Chapter3高频小信号放大器

1、2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.1Chapter3 高频小信号放大器高频小信号放大器3.1 概述概述3.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数3.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器3.5 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性3.6 放大器中的噪声放大器中的噪声2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.23.1 概述概述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

2、一般在几百中心频率一般在几百kHz几百几百MHz 频带宽度在几频带宽度在几kHz几十几十MHz 小信号小信号 信号较小故工作在线性范围内信号较小故工作在线性范围内( (甲类甲类 放大器放大器) )2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.3 谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具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。非谐振放大器由阻容有放大、滤波和选频的作用。非谐振放大器由阻容放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。2 高频小信号放大器的分类高频小信号放

3、大器的分类按所用的材料：晶体管按所用的材料：晶体管（BJT)、场效应管场效应管（FET)、 集成电路集成电路（IC)按频谱宽度：按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器窄带放大器和宽带放大器按电路形式：单级放大器和多级放大器按电路形式：单级放大器和多级放大器按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.4iVVAoV电压增益：电压增益：ioPPPA功率增益：功率增益：ioVlg20VVAioplg10PPA 放大器的电压增益下降到最大值的放大器的电压增益下降到最大值的0.707

4、（即（即1/ )倍时，所对应的频率范围称为放大器的通倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用频带，用 表示。表示。2 f0.7也称为也称为3分贝带宽。分贝带宽。27 . 02 fB3 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 增益（放大系数）增益（放大系数） 通频带通频带分贝表示：分贝表示：2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.5 f f0 2f0.72 0.7 1 f 2 f0.7 0VVAA0.5210f0PPAA 与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等

5、效品质因数式和回路的等效品质因数QL。此外，放大器的总通频。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变窄。并且通频带愈宽，放大带，随着级数的增加而变窄。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。器增益愈小。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，已调制的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频谱宽度，所以放大器必须有一定的信号都包含一定频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.6 选择

6、性选择性 从各种不同频率信号的总和中选出有用信号，抑从各种不同频率信号的总和中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。制干扰信号的能力称为放大器的选择性。 选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。 矩形系数矩形系数表示对邻道干扰的抑制能力。表示对邻道干扰的抑制能力。 f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 7 .01 .01 .022ffKr7 . 001. 0r0.0122ffK2 f0.1, 2 f0.01分别为放大倍数分别为放大倍数下降至下降至0.1和和0.01处的带宽，处的带宽，Kr愈接近于愈接近于1越好。越

7、好。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.7vnv0nAAd f AV0 f0 A AVn fn 表示对某个干扰信号表示对某个干扰信号fn 的抑制能力，用的抑制能力，用dn表示。表示。例：例：Av0=100 =100 ，Avn=1=1，用分贝表示，用分贝表示dn(dB) = 20 lgdndB40dB1001100nn)(dd 抑制比抑制比( (抗拒比抗拒比) )Avn ：为干扰信号的放大倍数，：为干扰信号的放大倍数，Av0 ：为谐振点：为谐振点f0的放大倍数。的放大倍数。2021-11-7Copyrights yaoping. Al

8、l rights reserved.8)(/)(/nosonisiF输输出出信信噪噪比比输输入入信信噪噪比比PPPPN 为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制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，应用中和或失配每级增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。方法等。 指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化时，放大器主要性能的稳定程度。变化时，放大器主要性能的稳定程度。4 工作稳定性：工作稳定性： 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

9、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在多级放大器中，前二级的噪声对整个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。声起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.9一、形式等效电路一、形式等效电路(网络参数等效电路网络参数等效电路)为为自自变变量量和和输输出出电电压压设设输输入入电电压压21VV212211VyVyIVyVyIoefereie2121:VVyyyyIIoefereie即即3. 2晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数1I2

10、I1V2V2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.10二、混合二、混合参数等效电路参数等效电路 参数等效电路：把晶体管内部的物理过程用集中元参数等效电路：把晶体管内部的物理过程用集中元器件器件RLC表示的这种物理模型的方法所涉及到的物理表示的这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路。等效电路。 Cb c将输出的交流电压反馈一部分到输入端，可能引将输出的交流电压反馈一部分到输入端，可能引起自激，起自激， rbb 在共集电极电路中引起高频反馈，降低晶在共集电极电路中引起高频反馈，降低晶体管的电流放大系数，所以希望它们尽量小。体管的电流放大系

11、数，所以希望它们尽量小。)(26/ )(/0mVmAIrgCebm2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.11混合混合等效电路中，等效电路中，电容、电阻并联，电容、电阻并联，在一定频率下：在一定频率下： b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e 三、混合三、混合等效电路的简化等效电路的简化rb c与与Cb c引起的容抗相比，引起的容抗相比，rb c可视为开路。可视为开路。rb e与与Cb e引起的容抗相比，引起的容抗相比，rb e可以忽略可以忽略(视为开路视为开路)rce与回路负载比较，可视为开路。与回路负载比较，可视为开路。

12、简化后的等效电路如图：简化后的等效电路如图： 对工作频率范围不同时，等效对工作频率范围不同时，等效电路可进行不同的简化。频率低电路可进行不同的简化。频率低时可忽略电容的作用。时可忽略电容的作用。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.12 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 011ie2VVIy)(11cbebbbCCjr)(cbebebCCjY：其其中中四、四、Y型等效电路与混合型等效电路与混合型等效电路的转换型等效电路的转换简化混合简化混合等效电路，如图所示。等效电路，如图所

13、示。(一一) 令令V2 = 0，求，求yie、yfe。(1)212211VyVyIVyVyIoefereieebbbebebbb111YrYYr2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.13(2)012fe2VVIyIVgIebm2eb2VgImebebbb1eb1YYrVV而而ebbb1m21YrVgIebbbm012fe12YrgVIyV V1小引起小引起I小小 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 ebbb11YrV)(cbebebCCjY：其其中中2021-11-7Copyr

14、ights yaoping. All rights reserved.14(二二) 令令 ，求，求yre、yoe01V rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 V1 c V2 021re1VVIybbeb1rVIcbCjIVV1eb2 (3) cbebCjYVV1ebeb)1 (ebcbebCjYV2ebVrVybbrecbebcbbbCjYCjr1ebbbebCjrY1其其中中2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.15(4) 022oe1VVIycb022oe11CjYgYVIyebmebVebbbebCjr

15、Y1其其中中 rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 V1 c V2 ebm2VgIIebebebVgYVm)1 (eb2cbebCjYVV而而cbcb)(CjYgYCjebmeb2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.16 随着工作频率下降到随着工作频率下降到低频值低频值 0的的 时的频率时的频率五、晶体管的高频参数五、晶体管的高频参数1) 截止频率截止频率 :212001,1ffffj由由于于虽然虽然 01，在频率为，在频率为f时时,| |虽然下降到原来的虽然下降到原来的但是仍然比但是仍然比1大的多大的多,因

16、此晶体管还能起到放大的作用。因此晶体管还能起到放大的作用。212021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.17电流放大系数电流放大系数与与f 的关系：的关系：201ff故可以粗略计算在某工作频率下的电流放大系数。故可以粗略计算在某工作频率下的电流放大系数。Tffff,ffTffT或或者者2) 特征频率特征频率fT:1120ff120ffT当频率增高，当频率增高，|下降到下降到1时的频率。时的频率。由于由于 01 ，所以，所以fT 0 2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.183)

17、最高振荡频率最高振荡频率fmaxcbebbbmCCrgfmax421 当当f fmax时时,无论使用什么方法都不能使晶体管产无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。生振荡。fffTmax:频率参数的关系频率参数的关系可以证明可以证明:晶体管的功率增益晶体管的功率增益Ap=1时的工作频率时的工作频率 fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率时晶体管已经不能得到功率放大。此工作频率时晶体管已经不能得到功率放大。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.19 作业：作业： 3-5 3-6 2

18、021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.20 R1、R2、R3为偏置电阻，为偏置电阻，决定静态工作点；决定静态工作点； LF、CF为滤波电路，消为滤波电路，消除各级放大器相互之间的除各级放大器相互之间的有害影响；有害影响； C4、L组成组成LC谐振回路；谐振回路；R4是加宽回路通频带用；是加宽回路通频带用；Rp：并联回路本身的损耗。：并联回路本身的损耗。3. 3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器1. 单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器2021-11-7Copyrights yaoping. All rights re

19、served.21) 3()2() 1 (LcccoeifeccreiiebYVIVyVyIVyVyI等效电路分析等效电路分析因为讨论的是小信号，略去直流参数元件即可用因为讨论的是小信号，略去直流参数元件即可用Y参参数等效电路模拟。数等效电路模拟。由图可知：由图可知：2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.22)4(iLoefecVYyyViLoefereiebVYyyyyI)5()1(1ie22221ypLjCjGpYpLLoefereieibiYyyyyVIY(3) = (2)将将(4) 代入代入(1)放大器的输入导纳放大器的输入导

20、纳: :) 3()2() 1 (LcccoeifeccreiiebYVIVyVyIVyVyI2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.23放大器的质量指标放大器的质量指标1)电压增益电压增益ioVVVALoefeicYypypVVpp1212ioVVVA222212111iepLLypLjCjGppYYLoefeLoefeLoefeYypypppYypypYypyp2121211212VA2221iepLypLjCjGY所以：所以：由于：由于：所以：所以：aboVpV21/ pVVcabcoVppV12根据电压变比关系：根据电压变比关系：

21、2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.24222ieieieoeoeoeCjgyCjgy：令令LjCpCpCjGgpgpyppieoepieoefe1A222212222121V：所所以以2222122221;g ieoepieoeCpCpCCGgpgp令令LjCjgyppfe1A21V则则其中：其中：goe和和Coe分别是放大器的输出导纳和输出电容分别是放大器的输出导纳和输出电容gie2和和Cie2分别是下一级放大器的输入导纳和输入电容分别是下一级放大器的输入导纳和输入电容2021-11-7Copyrights yaoping. A

22、ll rights reserved.2502121ffQjgyppLfe 式中分母为并联回路的导纳式中分母为并联回路的导纳,当角频率当角频率在谐振角频在谐振角频率率 0附近时附近时, 可写成：可写成：VA的失谐的失谐 是工作频率对是工作频率对式中式中000,21ffffLCf：是是回回路路的的等等效效品品质质因因数数gC0LQLjCjgyppfe1A21V2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.26电压增益的相关结论电压增益的相关结论的的函函数数是是工工作作频频率率fV VA A，时时当当0 0f2222121210ieoepfefe

23、VgpgpGyppgyppA 和和 的相位差的相位差=180 + fe ， 当频率较低时，当频率较低时， fe =0， =180oViV 与晶体管正向传输导纳与晶体管正向传输导纳yfe成正比，和回路的总成正比，和回路的总电导电导g成反比。成反比。VoA021V21ffQjgyppALfe2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.272) 功率增益功率增益Ap放放大大器器的的输输入入功功率率上上获获得得的的功功率率输输出出端端负负载载谐谐振振时时：i2000(PgPPPAieiP：）；oeiefeoeieiefeieiggygpgpgygp

24、pPpA12212221222221(max)0maxP044 goe a b p1yfeVi gie2 p1goe 2 p1 p2 p2gie2 2 a b GP yfevi gie1 Vi ie12gVPiiie22220gpVPabie22221)|(gpgVypifeie1ie22222210|gggyppAfep：故故ie1ie220)(ggAV用用db表示为：表示为：)db(lg1000ppAA忽略回路本身的损耗，则匹配条件为：忽略回路本身的损耗，则匹配条件为：22221ieoegpgp此时，最大功率增益为：此时，最大功率增益为：2021-11-7Copyrights yaopin

25、g. All rights reserved.282012212max01414)(QQggygGggyALieoefepieoefeP为为回回路路有有载载品品质质因因数数LgQL01为为回回路路空空载载品品质质因因数数PLGQ001称为回路的插入损耗称为回路的插入损耗201QQL式中：式中：在实际情况下，在实际情况下，Gp不能忽略，考虑到不能忽略，考虑到Gp的作用：的作用：2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.293) 放大器的通频带放大器的通频带VoVAA20VoV211AAffQL 由由于于,21AVoVA：令令 随随f而变化的

26、曲线，叫做放大器的谐振曲线。而变化的曲线，叫做放大器的谐振曲线。LQf07 . 0f2：则则 可见：品质因数越高，通频带越窄；反之越宽。可见：品质因数越高，通频带越窄；反之越宽。AV0与通频带的关系：与通频带的关系：gCLgQL001LQCg07 . 00022ffCfCf7 . 04CfyppgyppAfefeV7 . 0212104：故故2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.30 当当yfe和和C为定值时为定值时(电路定了，其值也定了，带宽电路定了，其值也定了，带宽增益乘积为常数增益乘积为常数)，谐振电压增益，谐振电压增益AV0仅

27、决定于仅决定于C与与2f0.7，因此选择管子时应选取，因此选择管子时应选取yfe大的，且应减少大的，且应减少C，但但C 也不能取得太小，因为不稳定的电容的影响大。也不能取得太小，因为不稳定的电容的影响大。CfyppgyppA7 . 0fe21fe21V04CyfAfe227.0V0设设 p1、p2 =1带宽增益乘积为一常数带宽增益乘积为一常数2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.31结论：结论：当当yfe确定，确定，p1和和p2不变时不变时, ,AV0只取决于只取决于C与与2f0.7的的乘积，电容越大，通频带越宽，乘积，电容越大，通频

28、带越宽，AV0越小；越小；为了获得高增益，宽频带，除了选用为了获得高增益，宽频带，除了选用yfe较大的晶体较大的晶体管外，应该尽量减小谐振回路的总电容管外，应该尽量减小谐振回路的总电容C，但是这，但是这样会导致系统的稳定性变差；样会导致系统的稳定性变差；对于宽带而言，要使对于宽带而言，要使AV 尽量大，谐振曲线不稳定尽量大，谐振曲线不稳定是次要的，因为频带很宽；对于窄带放大器，是次要的，因为频带很宽；对于窄带放大器，C尽量大，使谐振曲线稳定尽量大，使谐振曲线稳定( (不会使通频带改变，以不会使通频带改变，以免引起频率失真免引起频率失真) )。2021-11-7Copyrights yaopin

29、g. All rights reserved.324) 单调谐放大器的选择性单调谐放大器的选择性以矩形系数来分析：以矩形系数来分析：111022k27 . 01 . 0r0.1ff：故故矩矩形形系系数数所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，故其邻，故其邻道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。7 . 01 . 01 . 022ffkr1 . 00VVAA如果如果1 . 0)2(11201 . 0ffQL则则LQff021 . 011022021-11-7Copyrights yaoping. All rights r

30、eserved.332 . 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器 若单级放大器的增益不能满足要求，就可以采用多若单级放大器的增益不能满足要求，就可以采用多级级联放大器。级联后的放大器的增益、通频带和选级级联放大器。级联后的放大器的增益、通频带和选择性都将发生变化。择性都将发生变化。1) 增益增益2) 通频带通频带2200211mLmmffQAA 如果放大器有如果放大器有m级，各级的增益为级，各级的增益为AV1 、AV2 、 AVm ，则总增益为：，则总增益为： Am = AV1 AV2 AVm如果各级放大器的增益相同，则如果各级放大器的增益相同，则mVmAA 2021-11-7Co

31、pyrights yaoping. All rights reserved.34212112200mLmmffQAA成成为为带带宽宽缩缩减减因因子子可可见见通通频频带带变变窄窄, ,121mX上面的分析表明上面的分析表明: : 为了使总的通频带不变为了使总的通频带不变, ,每级的带宽都要增加为每级的带宽都要增加为 原来的原来的X倍。倍。 当每级通频带加宽当每级通频带加宽X倍时倍时, ,每级的增益都会降低为每级的增益都会降低为 原来的原来的1/X。根据通频带的定义可以求根据通频带的定义可以求m级放大器的通频带级放大器的通频带mf)2(7 . 02021-11-7Copyrights yaopin

32、g. All rights reserved.353）选择性选择性( (以矩形系数为例以矩形系数为例) )12110022117 . 01 . 01 . 0mmmmrffk: :故故结论结论: :单调谐回路特点是电路简单单调谐回路特点是电路简单, ,调试容易调试容易, ,但选择但选择 性差性差, ,增益和通频带的矛盾比较突出。增益和通频带的矛盾比较突出。根据定义：根据定义：，时时当当1 . 00VVAALmmQff011 . 01100)2(2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.36例例3.1C3R1R2CFR3LFC4R4Lp1p2

33、C2abCFLFC1CFLFC3- -+ +cdR5+ + +- - -ViVo输入输出VT1VT2VT3f=30MHz,晶体管为晶体管为3DG47型型NPN高频管高频管.当当Vce=6V,Ie=2mA时时,gie=1.3mS,Cie=12pF,goe=400S,Coe=9.5pF;|Yfe|=58.3mS,fe=-2.2; |Yre|=310 S, re=-88.8; L=1.4 H; p1=1,p2=0.3, Q0=100.求单级放大器的求单级放大器的AV0; 2f0.7; 回路电容回路电容C=?才能使回路谐振才能使回路谐振?解解:gYppA|fe21VopieoeGgpgp22221g

34、)(222214ieoeCpCpCC设暂不考虑设暂不考虑Yre的作用的作用.LQRp00k26ppRG/1S1084. 35S1055. 0332LfC20)2(1pF20pF4 . 9LgfQffL0007 . 02MHz35. 42021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.372021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.38单极放大器的单极放大器的Y参数微变等效电路参数微变等效电路折合后的微变等效电路折合后的微变等效电路2021-11-7Copyrights yaoping. All

35、 rights reserved.39 它是改善放大器选择性和解决放大器增益与它是改善放大器选择性和解决放大器增益与通频带之间矛盾的有效方法之一。通频带之间矛盾的有效方法之一。3. 4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器本部分的内容自学本部分的内容自学CyppfAfe22217.0V02021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.40FieLoerefeieiYyYyyyyY一、自激产生的原因一、自激产生的原因FjbgYFF：其其中中gF改变了回路的改变了回路的QL值值, , bF引起回路失谐。引起回路失谐。3. 5 谐振放大器的稳定性

36、yre的存在会导致自激的产生的存在会导致自激的产生, ,是不稳定的原因。是不稳定的原因。 gF呈负电导性时，呈负电导性时，g,QL ,通频带通频带,增益也因损耗的增益也因损耗的减少而增加，即负电导减少而增加，即负电导gF供给回路能量，出现正反馈。供给回路能量，出现正反馈。当当gF = gs + gie（回路原有电导）则（回路原有电导）则g = 0，QL ，放，放大器失去放大性能，处于自激振荡工作状态。大器失去放大性能，处于自激振荡工作状态。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.41二、放大器产生自激的条件二、放大器产生自激的条件当当Y

37、s + Yi = 0 时时, 回路总电导回路总电导g = 0, 放大器产生自激。放大器产生自激。0LoerefeiesYyyyyY1)(refeLoeiesyyYyyY即即假定输入回路和输出回路相同假定输入回路和输出回路相同产生自激的条件产生自激的条件1122refejrefejLoeieseyyeGggg112refeoeLiesyygGgg：幅值条件幅值条件)(2121,refe2：相相位位条条件件refearctg22refetg即即2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.42为为稳稳定定系系数数定定义义：fereLoeiesyy

38、GgggS21当当S=1S=1时产生自激；时产生自激；当当S1S1时，放大器稳定工作。时，放大器稳定工作。一般要求一般要求S=5S=51010。2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.43 2021refeCygg三、三、Av0与与S的关系的关系 实际上实际上:由于由于ffT,fe0,因此因此yfe =|yfe |，且，且yre中中,电纳电纳起主要作用，即起主要作用，即900re，reCjy代入相位条件代入相位条件,得得:= 1当当f在低于在低于f0的某一点的某一点 (= 1)时时, ,可能产生自激可能产生自激. .re0feV021C

39、Sy2Agg，：则则有有若若如果令如果令gs+gie=g1，goe+GL=g2，代入稳定系数，代入稳定系数S20 gyAfeV当当S=5时，时，re0feV02.5)(CyASfereLoeiesyyGgggS)1)()(22021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.44用晶体管用晶体管CG30做一个做一个30MHz的中频放大器，的中频放大器，当工作电压当工作电压Vce=8V，Ie=2mA时，其时，其Y参数是：参数是： Yie=(2.86+j3.4)mS; Yre=(0.08-j0.3)mS; Yfe=(26.4-j36.4)mS;Yoe=

40、(0.2+j1.3)mS。求此放大器的稳定电压增益求此放大器的稳定电压增益Av0，要求稳定系数，要求稳定系数S5。例例3.2解：解： 依题意，取依题意，取S=5;re0feV02.5)(CyAS97.444 .364 .2622fey3 . 0reC75. 72021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.45 由于由于yre的存在，晶体管是一个双向的器件，的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。单向化的方法有：单向化的方法有：中和法中和法 消除消除yre的反馈的反馈失

41、配法失配法 增大增大GL或或gs的数值，使输入和输的数值，使输入和输 出回路与晶体管匹配。出回路与晶体管匹配。四、克服自激的方法四、克服自激的方法 2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.46 电桥平衡时，电桥平衡时，CD两端的回路电压两端的回路电压 不会反射到不会反射到AB两端两端,即对应两边阻抗之比相等。即对应两边阻抗之比相等。AL1L2BCbcCNVi+BAViCN+VoCbcCDL1L20VNCCLL11cb21cb21cb21NCNNCLLC(1) (1) 中和法：中和法： 在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它在放大器线

42、路中插入一个外加的反馈电路，使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。具体线路：具体线路：2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.47LoerefeieiYyyyyYsierefeoeLyyyyyYiesyyierefeoeyyyyYL信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载不与本级晶体管的输出阻抗匹配。晶体管输出端负载不与本级晶体管的输出阻抗匹配。原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入电路的影响也随之减小

43、。使增益下降，提高稳定性。电路的影响也随之减小。使增益下降，提高稳定性。oeLyY 晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配法一般采用共发共基级联放大法一般采用共发共基级联放大. .则则(2) 失配法失配法2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.48中和法：中和法： 优点：简单，增益高优点：简单，增益高 缺点：缺点：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 因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不 适于批量生产。适于批量生产。

44、 对放大器由于温度等原因引起各种参数变对放大器由于温度等原因引起各种参数变 化没有改善效果。化没有改善效果。(3)中和法与失配法比较中和法与失配法比较失配法：失配法： 优点：优点：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； 频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作； 生产过程中无需调整，适于批量生产。生产过程中无需调整，适于批量生产。 缺点：增益低。缺点：增益低。 2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.49 作业：作业： 3-92021-11-7Copyrights yaop

45、ing. All rights reserved.503.6 放大器中的噪声放大器中的噪声自然噪声自然噪声人为噪声人为噪声噪声噪声干扰干扰噪声与干扰的分类噪声与干扰的分类热噪声、散粒噪声、闪烁噪声热噪声、散粒噪声、闪烁噪声交流噪声、感应噪声、接触不良噪声交流噪声、感应噪声、接触不良噪声自然干扰自然干扰人为干扰人为干扰天电干扰、宇宙干扰、大地干扰天电干扰、宇宙干扰、大地干扰工业干扰、无线电器的干扰工业干扰、无线电器的干扰2021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.51一一、 噪声的来源及特点噪声的来源及特点1.1.电阻热噪声电阻热噪声电阻内由

46、电子热运动造成的噪声。电阻内由电子热运动造成的噪声。(1)(1)电阻热噪声的特点及计算电阻热噪声的特点及计算 在一段相当长的观测时间内，噪声电流在一段相当长的观测时间内，噪声电流( (或电压或电压) ) 的平均值趋于零；的平均值趋于零；ttvn0 频谱极宽，且各个频率分量的强度都相等；频谱极宽，且各个频率分量的强度都相等； 衡量起伏噪声的强度用噪声电压均方值表示：衡量起伏噪声的强度用噪声电压均方值表示：dttvTvTnTn)(1lim 0 22 热噪声功率谱密度：热噪声功率谱密度：)/HzV(4)(2kTRfS2021-11-7Copyrights yaoping. All rights re

47、served.52 假设假设Bn为放大器的等效带宽，则为放大器的等效带宽，则电阻热噪声电压电阻热噪声电压的均方值：的均方值：频带越宽，温度越高，阻值越大，噪声电压就越大。频带越宽，温度越高，阻值越大，噪声电压就越大。nnnkTRBBfSv4)(2例例3.3 已知一放大器的等效噪声带宽为已知一放大器的等效噪声带宽为100kHz，求，求1k电阻工作在电阻工作在300K时的热噪声电压为多少？时的热噪声电压为多少？解：解：nnkTRBv42V29. 110103001038. 1453232021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.53例例3.4

48、试求两个处于相同温度的试求两个处于相同温度的电阻电阻R1和和R2并联后，在频并联后，在频带带Bn内总的均方值噪声电内总的均方值噪声电压。压。解：解：1214RkTBinn2224RkTBinnnnnnnkTRBRBRRkTRiiv4)11(4)(221222212(2)(2)电阻的噪声等效电路电阻的噪声等效电路nnkTRBva4)(2nnkTgBib4)(22021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.54 各电极的体电阻各电极的体电阻(基极体电阻基极体电阻)自由电子热运动产生自由电子热运动产生的噪声。的噪声。(1) 晶体管的噪声晶体管的噪声

49、 电阻热噪声电阻热噪声nbbbbBkTrv 42 散粒散粒(弹弹)噪声噪声由于载流子随机起伏流动产生的噪声。由于载流子随机起伏流动产生的噪声。02)(qIfSI 分配噪声分配噪声载流子在基区分配比例随机变化所产生的噪声。载流子在基区分配比例随机变化所产生的噪声。 由于半导体材料及制造工艺水平造成表面清洁处理由于半导体材料及制造工艺水平造成表面清洁处理不好而引起的噪声。不好而引起的噪声。2、电子器件的噪声、电子器件的噪声（*）(白噪声白噪声)(白噪声白噪声) 闪烁噪声闪烁噪声( 噪声噪声) (有色噪声有色噪声)f12021-11-7Copyrights yaoping. All rights r

50、eserved.55(2) 场效应管的噪声场效应管的噪声 沟道热噪声沟道热噪声 由导电沟道内的电子的不规则热运动所引起的噪声。由导电沟道内的电子的不规则热运动所引起的噪声。nfsndBkTgi42gfs：场效应管的转移跨导。：场效应管的转移跨导。栅极散粒噪声栅极散粒噪声由于栅极内电荷不规则起伏引起的噪声。由于栅极内电荷不规则起伏引起的噪声。nGngBqIi22IG：栅极漏泄电流。：栅极漏泄电流。 栅极感应噪声栅极感应噪声 沟道中的起伏噪声通过沟道与栅极之间的电容，在沟道中的起伏噪声通过沟道与栅极之间的电容，在栅极上感应产生的噪声。栅极上感应产生的噪声。 与晶体管一样，场效应管也存在与晶体管一样，场效应管也存在 噪声，其产生机理噪声，其产生机理和形态与晶体管大致相同。和形态与晶体管大致相同。f1 闪烁噪声闪烁噪声( 噪声噪声)f12021-11-7Copyrights yaoping. All rights reserved.56)(/)(/nosonisiF输输出出信信噪噪比比输输入入信信噪噪比比PPPPN 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越接近越接近1越好越好用分贝数表示：用分贝数表示：)/lg(10)(nosonisidBFPPPPN 噪声系数通常只适用线性放大器。因非线性电路噪声系数通常只适用线性放大器。因非线