第3章-高频小信号放大电路课件

1、增益（gain）：放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比，记为Au（或Ap）。2、通频带（passband）：通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率fo时，放大器的电压增益Au下降到谐振电压增益Auo的0.707时，所对应的频率范围，用BW0.7表示。3、选择性（selectivity）：放大器从各种不同频率的信号中选出有用信号抑制干扰信号的能力。

矩形系数K0.1：2△f0.1与2△f0.7之比。二、高频小信号放大器的主要性能指标

谐振电压增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为Auo。抑制比d：谐振电压增益Auo与干扰电压增益Aun之比。4、工作稳定性（stability）：指放大器的工作状态（偏置）、晶体管参数、电路元件参数等发生变化时，放大器的增益、中心频率、通频带、特性曲线等稳定程度。5、噪声系数NF：指放大器输入端信噪比(Psi/Pni)与输出端信噪比(Pso/Pno)的比值。放大器的噪声系数NF越小越好，理想值为1。

1、增益（gain）：放大器输出电压（或功率）与输入电压（或§3.2BJT的高频小信号模型与参数一、混合π等效电路Cb'eCb'c+_beecb'+_+_混合

型等效电路§3.2BJT的高频小信号模型与参数一、混合π等效二、三极管的Y参数等效电路

三极管处在小信号线性放大状态时，可以近似为线性器件。因此，我们避开三极管的内部结构，将其看成一个线性二端口网络，如下图所示，从而可以用网络参数等效电路来等效三极管。+_yoeyfeUbeIbIc+_UbeUce+yieyreUceY参数等效电路UcebeceIbIcUbe+__三极管的二端口模型二、三极管的Y参数等效电路三极管处在小信号线性已知线性二端口网络的y参数方程为：得到三极管共发射极接法的y参数电流方程：并由这个电流方程画出三极管的交流Y参数等效电路如图：_yoeyfeUbeIbIc+_UbeUce+yieyreUce已知线性二端口网络的y参数方程为：得到三极管共发射极接法的y是输入端交流短路时的输出导纳，即受控电流源的内导纳。

是输出交流短路时的输入导纳；

是输入交流短路时的反向传输导纳，这是造成三极管输入回路与输出回路耦合的主要因数，也称为反馈导纳；其中：

是输出端交流短路时的正向传输导纳，这是体现三极管电流控制作用的参数，其作用相当于H参数等效电路中的

；混合π等效电路和Y参数等效电路所反映的是同一只三极管，所以两种等效电路之间存在着确定的关系，根据Y参数的上述定义，从混合π等效电路可以推导出：

是输入端交流短路时的输出导纳，即受控电流源的内导纳。是输出第3章-高频小信号放大电路课件1、共射截止频率fβ:β下降到β0的0.707所对应的工作频率。三、三极管的β参数共射电流放大倍数2、特征频率fT:β下降到1时的工作频率。fT≈β0fβ≈βf3、最高振荡频率fmax:三极管的功率增益为1时的工作频率。fmax＞fT＞fβ1、共射截止频率fβ:β下降到β0的0.707所对应的工§3.3单调谐回路谐振放大器1、采用分压式稳定偏置电路；一、电路和工作原理21345CL+_Ui+_Uo+_Ui交流通路2、T工作在甲类放大状态；4、信号输入与输出为实现阻抗匹配、满足最大功率传输均采用变压器耦合。3、输出端采用并联谐振电路，起选频作用，T的集电极采用部分接入，以提高谐振回路的有载Q值；§3.3单调谐回路谐振放大器1、采用分压式稳定偏二、主要参数分析计算n1yfeUi+_g

C

LUo′将1－2和4－5分别折算到1－3端后的等效电路yfeUi+_yieUiC23145CoegoegLCL+_UoLY参数等效电路二、主要参数分析计算n1yfeUi+_gCLUo′将1－1、电压增益（电压放大倍数）当输出回路谐振时，ξ=0，即为纯电导。因此，谐振电压增益Auo为：n1yfeUi+_g

C

LUo′将1－2和4－5分别折算到1－3端后的等效电路2、功率增益（谐振时功率放大倍数）1、电压增益（电压放大倍数）当输出回路谐振时，ξ=0，即为a、失配损耗：如果负载失配导致输出功率减小引起的功率损耗。此时，若谐振回路理想、无损耗，则go=0，当输出端匹配时n12goe=n22gL，输出功率最大，功率增益最大，记为APomax：b、插入损耗：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称为谐振回路的插入损耗—[1/（1－Qe/Q）]2。这样任意态下的功率增益表述为下式：下降的程度，称为失配功率损耗。反映了失配时功率增益2)1(4PP+，称为失配系数；其中2122gngnPoeL=2max)1(4PPAAPoPo+×=a、失配损耗：如果负载失配导致输出功率减小引起的功率损耗。此3、通频带4、矩形系Kr0.1理想和实际的选频曲线BW0.7BW0.10f0.707AuAu010.1Kr0.1越接近于1，选频特性越好!3、通频带4、矩形系Kr0.1理想和实际的选频曲线BW0.75、增益带宽积当增益带宽积一定时，放大器的带宽越宽，则其谐振电压增益越小。三、级间耦合网络见课本75页例1：见课本76~77页四、例题5、增益带宽积当增益带宽积一定时，放大器的带宽越宽，则其谐振例2：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，BJT的参数为：gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S，|yfe|＝0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF，N12=16圈，N13＝20圈，N45＝4圈，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。求：f0，Aou，BW0.71、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以gL=gie，CL=CieSggngngSLQggynnALoefeou402221000211048.1341852－回路总电导：回路空载时的电导为：倍、´»++=»=»=SSmw例2：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器完全相同的§3.4多级单调谐放大器目的：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。一、同步调谐多级放大器1、电压放大倍数：Au=Au1•Au2……Aun＝

Au1n

（每一级都相同）级数n1234Bn/B11.00.640.510.43Kr0.19.954.83.753.43、矩形系数：，单级12)()(12)(7.01100-====+SSnBWBWAAAAαnnnuuuux2、通频带：级数越多，总通频带越窄。级数越多，矩形系数变化越缓慢。§3.4多级单调谐放大器目的：提高增益（各级增益相乘二、参差调谐放大器

将若干个单级谐振放大器级连，但每个谐振放大器的调谐频率不同，称为参差调谐放大器。fofo1fo2f|K|fsfs双参差fofo1fo2f|K|三参差合成曲线更接近于矩形

参差调谐放大器可以增加带宽，同时又得到边沿较陡峭的频率特性。因此，它用于宽带和高选择性的场合。二、参差调谐放大器将若干个单级谐振放大器级连，但每个第3章-高频小信号放大电路课件第3章-高频小信号放大电路课件第3章-高频小信号放大电路课件

结论：双参差调谐放大器的矩形系数远比两级同步调谐放大器小得多。结论：双参差调谐放大器的矩形系数远比两级同步调谐放大器小得§3.5双调谐回路谐振放大器缺点:电路较复杂；调整比较困难。优点:通频带宽，选择性好。双调谐放大器等效电路§3.5双调谐回路谐振放大器缺点:电路较复杂；调整临界耦合状态(η=1)时的最大电压放大倍数为：级数n1234B1/B21.00.80.710.66Kr0.13.152.161.91.8p1p2双调谐放大器等效电路临界耦合状态(η=1)时的最大电压放大倍数为：级数n1234Auyre增大自激yre=0ff0yre对放大器幅频特性的影响§3.6谐振放大器的稳定性与稳定措施

在前面对小信号谐振放大器的分析中把三极管当成单向化器件对待,但是实际上三极管的高频小信号模型是双向传输的。一、谐振放大器的输入导纳Yi及稳定性分析yre的影响将在小信号谐振放大器中产生两个问题：1、影响小信号谐振放大器的谐振频率，特别是当输入端也接有谐振回路时，yre中的电容成分会引起放大器的频率特性发生明显的畸变，使得多级调谐放大器调整变得很困难。2、yre中的电导成分会引起放大器自激，使放大器不稳定。

Auyre增大自激yre=0ff0yre对放大器幅频特性的影cebyoeyie+_+_ysy'Lyicebyoeyie+_+_ysy'Lyi二、提高放大器稳定性的方法1、选择高频性能好的三极管。通常Cb

c(即C

)越小越好。2、中和法。在晶体管外部接一个中和电容CN来抵消内部反馈有害的影响。N1N2Cb

cCN如果中和电路使和相等，此时，正反馈的影响被抵消。起到使放大器稳定工作的作用。

优点：方法简单。缺点：难以完全中和。二、提高放大器稳定性的方法1、选择高频性能好的三极管。通常C采用共射—共基级联组合放大电路V1V2

V2管的Cb/c不构成正反馈，而V1管由于负载阻抗很小，导致该级增益很低，V1和V2之间处于严重失配状态，不会构成自激振荡。3、失配法：是一种通过适当降低放大器的增益，提高放大器的稳定性的方法。

优点：工作稳定，无需调试，适宜大量生产。应用电路见课本90页。采用共射—共基级联组合放大电路V1V2V2管§3.7常用谐振放大器一、常用分立元器件谐振放大器二级共射－共基级联中频放大器电路§3.7常用谐振放大器一、常用分立元器件谐振放大器二石英晶体滤波器窄带放大器电路

窄带晶体滤波器等效电桥电路陶瓷滤波器构成的放大器石英晶体滤波器窄带放大器电路窄带晶体滤波器等效电桥电路陶瓷由集成放大器和具有一定带宽的选频网络构成。二、集成电路谐振放大器见课本96页采用表面声波滤波器的预中放电路由集成放大器和具有一定带宽的选频网络构成。二、集成电路谐振放+12VXG1590UoRL=50

uAGC39PF1~10pF26T2UsRs=50

T115514433887762XG159024pF1~10pF1~10pF10

H10

H10k

51k

0.002

F0.002

F0.002

F两级60MHz中频放大器

XG1590是通用型高频线性集成放大器芯片，带有自动增益控制功能。当芯片调谐在60MHz工作时，功率增益为45dB，非调谐工作时BW0.7=10MHz，当自动增益控制电压UAGC=5~7V时，控制范围达60dB，芯片采用单电源供电，最大电源电压18V。+12VXG1590UouAGC39PF1~10pF26T2§3.8放大电路中的噪声噪声（noise）：在放大电路或电子设备中与有用信号同时存在的一种随机变化的电流或电压，没有有用信号是时它也存在。一、噪声的特点和表示方法特点：起伏性和随机性

自然干扰：天电干扰、宇宙干扰、大地干扰等

干扰

人为干扰：工业干扰、无线电干扰等

自然噪声：热噪声、散粒噪声、分配噪声和闪烁噪声

人为噪声：交流哼声、感应噪声、接触不良噪声等噪声

白噪声：噪声功率谱密度不随频率变化的噪声

有色噪声：噪声功率谱密度随频率变化的噪声

表示方法：平均值、均方值、均方根值和功率谱密度S(f)（单位噪声带宽内的噪声功率）§3.8放大电路中的噪声噪声（noise）：二、电路内部噪声的来源电路的内部噪声主要来源于电阻的热噪声和放大器件的噪声

噪声功率谱密度

S(f)=4kTR单位为W/HZ

噪声电压的均方值（一）电阻的热噪声电阻材料中的自由电子因无规则的热运动而产生的起伏电流(电压)称为电阻的热噪声=4kTRΔfn

噪声电流的均方值=4kTgΔfn二、电路内部噪声的来源电路的内部噪声主要来源于电阻的热噪声和电阻的热噪声可以用一个噪声电压源和一个无噪声的电阻R串联来等效，也可以用一个噪声电流源和一个无噪声的电导g并联来等效。电阻热噪声的等效电路串并联电路的等效噪声电路两个并联电阻所输出的总噪声电压均方值相当于两个电阻的并联阻值所产生的热噪声两个串联电阻所输出的总噪声电压均方值相当于两个电阻的串联阻值所产生的热噪声电阻的热噪声可以用一个噪声电压源和一个无噪声1、热噪声（thermalnoise）2、散粒噪声（shotnoise）(二)三极管的噪声3、分配噪声（distributionnoise）4、闪烁噪声（flickernoise）或1/f噪声晶体三极管的热噪声主要是基区电阻rb/b产生的热噪声。用噪声功率谱密度表示为S(f)=4kTrb/b由于少数载流子由发射区通过PN结注入基区时，在单位时间内注人的载流子数不同，是随机起伏的。这种起伏会影响到集电极电流的起伏，由此引起的噪声叫散粒噪声。晶体管发射区注入到基区的少数载流子中，一部分经过基极区到达集电极形成集电极电流，一部分在基极区复合。载流子复合时，其数量是随机起伏的。分配噪声就是集电极电流随基区载流子复合数量的变化而变化所引起的噪声。它主要在低频(几千赫以下)范围起主要作用，其噪声频谱与频率近似成反比。这种噪声产生的原因与半导体材料制作时表面清洁处理和外加电压有关，在高频工作时通常不考虑它的影响。(三)场效应管的噪声1、热噪声（thermalnoise）2、散粒噪声（sh§3.9噪声的表示及计算方法一、噪声系数NF放大电路的输出噪声功率pno是由两部分组成的，一部分是Pno1=ApPni，另一部分是放大电路本身产生的噪声在输出端呈现的噪声功率pno2

表示信号通过放大器后，信噪比变坏的程度。噪声系数的概念仅仅适用于线性电路，可用功率增益来描述。§3.9噪声的表示及计算方法一、噪声系数NF额定输入信号功率（）：信号源内阻Rs与放大电路的输入电阻Ri相等时，信号源的最大功率输出。

当Ri≠Rs时，额定信号功率和额定噪声功率的数值不变。但这时的额定功率不表示实际的功率。额定功率增益(ApH)：指放大电路的输入和输出都匹配时(即RS=Ri，R0=RL时)的功率增益。额定输入信号功率（）：信号源内阻Rs与放大电路的输二、噪声温度Ti（noisetemperature）三、多级放大器的噪声系数两级放大器的总噪声系数为噪声温度Ti：把放大电路的内部噪声看作是由信号源内阻Rs在温度为Ti时所产生的噪声。也就是说，在放大电路的输