《高频电子线路》阳昌汉版-第2章-高频小信号放大课件

第2章高频小信号放大器

高频电路的基础知识晶体管高频小信号谐振放大器

小信号谐振放大器的稳定性集中选频放大器概述1第2章高频小信号放大器高频电路的基础知识概述12.1概述一、高频小信号放大器的功能实现对微弱的高频信号进行不失真的放大指被放大信号的频率在几百KHz～几百MHz指放大器输入信号小，有源器件工作在线性范围内，分析电路时可采用有源四端网络分析法分析高频小信号放大器功能的表示形式:输入信号频谱与输出信号频谱相同高频:小信号:22.1概述一、高频小二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：谐振放大器（又称调谐放大器）用LC谐振回路作负载非谐振放大器按所放大信号的频谱宽窄分窄带放大器宽带放大器（如集中选频放大器）用LC谐振回路或集中选频滤波器做负载用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，3二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：谐振放大器（又称调f1定义：放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对应的频带宽度。常用2△f0.7(或BW0.7)表示。三、高频小信号放大器的主要技术指标1、电压增益与功率增益电压增益功率增益2、通频带2△f0.7f20.7074f1定义：放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对时所对应的频带宽度3、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12△f0.1f0f1.00.7072△f0.7表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度矩形系数：，选择性越好。

理想实际53、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12△4、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器发生自激，放大器不能正常工作。指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。5、噪声系数：指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值64、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、2.2高频电路的基础知识一、LC谐振回路

分为：主要特点：选频、滤波作用72.2高频电路的基础知识一、LC谐振回路分为：主要特点（一）LC串联谐振回路

回路阻抗:Z谐振频率：阻抗特性:0Z

r0阻抗幅频特性阻抗相频特性z90º-90º0º0，回路呈纯阻性时，，回路呈感性时，，回路呈容性时，当（谐振电阻）电流最大LC特点：（作为陷波器）8（一）LC串联谐振回路回路阻抗:Z谐振频率：阻抗特性:空载品质因数：

有载品质因数：

谐振条件下，回路的存储能量与消耗能量之比。空载时有负载时9空载品质因数：有载品质因数：谐振条件下，回路的存谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）当加激励电压时，流过电路的电流可表示为：回路谐振时，电流最大，谐振电流为：10谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）当加激（二）LC并联谐振回路

Is.Lr0CL的等效损耗电阻1.回路阻抗回路导纳Z

G0（R0）11（二）LC并联谐振回路Is.Lr0CL的等效损耗电阻1.2.回路谐振特性（1）谐振条件：当回路的电纳等于0时（即虚部为0），回路呈谐振状态（2）谐振阻抗：（达到最大值，且为纯阻性）谐振电阻：（3）谐振频率：谐振时，由于B=0，即（4）谐振电压：谐振时电压达到最大值且与同相122.回路谐振特性（1）谐振条件：当回路的电纳等于0时（即虚部3.品质因数

它反映谐振回路损耗的大小物理意义：谐振时（谐振回路的特性阻抗）谐振电阻133.品质因数它反映谐振回路损耗的大小物理意义：谐振时（

4.回路阻抗特性0Z

RP阻抗幅频特性，回路呈纯阻性时，，回路呈容性时，，回路呈感性阻抗相频特性z90º-90º0º0时，当LC在谐振时，回路相移为零，阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。144.回路阻抗特性0ZRP阻抗幅频特性，回路呈5．谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）

谐振时，输出电压相对输出电压155．谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）

Q1Q2在谐振点,U/U0=1。随着|Δw|的增大，U/U0将减小。Q2>Q1对于同样的偏离值Δw

，Q越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，即选择性越好结论：Q值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好16Q1Q2在谐振点,U/U0=1。而空载品质因数6．负载电阻对回路的影响

考虑ＲL后的并联谐振回路，如图所示。谐振频率不变回路等效谐振电阻有载品质因数

（不考虑ＲL）由于，所以结论：考虑ＲL,Q下降，选择性变坏，但通频带加宽。

17而空载品质因数6．负载电阻对回路的影响LC串并联相比较18LC串并联相比较18LC串并联相比较19LC串并联相比较19例1已知LC并联谐振回路的电感L在时测得试求谐振频率时的C和并联谐振电阻解：20例1已知LC并联谐振回路的电感L在时测得试求谐振频率例2下图中，L=586H,C=200PF,r=12,RS

=RL=100k，试分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。1.计算无RS、RL时回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7[解]LrUs.CRLRSR021例2下图中，L=586H,C=202.计算有RS、RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7LrUs.CRLRS由于L、C基本不变，故谐振频率f0＝465kHz不变222.计算有RS、RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW二、串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等\

结论：串并联等效互换后Q不变。23二、串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻

结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍24结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路

并联谐振回路作为放大器的负载时，连接的方式直接影响放大器的性能。一般具有选频阻抗变换的作用25三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路并联谐（2）若则，实现从低阻向高阻的变换

注：（1）反映电压比RLN1N2M+u1-+u2-C（一）变压器阻抗变换电路设变压器为无耗的理想变压器，则等效到初级回路的电阻RL'上所消耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即或设接入系数则26（2）若则（二）自耦变压器阻抗变换电路则设接入系数则接入系数的定义：27（二）自耦变压器阻抗变换电路则设接入系数则接入系数（三）双电容分压阻抗变换电路28（三）双电容分压阻抗变换电路28（四）双电感抽头阻抗变换电路和是各自屏蔽的（令M=0）

29（四）双电感抽头阻抗变换电路和是各自屏蔽的（令M=0）2在实际应用中，除了阻抗需要变换外，有时电压源，电流源，电容,电感需要折算，根据接入系数的定义，可得到其他量的变比关系：30在实际应用中，除了阻抗需要变换外，有时电压源，电流源，电容,例3下图所示电路为一等效电路，其中计算回路的谐振频率、谐振电阻。解：由上图画出等效电路分析：此题是基本等效电路的计算,其中L为有损电感，应考虑损耗电阻R0,其次应进行抽头电路等效变换。31例3下图所示电路为一等效电路，其中计算回路的谐振频率、谐谐振电阻：32谐振电阻：32例4下图中，线圈匝数N12

=10匝，N13

=50匝，

N45

=5匝，L13=8.4H,C=51pF,Q0=100,Is

=1mA,RS

=10k,

RL=2.5k,求有载品质因数QL、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。IsCUo123+–RLRs54解：将Is、RS、RL均折算到并联谐振回路1-3两端33例4下图中，线圈匝数N12=10匝，BW0.7=f

0

/

QL=103kHz34BW0.7=f0/QL=103kHz34

以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小信号谐振放大器或小信号调谐放大器。构成：小信号放大器＋LC谐振回路作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率信号予以抑制。(选频和放大）按谐振回路分:单调谐放大器、双调谐放大器、参差调谐放大器。2.3晶体管高频小信号谐振放大器35以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erbb’—基区的体电阻rb‘e—发射结电阻,约几百欧cb‘e—发射结电容,约20PF－0.01μF

（一）混合л型等效电路一、晶体管高频小信号等效电路36Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmgm—晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下rce—晶体管c-e电阻，一般在几十千欧以上Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erb‘c—集电结电阻,约１０kΩ～１０MΩ。可忽略。cb‘c—集电结电容,数值较小，约几个皮法

－表示晶体管放大作用的等效电流源37gm—晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下bce（二）

y参数等效电路——输入导纳——反向传输导纳——正向传输导纳——输出导纳38bce（二）y参数等效电路——输入导纳——反向传输根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。注：,是受控电流源，（1）正向传输导纳愈大，晶体管的放大能力愈强；

(2)反向传输导纳愈大，晶体管的内部反馈愈强，减小有利于放大器的稳定工作。(3)39根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。注：,4040（一）放大器的电路组成（3）LC并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。(1)电路的直流偏置是由、、来实现。

(2)为高频旁路电容。(4)为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少晶体管输出阻抗与负载对回路的影响，晶体管的输出及下一级放大器均通过阻抗变换电路接入。二、单调谐回路谐振放大器41（一）放大器的电路组成（3）LC并联谐振回路为放大器的集电第一步：由原电路画出交流通路（二）放大器的高频等效电路Vcc：交流接地Cb、Ce：交流短路LCYie41235+–+–cbe交流通路42第一步：由原电路画出交流通路（二）放大器的高频等效电路VccLCYie41235+–+–cbe交流通路第二步：由交流通路画Y参数等效电路43LCYie41235++cbe交流通路第二步：由交流通路画Y将所有参数折合到LC回路两端，集电极的接入系数简化的高频等效电路负载的接入系数为回路本身的损耗

假设晶体管的yre=0，有用部分p1p244将所有参数折合到LC回路两端，集电极的接入系数简化的高频等（三）放大器的技术指标①电压增益当放大器谐振时：谐振时电压增益：即谐振频率：增益幅值：相角：回路有载品质因数：45（三）放大器的技术指标①电压增益当放大器谐振时：谐振时②谐振曲线

－广义失谐因子（表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。）46②谐振曲线－广义失谐因子（表示放大器的相对电压增益

③放大器的通频带④放大器的矩形系数0.12△f0.1f12△f0.7f20.70747③放大器的通频带④放大器的矩形系数0.12△f0三、多级单调谐回路谐振放大器（每级的)设放大器有m级，每级都是单调回路，且谐振频率相同为1）总电压增益当各级电压增益相同，则，2）谐振曲线m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的乘积。即可见，级数越多，谐振曲线越尖锐48三、多级单调谐回路谐振放大器（每级的3）总通频带——带宽缩减因子可见级联后总通频带变窄。结论：级联的放大器级数m越多，总增益越大,但总通频带越窄。493）总通频带——带宽缩减因子可见级联后总通频带变4）总矩形系数

由该表知，级联的放大器级数越多，虽有所改善，但效果不大。

由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方法是采用参差调谐放大器和双调谐放大器。504）总矩形系数

由该表知，级联的放大器级数越多，虽有所改善2.5小信号调谐放大器的稳定性即Π等效电路中存在。一、谐振放大器不稳定的原因低频时可忽略，高频时不可忽略。它使输出信号反馈到输入端，一定条件下导致自激，放大器将不稳定。原因：512.5小信号调谐放大器的稳定性即Π等效电路中2.5小信号调谐放大器的稳定性放大器的输入导纳Yi从晶体管的ce两端向谐振回路看的等效负载导纳可见，由于Yre的存在，使得放大器的输入导纳与负载导纳有关。522.5小信号调谐放大器的稳定性放大器的输入导纳从晶体管的2.5小信号调谐放大器的稳定性2.输出导纳Y0Y0由于yre的存在，使得放大器的输出导纳Yo不仅与晶体管的输出导纳yoe有关，而且还与放大器输入端的信号源内导纳Ys有关。532.5小信号调谐放大器的稳定性2.输出导纳Y0Y0由二、放大器的稳定系数2.5小信号调谐放大器的稳定性

而通过yre反馈到输入端的反馈电压+-则放大器要产生自激振荡稳定系数S=1为维持自激振荡的条件，放大器不稳定；S<1,一定要产生自激；S>>1，放大器稳定，一般S>>5就可认为是稳定的。54二、放大器的稳定系数2.5小信号调谐放大器的稳定性

而在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵消晶体管内部Yre的反馈作用。

三、提高谐振放大器稳定性的方法选用Yre（或Cb’c）小的晶体管从电路上消除内反馈的影响,使管子单向化中和法失配法1.中和法2.5小信号调谐放大器的稳定性YN，

内反馈：外反馈：反馈作用抵消，应有yre55在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈2.5小信号调谐放大器的稳定性1.中和法CN通常的实部很小，可以忽略。故常采用一个电容CN来抵消虚部中的电容反馈，由于与有关，常用代替+--+中和电容562.5小信号调谐放大器的稳定性1.中和法CN通常2.5小信号调谐放大器的稳定性+-+-572.5小信号调谐放大器的稳定性+-+-572.失配法增大负载导纳YL，使回路总导纳增大，导致输出回路严重失配，输出电压减小，从而减小内反馈。2.5小信号调谐放大器的稳定性降低电压增益方法较多，例如，可选用合适的接入系数；在谐振回路两端并端电阻来实现降低电压增益。在实际应用中，较多的是采用共射—共基级联放大器，其等效电路如图所示。

失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以满足稳定的要求。L+–+–T1T2C共发－共基组合电路调谐放大器T2（共基）：输入阻抗小（输入导纳大）→T1的负载导纳大→从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高582.失配法增大负载导纳YL，使回路总导纳增大，导致输出回2.失配法2.5小信号调谐放大器的稳定性共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍较大；而共基电路虽然电流增益接近1，但电压增益却较大。所以二者级联后，互相补偿，电压增益和电流增益都比较大。共射—共基级联晶体管可以等效为一个共射晶体管。L+–+–T1T2C共发－共基组合电路调谐放大器592.失配法2.5小信号调谐放大器的稳定性共发电路在负2.6集中选频放大器一、陶瓷滤波器二、声表面波滤波器2.6.1集中选频滤波器602.6集中选频放大器一、陶瓷滤波器2.6.1集中选频滤波一陶瓷滤波器利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它的等效品质因数ＱＬ为几百，比LC滤波器高。

单片陶瓷滤波器的等效电路和符号l.压电效应和压电振荡

在陶瓷片两个电极上加交变电压时，它将会产生一定频率的机械变形；而当陶瓷片发生机械变形时（拉伸或压缩），它的表面又会产生电荷，两极间产生电压，上述物理现象称为压电效应。当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应陶瓷片产生谐振，这是机械振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。这表明具有串联谐振的特性。61一陶瓷滤波器利用某些陶瓷材料的压电效应2.陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率图3.6.2石英谐振器基频等效电路当陶瓷片不振动时，可等效为一个平板电容C0，称为静态电容；其值决定于陶瓷片的几何尺寸和电极面积。当陶瓷片产生振动时，陶瓷片的惯性等效为电感Lq。陶瓷片的弹性等效为电容Cq，Cq

<<C0。陶瓷片的摩擦损耗等效为电阻rq，理想情况下rq=0。一陶瓷滤波器622.陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率图3.6.2石英谐当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，其串联谐振频率并联谐振频率由于Cq<<C0，所以f

s≈f

p。一陶瓷滤波器63当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐图3.6.10四端陶瓷滤波器陶瓷滤波器工作频率从几百千赫到几十兆赫，具有体积小、成本低，受外界影响小等优点。缺点是频率特性曲线较难控制，通频带也不够宽。谐振子数目愈多，滤波器的带外衰减性能愈强。End一陶瓷滤波器64图3.6.10四端陶瓷滤波器陶瓷滤波器工作频率从几百千二声表面波滤波器图声表面波滤波器结构示意图原理：加输入信号，发端叉指间产生交变电场，由于压电效应，基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的声表面波，沿基片传送到收端。收端换能器产生逆压电效应，在叉指间产生电信号，并传送给负载。65二声表面波滤波器图声表面波滤波器结构示意图原理：加图3.6.13均匀叉指换能器声振幅－频率特性曲线二表面声波滤波器66图3.6.13均匀叉指换能器声振幅－频率特性曲线二表面声波滤波器具有体积小、重量轻、中心频率可做得很高、相对频带较宽、矩形系数接近于１等特点，并且它可以采用与集成电路工艺相同的平面加工工艺，制造简单、成本低、重复性和设计灵活性高，可大量生产，所以是一种很有发展前途的滤波器。End二表面声波滤波器67表面声波滤波器具有体积小、重量轻、中心频率可2.6.2集中选频放大器应用举例集中选频放大器：是以集中选频滤波器为负载的放大器，有选择性好、性能稳定等优点。如电视接收机中的中频放大器。682.6.2集中选频放大器应用举例集中选频放大器：是以集中2.7.1概述

所谓干扰（或噪声）,就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总称。放大器的内部噪声主要有电阻等有耗元件晶体管场效应管等电子器件产生2.7放大器的噪声692.7.1概述放大器的内部噪声主要有电阻等有耗元件晶体2.7放大器的噪声

2.7.2电子噪声的来源与特性（内部噪声）

1.电阻热噪声:电阻内部自由电子的热运动产生的。因热运动产生杂乱起伏的微弱电流，被称为起伏噪声电流，因而在电阻两端产生起伏电压。这种噪声电压被称为电阻的热噪声。频谱宽，各个频率分量的强度相等，与白光光谱类似，故也称为白噪声。702.7放大器的噪声2.7.2电子噪声的来源与特7171

2.晶体三极管的噪声一般比电阻热噪声大。

1)热噪声：发射区、基区、集电区的体电阻和引线电阻产生的热噪声。基区体电阻产生的为主。2)散粒噪声：由于单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏，使得通过PN结的电流在其平均值上下作不规则起伏变化而形成噪声。是晶体管的主要噪声源。722.晶体三极管的噪声2)3）分配噪声：在晶体管中，通过发射结的非平衡载流子大部分达到集电结，形成集电极电流，而小部分在基区内复合，形成基极电流。这两部分电流分配比例是随机的，从而造成集电极电流在其静态值上下起伏变化，产生的噪声。4)闪烁噪声：也称低频噪声。在高频工作时一般可以忽略。

3.场效应管噪声：主要由沟道电阻产生的热噪声。733）分配噪声：在晶体管中，通过发射结的非平衡载流子大部分达到

2.7.3

噪声系数

1．噪声系数的定义

图2—35为一线性四端网络,它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i与输出端的信号噪声功率比(S/N)o的比值,即

图2—35噪声系数的定义

742.7.3噪声系数图噪声系数通常用dB表示,用dB表示的噪声系数为NF=Psi/PniPso/Pno思考：理想情况下，NF=?75噪声系数通常用dB表示,用dB表示的噪声系数为NF=Ps结论：NF总是大于1。其值越接近1表示放大器内部噪声性能越好。例2.4.1已知放大器输入信号功率Psi=2µW，输入噪声功率为Pni=0.02pW，输出信号功率Pso=200µW，输出噪声功率Pno=8pW，试求输入、输出信噪比及噪声系数。76结论：NF总是大于1。其值越接近1表示放大器内部噪声性能越好2.多级级联网络的噪声系数的公式为

从式(2—78)可以看出,当网络的额定功率增益远大于1时,系统的总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数。越是后面的网络,对噪声系数的影响就越小,这是因为越到后级信号的功率越大,后面网络内部噪声对信噪比的影响就不大了。因此,对第一级来说,不但希望噪声系数小,也希望增益大,以便减小后级噪声的影响。772.多级级联网络的噪声系数的公式为从式(2例5:设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率f=10MHz，回路电容C=50pF,试计算所需的线圈电感值。又若线圈品质因数为Q0=100，试计算回路谐振电阻和回路带宽。若放大器所需的带宽为0.5MHz，则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求？78例5:设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率f=例6：在前述高频小信号放大器中，已知工作f0=30MHZ,gie=1.2ms,Cie=12PF;goe=400µs,Coe=9.5PF;

Yfe

=58.3ms.回路电感L13=1.4µH，线圈匝数比n1=1,n2=10/3,Q0=100.负载是另一级相同的放大器。求谐振电压增益振幅Au0和通频带BW0.7。又回路电容C多少时，才能使回路谐振？

79例6：在前述高频小信号放大器中，已知工作f0=30MHZ,g第2章高频小信号放大器

高频电路的基础知识晶体管高频小信号谐振放大器

小信号谐振放大器的稳定性集中选频放大器概述80第2章高频小信号放大器高频电路的基础知识概述12.1概述一、高频小信号放大器的功能实现对微弱的高频信号进行不失真的放大指被放大信号的频率在几百KHz～几百MHz指放大器输入信号小，有源器件工作在线性范围内，分析电路时可采用有源四端网络分析法分析高频小信号放大器功能的表示形式:输入信号频谱与输出信号频谱相同高频:小信号:812.1概述一、高频小二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：谐振放大器（又称调谐放大器）用LC谐振回路作负载非谐振放大器按所放大信号的频谱宽窄分窄带放大器宽带放大器（如集中选频放大器）用LC谐振回路或集中选频滤波器做负载用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，82二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：谐振放大器（又称调f1定义：放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对应的频带宽度。常用2△f0.7(或BW0.7)表示。三、高频小信号放大器的主要技术指标1、电压增益与功率增益电压增益功率增益2、通频带2△f0.7f20.70783f1定义：放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对时所对应的频带宽度3、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12△f0.1f0f1.00.7072△f0.7表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度矩形系数：，选择性越好。

理想实际843、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12△4、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器发生自激，放大器不能正常工作。指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。5、噪声系数：指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值854、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、2.2高频电路的基础知识一、LC谐振回路

分为：主要特点：选频、滤波作用862.2高频电路的基础知识一、LC谐振回路分为：主要特点（一）LC串联谐振回路

回路阻抗:Z谐振频率：阻抗特性:0Z

r0阻抗幅频特性阻抗相频特性z90º-90º0º0，回路呈纯阻性时，，回路呈感性时，，回路呈容性时，当（谐振电阻）电流最大LC特点：（作为陷波器）87（一）LC串联谐振回路回路阻抗:Z谐振频率：阻抗特性:空载品质因数：

有载品质因数：

谐振条件下，回路的存储能量与消耗能量之比。空载时有负载时88空载品质因数：有载品质因数：谐振条件下，回路的存谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）当加激励电压时，流过电路的电流可表示为：回路谐振时，电流最大，谐振电流为：89谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）当加激（二）LC并联谐振回路

Is.Lr0CL的等效损耗电阻1.回路阻抗回路导纳Z

G0（R0）90（二）LC并联谐振回路Is.Lr0CL的等效损耗电阻1.2.回路谐振特性（1）谐振条件：当回路的电纳等于0时（即虚部为0），回路呈谐振状态（2）谐振阻抗：（达到最大值，且为纯阻性）谐振电阻：（3）谐振频率：谐振时，由于B=0，即（4）谐振电压：谐振时电压达到最大值且与同相912.回路谐振特性（1）谐振条件：当回路的电纳等于0时（即虚部3.品质因数

它反映谐振回路损耗的大小物理意义：谐振时（谐振回路的特性阻抗）谐振电阻923.品质因数它反映谐振回路损耗的大小物理意义：谐振时（

4.回路阻抗特性0Z

RP阻抗幅频特性，回路呈纯阻性时，，回路呈容性时，，回路呈感性阻抗相频特性z90º-90º0º0时，当LC在谐振时，回路相移为零，阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。934.回路阻抗特性0ZRP阻抗幅频特性，回路呈5．谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）

谐振时，输出电压相对输出电压945．谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）

Q1Q2在谐振点,U/U0=1。随着|Δw|的增大，U/U0将减小。Q2>Q1对于同样的偏离值Δw

，Q越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，即选择性越好结论：Q值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好95Q1Q2在谐振点,U/U0=1。而空载品质因数6．负载电阻对回路的影响

考虑ＲL后的并联谐振回路，如图所示。谐振频率不变回路等效谐振电阻有载品质因数

（不考虑ＲL）由于，所以结论：考虑ＲL,Q下降，选择性变坏，但通频带加宽。

96而空载品质因数6．负载电阻对回路的影响LC串并联相比较97LC串并联相比较18LC串并联相比较98LC串并联相比较19例1已知LC并联谐振回路的电感L在时测得试求谐振频率时的C和并联谐振电阻解：99例1已知LC并联谐振回路的电感L在时测得试求谐振频率例2下图中，L=586H,C=200PF,r=12,RS

=RL=100k，试分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。1.计算无RS、RL时回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7[解]LrUs.CRLRSR0100例2下图中，L=586H,C=202.计算有RS、RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7LrUs.CRLRS由于L、C基本不变，故谐振频率f0＝465kHz不变1012.计算有RS、RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW二、串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等\

结论：串并联等效互换后Q不变。102二、串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻

结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍103结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路

并联谐振回路作为放大器的负载时，连接的方式直接影响放大器的性能。一般具有选频阻抗变换的作用104三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路并联谐（2）若则，实现从低阻向高阻的变换

注：（1）反映电压比RLN1N2M+u1-+u2-C（一）变压器阻抗变换电路设变压器为无耗的理想变压器，则等效到初级回路的电阻RL'上所消耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即或设接入系数则105（2）若则（二）自耦变压器阻抗变换电路则设接入系数则接入系数的定义：106（二）自耦变压器阻抗变换电路则设接入系数则接入系数（三）双电容分压阻抗变换电路107（三）双电容分压阻抗变换电路28（四）双电感抽头阻抗变换电路和是各自屏蔽的（令M=0）

108（四）双电感抽头阻抗变换电路和是各自屏蔽的（令M=0）2在实际应用中，除了阻抗需要变换外，有时电压源，电流源，电容,电感需要折算，根据接入系数的定义，可得到其他量的变比关系：109在实际应用中，除了阻抗需要变换外，有时电压源，电流源，电容,例3下图所示电路为一等效电路，其中计算回路的谐振频率、谐振电阻。解：由上图画出等效电路分析：此题是基本等效电路的计算,其中L为有损电感，应考虑损耗电阻R0,其次应进行抽头电路等效变换。110例3下图所示电路为一等效电路，其中计算回路的谐振频率、谐谐振电阻：111谐振电阻：32例4下图中，线圈匝数N12

=10匝，N13

=50匝，

N45

=5匝，L13=8.4H,C=51pF,Q0=100,Is

=1mA,RS

=10k,

RL=2.5k,求有载品质因数QL、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。IsCUo123+–RLRs54解：将Is、RS、RL均折算到并联谐振回路1-3两端112例4下图中，线圈匝数N12=10匝，BW0.7=f

0

/

QL=103kHz113BW0.7=f0/QL=103kHz34

以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小信号谐振放大器或小信号调谐放大器。构成：小信号放大器＋LC谐振回路作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率信号予以抑制。(选频和放大）按谐振回路分:单调谐放大器、双调谐放大器、参差调谐放大器。2.3晶体管高频小信号谐振放大器114以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erbb’—基区的体电阻rb‘e—发射结电阻,约几百欧cb‘e—发射结电容,约20PF－0.01μF

（一）混合л型等效电路一、晶体管高频小信号等效电路115Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmgm—晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下rce—晶体管c-e电阻，一般在几十千欧以上Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erb‘c—集电结电阻,约１０kΩ～１０MΩ。可忽略。cb‘c—集电结电容,数值较小，约几个皮法

－表示晶体管放大作用的等效电流源116gm—晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下bce（二）

y参数等效电路——输入导纳——反向传输导纳——正向传输导纳——输出导纳117bce（二）y参数等效电路——输入导纳——反向传输根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。注：,是受控电流源，（1）正向传输导纳愈大，晶体管的放大能力愈强；

(2)反向传输导纳愈大，晶体管的内部反馈愈强，减小有利于放大器的稳定工作。(3)118根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。注：,11940（一）放大器的电路组成（3）LC并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。(1)电路的直流偏置是由、、来实现。

(2)为高频旁路电容。(4)为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少晶体管输出阻抗与负载对回路的影响，晶体管的输出及下一级放大器均通过阻抗变换电路接入。二、单调谐回路谐振放大器120（一）放大器的电路组成（3）LC并联谐振回路为放大器的集电第一步：由原电路画出交流通路（二）放大器的高频等效电路Vcc：交流接地Cb、Ce：交流短路LCYie41235+–+–cbe交流通路121第一步：由原电路画出交流通路（二）放大器的高频等效电路VccLCYie41235+–+–cbe交流通路第二步：由交流通路画Y参数等效电路122LCYie41235++cbe交流通路第二步：由交流通路画Y将所有参数折合到LC回路两端，集电极的接入系数简化的高频等效电路负载的接入系数为回路本身的损耗

假设晶体管的yre=0，有用部分p1p2123将所有参数折合到LC回路两端，集电极的接入系数简化的高频等（三）放大器的技术指标①电压增益当放大器谐振时：谐振时电压增益：即谐振频率：增益幅值：相角：回路有载品质因数：124（三）放大器的技术指标①电压增益当放大器谐振时：谐振时②谐振曲线

－广义失谐因子（表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。）125②谐振曲线－广义失谐因子（表示放大器的相对电压增益

③放大器的通频带④放大器的矩形系数0.12△f0.1f12△f0.7f20.707126③放大器的通频带④放大器的矩形系数0.12△f0三、多级单调谐回路谐振放大器（每级的)设放大器有m级，每级都是单调回路，且谐振频率相同为1）总电压增益当各级电压增益相同，则，2）谐振曲线m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的乘积。即可见，级数越多，谐振曲线越尖锐127三、多级单调谐回路谐振放大器（每级的3）总通频带——带宽缩减因子可见级联后总通频带变窄。结论：级联的放大器级数m越多，总增益越大,但总通频带越窄。1283）总通频带——带宽缩减因子可见级联后总通频带变4）总矩形系数

由该表知，级联的放大器级数越多，虽有所改善，但效果不大。

由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方法是采用参差调谐放大器和双调谐放大器。1294）总矩形系数

由该表知，级联的放大器级数越多，虽有所改善2.5小信号调谐放大器的稳定性即Π等效电路中存在。一、谐振放大器不稳定的原因低频时可忽略，高频时不可忽略。它使输出信号反馈到输入端，一定条件下导致自激，放大器将不稳定。原因：1302.5小信号调谐放大器的稳定性即Π等效电路中2.5小信号调谐放大器的稳定性放大器的输入导纳Yi从晶体管的ce两端向谐振回路看的等效负载导纳可见，由于Yre的存在，使得放大器的输入导纳与负载导纳有关。1312.5小信号调谐放大器的稳定性放大器的输入导纳从晶体管的2.5小信号调谐放大器的稳定性2.输出导纳Y0Y0由于yre的存在，使得放大器的输出导纳Yo不仅与晶体管的输出导纳yoe有关，而且还与放大器输入端的信号源内导纳Ys有关。1322.5小信号调谐放大器的稳定性2.输出导纳Y0Y0由二、放大器的稳定系数2.5小信号调谐放大器的稳定性

而通过yre反馈到输入端的反馈电压+-则放大器要产生自激振荡稳定系数S=1为维持自激振荡的条件，放大器不稳定；S<1,一定要产生自激；S>>1，放大器稳定，一般S>>5就可认为是稳定的。133二、放大器的稳定系数2.5小信号调谐放大器的稳定性

而在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵消晶体管内部Yre的反馈作用。

三、提高谐振放大器稳定性的方法选用Yre（或Cb’c）小的晶体管从电路上消除内反馈的影响,使管子单向化中和法失配法1.中和法2.5小信号调谐放大器的稳定性YN，

内反馈：外反馈：反馈作用抵消，应有yre134在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈2.5小信号调谐放大器的稳定性1.中和法CN通常的实部很小，可以忽略。故常采用一个电容CN来抵消虚部中的电容反馈，由于与有关，常用代替+--+中和电容1352.5小信号调谐放大器的稳定性1.中和法CN通常2.5小信号调谐放大器的稳定性+-+-1362.5小信号调谐放大器的稳定性+-+-572.失配法增大负载导纳YL，使回路总导纳增大，导致输出回路严重失配，输出电压减小，从而减小内反馈。2.5小信号调谐放大器的稳定性降低电压增益方法较多，例如，可选用合适的接入系数；在谐振回路两端并端电阻来实现降低电压增益。在实际应用中，较多的是采用共射—共基级联放大器，其等效电路如图所示。

失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以满足稳定的要求。L+–+–T1T2C共发－共基组合电路调谐放大器T2（共基）：输入阻抗小（输入导纳大）→T1的负载导纳大→从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高1372.失配法增大负载导纳YL，使回路总导纳增大，导致输出回2.失配法2.5小信号调谐放大器的稳定性共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍较大；而共基电路虽然电流增益接近1，但电压增益却较大。所以二者级联后，互相补偿，电压增益和电流增益都比较大。共射—共基级联晶体管可以等效为一个共射晶体管。L+–+–T1T2C共发－共基组合电路调谐放大器1382.失配法2.5小信号调谐放大器的稳定性共发电路在负2.6集中选频放大器一、陶瓷滤波器二、声表面波滤波器2.6.1集中选频滤波器1392.6集中选频放大器一、陶瓷滤波器2.6.1集中选频滤波一陶瓷滤波器利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它的等效品质因数ＱＬ为几百，比LC滤波器高。

单片陶瓷滤波器的等效电路和符号l.压电效应和压电振荡

在陶瓷片两个电极上加交变电压时，它将会产生一定频率的机械变形；而当陶瓷片发生机械变形时（拉伸或压缩），它的表面又会产生电荷，两极间产生电压，上述物理现象称为压电效应。当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应陶瓷片产生谐振，这是机械振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。这表明具有串联谐振的特性。140一陶瓷滤波器利用某些陶瓷材料的压电效应2.陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率图3.6.2石英谐振器基频等效电路当陶瓷片不振动时，可等效为一个平板电容C0，称为静态电容；其值决定于陶瓷片的几何尺寸和电极面积。当陶瓷片产生振动时，陶瓷片的惯性等效为电感Lq。陶瓷片的弹性等效为电容Cq，Cq

<<C0。陶瓷片的摩擦损耗等效为电阻rq，理想情况下rq=0。一陶瓷滤波器1412.陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率图3.6.2石英谐当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，其串联谐振频率并联谐振频率由于Cq<<C0，所以f

s≈f

p。一陶瓷滤波器142当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐图3.6.10四端陶瓷滤波器陶瓷滤波器工作频率从几百千赫到几十兆赫，具有体积小、成本低，受外界影响小等优点。缺点是频率特性曲线较难控制，通频带也不够宽。谐振子数目愈多，滤波器的带外衰减性能愈强。End一陶瓷滤波器143图3.6.10四端陶瓷滤波器陶瓷滤波器工作频率从几百千二声表面波滤波器图声表面波滤波器结构示意图原理：加输入信号，发端叉指间产生交变电场，由于压电效应，基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的声表面波，沿基片传送到收端。收端换能器产生逆压电效应，在叉指间产生电信号，并传送给负载。144二声表面波滤波器图声表面波滤波器结构示意图原理：加图3.6