高频电子第3章

1、第3章 高频谐振放大器第第3章高频谐振放大器章高频谐振放大器3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性高频功率放大器的原理和特性3.3 高频功率放大器的高频效应高频功率放大器的高频效应 (自学）自学）3.4 高频功率放大器的实际线路高频功率放大器的实际线路 3.5 高效功放与功率合成高效功放与功率合成 （不讲）（不讲）3.6 高频集成功率放大器简介高频集成功率放大器简介 (不讲）不讲）思考题与习题思考题与习题 第3章 高频谐振放大器谐振放大器分类谐振放大器分类小信号小信号谐振放大谐振放大器器 小信号：小信号：输入信号输入信号m mV mV 谐振：谐振： 窄带窄

2、带放大器的集电极负载为谐振回路放大器的集电极负载为谐振回路 作用：作用： 放大高频小信号，以便做进一步的变换和处理放大高频小信号，以便做进一步的变换和处理 要求：要求： 增益足够大，通频带足够宽，增益足够大，通频带足够宽， 选择性好，工作选择性好，工作稳定可靠，工作在稳定可靠，工作在甲类甲类，多用于，多用于接收机中做高频放大接收机中做高频放大。谐振谐振功率功率放大放大器器 大信号：大信号：输入信号输入信号 mV 以上以上 要要 求：求：大的功率和效率大的功率和效率， 工作在工作在丙类丙类，多用于，多用于发射机发射机。第3章 高频谐振放大器l 功用功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号，就是放

3、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。以便作进一步的变换和处理。l “小信号小信号”，主要是强调输入信号，主要是强调输入信号电平较低电平较低，放，放大器工作在它的大器工作在它的线性范围线性范围。l 分类：分类： 按频带宽度按频带宽度可以分为窄带放大器和宽带放大器；可以分为窄带放大器和宽带放大器； 按有源器件按有源器件可以分为以分立元件为主的高频放大可以分为以分立元件为主的高频放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。器和以集成电路为主的集中选频放大器。3.1 3.1 高频小信号放大器高频小信号放大器第3章 高频谐振放大器l 频带放大器是以各种频带放大器是以各种选频电路选频电路

4、作负载，兼具作负载，兼具阻抗变换阻抗变换和和选选频滤波频滤波的功能。的功能。l 高频宽带放大器一般采用高频宽带放大器一般采用无选频作用的负载无选频作用的负载电路，应用最电路，应用最广的是广的是高频变压器或传输线变压器高频变压器或传输线变压器。l 以分立元件为主的高频放大器，由于单个晶体管的最高工以分立元件为主的高频放大器，由于单个晶体管的最高工作频率可以很高，线路也较简单，目前应用仍很广泛。作频率可以很高，线路也较简单，目前应用仍很广泛。l 集成高频放大器由集成高频放大器由高频或宽带集成放大器高频或宽带集成放大器和和选频电路选频电路( (特特别是集中滤波器别是集中滤波器) )组成，它具有增益高

5、、组成，它具有增益高、 性能稳定、性能稳定、 调调整简单等优点。整简单等优点。第3章 高频谐振放大器(1) 增益要高，也就是放大量要大。增益要高，也就是放大量要大。(2) 频率选择性要好。频率选择性要好。 放大器的放大器的频带宽度频带宽度和和矩形系数矩形系数是衡量选择性的两是衡量选择性的两个重要参数。个重要参数。(3) 工作稳定可靠。工作稳定可靠。此外，要求放大器内部噪声要小。此外，要求放大器内部噪声要小。对高频小信号放大器的主要要求是对高频小信号放大器的主要要求是: 第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器3.1.2 放大器性能分析1 1晶体管的高频等效电路晶体管的高频等效电路晶体管在低

6、频工作时，常将晶体管的电流放大系数晶体管在低频工作时，常将晶体管的电流放大系数（ ）看成与频率无关的常数。）看成与频率无关的常数。 但晶体管在但晶体管在高频工作时，电流放大系数与频率则有明显高频工作时，电流放大系数与频率则有明显的关系，频率越高，电流放大系数越小。的关系，频率越高，电流放大系数越小。这直接导致管子的这直接导致管子的放大能力下降，限制了晶体管在高频范围的应用。放大能力下降，限制了晶体管在高频范围的应用。 、第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器 coebfeccrebiebUyUyIUyUyI0 cUbcfeUIy0 cUbbieUIy0 bUccoeUIy0 bUcbre

7、UIy共射极晶体管的共射极晶体管的输入导输入导纳纳，说明输入电压对输，说明输入电压对输入电流的控制作用入电流的控制作用共射极晶体管的共射极晶体管的输出导输出导纳纳，说明输出电压对输，说明输出电压对输出电流的控制作用出电流的控制作用共射极晶体管的共射极晶体管的正向传正向传输导纳输导纳，说明输入电压，说明输入电压对输出电流的控制作用对输出电流的控制作用共射极晶体管的共射极晶体管的反向传反向传输导纳输导纳，说明输出电压，说明输出电压对输入端的反作用对输入端的反作用第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器晶体管的混合晶体管的混合 型等效电路分析法物理概念比较清楚，对型等效电路分析法物理概念比较清楚

8、，对晶体管放大作用的描述较全面，各个参量基本上与频率晶体管放大作用的描述较全面，各个参量基本上与频率无关。无关。因此，这种电路可以适用于相当宽的频率范围。因此，这种电路可以适用于相当宽的频率范围。但该等效电路比较复杂。但该等效电路比较复杂。Y参数等效电路是从外部来研究晶体管的作用。参数等效电路是从外部来研究晶体管的作用。而且在实际而且在实际中，高频放大器的谐振回路、负载阻抗和晶体管大都是中，高频放大器的谐振回路、负载阻抗和晶体管大都是并联关系的。因此，在分析放大器时，用并联关系的。因此，在分析放大器时，用Y参数等效电路参数等效电路比较适合，因为这时各并联支路的导纳可以直接相加，比较适合，因为这

9、时各并联支路的导纳可以直接相加，运算方便，运算方便，此外，晶体管的此外，晶体管的Y参数可以用仪器直接测量。参数可以用仪器直接测量。第3章 高频谐振放大器总之，总之，混合混合 型等效电路和型等效电路和Y参数等效电路是对参数等效电路是对同一对象（晶同一对象（晶体管）体管）两种不同的等效分析方法，两种不同的等效分析方法，各有特点，在实际中可根各有特点，在实际中可根据具体情况选择采用哪一种方法。据具体情况选择采用哪一种方法。第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器结 论高频单调谐放大器的选频性能取决于高频单调谐放大器的选频性能取决于单个单个LCLC并联谐振回并联谐振回路路，其

10、矩形系数与单个，其矩形系数与单个LCLC并联谐振回路相同；并联谐振回路相同；通频带由于受晶体管通频带由于受晶体管输入阻抗输入阻抗和和负载负载的影响，比单个的影响，比单个LCLC并联谐振回路宽，因为并联谐振回路宽，因为Q QL LQQ0 0第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器方法一、从晶体管本身想办法使反向传输导纳减小方法一、从晶体管本身想办法使反向传输导纳减小 设计晶体管时尽量减小设计晶体管时尽量减小Cbc方法二、从电路想办法使反向传输导纳抵消或减小方法二、从电路想办法使反向传输导纳抵消或减小 1、中和法、中和法 2、失配法、失配法2 2 解

11、决晶体管内部反馈的方法解决晶体管内部反馈的方法第3章 高频谐振放大器l 在放大器的线路中插入一个外加的反馈电路来抵消内部在放大器的线路中插入一个外加的反馈电路来抵消内部反馈的影响，称为中和。反馈的影响，称为中和。这相当减小了晶体管的这相当减小了晶体管的 y yrere ，放大器可以稳定地工作。放大器可以稳定地工作。l 常常用一个中和电容常常用一个中和电容C Cn n来抵消来抵消Y Yrere的虚部的虚部( (即反馈电容即反馈电容C Cbcbc ) )的影响，就可达到中和的目的。的影响，就可达到中和的目的。a中和法20cb010n0jj1jj1LCLCcb21cb21n CNNCLLC根据电桥平

12、衡有根据电桥平衡有则中和条件为则中和条件为原理电路如图：原理电路如图：第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器 中和法对增益没有影响，中和法对增益没有影响，该方法的主要优点是增益该方法的主要优点是增益高，高，因为它不是靠牺牲增益来获取稳定性的。但中和法因为它不是靠牺牲增益来获取稳定性的。但中和法的缺点也是突出的，它不能在一个频段满足实际需要，的缺点也是突出的，它不能在一个频段满足实际需要，实际电路中实际电路中只能在一个频率点起到中和作用。只能在一个频率点起到中和作用。此外，此外，由由于晶体管集电极至基极的内部反馈电路并不是一个纯电于晶体管集电极至基极的内部反馈电路并不

13、是一个纯电容，容，而是具有一定的电阻分量，所以中和电路也应是电而是具有一定的电阻分量，所以中和电路也应是电阻和电容构成的网络，这使设计和调整都比较麻烦。阻和电容构成的网络，这使设计和调整都比较麻烦。目目前，仅在收音机中采用这种办法，前，仅在收音机中采用这种办法，而一些要求较高的通而一些要求较高的通信设备大多不再用中和电路。信设备大多不再用中和电路。第3章 高频谐振放大器b b失配法失配法n失配是指信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输失配是指信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端的负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。出端的负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。n失配法从物理概念上

14、讲，当负载导纳失配法从物理概念上讲，当负载导纳 很大时，输出电很大时，输出电路严重失配，输出电压相应减小，反馈到输入端的信号就路严重失配，输出电压相应减小，反馈到输入端的信号就大大减弱，对输入电路的影响也随之减小。失真越严重，大大减弱，对输入电路的影响也随之减小。失真越严重，输出电路对输入电路的反作用就越小，放大器基本上可以输出电路对输入电路的反作用就越小，放大器基本上可以看作单向化。看作单向化。LY第3章 高频谐振放大器 （2）常用办法）常用办法采用共射采用共射-共基级联电路组成的调谐放大器共基级联电路组成的调谐放大器共射：输出导纳较小共射：输出导纳较小 V2的信源内电导的信源内电导YS小小

15、 共基：输入导纳较大共基：输入导纳较大V1的负载导纳大的负载导纳大 V1工作在失配状态工作在失配状态第3章 高频谐振放大器第3章 高频谐振放大器一一、 多级单调谐放大器多级单调谐放大器二、参差调谐放大器二、参差调谐放大器 三、松耦合双调谐回路放大器三、松耦合双调谐回路放大器3.1.4 3.1.4 调谐放大器的级联调谐放大器的级联第3章 高频谐振放大器一 、多级单调谐放大器 若多级调谐放大器中的每一级都调谐在同一频率上，则若多级调谐放大器中的每一级都调谐在同一频率上，则称为多级单调谐放大器。称为多级单调谐放大器。 图图3 3 两级调谐放大器两级调谐放大器第3章 高频谐振放大器一 、多级单调谐放大

16、器1 1电压放大倍数：是电压放大倍数：是各级电压放大倍数的乘积各级电压放大倍数的乘积.21KKK总或：或：谐振时谐振时：1 1） .02010KKK总2 2）.0220110KKKKKK 总总总总 ).()()()(0220110dBKKdBKKdBKKdB 总总总总 ).()()(02010dBKdBKdBK总).()()(21dBKdBKdBK总选择性提高，选择性提高，通频带变窄通频带变窄第3章 高频谐振放大器图图2-33 2-33 单级和两级调谐回路的频率特性单级和两级调谐回路的频率特性第3章 高频谐振放大器2.通频带2/2)1 (nn211 07 . 022/22121221)1(ff

17、QLnnnn 令令单振荡回路的归一化频率特性为单振荡回路的归一化频率特性为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，则相同，则有有n n个回路的多级放大器的归一化频率特性为个回路的多级放大器的归一化频率特性为 根据通频带定义：根据通频带定义：107 . 012122BQffBnLn 12 n缩缩小小系系数数：LQfB01 第3章 高频谐振放大器3 矩形系数结论：结论：多级调谐放大器的选择性提高，但多级调谐放大器的选择性提高，但总的通频带变窄。总的通频带变窄。 12110012110011117 .01 .01 .0 nnnnBBK第3章 高频谐振放大

18、器求：（求：（1 1）四级总电压放大倍数）四级总电压放大倍数 （2 2）四级总通频带解：）四级总通频带解：解：（解：（1 1）四级总电压放大倍数）四级总电压放大倍数 （2 2）四级总通频带）四级总通频带 由式（由式（2-1042-104）知，当）知，当 n= 4 ，有，有 444V0()(9.6)8500KK倍4(dB)4 19.678.4dBK4B1/404L210.66 0.430.28MHzfBQ 例2-2 题同例2-1第3章 高频谐振放大器二、松耦合双调谐回路放大器 松耦合双调谐电路松耦合双调谐电路-指两个单调回路之间有耦合，两指两个单调回路之间有耦合，两个线圈离得很远个线圈离得很远,

19、 ,靠互感靠互感M M耦合耦合。图图3 3 双双调谐回路放大器调谐回路放大器第3章 高频谐振放大器设各级均采用同样的双回路，并选择临界耦合设各级均采用同样的双回路，并选择临界耦合A A=1=1LQfB07 . 02/14241 2/441nn )12(4214142/4 nnn令令 n级级双调协放大器的归一化频率特性为双调协放大器的归一化频率特性为单级双调协放大器的归一化频率特性为单级双调协放大器的归一化频率特性为412 n缩小系数为：缩小系数为：14047 . 007 . 041221222)12(2BQffBffQnLnLn 第3章 高频谐振放大器矩形系数41141417 .01 .01 .0121100121100 nnnnBBK结论：结论：多级双调谐放大器的选择性提高，多级双调谐放大器的选择性提高，但总的通频带变窄。但总的通频带变窄。 第3章 高频谐振放大器三、参差调谐放大器 参差调谐放大电路在形式上和多级单调谐放大电路没有参差调谐放大电路在形式上和多级单调谐放大电路没有什么不同，但在调谐回路的调谐频率上有区别。多级单调谐什么不同，但在调谐回路的调谐频率上有区别。多级单调谐放大电路的调谐回路是调谐于同一频率，而放大电路的