Chapter3高频小信号放大器

1、通信电子线路通信电子线路-33.1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谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性3.5调谐放大器的常用电路与集成电路调谐放大器的常用电路与集成电路 谐振放大器谐振放大器通信电子线路通信电子线路-3 放大高频小信号放大高频小信号(中心频率在几百中心频率在几百kHz到几百到几百MHz， 频谱宽度在频谱宽度在 几几kHz到几十到几十MHz的范围内的范围内)的放大器。的放大器。 高频放大 fs fs 本地振荡 fo 混频 fofs=fi fi 低频放大 检波 中频放大 F F 几十几十V

2、V几几mVmV1V1V左右左右1.高频小信号放大器的特点：高频小信号放大器的特点： 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(甲类放大器甲类放大器)通信电子线路通信电子线路-32、高频小信号放大器的分类、高频小信号放大器的分类按所用的器件：按所用的器件：晶体管（晶体管（BJT)、场效应管（、场效应管（FET)、集成电路（、集成电路（IC)按电路形式：按电路形式：单级放大器和级联放大器单级放大器和级联放大器 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和非谐振放大器单振荡回路单振荡回路耦合振荡回路耦合

3、振荡回路高频小信号放大器高频小信号放大器 谐振放大器（窄带）谐振放大器（窄带）非谐振放大器（宽带）非谐振放大器（宽带）LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器通信电子线路通信电子线路-3i0Vlog20VVAioplog10PPA1) 增益：增益：（放大系数）（放大系数） 电压增益： 功率增益：分贝表示：iVVAoVi0PPPA 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) 通频带：通频带： 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倍时，所对应的频率范围称为放大倍时，所对应的频率范围称为

4、放大器的通频带，用器的通频带，用B=2 f 0.7表示。表示。 2 f 0.7也称为也称为3分贝带宽。分贝带宽。通信电子线路通信电子线路-3 f f0 2f0.7 0.7 1 f 2f0.5 0VVAA0.510f0PPAA放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号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，所以放大器必须有一定的通频带，让必都包含一定谱宽度，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。要的信号频谱分量通过放大器。与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和与谐振回路相同，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回路的

5、等效品质因数QL。此外，放大器的总通频带，随着。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。级数的增加而变。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。为什么要求通频带？为什么要求通频带？通信电子线路通信电子线路-33)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）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。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。择性。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。按理想情况，谐振曲线应为一矩形。按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线

6、接近理想曲线的为了表示实际曲线接近理想曲线的程度，引入程度，引入“矩形系数矩形系数”，它表示，它表示对邻道干扰的抑制能力。对邻道干扰的抑制能力。 矩形系数矩形系数 f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 通信电子线路通信电子线路-37.01.0122ffKro7 . 001. 0r0.0122ffK f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 2 f 0.1, 2 f 0.01分别为放大倍数下降至分别为放大倍数下降至0.1和和0.01处的带处的带宽，宽，Kr愈接近于愈接近于1越好。越好。通信电子线路通信电子线路-3nv0nAAd

7、fAVf0AAVnfn 抑制比抑制比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。An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。 例例 Av0 = 100 An = 1 用分贝表示用分贝表示dn(dB) = 20 lgdndB40dB1001100nn)(dd通信电子线路通信电子线路-35) 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定作在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的

8、噪声起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。用，因此要求它的噪声系数应尽量小。)(/)(/nosonisiF输输出出信信噪噪比比输输入入信信噪噪比比PPPPN4) 工作稳定性：工作稳定性：指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程度。指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程度。为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益，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，应用中和或失配方法等。选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。 通信电子线路通信电子线路-3 增益和稳定性是一对矛盾，增益和稳定性是一对矛盾， 通频带和选择性是一对矛盾

9、。通频带和选择性是一对矛盾。故应根据需要决定主次，进行分析和讨论。故应根据需要决定主次，进行分析和讨论。 高频小信号放大器的质量指标相互之间即有高频小信号放大器的质量指标相互之间即有联系又有矛盾。联系又有矛盾。通信电子线路通信电子线路-3 因为信号较小故工作在线性范围内，可釆用等效电路分析。因为信号较小故工作在线性范围内，可釆用等效电路分析。放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成，放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成，采用导纳分析比较方便，为此采用导纳分析比较方便，为此, 引入晶体管的引入晶体管的y（导纳）参数等（导纳）参数等效电路。效电路。45123Rb1R

10、b2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC32154Tr1Tr2CLyLT输 入 回输 入 回路路输 出 回输 出 回路路晶体管晶体管通信电子线路通信电子线路-33.2.1形式等效电路（网络参数等效电路）形式等效电路（网络参数等效电路）将晶体管看成四端网路通信电子线路通信电子线路-3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21VV212211VyVyIVyVyIofri2121:VVyyyyIIofri即即式中：式中：导导纳纳称称为为输输出出短短路路时时的的输输入入0112ViVIy传传输输导导纳纳称称为为输输入入短短路路时时的的反反向向0211VrVIy传传输输导导纳纳称称

11、为为输输出出短短路路时时的的正正向向0122VfVIy导纳导纳称为输入短路时的输出称为输入短路时的输出0221VoVIyY参数等效电路参数等效电路 I1 V1 yi yrV2 I1 V2 yo yfV1 + + 通信电子线路通信电子线路-3 把晶体管内部的物理过程用集中器件把晶体管内部的物理过程用集中器件RLC表示。用这表示。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种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是混合参参数等效电路。数等效电路。是是基基极极电电阻阻bb 是是发发射射结结电电阻阻eb是是集集电电结结电电阻阻cb是发射结电容是发射结电容ebC是集电结电容是集电结电容cbC等效电

12、流发生器等效电流发生器表示晶体管放大作用的表示晶体管放大作用的ebmvg)(26)(,0mVmAIggcebmm称称为为跨跨导导引起自激引起自激一部分到输入端.可能一部分到输入端.可能将输出的交流电压反馈将输出的交流电压反馈cbC系系数数降降低低晶晶体体管管的的电电流流放放大大高高频频反反馈馈, ,在在共共集集电电极极电电路路中中引引起起bb b rbb gbe Ic Vce gce gmVbe b Ib gbc Cbc Cbe Vbe Vbe c e 3.2.2 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)通信电子线路通信电子线路-3 b rbb gmVbe b C

13、bc Cbe c e rbe rbc r rb b c c与与C Cb b c c引起的容抗相比引起的容抗相比r rb b c c可视为开路。可视为开路。r rb b e e与与C Cb b e e引起的容抗相比，引起的容抗相比，r rb b e e可以忽略（视为开路）可以忽略（视为开路）r rcece与回路负载比较，可视为开路。与回路负载比较，可视为开路。 混合混合等效电路中，电容，电阻并联，在一定的频率下：等效电路中，电容，电阻并联，在一定的频率下：3.2.3混合混合等效电路的简化等效电路的简化通信电子线路通信电子线路-3 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e 简化后的等效电

14、路如图：简化后的等效电路如图：这是对工作频率较高时的简化电路，这是对工作频率较高时的简化电路，对工作频率范围不同时，对工作频率范围不同时，等效电路可进行不同的简化。等效电路可进行不同的简化。频率低时可忽略电容的作用。频率低时可忽略电容的作用。简化后的等效电路简化后的等效电路通信电子线路通信电子线路-3 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 011ie2VVIyebbbebebbbcbebbbie111)(11YrYYrCCjry)(cbebebCCjY (一一) 令令V2 = 0，求，求yie、yfe。简化混合简化混合等效电路，如图所示。

15、等效电路，如图所示。 (1) 3.2.4 Y参数等效电路与混合参数等效电路与混合等效电路参数的转换等效电路参数的转换输出短路时的输入导纳输出短路时的输入导纳通信电子线路通信电子线路-3(2) 012fe2VVIyIVgIebm2 eb2VgImebbb1ebebbb1eb11YrVYYrVVebbb1m21YrVgIebbbm012fe12YrgVIyV)(cbebebCCjY V1小引起小引起I小小又又 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 导导纳纳输输出出短短路路时时的的正正向向传传输输通信电子线路通信电子线路-301VrbbgmVb

16、ebCbcCbeceII2I1V1cV2021re1VVIybbeb1rVIebbbbbebbbebbbeb1)1()/(YrrIYrICjgIV2cbbbebcb2111VCjrYCjVIebbb2bbcbeb1YrVrCjVebbb2cbbbebbb2bbcb111YrVCjrYrVrCjIebbbcbre1YrCjyebebCjY (二二) 令令 ，求，求yre、yoe (3) 导纳导纳输入短路时的反向传输输入短路时的反向传输通信电子线路通信电子线路-3022oe1VVIyebbbbbm2cbebbb2bbcbm2cbebm2111YrrgVCjYrVrCjgVCjVgIIebbbbbm

17、cb022oe111YrrgCjVIyV故故(1)、(2)、(3)、(4)中的中的Yb e可认为相同。可认为相同。ebcbCC(4)rbbgmVbebCbcCbeceII2I1V1cV2ebebCjY输入短路时的输出导纳输入短路时的输出导纳通信电子线路通信电子线路-3ebbbeb1YrYebbbm012fe11YrgVIyVebbbcb1YrCjebbbbbmcb0222oe11YrrgCjVIyVebebCjY)(cbebebCCjY011ie2VVIy021re1VVIy正向传输导纳正向传输导纳输入导纳输入导纳反向传输导纳反向传输导纳输出导纳输出导纳Y Y参数等效电路与混合参数等效电路与混

18、合等效电路参数的转换式等效电路参数的转换式通信电子线路通信电子线路-3晶体管的高频参数晶体管的高频参数1）截止频率）截止频率f时时的的频频率率的的频频值值随随着着工工作作频频率率下下降降到到低低2102001,1ffffj由由于于由于由于0比比1大的多大的多,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0.707但是仍然比但是仍然比1大的多大的多,因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。Tf通信电子线路通信电子线路-3电流放大系数电流放大系数与与f 的关系：的关系：TTTffffffffff或或者者,120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

19、计算在某工作频率下的电流放大系数。2）特征频率）特征频率fT1120ff120ffTffT00, 1所所以以由由于于当频率增高，使当频率增高，使|下降到下降到1时的频率。时的频率。晶体管的高频参数晶体管的高频参数通信电子线路通信电子线路-33）最高振荡频率）最高振荡频率fmax1PAcbebbbmCCrgfmax421fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作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，当频率时晶体管已经不能得到功率放大，当ffmax时时,无论使用无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。什么方法都不能使晶体管产生振荡。fffTmax:

20、频率参数的关系频率参数的关系晶体管的功率增益晶体管的功率增益 时的工作频率时的工作频率可以证明可以证明:晶体管的高频参数晶体管的高频参数通信电子线路通信电子线路-3C4R3LFCFC3R2R1C2P1R4P2abL+R1、R2、R3为偏置电阻，决定为偏置电阻，决定工作点，工作点， LF、CF为滤波电路，负压供电为滤波电路，负压供电 C4、L组成组成L、C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是并联回路本身的损耗是并联回路本身的损耗所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联回路的组合。回路的组合。所以前面分析的晶体管

21、等效电路和并联回路的所以前面分析的晶体管等效电路和并联回路的结论均可应用。结论均可应用。3.3.13.3.1单级单级单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器通信电子线路通信电子线路-3因为讨论的是高频小信号，略去直流参数元件即可用因为讨论的是高频小信号，略去直流参数元件即可用 Y参数等效电路模拟。参数等效电路模拟。 ) 3()2() 1 (LccCoeifeccreiiebYVIVyVyIVyVyI C P1 gp P2 a b L Is Ys Vi + Ib yie1 yreVc YfeVi yoe gie2 Vc + Vo + c Ic 等效电路分析等效电路分析Y L代表由集电极代表由集电

22、极C向右看的回路导纳向右看的回路导纳（对外电路而言（对外电路而言Vc是上负下正，故是上负下正，故Ic有一负号）有一负号） 数学分析：由图可知：数学分析：由图可知：Y L通信电子线路通信电子线路-3iLoefecVYyyViLoefereiebVYyyyyI(3) = (2)(4) 代入代入(1) (4)放大器的输入导纳放大器的输入导纳: :) 1 (creiiebVyVyI C P1 gp P2 a b L Is Ys Vi + Ib yie1 yreVc YfeVi yoe gie2 Vc + Vo + c Ic ) 3()2() 1 (LccCoeifeccreiiebYVIVyVyIVy

23、VyI)1(1ie2221yPLjcjgPYpLLoefereieibiYyyyyVIYYi通信电子线路通信电子线路-3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ioVVVA根据电压变比关系：根据电压变比关系：ab2oVpV1cabpVVc12oVppVLoefeicYypypVVpp1212ioVVVA所以：所以： C P1 gp P2 a b L Is Ys Vi + Ib yie1 yreVc YfeVi yoe gie2 Vc + Vo + c Ic iLoefecVYyyV222212111iepLLypLjCjGppYYLoefeLoefeLoefeYypypppYypy

24、pYypyp2121211212VA2221iepLypLjCjGY由于：由于：所以：所以：通信电子线路通信电子线路-3222ieieieoeoeoeCjgyCjgy：令令LjCpCpCjGpgpgpyppieoeieoefe1A22212222121V：所所以以；，纳纳和和输输出出电电容容分分别别是是放放大大器器的的输输出出导导和和其其中中oeoeCg输输入入导导纳纳和和输输入入电电容容。分分别别是是下下一一级级放放大大器器的的和和ie2ie2Cg2222122221;g ieoepieoeCpCpCCggpgp令令)1(A21VLjCjgyppfe则则2221iepLypLjCjGYLoe

25、feLoefeLoefeYypypppYypypYypyp2121211212VA代入上式代入上式通信电子线路通信电子线路-3021V21AffjQgyppLfe：可可写写成成附附近近时时在在谐谐振振角角频频率率的的导导纳纳，当当角角频频率率式式中中分分母母视视为为并并联联回回路路VA0的的失失谐谐是是工工作作频频率率对对式式中中000f,21ffffLC：是回路的等效品质因数是回路的等效品质因数gC0LQ)1(21AVLjCjgfeypp通信电子线路通信电子线路-3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 0f fi ie e2 22

26、22 2o oe e2 21 1f fe e2 21 1f fe e2 21 1V V0 0g gp pg gp pG Gp py yp pp pg gy yp pp pA A。1 18 80 0，1 18 80 0y y1 18 80 0f fe ef fe ef fe e而而是是的的相相差差不不是是，因因此此输输入入和和输输出出之之间间一一个个相相角角是是一一个个复复数数，它它也也有有的的相相位位差差。此此外外号号表表明明输输入入和和输输出出有有 - - o of fe e1 18 80 00 0相相位位差差才才是是V V和和V V，当当频频率率较较低低时时，i io o成成反反比比。导导

27、成成正正比比，和和回回路路的的总总电电与与晶晶体体管管正正向向传传输输导导纳纳f fe ev vo og gy yA A0Lfe21VffQ2j1gyppA因为有载因为有载goLCQ，所以，所以Q QL L不能太低，否则增益不能太低，否则增益A AV V较低。较低。 单调谐回路放大器单调谐回路放大器谐振谐振电压增益电压增益通信电子线路通信电子线路-32）功率增益功率增益放大器的输入功率放大器的输入功率（谐振时）（谐振时）：Pio0上获得的功率上获得的功率输出端负载输出端负载ie2gP ：ioPPPA1ie2iigvP 2ie222ife12ie222abogpgVypgpVP1221222fe

28、2221PoggyppAieieVoieieggAg：故故。体体管管的的输输入入导导纳纳分分别别是是本本级级和和下下一一级级晶晶和和ie21gieg goe a b P1yfevi gie2 P1goe 2 P1 P2 P2gie2 2 a b GP yfevi gie1 Vi ）（：dblgA10AdbPoPo表表示示时时用用通信电子线路通信电子线路-3ie222oe121PogpgpA ：匹匹配配条条件件为为忽忽略略回回路路本本身身的的损损耗耗G G p poeiefeoeieiefeieioggygpgpgygpppp12212221222221(max)maxPo44A：故最大功率增益

29、为故最大功率增益为 goe a b P1yfe vi gie2 P1goe 2 P1 P2 P2gie2 2 a b GP yfevi gie1 Vi pieoeggpgp22221g1222fe2221PoggyppAieieg最大功率增益：最大功率增益：通信电子线路通信电子线路-3的的作作用用不不能能忽忽略略，考考虑虑到到在在实实际际情情况况下下GpGp，21221212max14144)(gGpggyQQggyKggyAieoefeOLieoefelieoefePo式式中中：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)(10POLGQ为为回回路路

30、的的插插入入损损耗耗21/1OLlQQK通信电子线路通信电子线路-33）放大器的通频带放大器的通频带做做放放大大器器的的谐谐振振曲曲线线随随f f而而变变化化的的曲曲线线，叫叫VoVAA20VoV211AAffQL LLVoVQfffQA07 . 007 . 0f212,21A：故故则则如如果果。通通频频带带越越窄窄；反反之之越越宽宽可可见见：品品质质因因数数越越高高，0Lfe21VffQ2j1gyppAfefe2 21 1V0V0g gy yp pp pA A 由于由于所以所以通信电子线路通信电子线路-3CyfAfeV227.00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

31、CfyppCfyppgyppfefefeVo7.0217.02121224A故故：CfffCfQCgL7.07.0000422gCLgL001Q增益与通频带的关系增益与通频带的关系通信电子线路通信电子线路-3讨论：讨论：1、当、当 确定，确定，p1和和p2不变时，不变时， 只取决于只取决于 和和 的乘积，电容越大，通频带越宽，的乘积，电容越大，通频带越宽， 变小。变小。fey0VAC0VA7 . 02 f2 、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 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 ，但是这样会导致，但是这样会

32、导致系统的稳定性变差。系统的稳定性变差。feyC3、 对于宽带而言，要使对于宽带而言，要使 尽量大，因为频带很宽，谐尽量大，因为频带很宽，谐振曲线不稳定是次要的，对于窄带放大器，振曲线不稳定是次要的，对于窄带放大器， 尽量大，使尽量大，使谐振曲线稳定（不会使通频带改变，以至引起频率失真）。谐振曲线稳定（不会使通频带改变，以至引起频率失真）。VACCfyPPCfyPPgyPPA7 . 0fe217 . 0fe21fe21Vo224通信电子线路通信电子线路-34）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：7 . 01 . 00.1r 22kff1 . 0AAV0V

33、如如果果1 . 02Q11AA01 . 0LV0VffLQff021 . 01102111022k27 . 01 . 0r0.1ff：故矩形系数故矩形系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 1，故其邻道，故其邻道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。 f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 则则通信电子线路通信电子线路-33-1 3-1 设工作频率设工作频率f f =30MHz =30MHz，晶体管的正向传输导纳，晶体管的正向传输导纳 y y fefe =58.3ms =58.3ms

34、， g gieie=1.2ms,=1.2ms,C Cieie=12PF, =12PF, g goeoe=400 =400 s, s, C Coeoe=9.5pF=9.5pF，回路电感，回路电感L L=1.4 =1.4 H H，接入系数接入系数P P1 1=1=1，P P2 2=0.3=0.3空载品质因数空载品质因数Q Q0 0=100=100（假设（假设y yrere=0=0）0vA求：求：1.1.单级放大器谐振时的电压增益单级放大器谐振时的电压增益 2.2.通频带通频带2 2 f f 0.70.7， 3.3.谐振时回路外接电容谐振时回路外接电容C C 4. 4.若若R4=10 kR4=10

35、k ，试计算并比较在回路，试计算并比较在回路中并上中并上R4R4前后的通频带和增益。前后的通频带和增益。 C R3 LF CF C1 R2 R1 C2 P1 P2 a b L + R4 例例 题题通信电子线路通信电子线路-3分析：根据电压增益表达式分析：根据电压增益表达式 ，应先求出总电导，应先求出总电导g g 首先将图中的负载画出其等效电路如图所示，首先将图中的负载画出其等效电路如图所示， C R3 LF CF C1 R2 R1 C2 P1 P2 a b L + R4 R4 Rp L C iegp22 ieCp22 P1Coe 2 P1goe 2 gyPPAfevo21通信电子线路通信电子线

36、路-3 解解：因为回路谐振电阻因为回路谐振电阻RP=QP 0L=100 6.28 30 106 1.4 10-6 26k S.RG53pp10843102611 因此回路总电导因此回路总电导 g =Gp+22221ieoegPgP 若下级采用相同晶体管时，即若下级采用相同晶体管时，即gie1=gie2=1.2ms 则则g=0.038410-3+0.410-3+(0.3)21.210-3=0.5510-3S 325503583021.gyPPAfevo 回路总电容为回路总电容为PF.LfC201041)1030(21)2(162620 故外加电容故外加电容C应为应为PFCPCPCC9.412(0

37、.3)9.520)(2ie22oe21 通频带为通频带为MHz.ACyPPffe.354321020210358302212-3vo2170 电压增益为电压增益为通信电子线路通信电子线路-3 若若R4=10kR4=10k ，则，则 sRg344101 . 0133341065. 0101 . 01055. 0ggg9 .26|21gyppAfevo7 . 07 . 022fAfAvovoMHZf17.59 .2635.43227 .0因此并上电阻因此并上电阻R4R4后增益降低，带宽加宽。后增益降低，带宽加宽。故故 而而 则则 通信电子线路通信电子线路-34、多级单调谐回路谐振放大器、多级单调谐

38、回路谐振放大器若单级放大器的增益不能满足要求，就可以采用多级级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、通频带和选择性都将发联放大器。级联后的放大器的增益、通频带和选择性都将发生变化。生变化。 输 入 T1 T2 T3 CF C1 LF + Vi C3 R2 R3 CF LF R1 b L C4 C2 c p2 p1 d a + Vo R5 R6 CF LF 输 出 + 通信电子线路通信电子线路-31）增益增益VmVVAAA21mVmV2V1AAAA则总增益为则总增益为级，各级的增益为级，各级的增益为如果放大器有如果放大器有、m m2）通频带通频带相相同同

39、如如果果各各级级放放大大器器的的增增益益2m20L0mmmVmffQ211AAAA 如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成，如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成，则则 A Am m= =mv1A 20VoV211AAffQL 由由于于通信电子线路通信电子线路-3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212112207 . 00mLmmffQAA12/11211mmX设设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, ,mf)2(7 . 0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

40、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 X倍。倍。 当每级通频带加宽当每级通频带加宽X 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/X1/X。LmmmQfff017 . 017 . 012212)2(通信电子线路通信电子线路-33）选择性选择性( (以矩形系数为例以矩形系数为例) )时时当当: :根根据据定定义义1 . 0AAV0VL0m1m1 .0Qf1100)f2(12110022k117 . 01 . 01 . 0mmmmrff: :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

41、的矛盾比较突出。增益和通频带的矛盾比较突出。通信电子线路通信电子线路-3FieLoerefeieiYyYyyyyY3.4.13.4.1自激产生的原因自激产生的原因FFFYgjbgsLCyieYFYSYi g gF F是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，使回路的总电导减小，使回路的总电导减小，Q QL L增加，通频带减小，增益也因损耗的减增加，通频带减小，增益也因损耗的减少而增加，即负电导少而增加，即负电导g gF F供给回路能量，出现正反馈。供给回路能量，出现正反馈。当当g gF F = = g gs s + + g giei

42、e（回路原有电导）则回路总电导（回路原有电导）则回路总电导g g = 0 = 0，Q QL L ，放大器失去放大性能，处于自激振荡工作状态。放大器失去放大性能，处于自激振荡工作状态。通信电子线路通信电子线路-3是是不不稳稳定定的的原原因因。生生，的的存存在在会会导导致致自自激激的的产产在在实实际际中中r re ey ygF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。自激产生的原因：自激产生的原因：FFFYgjb通信电子线路通信电子线路-30YyyyyYLoerefeieS1yyYyYYrefeLoeieS y y系统变得稳定。系统变得稳定。变大变大, ,远离远离1

43、1，反馈变弱，等式左边，反馈变弱，等式左边变的不稳定。变的不稳定。变小变小, ,接近于接近于1 1，反馈变强，等式左边，反馈变强，等式左边讨论：讨论：rere小大rerey y当当Ys + Yi = 0 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。此时放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量，且电纳部分此时放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量，且电纳部分也恰好抵消。表明放大器反馈的能量抵消回路损耗的能量，且也恰好抵消。表明放大器反馈的能量抵消回路损耗的能量，且电纳部分也恰好得到抵消。电纳部分也恰好得到抵消。3.4.2 3.4.2 放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件通信电子线路

44、通信电子线路-3还可推导稳定系数还可推导稳定系数)cos(1)(2refereLoeiesyyggggSfe为稳定系数为稳定系数定义：定义：S S5 510101 1S S一般要求一般要求时稳定时稳定时产生自激，时产生自激， 当当当当1S SrefeLoeieSyyYyYY3.4.2 3.4.2 放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件通信电子线路通信电子线路-3fefeyy0,f因因此此, ,实实际际上上：由由于于工工作作频频率率feTforeCj90yre0re，即即中中，电电纳纳起起主主要要作作用用，且且r re ey ySgGgggg2Loe1ies带带入入稳稳定定系系数数如如果果令令

45、， re0feV021CSy2Agg则有：则有：如果如果20gyAfeV0212CyggSrefe令接入系数令接入系数P P1 1= =P P2 2= 1= 1 则则 3.4.33.4.3A Avovo与与S S 的关系的关系)cos(1)(2refereLoeiesyyggggSfe a b P1yfevi P1goe 2 P2gie2 2 GP 通信电子线路通信电子线路-3 讨论：讨论： (Avo)s与与f有关，有关，f (Avo)s ，f yre 内反馈厉害。内反馈厉害。 选管应选选管应选 大些的为好大些的为好 (Avo)s只考虑内部反馈，未考虑外部反馈。只考虑内部反馈，未考虑外部反馈。

46、refeCy当当S S = 5 = 5时，时，re0feVO2.5)(CyAs( (A Avo)svo)s是保持放大器稳定工作所允许的电压增益，是保持放大器稳定工作所允许的电压增益， 为保证放大器稳定工作，为保证放大器稳定工作，A Avovo不允许超过不允许超过( (A Avo)svo)s。 C R3 LF CF C1 R2 R1 C2 P1 P2 a b L + R4 3.4.3 3.4.3 A Avovo与与S S 的关系的关系稳定电压增益稳定电压增益通信电子线路通信电子线路-3由于由于y yrere的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的稳定性

47、可以考虑晶体管的单向化。器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。3.4.4克服自激的方法克服自激的方法失配法失配法 使使G GL L或或g gs s的数值增大，因而使输入或输出回路与的数值增大，因而使输入或输出回路与 晶体管失去匹配。晶体管失去匹配。失配法：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；失配法：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晶体管的输出阻抗匹配。晶体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。 即即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性单向化的方法有：单向化的方法有： 中和法中和法 消除消除y yrere的反馈的反馈中和法中和法: : 外加一个电

48、容抵消正反馈电容的作用外加一个电容抵消正反馈电容的作用. .通信电子线路通信电子线路-3 电桥平衡时，电桥平衡时，CDCD两端的回路电压两端的回路电压 不会反映到不会反映到ABAB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。(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，使它的作用在放大器线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。恰好和晶体管的内反馈互相抵消。 具体线路：具体线路： AL1L2BCbcCNVi+ BAViCN+VoCbcCDL1L20VNCCLL11bc21cb21cb21NCNNCLLC通信电子线路通信电子

49、线路-3LoerefeieiYyyyyY BG1 Yg Y0 yiyie YL 失配 BG2 复合管 使使Yi = yie，即使后项，即使后项0，则必须加大，则必须加大Y LoeLyy晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配法一晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配法一般采用般采用共发一共基级联放大共发一共基级联放大。siefereoe0yyyyyYiesyyierefeoe0yyyyY则则信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输出端负载阻抗不与信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。本级晶体管的输出阻抗匹配。原理：由于阻抗不匹配，输出电

50、压减小，反馈到输入电路的影响也原理：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。使增益下降，提高稳定性。随之减小。使增益下降，提高稳定性。(2) 失配法失配法 ieiyY 通信电子线路通信电子线路-3ieiyy )(oerefereryyyyyfefyy re0yy复合管复合管y参数公式：参数公式：通信电子线路通信电子线路-33. 中和法与失配法比较中和法与失配法比较中和法：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，不适于批量因为晶体管离散性大，实际调整

51、麻烦，不适于批量生产。生产。 采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参数变采用中和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。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，适于大量生产。生产过程中无需调整，适于大量生产。缺点：增益低。缺点：增益低。通信电子线路通信电子线路-3下图表示国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中频放大器下图表示国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中频放大器电路。电路。 输入 C3 0.047F

52、3AG22 680 T1 R10 R6 5.1k R9 5.6k C4 0.047F C5 0.047F R7 150 R11 10k C6 0.047F R12 2.7k C9 0.047F 3AG22 T2 C7 560pF C8 560pF Tr1 3AG22 T3 R16 5.1k R13 1.5k R14 200 C10 0.047F 0.047F C11 3AG22 T4 R17 5.1k R18 0.047F C12 15V 输出 R19 10k R20 5. 1k C13 C14 560pF 560pF Tr2 15V 稳压 8V 5.1k C13 C14 560P 560pF

53、 2k R3 2k R15 4. 谐振放大器电路举例 通信电子线路通信电子线路-33.5.13.5.1双栅场效应管高频放大器双栅场效应管高频放大器 双栅场效应管也称为双栅双栅场效应管也称为双栅MOSMOS管管, , 一个管子有两个控制删极。一个管子有两个控制删极。由于增加了第二栅极由于增加了第二栅极g2, g2, 它具有一定的屏蔽作用，使得漏极它具有一定的屏蔽作用，使得漏极与第一栅极之间的反馈电容变得很山，一般均小于与第一栅极之间的反馈电容变得很山，一般均小于0.05PF0.05PF，用这样的管子制作的放大器工作稳定性高用这样的管子制作的放大器工作稳定性高通信电子线路通信电子线路-3双栅场效应

54、管高频放大电路双栅场效应管高频放大电路图图中中所示是彩色电视机高频调谐器所示是彩色电视机高频调谐器中具有自动增益控制作用的双栅场中具有自动增益控制作用的双栅场效应管高频放大器。输入信号通过效应管高频放大器。输入信号通过L1C1L1C1组成的单调谐输入回路加到第组成的单调谐输入回路加到第一栅板一栅板g1, g1, 通过双栅场效应管进行通过双栅场效应管进行放大。漏极接的负载为互感耦合双放大。漏极接的负载为互感耦合双调谐回路，耦合度较强，频率特性调谐回路，耦合度较强，频率特性呈双峰特性。第二栅板呈双峰特性。第二栅板g2g2通过通过C5C5交交流接地，可认为是构成共栅接法的流接地，可认为是构成共栅接法

55、的形式，整个管子构成共源形式，整个管子构成共源- -共栅放大共栅放大器。第二栅板器。第二栅板g2g2还通过还通过R3R3加入自动加入自动增益控制（增益控制（AGCAGC）电压，实现放大器）电压，实现放大器的增益控制。其原理是当改变双栅的增益控制。其原理是当改变双栅场效应管的第二栅板场效应管的第二栅板g2g2的电压时，的电压时，改变场效应管正向传输特性的斜率，改变场效应管正向传输特性的斜率，从而改变高频放大器的增益。从而改变高频放大器的增益。通信电子线路通信电子线路-33.5.2 3.5.2 结型场效应管级联电路结型场效应管级联电路与晶体管共发与晶体管共发- -共基级联放大器相似，场效应管也可级

56、联共基级联放大器相似，场效应管也可级联为共源为共源- -共栅电路，如图所示。共栅电路，如图所示。 级联放大器由于其反向传输导纳很小，内部反馈很弱，级联放大器由于其反向传输导纳很小，内部反馈很弱，所以放大器的稳定性高。所以放大器的稳定性高。 场效应管共源场效应管共源- -共栅级联放大器由于具有电压增益较高、共栅级联放大器由于具有电压增益较高、工作稳定、高频特性好、动态范围大、噪声小、线性好工作稳定、高频特性好、动态范围大、噪声小、线性好等特点，在通信系统中应用较广泛。等特点，在通信系统中应用较广泛。场效应管共源场效应管共源- -共栅级联电路共栅级联电路通信电子线路通信电子线路-3第三章知识点注释

57、第三章知识点注释# #高频小信号放大器高频小信号放大器# #指放大高频微弱信号的放大器称为高频小信号放指放大高频微弱信号的放大器称为高频小信号放大器。高频小信号放大器工作在电子器件的线性区域，放大器输入与大器。高频小信号放大器工作在电子器件的线性区域，放大器输入与输出信号的频谱完全相同输出信号的频谱完全相同 # #谐振放大器谐振放大器# #负载为负载为LCLC调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用大作用，而且有选频作用# #放大器的通频带放大器的通频带# #通常指放大器的电压增益下降到最大值的通常指放大器的电压增益下降到最大值的0

58、.7070.707倍倍时，所对应的频率范围，也称为时，所对应的频率范围，也称为3 3分贝带宽分贝带宽# #放大器的电压增益放大器的电压增益# #放大器的输出电压与输入电压之比放大器的输出电压与输入电压之比# #放大器的功率增益放大器的功率增益# #放大器的输出功率与输入功率之比放大器的输出功率与输入功率之比# #放大器的选择性放大器的选择性# #指放大器从各种不同频率的信号的总和（有用的和指放大器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性。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性。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。选择

59、性常采用矩形系数和抑制比来表示。通信电子线路通信电子线路-3# #物理模拟等效电物理模拟等效电# #即指混合即指混合参数等效电路，把晶体管内部的物理过参数等效电路，把晶体管内部的物理过程用集中器件程用集中器件RLCRLC表示。用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效表示。用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路电路# #矩形系数矩形系数Kr #Kr #表示对邻道干扰的抑制能力。表示对邻道干扰的抑制能力。Kr0.1=2Kr0.1=2f 0.1/2f 0.1/2f f 0.7070.707和和Kr0.01=2Kr0.01=2f 0.01/2f 0.01/2f 0.707f 0.707，其中，其中2

60、 2f 0.1f 0.1和和2 2f 0.01f 0.01分别为放大倍数下降至分别为放大倍数下降至0.10.1和和0.010.01处的带宽，处的带宽，KrKr愈接近于愈接近于1 1越好越好# #抑制比抑制比# #表示对某个干扰信号表示对某个干扰信号fnfn的抑制能力，用的抑制能力，用dndn表示，定义为，其表示，定义为，其中中AnAn为干扰信号的放大倍数，为干扰信号的放大倍数，Av0Av0为谐振点的放大倍数为谐振点的放大倍数 # #放大器的稳定性放大器的稳定性# #指在电源电压变化或器件参数变化时增益、通频带指在电源电压变化或器件参数变化时增益、通频带和选择性的稳定程度和选择性的稳定程度# #