参差调谐放大器可增加总带宽，同时又得到边沿较陡峭的频率特性。 多级参差调谐放大器，多级参差调谐放大器， 就是各级的调谐回路和就是各级的调谐回路和 调谐频率都彼此不同。调谐频率都彼此不同。 双回路

21、双回路 单回路单回路 (a) (a) 单、双回路特性曲线单、双回路特性曲线 第3章 高频谐振放大器 30 例：电视机高频放大器的简化电路例：电视机高频放大器的简化电路 输入电路：输入电路：单调谐回路单调谐回路. . 输出电路：输出电路：双调谐回路双调谐回路. . 第3章 高频谐振放大器 31 六、高频集成放大器六、高频集成放大器 1 1. 优点：优点： 线路简单、性能稳定可靠、调整方便等，应用越来越广泛。线路简单、性能稳定可靠、调整方便等，应用越来越广泛。 非选频的高频集成放大器，非选频的高频集成放大器，主要用于某些不需要选频功能主要用于某些不需要选频功能 的设备中，通常以电阻或宽带高频变压器

22、作负载的设备中，通常以电阻或宽带高频变压器作负载; ; 2.2.分类：分类： 选频放大器，选频放大器，用于需要有选频功能的场合，如接收机的中放用于需要有选频功能的场合，如接收机的中放 就是它的典型应用。就是它的典型应用。 集成选频放大器，如晶体滤波器、集成选频放大器，如晶体滤波器、 陶瓷滤波器或声表面波滤波器等。陶瓷滤波器或声表面波滤波器等。 集成选频放大器只适用于固定频率的选频放大器，集成选频放大器只适用于固定频率的选频放大器， 图图3-103-10。 第3章 高频谐振放大器 32 3. 3. 集中选频放大器组成框图集中选频放大器组成框图 注意的问题：注意的问题：使集成放大器与集中滤波器之间

23、实现阻抗匹配。使集成放大器与集中滤波器之间实现阻抗匹配。 在滤波器之前加一前置放大器，以补偿滤波器的衰减。在滤波器之前加一前置放大器，以补偿滤波器的衰减。 方案一：先放大后滤波方案一：先放大后滤波 方案二：先滤波后放大方案二：先滤波后放大 第3章 高频谐振放大器 33 作 业 3-4 3-6 3-7 3-8 （新版） 第3章 高频谐振放大器 34 补充部分：晶体管的频率参数补充部分：晶体管的频率参数 00 晶体管共基极 短路电流放大系数 晶体管共发射 极短路电流放大系数 ：低频时的 电流 ： ： 和 放大系数 f随 变和化的示意图 第3章 高频谐振放大器 35 (1) (1) 截止频率截止频率 共射截止频率共射截止频率: : 下降到下降到0.707 0.707 时的频率。时的频率。 f 0 (2) (2) 特征频率特征频率 下降到下降到1 1时的频率。时的频率。 T f (3) (3) 截止频率截止频率 共基截止频率：共基截止频率： 下降到下降到0.707 0.707 时的频率。时的频率。 f 0 (4(4）最高振荡频率）最高振荡频率 晶体管的共射极接法功率放大倍数晶体管的共射极接法功率放大倍数 下降到下降到1 1时的频率时的频率 。 max f p K