CH3 高频小信号放大电路

3高频小信号放大器通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够好的选择性，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有用信号。几十μV～几mV1V左右HX108-2调幅（AM）收音机原理图输入调谐回路混频电路中频放大电路检波电路前置放大功率放大电路没有高放接收机有高放与没有高放有什么不同？1）接收机的灵敏度定义：当接收机的输出满足一定的信号噪声比和输出一定的功率时，天线上所需的最小感应电动势。可见，接收机的灵敏度不仅与整机的增益有关，还与其内部的噪声大小有关。2）没有高放，接收机的第一级就是变频器。由于变频器工作在非线性区，噪声电平较高，要使输出端的信噪比一定，必须有一定强度的输入信号才行。4）有高放。由于高放工作在线性区，本级的噪声小于变频器，又具有一定的功率增益，使接收机输入的信噪比比没有高放时有所提高，相对来说消弱了变频器噪声的影响。这样要使输出端的信噪比一定时，所需要的输入信号强度比没有高放时要弱，即提高了整机的灵敏度。答：有高放，提高信噪比和灵敏度。3）没有高放，本机振荡器的能量容易通过输入电路由天线向外辐射。有了高放，由于其单向性使得想歪辐射的能量减弱。

无线所接收的信号是已被调制的信号，其调制频率一般从几百kHz到几百MHz，信号的频谱宽度在几kHz到几十MHz，信号电压幅度在几十uV到几十mV，一般对这类信号进行放大的放大器称为高频小信号放大器。

高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。高频小信号放大器的典型应用之一是用在超外差接收机中的高放和中放。3.1概述1、高频小信号放大器2、高频小信号放大器的分类高频小信号放大器调谐放大器（高频放大器）频带放大器（中频放大器）LC集中滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器谐振放大器非谐振放大器

高频放大器作用：放大、滤波或选频。谐振回路对外来不同的信号频率进行调谐。

中频放大器作用：放大信号与抑制邻道干扰。相对高频而言，中放的输入信号通常是频率低而且固定，回路不必重新调谐，可以采用较复杂的回路或选择性好的滤波器。同时工作频率低，容易获得较大的稳定增益，并且通频带也可做得很窄，检波器以前的增益与对邻道干扰的抑制主要由中放承担。3、高频小信号放大器和低频小信号放大器工作状态工作频率频带宽度负载分析方法高频小信号放大器甲类高几百KHz~

几百MHz大调谐负载、非调谐负载、滤波器图解法、H参数等效电路低频小信号放大器甲类低20Hz~20KHz小无调谐负载（电阻、有铁心的变压器）Y参数等效电路、混合π等效电路RLCcRcReRb1Rb2CbCeVCCL1L2CRLReRb1Rb2CbCeVCCL1L2RLReRb1Rb2CbCeVCC方法：看放大电路的负载，负载为电阻或变压器的，为低频小信号放大电路；若负载为串联并联谐振回路的，为高频小信号放大电路。Re3CRb1Rb2CbCeRLTr1Tr2VCC2145L1L2N1N2NReRb1Rb2CbCeRLTr1VCCL1L2

2）晶体管低频放大器与高频小信号放大器的分析方法有什么不同？高频小信号放大器能否用特性曲线来分析，为什么？

答：因为共发射极电路既有电压增益，又有电流增益，因而最为广泛采用。

1）晶体管高频小信号放大器为什么一般都采用共发射极电路？

答：低频放大器可用图解法和解析法来分析。图解法是利用晶体管的特性曲线求解。解析法多用H参数等效电路或混合π等效电路来求解。高频小信号放大器不能用图解法，因为晶体管在高频工作时，不能忽略管内的电容作用，而特性曲线则在直流（或低频）状态下取得的，完全不能反映晶体管在高频时的工作状态。它用的解析法有两种：Y参数等效电路和混合π等效电路。用Y参数的原因是为了计算方便；用混合π等效电路则计入了在低频等效时不考虑的极间电容。4、高频小信号放大器的主要质量指标1）增益

电压增益：功率增益：

2）通频带

普通调幅无线电广播所占带宽应为９-10kHz，调频广播所占带宽为15kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。3）选择性从各种不同频率信号的总和（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。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。①矩形系数：表示与理想滤波特性的接近程度。②抑制比：表示对某个干扰信号fn

的抑制能力，用dn表示。

4）工作稳定性5）噪声系数在低频放大电路的分析和设计中，曾引用电流放大倍数β等参数，以及H参数等效电路（微变等效电路），但这些参数和等效电路在分析和研究高频放大器时不宜采用，因为在低频时可被忽略的因素——晶体管的结电容，在高频时却严重影响晶体管的特性，因此在分析高频放大器时，将采用另两种晶体管等效电路——混合π型等效电路和Y参数等效电路。3.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.2.1形式等效电路（网络参数等效电路）

因为放大器由信号源、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，为此引入晶体管的Y

参数等效电路。晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：物理模型等效电路：混合π参数等效电路网络参数等效电路：Y参数等效电路网络参数：根据四端网络的理论，两个端口的四个变量，可任选二个作自变量，由所选的不同自变量和参变量，可得六种不同的参数系，但最常用的只有H,Y,Z三种参数系。cbevbeibe+_+_vceicv1i1+_+_v2i2复习：二端口的方程和参数《电路》ch16

1、三极管Y参数等效电路

式中：输出短路时的输入导纳；输入短路时的反向传输导纳；输出短路时的正向传输导纳；输入短路时的输出导纳。yo+-yiV1yfV1+-V2yrV2I2I12、用Y参数小信号模型分析共射极放大电路分析方法：1）画交流通路；原则：旁路、耦合电容短路，电感开路，但LC回路中的L

和C保留；电源置零（电压源短路，电流源开路）2）用三极管的Y参数模型代替（定、擦、接、标、整）交流通路中三极管的位置，得到放大电路的小信号模型等效电路。3）据放大电路的小信号模型等效电路求AV，Yi，Yo等交流参数。+-V1+-V2YLYSISI2I1bceyoeyieyfeV1yreV2例：求Av、Yi、Yo+-+-V2YLYSISyoeyieyfeV1yreV2I2I1V1解：+-+-V2YLYSISyoeyieyfeV1yreV2I2I1V1解：+-+-V2YLYSISyoeyieyfeV1yreV2I2I1V1+-V2

Y参数等效电路分析方法的缺点：没有考虑晶体管内部的物理过程；随频率变化。3.2.2混合π等效电路eb'rcerb'creeCb'eCb'crbb'rb'ecrccbgm

vb‘e优点：各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。缺点：分析电路不够方便。物理模型

混合p等效电路：根据物理模型得到的等效电路。eb'rcerb'creeCb'eCb'crbb'rb'ecrccbgm

vb‘e三个附加电容Cbe、Cbc、Cce，是由于晶体管引线和封装等结构所形成，数值小，一般忽略。3.2.3等效电路参数的转换yoe+-yieVbyfeVb+-VcyreVcCo1gieCiegoe+-VbyfeVb+-Vc

π型等效电路

Y型等效电路根据等效，可推出如下式子，书P66很小，忽略3.2.4晶体管的高频参数1.截止频率

当f>fT后，共发接法的晶体管将不再有电流放大能力，但仍可能有电压增益，而功率增益还可能大于1。2.特征频率13.最高振荡频率fmax

（晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为自激振荡器的必要条件）3.3单调谐回路谐振放大器

其简化规则：交流输入信号为零；所有电容开路；所有电感短路。1.静态分析

画出直流等效电路，ReRb1Rb2VCC

其简化规则：有交流输入信号，所有直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振回路L、C保留）1)画出交流等效电路，2.动态分析Re13Rb11Rb12Cb1Ce1Tr1Tr2VCC21L1Re2Ce2L2CRb21Rb22Cb2Vi2+-54+-N1N2Vi1N其中：1、3端是N，2、3端是N1Re13Rb11Rb12Cb1Ce1Tr1Tr2VCC21L1Re2Ce2L2CRb21Rb22Cb2Vi2+-54+-N1N2Vi1NRe13Rb11Rb12Tr1Tr221L1Re2L2CRb21Rb22Vi2+-54+-N1N2Vi1NRe13Rb11Rb12Tr1Tr221L1Re2L2CRb21Rb22Vi2+-54+-N1N2Vi1N3Tr1Tr221L1L2CVi2+-54+-N1N2Vi1N3Tr1Tr221L1L2CVi2+-54+-N1N2Vi1N3CTr1Tr22145L1L2N1N2++--Vi1Vi2N2)画出交流小信号等效电路Ci2gi2go1Co1gi1yfeVi1Ci1GP3CTr1Tr22145L1L2N1N2++--Vi1Vi2N3C2145L1L2N1N2+-YsVi1Ii+-Vi2N书P69图b3.3.1电压增益一、电压增益1）+-V01V0+-3C2145N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1Ci2gi2Ii+-Vi2GPCi1N32145N1N2+-V0Vi2+-N2）3）321N1V01+-+V0-N3C2145N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1+-V01Ci2gi2Ii+-V0Vi2+-GPCi1N4）同理：先把Ci2和gi2折算到初级回路3C2145N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1+-V01Ci2gi2Ii+-V0Vi2+-GPCi1N3C21N1GPNC’i2g’i23C21N1C’i2g’i2GPN321N1C’i2g’i2GPCL1321N1C’i2g’i2GPCL1代入：N3C2145N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1+-V01Ci2gi2Ii+-V0Vi2+-GPCi1N3C2145N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1+-V01Ci2gi2Ii+-V0Vi2+-GPCi1321G’P+-C∑Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1IiCi1L1HX108-2调幅（AM）收音机原理图输入调谐回路混频电路中频放大电路检波电路前置放大功率放大电路3C2145V3B3R7R6R5C6V2B4C5R4C43C2145V3B3R7R6R5C6V2B4C5R4C41C2354V3R7B3V21C2354Ri3B3V2放大电路的输入电阻1C2354Ri3B3V21C23R’i3V2Ri3折算到1和3端1C2R’i33V2RV2电路改画电路等效二、谐振时电压增益谐振时GP+-Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1IiCi1p22gi2p12go1321G’P+-C∑Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1IiCi1L1为了获得最大的功率增益，应适当选取p1和p2的值，使负载导纳能与晶体管电路的输出导纳相匹配。即解得：把p1和p2代入AV0得：3.3.2功率增益

整个收、发机系统的功率增益是其一项重要性能指标，因此需要考虑高频小信号放大器的功率增益水平。由于在非谐振点上计算功率十分复杂，且一般用处不大，故主要讨论谐振时的功率增益。

L13C2145L2N1N2go1+-Co1Ysgi1Vi1yfeVi1+-V01Ci2gi2Ii+-V0Vi2+-GPCi1讨论：则可得最大功率增益为：i)如果设LC调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配。GP+-Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1Ii1Ci1p22gi2p12go1解得：ii)如果LC调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配。则可得最大功率增益为：GP+-Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1Ii1Ci1p22gi2p12go1引入插入损耗：3.3.3通频带与选择性通过分析放大器幅频特性来揭示其通频带与选择性。321G’P+-C∑Ysgi1Vi1p1p2yfeVi1Ii1Ci1L11.通用的谐振曲线方程可见ＱＬ越高，则通频带越窄。2.通频带带宽增益积为一常数带宽和增益为一对矛盾。3.增益带宽积4.选择性（矩形系数）不论其Q值为多大，其谐振曲线和理想的矩形相差甚远，其选择性差，这是单调谐回路谐振放大器的特点。3.3.4级间耦合网络3.4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，就要采用多级放大器。Av1Av2Avm如果各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则1.增益2.谐振曲线方程单级:多级:单级:多级:1m=1m=2m=3带宽缩减因子3.通频带单级:多级:4.品质因数单级:多级:5.选择性（矩形系数）单级:多级:3.5双调谐回路谐振放大器Re11Rb11Rb12CbCe1Tr1Tr2VCC23L1Re2Ce2L2C1C2Rb21Rb22CbV0+-456 尽管单调谐放大电路简单、调整方便的优点，但它的选择性不够好