第2章小信号调谐放大器1.ppt

1、1,第二章 小信号调谐放大器,2.1 概述 2.2 LC谐振回路（全书重点） 2.3 单调谐放大器 2.4 晶体管的Y参数等效电路（本章重点） 2.5 高频调谐放大器（本章重点） 2.6调谐放大器的级联 2.7 高频调谐放大器的稳定性,2,本章知识点及结构,小信号 调谐放大器,调谐基础（LC谐振回路特性、接入方式） 2.2,调谐放大器电路分析（电路组成、等效电路分析、 评价指标） 2.3，2.5，2.6,电路设计（晶体管参数选择，放大器稳定性设计） 2.4，2.7,3,本节问题：,2.1 概述,一、小信号调谐放大器在超外差接收机中的位置?,三、小信号调谐放大器电路构成？,四、小信号调谐放大器的

2、典型电路,二、小信号调谐放大器的作用?,4,2.1 概述,一、小信号调谐放大器在超外差式接收机中 的位置,5,小信号：输入信号 ,二、小信号调谐放大器的作用,有选择地对某一频率的信号进行电压放大的放大器。,6,植入概念三,实质：滤波（本课程中指“带通滤波”）,在输入的多个频率信号中，仅选出满足要求的某个频率信号（一般具有一定带宽）进行处理的过程。,关键词：选频，调谐,应用1： 无线接收机（如收音机）天线端，有选频电路，用来在众多的载波信号中（不同的载波频率代表不同的电台），选出所需要的载波频率（所需电台）。,7,植入概念三,关键词：选频，调谐,应用2： 无线接收机（如收音机）前端的小信号调谐放

3、大器中，有选频电路，用来进一步巩固天线选频的效果，同时对选出的弱（小）信号进行（电压）放大。,实质：滤波（本课程中指“带通滤波”）,8,三、小信号调谐放大器的电路构成,功能2. 选频谐振回路,功能1. 电压放大放大电路,（由晶体管及其外围电路构成）,（由电感L和电容C构成）,“选频”功能是通过“谐振回路处于谐振状态”来完成的，因此，也把“选频”称为“调谐”,* 电路功能电路结构,决定,9,四、小信号调谐放大器的典型电路,10,2.2 谐振回路 （重点）,一、谐振回路的类型及其电路构成？,二、谐振回路为什么具有选频（或叫滤波）作用？,三、如何评价谐振回路的选频性能？(重点）,第一组问题：,11,

4、2.2 谐振回路,四、影响谐振回路选频性能的因素有哪些？,五、如何改善谐振回路的选频性能？(重点）,第二组问题：,负载和信号源内阻,阻抗变换（部分接入）,12,电路结构,适用于电源内阻为低内阻（如恒压源）的情况或低阻抗的电路（如微波电路）。,适用于电源内阻很高（如恒流源）的情况。,回路阻抗,一、谐振回路的类型及其电路构成,13,回路总阻抗（它是信号源频率的函数）,谐振回路的特征：,2. 并联回路谐振时，出现的特殊值：,回路阻抗达到最大谐振电阻 谐振频率回路电压达到最大值,仿照此思路，推导串联谐振回路的 (写在作业本上) 回路总阻抗 3. 选频特性曲线及其评价指标 回路谐振条件及谐振时的特殊值，

5、Q值。,14,*品质因数,并联谐振回路：,空载品质因数：,15,二、谐振回路为什么具有选频（或叫滤波） 作用？,谐振回路的幅频特性 具有带通滤波器的滤波特征,16,三、如何评价谐振回路的选频性能？,(2)抑制无用信号的能力,(1) 通过有用信号的能力,即具有一定的通频带2f0.7,即有足够的选择性,(3)综合评价以上两方面能力的指标,即：矩形系数K0.1,对谐振曲线（ ）的分析：,17,总结 谐振回路通频带=被选择信号的带宽 品质因数Q值越大，通频带越窄，选择性越好。 矩形系数理想值为1。 单调谐回路矩形系数太大，因此选频性能不理想，有待改进。,三、如何评价谐振回路的选频性能？,18,分析问题

6、：分析如图并联谐振回路，评价其选频性能。 并回答以下问题：,1.回路总导纳Y=？ 2.谐振频率 ？ 3.谐振电阻R=？ 4.品质因数Q=？ 5.通频带2f0.7=？,19,四、负载和信号源内阻 对谐振回路选频性能的影响,谐振频率,有载品质因数,谐振电阻,通频带,20,植入概念四,关键词：品质因数Q,空载品质因数Q0： 与谐振回路中电感的值L及电感的等效损耗电阻R0有关，因此，可利用Q表，直接测量电感的Q值而得到。,实质：衡量谐振回路储能与耗能之比,有载品质因数QL： 指谐振回路带负载后的Q值，一般比Q0小。,21,谐振回路有载时与空载时相比， 回路通频带, 选择性。,即，谐振回路的选频性能下降

7、。,引出问题：,空载品质因数,有载品质因数,比较：,与,结果：,结论：,如何改善谐振回路的选频性能？,22,下节课前问题,1. Q表的主要用途有哪些？即可以完成对哪些参数的测量？,3. 用Q表测量电感Q0原理及方法？,2.Q表的工作原理？,提示：上网查看懂简单扼要文字表达准确完整的语言表述,23,使信号源或负载，不直接并入谐振回路两端， 而是以“部分接入”方式与回路相连。,五、如何改善谐振回路的选频性能？(重点）,阻抗变换,谐振电阻,有载品质因数,谐振回路的选频性能得到提高。,24,a.互感变压器 接入方式,等效电路,“部分接入”电路的分析：,25,b.自耦变压器 接入方式,等 效 电 路,2

8、6,c.电容抽头接入方式,等 效 电 路,27,互感变压器接入电路,自耦变压器接入电路,电容抽头接入电路,结论：,1、 , 可调节 改变折算电阻数值。 越小， 与回路接入部分越少， 越大,对回路影响越小。,2、当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。,3、当信号源也“部分接入”电路时，等效变换关系式为：,28,等效变换的前提条件， 外接部分的阻抗被接入部分的阻抗,定义：“部分接入”系数n，n1,29,谐振回路选频性能的分析方法：,（4）如果需要，画出相应的谐振曲线，进一步分析。,（1）如果带有“部分接入”的谐振回路， 根据部分接入方式，确定接入系数n (n1)。,（2）

9、根据接入系数，写出相应元件等效变换后的值。,总结：,（3）计算谐振频率 ，谐振电阻 ， 品质因数 ，通频带 .,例：,30,公式总结,谐振频率,注意：R0的计算方法，通过已知的Q0来求解，即,谐振电阻,品质因数,通频带,例：,31,例：电路图如下所示， 问欲实现阻抗匹配，,32,2.3 单调谐放大器,一、小信号调谐放大器的基本电路形式（构成）？,二、调谐放大器如何完成它的功能（选频+放大） （即它的工作原理）?,三、如何评价调谐放大器的性能（选频+放大） （即电路的性能指标）？,问题：(以共射极放大器为例),33,回顾问题：（模拟电子技术中的放大器内容）,1. 放大器的作用？,2. 基本(电压

10、)放大电路的构成？,3. 基本放大器（三极管组成的放大电路）的组态？,34,一、小信号调谐放大器的基本电路形式（构成）？,选频谐振回路,放大放大电路,（由晶体管及其外围电路构成）,（由电感L和电容C构成）,谐振回路作为放大器的集电极负载。,谐振回路与放大电路如何结合为一体，成为 调谐放大器？,35,绘制交流等效电路的原则：,把直流电源看作短路 把交流旁路电容一律看作短路 把隔直耦合电容一律看作短路,d. 技术性元件可以删去，以简化交流等效电路。,e. 原理性元件不能随便删除或变更位置。,例：,三、如何绘制电路的交流等效图？（重点）,36,37,二、调谐放大器如何完成它的功能（选频+放大） （即

11、它的工作原理）?,38,调谐放大器的选频性能，取决于 构成调谐放大器的谐振回路的选频性能。,三、如何评价调谐放大器的性能（选频+放大） （即电路的性能指标）？,（1）电压放大倍数K（或电压增益）,（2）选频性能,评价指标：通频带，选择性、矩形系数,放大器的选频性能取决于谐振电路的选频性能,39,单调谐放大器(只有一个谐振回路)， 电路简单，调试容易。 选频性能差（矩形系数大，离理想值1较远），增益（放大倍数）和通频带的矛盾比较突出。,结论：,2.6 调谐放大器的级联,40,2.6 调谐放大器的级联,一、当单级调谐放大器的性能（选频+放大）， 不能满足要求时，可采用的方法？,二、调谐放大器级联的

12、方式有哪些？,问题：,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,多级单调谐放大器连接在一起,41,2、参差调谐放大器,3、双调谐回路放大器,1、调谐于同一频率的多级放大器,二、调谐放大器级联的方式有哪些？,42,特点：多级单调谐放大器级联后， 各级的谐振回路，均谐振于同一频率。,1、调谐于同一频率的多级放大器,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,43,1、调谐于同一频率的多级放大器,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,K总=K1K2Kn,44,结论：与单级调谐放大器相比， 调谐于同一频率的多级放大器的 放大倍数提高,选择性提高，但总的通频带变窄。,1、调谐于同一频率的多级放大器,45,2、参差

13、调谐放大器,3、松耦合双调谐回路放大器,46,2、参差调谐放大器,结论：与调谐于同一频率的多级放大器相比， 参差调谐放大器的放大倍数下降，选择性下降，但总的通频带变宽。,3、双调谐回路放大器,结论：与参差调谐放大器相比， 双调谐放大器的放大倍数下降较小， 矩形系数小，更接近于1，所以选频性能好。,47,课后问题：,晶体管（或叫晶体三极管）的主要参数有哪些？ （提示：模拟电子技术课程教材中）,48,一、如何选择晶体管？,二、晶体管的等效电路？,问题：,三、如何绘制电路的交流等效图？（重点）,49,一、如何选择晶体管？,1. 晶体管的用途,2. 晶体管主要参数值的范围,（LF，IF）PA，（LF，

14、IF）A，RF，SW，HF，MIX，CONV，OSC，等。,晶体管,50,2. 晶体管的主要参数,晶体管的参数是用来表征管子性能优劣和适应范围的，它是选择晶体管的依据。,极限参数（PCM，ICM，V(BR)CBO，V(BR)CEO 等）,直流参数（ICBO，VCES，hFE(0) 等）,交流参数( fT, Nf , hfe()等),晶体管的极性,51,2.4 晶体管的频率参数,即: 描述晶体管的高频特性的参数,(1) 截止频率 （共射极）,(3) 截止频率 （共基极）,(2) 特征频率,(4) 最高振荡频率,52,a. 参数关系：,b. 时，由 可推出 值,结论：,53,a. 为使 不至过小，

15、应选,应用提示：选用晶体管时，,b. 为使电路工作稳定，且有一定的功率增益， 应选,54,查以下型号的晶体管（或叫晶体三极管）的 主要用途，极性（NPN，PNP）， 产地（国产，其他） 主要参数值， （提示：常用晶体三极管参数手册） S9013，S8050，8050，9011-8，2N3904 3DG100A-D（3DG6A-D） 3DG130A-D（3DG12A-D） 3DGA1A-E,55,二、晶体管的等效电路？,2、混合型等效电路,1、H参数等效电路,物理意义明确，且低频范围内，各参数为实数，因此，多用于低频电路的等效分析。(几百k几MHz的小信号调谐放大电路),等效电路比较复杂，计算繁

16、琐。,3、Y参数等效电路,多用于高频电路的等效分析，使分析、运算简便。 (几十MHz的小信号调谐放大电路),56,说明：晶体管各种等效电路之间，可以相互转换。 详见式（2-68、69、70、71）,57,输入导纳 说明了输入电压对输入电流的控制作用。,输出导纳 说明了输出电压对输出电流的控制作用。,前向传输导纳 说明了输入电压对输出电流的控制作用。,反向传输导纳 说明了输出电压对输入电流的反作用。,3、晶体管的Y参数等效电路,以共射极的晶体管为例,58,2.5 高频调谐放大器,一、晶体管的Y参数等效电路(回顾),二、单级调谐放大器的高频等效电路（重点+难点）,三、单级调谐放大器的性能指标计算（

17、重点+难点）,问题：,59,单级调谐放大器 交流等效电路 高频等效电路（晶体管用Y参数等效）,（1）绘制交流等效电路的原则,二、单级调谐放大器的高频等效电路,（2）交流等效电路 Y参数等效电路的绘制,将交流等效电路中的晶体管用其Y参数等效电路代替，其它部分保持不变。,交流等效电路,分析方法：,60,三、单级调谐放大器的性能指标计算,1. 电压放大倍数 （谐振电压放大倍数 ）,2. 通频带,3. 选择性,61,1. 电压放大倍数 （谐振电压放大倍数 ）,谐振电导,谐振回路总电容,谐振电压放大倍数,2.通频带,62,单级调谐放大器的性能指标计算步骤：,1. 画出已知调谐放大器的高频等效电路（即晶体

18、管用Y参数等效电路代替后的交流等效图）,2. 根据接入系数，将所有元件等效至谐振回路两端（即谐振回路电容和电感的两端）,3. 根据第2步得到的等效谐振回路，计算相关参数（ 等），并代入 的计算式求解。,总结：,63,是回路输入输出折合到回路两端的总电导。 它是一个很灵活的参量，要根据实际电路来求。,注意：,64,例：已知晶体管Y参数,调谐放大器工作频率为10.7MHz,65,2.7 高频调谐放大器的稳定性,下节课前问题,自学提纲： 1.晶体管的反向输入导纳对放大器工作有什么影响？ 2.如何解决上述影响？有何方法？,66,本章小结,概念：谐振， 回路谐振时的特性（谐振频率、谐振电阻、通频带、选择性） 计算：不同接入方式下的阻抗变换 用Y参数等效电路分析计算单调谐放大器的性能指标（电压增益，选频特性参数） 了解：晶体管的频率参数 调谐放大器稳定性的概念,67,本章小结,植入概念： 选频，调谐 品质因数Q 阻抗变换，部分接入 交流等效图 放大器的稳定性,68,1、画出交流等效电路 2、写出表示晶体管VT输入输出关系的y参数网络方程，并作出y参数等效电路 3、写出LC选频回路的总的导纳Y（包括负载、与晶体管输出的等效导纳，以及接入系数n1、n