高频电子线路第二章 高频小信号放大器

1、 第二章第二章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.1 概述概述 2.1.1 高频小信号放大器的特点高频小信号放大器的特点 2.1.2 高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类 2.1.3 高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标 2.1.4 晶体管的高频小信号等效电路晶体管的高频小信号等效电路2.2 谐振放大器谐振放大器 2.3 宽频带放大器宽频带放大器 2.1 概述1.高频小信号放大器的特点高频小信号放大器的特点 频率较高频率较高 中心频率在几百KHz到几GHz 小信号小信号 信号较小，工作在线性范围内(甲类放大器) 2. 高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类l按所

2、用的器件：按所用的器件： 晶体管（BJT)、场效应管（FET)、集成电路（IC) l按频谱宽度：按频谱宽度： 窄带放大器和宽带放大器l按电路形式：按电路形式： 单级放大器和级联放大器 l按负载性质：按负载性质： 谐振放大器和非谐振放大器，谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频的作用。3.高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标 1)增益增益(放大系数) 电压增益Au=Uo/Ui 功率增益Ap=Po/Pi 分贝表示： Au=20lg(Uo/Ui) Ap=10lg(Po/Pi)2)通频带通频带 放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频率范围称为放大

3、器的通频带，用BW=2f 0.7表示。 2f 0.7也称为3分贝带宽。 l为什么要求通频带？为什么要求通频带？ 放大器所放大的一般都是已调制的信号，已放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须调制的信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让有一定的通频带，让必要的信号必要的信号频谱分量通过放频谱分量通过放大器。大器。 l与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数形式和回路的等效品质因数Qe。此外，放大器的。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变。并且总通频带，随着级数的增加而

4、变。并且通频带通频带愈愈宽，放大器宽，放大器增益增益愈小。愈小。3)选择性选择性从各种不同频率的信号的总和（有用的和有害的）中从各种不同频率的信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。选择性常采用性。选择性常采用矩形系数矩形系数来表示来表示。l什么叫矩形系数？什么叫矩形系数？ 按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线接近理想曲线的程度，引入线接近理想曲线的程度，引入“矩形系数矩形系数”，它表示对，它表示对邻邻道干扰的抑制能力。道干扰的抑制能力。 4)工作

5、稳定性：工作稳定性： 指在电源电压变化或器件参数变化时以上指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数三参数的稳定程的稳定程度。度。 为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益，选择内反馈小的晶体管，应用增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和中和或或失配方法失配方法等。等。5)噪声系数：噪声系数： 放大器的噪声性能可用噪声系数表示：放大器的噪声性能可用噪声系数表示： NF =NF =输入信噪比输入信噪比/ /输出信噪比输出信噪比 NF越接近越接近1越好越好 在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起决在多级放大器中，前二级的噪声对整个

6、放大器的噪声起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。 结论：结论：l以上这些质量指标，相互之间即有联系又有矛盾。以上这些质量指标，相互之间即有联系又有矛盾。增益增益和和稳定性稳定性是一对矛盾，是一对矛盾，通频带通频带和和选择性选择性是一是一对矛盾。对矛盾。l应根据需要决定主次，进行分析和讨论。应根据需要决定主次，进行分析和讨论。 4、 晶体管的高频小信号等效电路晶体管的高频小信号等效电路 l形式等效电路（网络参数等效电路） 包括：Y参数、h参数、z参数、s参数等效电路l混合混合型型等效电路(物理模拟等效电路)1)晶体管的晶体管的Y参数等效电路参数等效电路

7、以以共发射极共发射极接法的晶体管为例接法的晶体管为例, , 将其看作一个四端网将其看作一个四端网络络, , 如下图所示如下图所示l相应的参数方程为（其中两个电压为相应的参数方程为（其中两个电压为自变量自变量，两，两个电流为个电流为因变量因变量）晶体管共发射极晶体管共发射极Y Y参数等效电路参数等效电路 biebrecierebbfeoecccfeboecIy Uy UyyIUyyIUIy Uy Ul四个四个Y参数：参数： 输入导纳输入导纳 yie 输出导纳输出导纳 yoe 正向传输导纳正向传输导纳 yfe 反向传输导纳反向传输导纳 yrel受控电流源受控电流源yreUc表示输出电压对输入电流的

8、控制作用（反向表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）控制）lyfeUb表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）lyfe越大越大, 表示晶体管的放大能力越强；表示晶体管的放大能力越强；yre越大越大, 表示晶体管的表示晶体管的内部反馈越强。内部反馈越强。lyre的存在对实际工作带来很大危害的存在对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激的根是谐振放大器自激的根源源, 同时也使分析过程变得复杂同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减小或削因此应尽可能使其减小或削弱它的影响弱它的影响0cUbbieUIy0bUcbreUIy0cUbcfeUI

9、y0bUccoeUIyl晶体管的参数可以通过测量得到晶体管的参数可以通过测量得到 根据参数方程根据参数方程, , 分别使输出端或输入端交流短路分别使输出端或输入端交流短路, , 在在另一端加上直流偏压和交流测试信号另一端加上直流偏压和交流测试信号, , 然后测量输入端或输然后测量输入端或输出端的交流电压及交流电流的振幅和相位出端的交流电压及交流电流的振幅和相位, , 将这些测量值代将这些测量值代入式入式Y Y参数方程中就可求得四个导纳参数。参数方程中就可求得四个导纳参数。 所以，所以，Y Y参数又参数又称为称为短路导纳参数短路导纳参数. .l通过查阅晶体管手册也可得到各种型号晶体管的通过查阅晶

10、体管手册也可得到各种型号晶体管的参数参数 为了分析方便，晶体管参数中为了分析方便，晶体管参数中输入导纳和输出导输入导纳和输出导纳纳通常可写成用电导和电容表示的通常可写成用电导和电容表示的直角坐标形式直角坐标形式, , 而而正向传输导纳和反向传输导纳正向传输导纳和反向传输导纳通常可写成通常可写成极坐标形式极坐标形式, , 即即 yie=gie+jCie yoe=goe+jCoeyfe=|yfe|fe yre=|yre|re 图中，若c、e极之间接有负载YL，现利用Y参数推导晶体管b、e极之间的输入导纳输入导纳Yi。 因为Ic=-YLUc，代入式（ 2.2.1 ）后，经过整理，可求得 此时晶体管的

11、输入导纳：结论结论：由于反向传输导纳反向传输导纳yre的存在，晶体管输入导纳不仅与yie有关，还与其他Y参数和负载有关。ferebiieboeLy yIYyUyY2)混合混合参数等效电路参数等效电路 (物理模拟等效电路物理模拟等效电路) l把晶体管内部的把晶体管内部的物理过程用物理过程用R、C表示。表示。用这种物理用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是混合模型的方法所涉及到的物理等效电路就是混合参数参数等效电路。等效电路。l混合混合参数等效电路也叫做参数等效电路也叫做晶体管共发射极混合晶体管共发射极混合型等效电路型等效电路 bbb rebrebCbcbrcbCebmUgcerce b

12、：有效基极：有效基极 bb：基区体电阻：基区体电阻 be：发射结电阻：发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻折合到基极回路的等效电阻 bc：集电结电阻：集电结电阻 ce ：集电极：集电极发射极电阻发射极电阻 Cbe：发射结电容：发射结电容 Cbc：集电结电容：集电结电容 (反馈交流电压，导致自激反馈交流电压，导致自激!) m ：晶体管跨导：晶体管跨导l集电结电容集电结电容Cbc跨接在输入、输出端之间跨接在输入、输出端之间, 构成双向传构成双向传输元件输元件, 因此使电路的分析更加复杂。因此使电路的分析更加复杂。l利用“密勒效应密勒效应”对电路进行化简 晶体管的集电结工艺电容，相当于内部在基极和

13、集电极之间并联了一个电容(即图中所描述的Cbc)，该电容会影响器件的频率特性；并且从be两端看进去，跨接在bc之间的电容和一个并联在be两端的、电容值为CM的电容等效，这就是“密勒效应密勒效应”。cbLmMCRgC)1 ( gm 是晶体管跨导RL是考虑负载后的输出端总电阻CM 称为密勒电容 (2.3.1) 另外另外, 由于由于rce和和rbc较大较大, 一般可以将其开路，一般可以将其开路，这样这样, 利用密勒效应后的简化高频混合利用密勒效应后的简化高频混合型等效型等效电路如图电路如图2.3.2所示。所示。 图图 2.3.2 简化混合简化混合型等效电路型等效电路 bbb rebrbMebCCce

14、ebmUg2.2 谐振放大器谐振放大器l由晶体管、由晶体管、 场效应管或集成电路与场效应管或集成电路与LC并联谐振回路组成并联谐振回路组成的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、 电视、电视、 通信、通信、 雷达等接收设备中雷达等接收设备中, 其作用其作用是是将微弱的有用信号进行线性将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不需要的噪声和干扰信号放大并滤除不需要的噪声和干扰信号。l本节仅分析由晶体管和本节仅分析由晶体管和LC回路组成的谐振放大器。回路组成的谐振放大器。 2.2.1 单管单调谐放大器单管单调谐放大器 1. 电路组成特点电路组成特点 2. 电路性能分析电路性

15、能分析 2.2.2 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 2.2.3 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性 1. 中和法中和法 2. 失配法失配法2.2.1 单管单调谐放大器单管单调谐放大器LCcCR2UCCCbR3CeR1单管单调谐放大电路单管单调谐放大电路1.电路组成及特点电路组成及特点 右图是一个典型的单管单调谐放大器。右图是一个典型的单管单调谐放大器。b与与c分别是和信号源（或前级放大器）、分别是和信号源（或前级放大器）、负载（或后级放大器）的负载（或后级放大器）的耦合电容耦合电容, e是是旁路旁路电容电容。 电容电容与电感与电感组成的并联谐振回路作为晶组成的并联谐振回路作为晶体管的体管的

16、集电极负载集电极负载, 其谐振频率应调谐在输入其谐振频率应调谐在输入有用信号的中心频率上。有用信号的中心频率上。 回路与晶体管的耦合采用回路与晶体管的耦合采用自耦变压器自耦变压器耦合方耦合方式式, 这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。 负载（或下级放大器）与回路的耦合采用负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自自耦变压器耦合耦变压器耦合和和电容耦合电容耦合方式方式, 这样这样, 既可减弱既可减弱负载（或下级放大器）导纳对回路的影响负载（或下级放大器）导纳对回路的影响, 又又可使前、可使前、 后级的直流供电电路分开。后级的直流供电电路分开。 另外另外, 采用

17、上述耦合方式也比较容易实现前、采用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。后级之间的阻抗匹配。2.电路性能分析电路性能分析(主要包括增益、通频带和矩形系数)单管单调谐放大器的单管单调谐放大器的Y参数等效电路参数等效电路 图中：图中：(1)(1)晶体管部分采用了参数等效电路晶体管部分采用了参数等效电路, , 忽略了反向传输导纳忽略了反向传输导纳rere的影响的影响。(2)(2)输入信号源用电流源输入信号源用电流源I Is s并联导纳并联导纳s s表示表示. .(3)(3)负载假定为另一级相同的单调谐放大器负载假定为另一级相同的单调谐放大器, ,所以用晶体管输入所以用晶体管输入导纳导纳

18、ie表示。表示。电压增益电压增益 121feun n yAgj Cj L 其中其中与与分别为谐振回路总电导和总电容，分别为谐振回路总电导和总电容， 22122212oeieeooeiegn gn ggCn Cn CC谐振频率为谐振频率为 LCf210或 LC10回路有载回路有载值为值为 LggCQe001 回路通频带即放大器带宽为回路通频带即放大器带宽为 02egfBWQC谐振频率处放大器的电压增益为谐振频率处放大器的电压增益为 其电压增益振幅为其电压增益振幅为 gynnUUAfeiu21000放大器电压增益振幅的另一种表达式放大器电压增益振幅的另一种表达式,其中其中N(f)称单位谐振函称单位

19、谐振函数数：12000feuin n yUAUg 120002000( )21feoouuiien n yUUUAN f AUUUfQgf结论：结论：l由于由于fe是复数是复数, 有一个相角有一个相角fe, 因此一般来说放大器因此一般来说放大器输出电压与输入电压之间的相位并非正好相差输出电压与输入电压之间的相位并非正好相差180l电压增益电压增益振幅与晶体管参数、振幅与晶体管参数、 负载电导、负载电导、 回路谐振电回路谐振电导和接入系数有关。导和接入系数有关。 (1) 为了增大为了增大u0, 应选取应选取|yfe|大大, oe小的晶体管。小的晶体管。 (2) 为了增大为了增大u0, 要求负载电

20、导小要求负载电导小, 如果负载是下一级放如果负载是下一级放大器大器, 则要求其则要求其ie小。小。 (3) 回路谐振电导回路谐振电导e0越小越小, u0越大。越大。 (4) u0与接入系数与接入系数1、2有关有关, 但不是单调递增或单调但不是单调递增或单调递减关系。由于递减关系。由于1和和2还会影响回路有载还会影响回路有载值值e, 而而e又又将影响通频带将影响通频带,所以所以1与与2的选择应全面考虑的选择应全面考虑, 选取最佳值。选取最佳值。 l单管单调谐放大器的单管单调谐放大器的通频带通频带由于受晶体管输出阻抗和由于受晶体管输出阻抗和负载的影响负载的影响, 比单个并联谐振回路要宽（因为有载比

21、单个并联谐振回路要宽（因为有载Q值小于空载值小于空载Q值）。值）。l增益和通频带的矛盾是一个严重的问题增益和通频带的矛盾是一个严重的问题, 特别是对于特别是对于要求高增益宽频带的放大器来说要求高增益宽频带的放大器来说, 这个问题更为突出。这个问题更为突出。l单管单调谐放大器的选频功能由单个并联谐振回路完单管单调谐放大器的选频功能由单个并联谐振回路完成成, 所以其所以其矩形系数矩形系数与单个并联谐振回路的矩形系数与单个并联谐振回路的矩形系数相同相同。解：忽略解：忽略y yrere的作用。的作用。 SLQgeo66600109 .37104 . 11030210011因为因为所以所以 ieoeeo

22、gngngg2221S32661055. 03102 . 13 . 010400109 .37从而从而 321055. 0103 .583 . 033210gynnAfeu因为因为 pFLC20104 . 1103021162620又又 ieoeCnCnCC2221所以所以 pFCnCnCCieoe4 . 9123 . 05 . 92022221下一页上一页由由 gcQe0 可得可得 MHzcgQBWe38. 4102014. 321055. 02212307 . 0返回2.2.2 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 定义：如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上定义：如果多级放大器中的每一级

23、都调谐在同一频率上, 则则称为多级单调谐放大器称为多级单调谐放大器。 设放大器有设放大器有级级, 各级电压增益振幅分别为各级电压增益振幅分别为u1, u2, , un, 则总电压增益振幅是则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积各级电压增益振幅的乘积：nu1u2un 如果每一级放大器的参数结构均相同如果每一级放大器的参数结构均相同, 则总电压增益振幅则总电压增益振幅12120() |()21nnfennunen nyAAfQgf谐振频率处电压增益振幅：谐振频率处电压增益振幅：单位谐振函数单位谐振函数等于各级谐振曲线的乘积，级数越多曲线越尖锐等于各级谐振曲线的乘积，级数越多曲线越尖锐级放大器通频

24、带：级放大器通频带：1/1/00.70.722121nnnefBWfBWQ 22001( )21nnneAN fAfQf120|nnnfen nAyg对于对于级放大器：级放大器：1/00.10.121001nnefBWfQ 其矩形系数：其矩形系数：1/0.10.11/100121nnnnnBWKBW结论：结论：ln级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器的级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器的增益提高了增益提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小而通频带比单级放大器的通频带缩小了了, 且级数越多且级数越多, 频带越窄。频带越窄。l当级数当级数增加时增加时, 放大器矩形系数有所改善放大器矩

25、形系数有所改善, 但这种但这种改善是有一定限度的改善是有一定限度的, 最小不会低于最小不会低于2.56。(见见P.36 表表)例例2.2 某中频放大器的通频带为某中频放大器的通频带为6MHz，现采，现采用两级或三级相同的单调谐放大器，两种情况用两级或三级相同的单调谐放大器，两种情况下对每一级放大器的通频带要求各是多少？下对每一级放大器的通频带要求各是多少？解解: 当当n=2时时，因为，因为 67 . 021210612BWBW所以，要求每一级带宽所以，要求每一级带宽 HzBW62167 . 0103 . 912106同理，当同理，当n=3时，要求每一级带宽时，要求每一级带宽 HzBW63167

26、 . 0108 .11121062.2.3 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性l以上讨论以上讨论, 都假定了反向传输导纳都假定了反向传输导纳yre=0, 即晶体管单向即晶体管单向工作工作, 输入电压可以控制输出电流输入电压可以控制输出电流, 而输出电压不影响而输出电压不影响输入。输入。l 实际上实际上yre0, 即输出电压可以反馈到输入端即输出电压可以反馈到输入端, 引起输引起输入电流的变化入电流的变化, 从而可能引起放大器工作不稳定。从而可能引起放大器工作不稳定。如如果这个反馈足够大果这个反馈足够大, 且在相位上满足正反馈条件且在相位上满足正反馈条件, 则会则会出现出现自激振荡自激振荡。

27、l中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和电路）外部反馈电路（中和电路）, 以抵消晶体管内部参数以抵消晶体管内部参数re的的反馈作用。反馈作用。l由于由于re的实部（反馈电导）通常很小的实部（反馈电导）通常很小, 可以忽略可以忽略, 所以常所以常常只用一个电容常只用一个电容CN来抵消来抵消re的虚部（反馈电容）的影响的虚部（反馈电容）的影响, 就可达到中和的目的。就可达到中和的目的。l为了使通过为了使通过CN的外部电流和通过的外部电流和通过Cbc的内部反馈电流相位的内部反馈电流相位相差相差180,从而能互相抵消从而能

28、互相抵消, 通常在晶体管输出端添加一通常在晶体管输出端添加一个个反相耦合变压器反相耦合变压器。本质：破坏产生自激的本质：破坏产生自激的相位相位条件条件 中和法中和法l上图上图(a)所示为收音机常用的中和电路所示为收音机常用的中和电路, (b)是其交流等效是其交流等效电路。为了直观电路。为了直观, 将晶体管内部电容将晶体管内部电容Cbc画在了晶体管外画在了晶体管外部。部。中和法提高稳定性的缺陷：中和法提高稳定性的缺陷：l由于由于yre是随频率而变化的是随频率而变化的, 所以固定的中和电容所以固定的中和电容CN只能在只能在某一个频率点起到完全中和的作用某一个频率点起到完全中和的作用, 对其它频率只

29、能有部对其它频率只能有部分中和作用。分中和作用。l又因为又因为yre是一个复数是一个复数, 中和电路应该是一个由电阻和电容中和电路应该是一个由电阻和电容组成的电路组成的电路, 但这给调试增加了困难。但这给调试增加了困难。l另外另外, 如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等因素的如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等因素的影响影响, 中和电路的效果很有限。中和电路的效果很有限。 l失配法通过增大负载导纳失配法通过增大负载导纳L, 使输出电路严重失配使输出电路严重失配, 回回路总电导路总电导g增大增大，输出电压相应减小输出电压相应减小, 从而反馈到输入从而反馈到输入端的电流减小端的电流减小, 这样

30、对输入端的影响也就减小了。这样对输入端的影响也就减小了。 从式（从式（2.2.3）可知）可知,当负载导纳当负载导纳L很大时，晶体管输入导很大时，晶体管输入导纳纳Yiyie， 其中的反馈分量可以忽略，晶体管可以看成是其中的反馈分量可以忽略，晶体管可以看成是单向工作，单向工作， 所以又称失配法为单向化方法。所以又称失配法为单向化方法。l失配法是用失配法是用牺牲增益来换取电路稳定牺牲增益来换取电路稳定的的(缺陷缺陷)。LoerefeiebbiYyyyyUIY本质：破坏自激的本质：破坏自激的幅度幅度条件（降低增益）条件（降低增益）失配法失配法l用两只晶体管按用两只晶体管按共射共射共基共基方式连接成一个

31、复合管是经方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。上图是其结构原理图。常采用的一种失配法。上图是其结构原理图。l由于共基电路的由于共基电路的输入导纳较大输入导纳较大, 因此当它和输出导纳较小因此当它和输出导纳较小的共射电路连接时的共射电路连接时, 相当于使共射电路的负载导纳增大而相当于使共射电路的负载导纳增大而失配失配, 从而使共射晶体管内部反馈减弱从而使共射晶体管内部反馈减弱, 稳定性大大提高。稳定性大大提高。YiV1V2Yo2.3 宽频带放大器宽频带放大器l在通信系统中，处于前端的前置低噪声放大器在通信系统中，处于前端的前置低噪声放大器LNA（Low Noise Amplifier）和

32、混频器之后的中频放大）和混频器之后的中频放大器需要采用器需要采用宽频带放大器宽频带放大器进行小信号放大，采用进行小信号放大，采用集集中选频滤波器中选频滤波器进行选频。进行选频。l宽频放大器既要有较大的增益，又要有很宽的通频宽频放大器既要有较大的增益，又要有很宽的通频带。常用带。常用增益带宽积增益带宽积GBW=AufH来衡量其性能指来衡量其性能指标。标。l宽频带放大器中的晶体管特性分析宜采用混合宽频带放大器中的晶体管特性分析宜采用混合型等型等效电路效电路,即将管子即将管子PN结近似成阻容并联结构。结近似成阻容并联结构。l共射结构放大电路的简化混合共射结构放大电路的简化混合型等效电路如图所示：型等

33、效电路如图所示：图中各元件名称及典型值范围如下：图中各元件名称及典型值范围如下： bb： 基区体电阻基区体电阻, 约约1550 。 be：发射结电阻：发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻折合到基极回路的等效电阻, 约几十约几十欧姆到几千欧姆。欧姆到几千欧姆。 bc： 集电结电阻集电结电阻, 约约10k10M。 ce： 集电极集电极发射极电阻发射极电阻, 几十千欧姆以上。几十千欧姆以上。 Cbe： 发射结电容发射结电容, 约十皮法到几百皮法。约十皮法到几百皮法。 Cbc：集电结电容：集电结电容, 约几皮法。约几皮法。 m ： 晶体管跨导晶体管跨导, 几十毫西门子以下。几十毫西门子以下。 11/

34、11j (/) (/)j () (1b ej Ctbbb ej CtttmLberrrbemLb ej Cm b eLUbbb eb ebbb e bbtj Cm b eLb ebbUog URUUig R rg r RUoAUirrrrr r Cg r Rrr 由混合 型电路可知电压增益1122)1 1 b e bbb ebbb e btb ebtbbm b eLb ebbrrrrCrrCrrg r Rrrj UmA常数，可定义为：Hf常数，可定义为： (1)1 12 2Ub ebbHb e bbttb eMb emmLUmLb cMHbHUmbtCCCCgUoAfUijrrfr r Cg

35、RG BWAR CCCfAfr 电压增益：上限截止频率：其中，为米勒电容增益带宽积：l放大器的频率响应如下图所示：放大器的频率响应如下图所示：2.3.1 展宽放大器频带的方法展宽放大器频带的方法l在宽频带放大电路中在宽频带放大电路中, 要展宽通频带要展宽通频带, 也就是要提高上也就是要提高上限截止频率限截止频率fH。l主要方法包括：主要方法包括： 1.组合电路法组合电路法 2.负反馈法负反馈法 3.电感串并联补偿法电感串并联补偿法1. 组合电路法组合电路法l共射电路的电流增益和电压增益都较大共射电路的电流增益和电压增益都较大, 是放大器是放大器中最常用的一种组态。中最常用的一种组态。 但它的上

36、限截止频率较低但它的上限截止频率较低, 使得带宽受到限制使得带宽受到限制, 这主要是由于这主要是由于密勒效应密勒效应的缘故。的缘故。l由密勒效应可知，混合由密勒效应可知，混合型等效电路中集电结电容型等效电路中集电结电容Cbc等效到输入端以后等效到输入端以后, 电容值增加为原来的电容值增加为原来的 (1+gmRL)倍。虽然倍。虽然Cbc数值很小数值很小, 一般仅几皮法一般仅几皮法, 但但M一般却很大。一般却很大。l在在共基电路共基电路和和共集电路共集电路中中, Cbc处于输出端处于输出端, 或者处或者处于输入端于输入端, 无密勒效应无密勒效应, 所以上限截止频率远高于共所以上限截止频率远高于共射

37、电路。射电路。l利用共基电路利用共基电路输入阻抗小输入阻抗小的特点的特点, 可将它作为共射可将它作为共射电路的负载电路的负载, 使使共射电路输出总电阻共射电路输出总电阻R RL L大大减小大大减小, , 进而使密勒电容进而使密勒电容M M也减小也减小, , 这样会使高频性能有所这样会使高频性能有所改善改善, 从而有效地扩展了共射电路亦即整个组合电从而有效地扩展了共射电路亦即整个组合电路的上限截止频率。路的上限截止频率。 即：即： RL M fHl在集成宽频带放大器中广泛采用在集成宽频带放大器中广泛采用共射共共射共基基组合电路。组合电路。宽带集成电路宽带集成电路ER4803内部电路图内部电路图

38、举例说明：举例说明： 该电路由该电路由V1、V3（或（或V4）与）与V2、V6(或或V5)组成组成共射共射共基共基差分对差分对, 输出电压特性由外电路产生输出电压特性由外电路产生Ib1、Ib2控制。控制。2. 负反馈法负反馈法l调节负反馈电路中的某些元件参数调节负反馈电路中的某些元件参数, 可以改变反馈深度可以改变反馈深度(1+AF), 从而调节负反馈放大器的从而调节负反馈放大器的增益增益和和频带宽度频带宽度。 l以牺牲增益为代价以牺牲增益为代价, 扩展放大器的频带。扩展放大器的频带。 因为因为 增益带宽积增益带宽积GBW基本上为一常数基本上为一常数, 故故 BW G l举例说明：举例说明：2

39、mLUmHbbtg RG BWAfr C集成宽带放大器集成宽带放大器LM733内部电路图内部电路图 3. 电感串并联补偿法电感串并联补偿法l在晶体管集电极上接入在晶体管集电极上接入电感电感，和放大器输出端等效电，和放大器输出端等效电容组成容组成LC并联回路，并联回路， 可以提高放大器的上限截止频可以提高放大器的上限截止频率。率。l原理：原理：lCo是包括是包括晶体管输出电容晶体管输出电容、负载电容负载电容等在内的总等效等在内的总等效电容。电容。lLc是外加补偿电感。接入是外加补偿电感。接入Lc后，后， Lc和和Co组成并联谐振组成并联谐振回路。回路。l如果使回路谐振频率位于放大器原幅频特性曲线

40、高频如果使回路谐振频率位于放大器原幅频特性曲线高频段的下降处，段的下降处， 且谐振曲线不很尖锐（且谐振曲线不很尖锐（可以通过适当增可以通过适当增大电阻大电阻Rc使回路使回路Q值减小而做到值减小而做到），可以使放大器的幅），可以使放大器的幅频特性在高频端得到提升，上限截止频率增高。频特性在高频端得到提升，上限截止频率增高。2.3.2 可控增益放大器可控增益放大器l通信系统中，常常要求放大器不仅具有合适的带宽、通信系统中，常常要求放大器不仅具有合适的带宽、较高增益和良好线性性能，而且要求其较高增益和良好线性性能，而且要求其增益可控。增益可控。l本节主要介绍两种常用可控放大器电路：本节主要介绍两种常

41、用可控放大器电路： 1.发射极负反馈增益控制电路发射极负反馈增益控制电路 2.晶体管分流增益控制电路晶体管分流增益控制电路 1.发射极负反馈增益控制电路发射极负反馈增益控制电路l右图是集成电路中常用的发射极右图是集成电路中常用的发射极负反馈增益控制电路。负反馈增益控制电路。 lV1和和V2组成差分放大器。信号从组成差分放大器。信号从V1、V2的两个基极双端输入的两个基极双端输入, 从两从两个集电极双端输出（也可以单端个集电极双端输出（也可以单端输入或输出）输入或输出）, 控制信号控制信号uc从从V3管管基极注入。基极注入。l两个二极管两个二极管V4 、V5和电阻和电阻e1、e2构成构成发射极负

42、反馈发射极负反馈, 且有且有e1e2e, c1c2c。二。二极管极管4、 5导通与否取决于导通与否取决于e1 和和e2上的压降。上的压降。 当控制电压当控制电压uc很小时很小时,c3很小很小, 流经流经e1和和e2上的平均上的平均电流各为电流各为c3。如果。如果c3e小于二极管导通电压小于二极管导通电压, 则二极管则二极管、截止截止, 这时差分放大器这时差分放大器增益最小增益最小, 在满足在满足深度负反馈条件时，双端输出增益可写成深度负反馈条件时，双端输出增益可写成 ecgRRAmin 当控制电压当控制电压uc逐渐增大逐渐增大,c3增加增加, 使使c3e大于二大于二极管导通电压时极管导通电压时

43、, 则则、导通导通, 导通电阻导通电阻rd将随着导通将随着导通电流电流ID的增加而减小的增加而减小。 若若e取值较大取值较大, 随着随着c3的增加的增加, 二极管的分流作用越来越二极管的分流作用越来越大大, d越来越小越来越小, 发射极等效电阻发射极等效电阻Re=rdRe也越来越小也越来越小, 负反馈负反馈作用越来越弱作用越来越弱, 差分放大器增益越来越大差分放大器增益越来越大, 控制过程为控制过程为ucIc3IDrdReAg。这时的增益表达式为。这时的增益表达式为ecgRRA 可见可见, 利用这种电路进行增益控制时利用这种电路进行增益控制时, 控制电压控制电压uc应随着输应随着输入信号增大而

44、减小。入信号增大而减小。 2.晶体管分流增益控制电路晶体管分流增益控制电路l利用晶体管集电极电流受利用晶体管集电极电流受b、e极电压控制的原理，可极电压控制的原理，可以将晶体管作为一个以将晶体管作为一个可控分流器件可控分流器件接入放大器中，接入放大器中， 对放大器的增益进行控制。对放大器的增益进行控制。l下图所示的下图所示的MC1490(MOTOROLA)放大器采用了这放大器采用了这种种AGC方式。方式。 MC1490内部电路图内部电路图 l在在MC1490中，中，V1V6组成类似于组成类似于ER4803内部内部V1V6那那样的共射共基差分对，不同之处在于利用样的共射共基差分对，不同之处在于利

45、用V4、V5实现实现AGC功能。功能。l若脚输入若脚输入AGC控制电压控制电压UAGC较低较低时，时，V4与与V5截止，由截止，由V1、V2基极输入的信号经基极输入的信号经V1V3和和V6组成的组成的共射共基共射共基差分对电路放大，从差分对电路放大，从V3 、V6的集电极输出，分别送往的集电极输出，分别送往V7、V10的基极，经的基极，经V7 V10组成的组成的共集共射共集共射差分对电路再差分对电路再放大，最后从脚和脚双端输出。放大，最后从脚和脚双端输出。l当当UAGC增大增大后，后，V4和和V5逐渐导通，对逐渐导通，对 V1 、V2的集电极的集电极电流进行分流，使进入电流进行分流，使进入V3

46、 、V6的发射极电流减小，从而的发射极电流减小，从而使使V3 、 V6的输出电压减小，放大器增益也就减小。的输出电压减小，放大器增益也就减小。图图 2.4.1 彩电图像中频放大电路与外接前置电路彩电图像中频放大电路与外接前置电路 图2.4.1射频输入R12R13VD1VD2V2R20R21V1R18R33R22V4V3R3R5R4R2R14R15VD3VD4V7R25R26V6R23R36V9V8R6R8R7R16R17VD5VD6V12R30R31V11R28R38R32V14V13R9R11R10R13R24R29R39V15R33V10V16V17V18R40R41R42V19R47C1R48C2R45UCCV21V20R50R49R43R44V5R34R35中放AGC中放AGC96100078R1TA7680AP0.011.8 k0.01L162TRF9202C680R16527R16656 kR163220R164UC