通信电子线路讲义3_2

1、第二章 高频小信号放大器第三章例例1: L=0.8H, Q0=100, C=5pF, C1=20pF, C2=20pF, R=10k, RL=5k,试计算回路的谐振频率，谐振电阻。试计算回路的谐振频率，谐振电阻。C2C1RLLCRQ0C2C1gLLCg0g第二章 高频小信号放大器第三章 谐振频率谐振频率: :电阻电阻R RL L的接入系数的接入系数: :1120.5CpCC等效到回路两端的电导等效到回路两端的电导: : 121215C CCCpFCC0145.972fMHzLC解：解： 回路电容回路电容: :2515 10LLgpsR 电感的损耗电导电感的损耗电导: : 6000143.3 1

2、0LgsQ电阻电阻R R等效电导等效电导: : 43111010 10gsRC2C1gLLCg0g第二章 高频小信号放大器第三章回路总电导为回路总电导为 465031043.3 105 100.1933 10Lggggs 回路谐振电阻为回路谐振电阻为 15.17pRkgC2C1gLLCg0g第二章 高频小信号放大器第三章第三章3.2 晶体管的高频小信号等效模型晶体管的高频小信号等效模型双口网络双口网络: :具有两个端口的网络具有两个端口的网络四端网络四端网络外部结构与外部结构与双口网络双口网络相同相同, , 但对流入流出电流没有但对流入流出电流没有类似的规定类似的规定, , 这是两者的区别。这

3、是两者的区别。端口端口: :指一对端钮指一对端钮, , 流入其中一个端钮的电流总是等于流流入其中一个端钮的电流总是等于流出另一个端钮的电流。出另一个端钮的电流。第二章 高频小信号放大器第三章第三章双口网络在每一个端口都有双口网络在每一个端口都有一个电流变量一个电流变量和和一个电压变量一个电压变量, , 因此共有四个端口变量。因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自变量如设其中任意两个为自变量, , 其余两个为应变量其余两个为应变量, , 则共有则共有六种组合方式六种组合方式, , 也就是有也就是有六组六组可能的方程用以表明双口网可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。络端口变量之间

4、的相互关系。 参数方程就是其中的一组参数方程就是其中的一组, , 它是选取各端口的电压为自它是选取各端口的电压为自变量变量, , 电流为应变量。电流为应变量。晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：物理模型物理模型等效电路：混合等效电路：混合 参数等效电路。参数等效电路。网络参数网络参数等效电路：等效电路：y 参数等效电路。参数等效电路。高频中常采用高频中常采用Y参数等效电路参数等效电路。因晶体管是电流受控元件，输入输出因晶体管是电流受控元件，输入输出端都有电流，采用端都有电流，采用Y参数系较方便参数系较方便;另外很多导纳的并联可直接相加，使

5、另外很多导纳的并联可直接相加，使运算简单。运算简单。第二章 高频小信号放大器第三章yiyoyru2yfu1+u1-+u2-i1i211211122122122Iy Uy UIy Uy U+U1-+U2-i1i2112212irfoIy Uy UIy Uy U设电压设电压u1和和u2为为自变量自变量， 电流电流i1和和i2为为参数量参数量，可得可得Y参数系的约束方程：参数系的约束方程：晶体管晶体管Y参数等效电路参数等效电路第二章 高频小信号放大器第三章1220oUIyU输入短路时的输出导纳2110iUIyU输出短路时的输入导纳由由上上可可求求出出各各Y参参数数: 2210fUIyU输出短路时的正

6、向转输导纳yiyoyru2yfu1+u1-+u2-i1i2112212irfoIy Uy UIy Uy U1220rUIyU输入短路时的反向转输导纳1第二章 高频小信号放大器第三章第三章受控电流源受控电流源: yrU2 ：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制） yfU1 ：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制） fe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； re越大越大, 表示晶体管的内部反馈越强。表示晶体管的内部反馈越强。 re的存在的存在, 对实际工作带来很大危害对实际工作带来很

7、大危害, 是谐振放大器自是谐振放大器自激的根源激的根源, 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因此应尽可能使其减小小, 或削弱它的影响。或削弱它的影响。 yiyoyru2yfu1第二章 高频小信号放大器第三章第三章共射电路共射电路 Y参数的物理意义参数的物理意义0 CUbbieUIy输入导纳输入导纳 输入电压对输入电流的控制作用。输入电压对输入电流的控制作用。0 CUbcfeUIy正向传输导纳正向传输导纳 输入电压对输出电流的控制作用输入电压对输出电流的控制作用0 bUcbreUIy反向传输导纳反向传输导纳 晶体管输出电压对输入端的反作用晶体管输出电压对输入端

8、的反作用0 bUccoeUIy输出导纳输出导纳 输出电压对输出电流的控制作用输出电压对输出电流的控制作用第二章 高频小信号放大器第三章第三章*对于对于共基接法共基接法，y参数用参数用 表示，则表示，则:eibebrbcbIy Uy UcfbebobcbIy Uy U*对于对于共集接法共集接法，y参数用参数用 表示，则表示，则:bicbcrcecIy Uy UefcbcocecIy Uy Uibrbfbobyyyy、icrcfcocyyyy、第二章 高频小信号放大器第三章第三章参数法从测量和使用的角度出发参数法从测量和使用的角度出发, , 把晶体管作为一个把晶体管作为一个有源线性双口网络有源线性

9、双口网络, , 用一组网络参数构成其等效电路。用一组网络参数构成其等效电路。优点优点：导出的表达式具有普遍意义：导出的表达式具有普遍意义, , 分析测量方便。分析测量方便。缺点：缺点：网络参数与频率有关。网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大由于高频小信号谐振放大器相对频带较窄器相对频带较窄, , 一般仅需考虑谐振频率附近的特性一般仅需考虑谐振频率附近的特性, , 因而采用这种分析方法较合适。因而采用这种分析方法较合适。晶体管参数获取方法：晶体管参数获取方法：测量、查阅晶体管手册测量、查阅晶体管手册。测量方法：分别使输出端或输入端交流短路测量方法：分别使输出端或输入端交流短路, , 在另在

10、另一端加上一端加上直流偏压和交流信号直流偏压和交流信号, , 然后测量其输入端然后测量其输入端或输出端的或输出端的交流电压和交流电流交流电压和交流电流, , 代入式中可求。代入式中可求。第二章 高频小信号放大器第三章第三章CberbbCbcrbcrbeubercegm ubeeb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm ubePN结特性：结特性： 正偏正偏 R小小 C大大 反偏反偏 R大大 C小小 第二章 高频小信号放大器第三章:基区纵向电阻。几十基区纵向电阻。几十 100 bb:结电阻。结电阻。较小较小 几十几十几百几百,b e026b eeI:结电容，结电容，较大较大，1

11、00pf500pf。 b eCb c:结电容，结电容，很小很小。2pf10pfb cCmb eg U/26mvmegIce:极间电容，极间电容，很小很小。 ceC发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏:结电阻，结电阻，很大很大。100K100M:受控电流源，而受控电流源，而 ，称为跨导，单位为，称为跨导，单位为 S 。 :极间电阻，极间电阻，很大很大。几十。几十K 第二章 高频小信号放大器第三章第三章 混合混合参数法是从模拟晶体管的物理机构出发参数法是从模拟晶体管的物理机构出发, , 用集中参数元件、和受控源来表示管内的复杂关用集中参数元件、和受控源来表示管内的复杂关系。系。 优优 点点:

12、: 各元件参数物理意义明确各元件参数物理意义明确, , 在较宽的频在较宽的频带内元件值基本上与频率无关。带内元件值基本上与频率无关。 缺缺 点点: : 随器件不同而有不少差别随器件不同而有不少差别, , 分析和测量分析和测量不方便。因而不方便。因而混合混合型等效电路法较适合于分析宽频型等效电路法较适合于分析宽频带小信号放大器。带小信号放大器。第二章 高频小信号放大器第三章第三章 f0 2/0 Tf f1第二章 高频小信号放大器第三章第三章第二章 高频小信号放大器第三章第三章第二章 高频小信号放大器第三章45123R1R2ReyLCbCeCB1B2TLEc3.2.1单调谐回路谐振放大器单调谐回路

13、谐振放大器R1R2ReEc32154B1B2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管第二章 高频小信号放大器第三章第三章45123R1R2ReyLCbCeCB1B2TLEc32154B1B2CLyLT第二章 高频小信号放大器第三章32154yieyoe yreuce yfeubeCyLLieLoefereieiyYyyyyYbebiuiYib+ube-iC+uce-LYbeLoefeceuYyyu YiSo：放大器的输入导纳：放大器的输入导纳Yi不仅与晶体管的输入不仅与晶体管的输入导纳导纳Yie有关，而且还与有关，而且还与放大器的负载放大器的负载YL有关。有关。原因：原因：Yre

14、的存在的存在 第二章 高频小信号放大器第三章第三章yoeyfeubeyreuceyieYSyLYSyieyreuceyfeubeyoeCiSyfeubeyoeyreuceyieYS+ ceu Yo0icecosuiY Yo)(iesbecereoecebefecyYuuyyuuyi由由（2）式可得：）式可得：ceiesrebeuyyyu iC代代入入（1）式式得得：iesfereoeoyYyyyY + beu 第二章 高频小信号放大器第三章第三章yieyoeyreuceyfeubeoeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy CiegiegoeCoe第二章

15、 高频小信号放大器第三章45213NpN12113NpN第二章 高频小信号放大器第三章第三章第二章 高频小信号放大器第三章ouiuAu112-1feifeiop y up y uupYgjwCjwL其其中中：22122212ooeieoeieggp gp gCCp Cp C)ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u )(1 ()(11 ()1(11 (10021000212121LfefefefeujQgyppLLLCLgjgyppLjCjggyppLjCjgyppA第二章 高频小信号放大器第三章第三章)ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u

16、其中：其中：第二章 高频小信号放大器第三章)21 (12121oLfefeuffjQgyppLjCjgyppA归归一一化化电电压压增增益益为为： uouAA1B gCQoL CfffCfQCgooLo7 .07 .0422 Cf4yppgyppA7 . 0fe21fe21uo Lo7 . 0Qff2B 第二章 高频小信号放大器第三章第三章 oAA LoQffB7.021B第二章 高频小信号放大器第三章第三章Lo7.0Qff2B oAA 17 . 0f2 1 .0f2 第二章 高频小信号放大器第三章第三章2n22n20Ln0uun01u1u0nn11ff2Q11AAAAAA 2.3.2 多级单调

17、谐放大器多级单调谐放大器则则有有： nunnunAAAA0101 Au1Au2Aun第二章 高频小信号放大器第三章第三章令令nn1222212111 12n1 LonnnQffB12217 . 0 第二章 高频小信号放大器第三章第三章1100Qff2n1L01.0 121100Kn1n11.0 (2) n 级放大器的矩形系数级放大器的矩形系数 第二章 高频小信号放大器第三章可知可知: 级相同的单调谐放大器的级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器总增益比单级放大器的增益提高的增益提高了了, 而而通频带比单级放大器的通频带缩小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

18、。频带越窄。 In another word：如多级放大器的频带确定以后：如多级放大器的频带确定以后, 级级数越多数越多, 则要求其中每一级放大器的频带越宽。所以则要求其中每一级放大器的频带越宽。所以, 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, 特别是对于要特别是对于要求高增益宽频带的放大器来说求高增益宽频带的放大器来说, 这个问题更为突出。这这个问题更为突出。这一特性与低频多级放大器相同。一特性与低频多级放大器相同。 第二章 高频小信号放大器第三章3.3 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性 共射电路由于电压增益和电流增益都较大共射电路由于电压增益和

19、电流增益都较大, 所以是谐振放所以是谐振放大器的常用形式。大器的常用形式。 以上我们在讨论谐振放大器时以上我们在讨论谐振放大器时, 都假定了都假定了反向传输导纳反向传输导纳re, 即晶体管单向工作即晶体管单向工作, 输入电压可以控制输出电流输入电压可以控制输出电流, 而输出而输出电压不影响输入。电压不影响输入。 实际上实际上re0, 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, 引起输入电引起输入电流的变化流的变化, 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。 如果这个反馈足够大如果这个反馈足够大, 且在相位上满足正反馈条件且在相位上满足正反馈条件, 则会出则会出现

20、自激振荡。现自激振荡。 第二章 高频小信号放大器第三章要提高放大器的稳定性：要提高放大器的稳定性：（1）是从晶体管本身想办法）是从晶体管本身想办法, 减小其反向传输导纳减小其反向传输导纳re值。值。 re的大小主要取决于集电极与基极间的结电容的大小主要取决于集电极与基极间的结电容bc选择选择晶体管时应尽量使其晶体管时应尽量使其bc减小减小, 使反馈容抗增大使反馈容抗增大, 反馈作用减弱。反馈作用减弱。（2）是从电路上设法消除晶体管的反向作用）是从电路上设法消除晶体管的反向作用, 使它单向化。使它单向化。 具具体方法有体方法有中和法中和法与与失配法失配法。 中和法中和法是在晶体管的输出端与输入端

21、之间引入一个附加的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的反馈的反馈作用。由于作用。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N来抵消来抵消yre的虚部（反馈电容）的影响的虚部（反馈电容）的影响, 就可就可达到中和的目的。达到中和的目的。 第二章 高频小信号放大器第三章 放大器的稳定系数放大器的稳定系数 调谐放大器等效电路调谐放大器等效电路 iiUSUu S S越大，放大器越稳定越大，放大器越稳定. .对于一般放

22、大器来说，对于一般放大器来说， 就可以认为是稳定的。就可以认为是稳定的。 5S 稳定系数与电路参数的关系稳定系数与电路参数的关系： （Page 29Page 29） 21 cosiesoeLferefereggggSyyiU将将输入电压输入电压 与与正正反馈电压反馈电压 的比值的比值定义为稳定系数定义为稳定系数. .iU第二章 高频小信号放大器第三章 单调谐放大器的稳定电压增益单调谐放大器的稳定电压增益 什么是稳定电压增益？什么是稳定电压增益？ 不加任何稳定措施，并满足稳定系数不加任何稳定措施，并满足稳定系数S S（例如（例如 ）要求时，）要求时，放大器工作于谐振频率的放大器工作于谐振频率的最

23、大电压增益最大电压增益。 5S 放大器的等效电路放大器的等效电路 第二章 高频小信号放大器第三章2212oeLieSPyYPyY21oeLieSyYPPyY则则 feuoeLieSyAyYyY当当回路谐振回路谐振时，谐振电压增益为时，谐振电压增益为 feuooeLiesyAgggg将稳定系数将稳定系数S S式中的式中的 代入上式代入上式oeLiesgggg21cofeouicoeLiUUyUPAUUyYPU21 cosfeuosrefereyAS yu稳定电压增益稳定电压增益结论结论: :根据稳定系数的要求根据稳定系数的要求( )( )确定确定 这是没有这是没有稳定措施的情况下，允许的最高电压

24、增益。稳定措施的情况下，允许的最高电压增益。实际的电压增益实际的电压增益 ，则放大器稳定。，则放大器稳定。5S uosASuuAA00稳定电压增益与电路参数的关系稳定电压增益与电路参数的关系 第二章 高频小信号放大器第三章 放大器稳定的判断放大器稳定的判断 （例题）例如，已知某晶体管在工作频率为例如，已知某晶体管在工作频率为 时，时， 。用其做放大器，若。用其做放大器，若 认为是稳定的。可以计算：认为是稳定的。可以计算： 10.7MHz26.436.4feyjms0.080.3reyjms5S 2226.436.445.0feyms36.45426.4fearctg 220.080.30.31

25、reyms0.3750.08rearctg 3321cos245 1012.5250.31 101cos5475feuosrefereyAS y说明用该晶体管设计制作放大器，只要放大器电压增益不大于说明用该晶体管设计制作放大器，只要放大器电压增益不大于12.5212.52，在没，在没有任何稳定措施条件下，放大器是稳定的。即满足有任何稳定措施条件下，放大器是稳定的。即满足 的要求的要求。 5S 第二章 高频小信号放大器第三章 1. 中和法中和法为了抵消为了抵消Yre的反馈的反馈, 从集电极回路取一与从集电极回路取一与 反相的电压反相的电压 , 通过通过Yn反馈到输入端。反馈到输入端。cUnU则中

26、和条件为则中和条件为: : NoImagecbcbNCNNCUUC45214521第二章 高频小信号放大器第三章0 12032001212323211bcnnbcbcjLjLj Cj CLNCCCLN 则中和条件为则中和条件为: : 第二章 高频小信号放大器第三章第三章12124545nb cb cUNCCCUN 第二章 高频小信号放大器第三章注意：注意：（1）由于）由于re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N只能只能 在在某一个频率点某一个频率点起到起到完全中和完全中和的作用的作用, 对对其它频率其它频率只能有只能有部分中和部分中和作用作用, （2）又因

27、为）又因为re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。 （3）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。 第二章 高频小信号放大器第三章 失配法失配法通过增大负载电导通过增大负载电导L, 进而增大总回路电导进而增大总回路电导, 使输使输出电路严重失配出电路严重失配, 输出电压相应减小输出电压相应减小, 从而反馈到输入端的电流从而反馈到输入端的电流减小减小, 对输入端的影

28、响也就减小。对输入端的影响也就减小。 可见可见, 失配法是用牺牲增益而换取电路的稳定。失配法是用牺牲增益而换取电路的稳定。 2. 失配法失配法失配法的实质失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以确保满足稳：是降低放大器的电压增益，以确保满足稳定的要求定的要求。 第二章 高频小信号放大器第三章 用两只晶体管按用两只晶体管按共射共射共基方式共基方式连接成一个复合管是经连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。常采用的一种失配法。 由于由于共基电路的输入导纳较大共基电路的输入导纳较大, , 当它和输出导纳较小的当它和输出导纳较小的共射电路连接时共射电路连接时, , 相当于使共射电路的负载导纳增大而失配

29、相当于使共射电路的负载导纳增大而失配, , 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。 第二章 高频小信号放大器第三章3.4 3.4 电噪声电噪声 电子电路的输出端与有用信号同时存在的一种随机变化的电流电子电路的输出端与有用信号同时存在的一种随机变化的电流或电压，没有有用信号时，它也存在。或电压，没有有用信号时，它也存在。 eg: :广播的广播的“沙沙沙沙”声；电视的声；电视的“雪花雪花” 背景或波纹线背景或波纹线, ,都是接都是接收机中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。收机中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。 噪声对有用信号的接收产生

30、了干扰噪声对有用信号的接收产生了干扰, , 特别是当有用信号较弱时特别是当有用信号较弱时, ,噪声的影响就更为突出噪声的影响就更为突出, ,严重时会使有用信号淹没在噪声之中而无严重时会使有用信号淹没在噪声之中而无法接收。法接收。 噪声的种类很多。有的是从器件外部窜扰进来的噪声的种类很多。有的是从器件外部窜扰进来的, , 称为称为外部噪声外部噪声；有的是器件内部产生的有的是器件内部产生的, , 称为称为内部噪声内部噪声。 本书只介绍内部噪声。内部噪声源主要有本书只介绍内部噪声。内部噪声源主要有电阻热噪声电阻热噪声、晶体管噪晶体管噪声和场效应管噪声声和场效应管噪声三种。三种。第二章 高频小信号放大

31、器第三章3.4.1 电阻热噪声电阻热噪声 电阻热噪声是由于电阻内部自由电子的热运动产生的。电阻热噪声是由于电阻内部自由电子的热运动产生的。在运动中自由电子经常相互碰撞在运动中自由电子经常相互碰撞, 因而其运动速度的大小因而其运动速度的大小和方向都是不规则的。温度越高和方向都是不规则的。温度越高, 运动越剧烈。只有当温运动越剧烈。只有当温度下降到绝对零度时度下降到绝对零度时, 运动才会停止。自由电子这种热运运动才会停止。自由电子这种热运动在导体内形成非常微弱的电流动在导体内形成非常微弱的电流, 这种电流呈杂乱起伏的这种电流呈杂乱起伏的状态状态, 称为称为起伏噪声电流起伏噪声电流。起伏噪声电流流过

32、电阻本身就。起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生会在其两端产生起伏噪声电压起伏噪声电压。 由于起伏噪声电压的变化是不规则的由于起伏噪声电压的变化是不规则的, 其瞬时振幅和其瞬时振幅和瞬时相位是随机的瞬时相位是随机的, 所以无法计算其瞬时值。所以无法计算其瞬时值。起伏噪声电起伏噪声电压的平均值为零压的平均值为零, 噪声电压不规则地偏离此平均值而起伏噪声电压不规则地偏离此平均值而起伏变化。变化。 第二章 高频小信号放大器第三章第二章 高频小信号放大器第三章but: 起伏噪声的均方值是确定的起伏噪声的均方值是确定的, 可以用功率计测量可以用功率计测量出来。出来。 实验发现：实验发现：在整个无线电

33、频段内在整个无线电频段内, 当温度一定时当温度一定时, 单位电阻上所消耗的平均功率在单位频带内几乎是单位电阻上所消耗的平均功率在单位频带内几乎是一个常数一个常数, 即其功率频谱密度是一个常数。即其功率频谱密度是一个常数。对照白光对照白光内包含了所有可见光波长这一现象内包含了所有可见光波长这一现象, 人们把这种在整人们把这种在整个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为白噪白噪声声。 第二章 高频小信号放大器第三章第三章功率谱密度功率谱密度第二章 高频小信号放大器第三章1) 热噪声电压和功率谱密度热噪声电压和功率谱密度2201( )lim( )TnnTu t

34、u t dtT0( )PS f df22001( )lim( )( )TnnTutut dtS f dfTdttuTpTnT02)(1lim第二章 高频小信号放大器第三章第三章( )4s fkTR阻值为的电阻产生的噪声电压功率频谱密度为：阻值为的电阻产生的噪声电压功率频谱密度为：2( )4nnu tkTR f2( )4nni tkTg f其中：其中：k是波尔兹曼常数是波尔兹曼常数, k=1.3810-23JK; 是电阻温度是电阻温度, 以绝对温度计量。以绝对温度计量。在频带宽度内产生的热噪声在频带宽度内产生的热噪声方均值电流和方均值电压方均值电流和方均值电压分分别为：别为： So: 一个实际电

35、阻可以分别用一个实际电阻可以分别用噪声电流源噪声电流源或或噪声电压源噪声电压源表示。表示。fn：电路的等效噪声带宽：电路的等效噪声带宽第二章 高频小信号放大器第三章2( )4nnu tkTR f2( )4nni tkTg fRR u2ngi2n(a)(b)第二章 高频小信号放大器第三章22212124()nnnnuuukT RRf不能不能直接把噪声电压相加直接把噪声电压相加而只能而只能把产生噪声的两个源的功率相加（或者将两个噪把产生噪声的两个源的功率相加（或者将两个噪声电压的方均值相加）：声电压的方均值相加）： 可见可见两个串联电阻所输出的总噪声电压均方值相当两个串联电阻所输出的总噪声电压均方

36、值相当于两个电阻串联阻值所产生的热噪声。于两个电阻串联阻值所产生的热噪声。 在两个噪声源互不相关的在两个噪声源互不相关的条件下，计算两个串联电条件下，计算两个串联电阻的总噪声电压：阻的总噪声电压：第二章 高频小信号放大器第三章第三章22221112( )()( )nnRututRR222121212( )( )( )4nnnnR RutututkTfRR22212212( )()( )nnRututRR可见可见两个并联电阻所输出的总噪声电压方均值相两个并联电阻所输出的总噪声电压方均值相当于两个电阻并联阻值所产生的热噪声当于两个电阻并联阻值所产生的热噪声。（用电流源来推导）第二章 高频小信号放大

37、器第三章 3.4.2 晶体管噪声晶体管噪声 晶体管噪声主要包括以下四部分：晶体管噪声主要包括以下四部分：. 热噪声热噪声 构成晶体管的发射区、基区、集电区的体电阻和引线电构成晶体管的发射区、基区、集电区的体电阻和引线电阻均会产生热噪声阻均会产生热噪声, 其中以基区体电阻其中以基区体电阻rbb的影响为主。的影响为主。 .散粒噪声散粒噪声 散粒噪声是晶体管的散粒噪声是晶体管的主要噪声源主要噪声源。它是由单位时间内。它是由单位时间内通过通过PN结的载流子数目随机起伏而造成的。人们将这种结的载流子数目随机起伏而造成的。人们将这种现象比拟为靶场上大量射击时弹着点对靶中心的偏离现象比拟为靶场上大量射击时弹

38、着点对靶中心的偏离, 故故称为散粒噪声。在本质上它与电阻热噪声类似称为散粒噪声。在本质上它与电阻热噪声类似, 属于均匀属于均匀频谱的白噪声。频谱的白噪声。 发射结散粒噪声其主要作用。发射结散粒噪声其主要作用。S(f) =2qI0S(f) =4kTrbb第二章 高频小信号放大器第三章. 分配噪声分配噪声 在晶体管中在晶体管中, 通过发射结的非平衡载流子大部分到达集电结通过发射结的非平衡载流子大部分到达集电结, 形成形成集电极电流集电极电流, 而小部分在基区内复合而小部分在基区内复合, 形成基极电流。形成基极电流。 这两部分电流这两部分电流的分配比例是的分配比例是随机随机的的, 从而造成集电极电流

39、在静态值上下起伏变化从而造成集电极电流在静态值上下起伏变化, 产生噪声产生噪声, 这就是分配噪声。这就是分配噪声。 分配噪声实际上也是一种散粒噪声分配噪声实际上也是一种散粒噪声, 但它的功率频谱密度是随频但它的功率频谱密度是随频率变化的率变化的, 频率越高频率越高, 噪声越大。噪声越大。.闪烁噪声闪烁噪声 产生这种噪声的机理目前还不甚明了产生这种噪声的机理目前还不甚明了, 一般认为是由于晶体管表一般认为是由于晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的面清洁处理不好或有缺陷造成的, 其特点是频谱集中在约其特点是频谱集中在约KHz以以下的低频范围下的低频范围, 且功率频谱密度随频率降低而增大。在高频工作

40、时且功率频谱密度随频率降低而增大。在高频工作时, 可以忽略闪烁噪声可以忽略闪烁噪声。 第二章 高频小信号放大器第三章第三章20( )( )nu tS f df2200( )( )( )( )nooiutS f dfS f A f df00( )()oonSf dfSff2020( )()nAf dffAf2( )( )( )oiSfAf Sf（一）（一） 噪声电路的等效噪声频带宽度噪声电路的等效噪声频带宽度则：则：又因为：又因为：面积相等面积相等因为：因为：所以：所以：功率传功率传输系数输系数第二章 高频小信号放大器第三章第三章22220200020( )( )( )( )( )()()( )

41、()noiiinAfutSfAf dfSf AfdfAfSf Aff( )4iSfkTR220( )4()nonutkTRAff 线性网络的线性网络的等效噪声带宽等效噪声带宽与与信号通频带信号通频带是不同的两个概是不同的两个概念，前者是从噪声角度引出来的，后者是对信号而言的。念，前者是从噪声角度引出来的，后者是对信号而言的。0.722nff对于单调谐回路而言：对于单调谐回路而言：第二章 高频小信号放大器第三章 如果放大器内部不产生噪声如果放大器内部不产生噪声, 当输入信号与噪声通过它时当输入信号与噪声通过它时, 二二者都得到同样的放大者都得到同样的放大, 那么放大器的输出信噪比与输入信噪比相那

42、么放大器的输出信噪比与输入信噪比相等。而实际放大器是由晶体管和电阻等元器件组成，热噪声和散等。而实际放大器是由晶体管和电阻等元器件组成，热噪声和散粒噪声构成其内部噪声粒噪声构成其内部噪声, 所以输出信噪比总是小于输入信噪比。所以输出信噪比总是小于输入信噪比。为了衡量放大器噪声性能的好坏，提出了噪声系数这一性能指标。为了衡量放大器噪声性能的好坏，提出了噪声系数这一性能指标。 放大器的噪声系数放大器的噪声系数NF(Noise Figure)定义为输入信噪比与输定义为输入信噪比与输出信噪比的比值出信噪比的比值, 即即:（二）噪声电路的噪声系数的定义（二）噪声电路的噪声系数的定义 /siniFsonoPPNPP输入信噪功率比输出信噪功率比第二章 高频小信号放大器第三章 如果用分贝数表示如果用分贝数表示, , 则写作则写作: :00/10lg/siniFsnPPNdBPP可以看出：可以看出：（1）NF是一个大于或等于的数。是一个大于或等于的数。（2）其值越接近于）其值越接近于, 则表示该放大器的内部噪声性则表示该放大器的内部噪声性能越好。能越好。（3）式中的）式中的ni是随信号一起进入放大器的噪声功率是随信号一起进入放大器的噪声功率, 其大