课件：第三章高频小信号放大器.ppt

3.1 宽放的特点及分析方法,1、特点 采用特征频率fT很高的高频管； 负载为非谐振的； 对电路的技术指标要求高。,关于稳态分析法 关于暂态分析法,3.1 宽放的特点及分析方法,分析宽带放大器的频率特性，可以采用与分析一 般音频放大器频率特性相似的方法，即稳态（又称 频域分析法）。也可以用另一种分析方法，就是考 察阶跃信号通过放大器后的失真情况，称为暂态法 （又称时域分析法）。,2、分析方法,关于稳态分析法,依据：任何复杂的信号都可看成是由许多不同频率、不同幅度的正弦波的叠加。 方法：通过分析或测量宽带放大器对不同频率正弦波的响应，得到电路的幅频特性和相频特性，并由此分析出该放大器的一些性能指标。 应用连接图示：,关于暂态法分析,依据：任一信号都可看成由许多起始时间不同、幅度不同的矩形脉冲的叠加。 方法：通过观察矩形脉冲经宽带放大器放大后波形的失真情况，来判断该放大器的相关特性。 应用连接图示,3.2 扩展通频带的方法,1、负反馈法,2、组合电路法 放大电路三种组态的特点： 共射：Au大，Ri、Ro中，fH低 共集： Au小， Ri大，Ro小， fH高 共基： Au大， Ri小， Ro大， fH较高 适当组合可得到以下几种常见的组合电路：,3.2 扩展通频带的方法,示 例,集成宽放示例：,3、补偿法 基极回路补偿 发射极回路补偿 集电极回路补偿 并联补偿 串联补偿 串、并联复合补偿,3.2 扩展通频带的方法,示例,基极补偿,射极补偿,补偿法示例：,3.3 高频小信号谐振放大器,一、概述 1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无线电设备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入信号的电平较低，放大器工作在它的线性范围。 2、高频小信号放大器的分类： (1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带放大器。 (2) 按有源器件来分：分立元件高频小信号放大器和集成放大器。,3、高频小信号放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高。一般可达80100dB； (2) 频率选择性要好； (3) 工作稳定可靠。 二、高频小信号谐振放大器的工作原理 1、什么是谐振放大器？ 采用调谐回路作为负载的放大器。选频或滤波是其基本特点。 图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电阻。图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头的谐振回路为放大器的负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状态。,图 3-1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路,2、分类,二、单级单调谐放大器性能分析 1晶体管的高频等效电路 要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的混等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体管高频时的基本等效电路。,图 3-2 晶体三极管等效电路,混等效电路,直接使用晶体管的混等效电路分析放大器的性能很不方便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时，一般采用Y参数等效电路。晶体管的Y参数等效电路如图3-2(b)所示。,图 3-2 晶体三极管等效电路 Y参数等效电路,其中： Yie输出端交流短路时的输入导纳 Yoe输入端交流短路时的输出导纳 Yfe输出端交流短路时的正向传输导纳 Yre输入端交流短路时的反向传输导纳,在忽略rbe及满足CC的条件下, Y参数与混参数之间的关系为：,(3-1),(3-2),(3-3),(3-4),特别说明： (1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作频率有关，不过当放大器工作在窄带时，Y参数变化不大，可近似看作常数； (2) 在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作在窄带，晶体管一律用Y参数等效。 由图3-2可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程为：,(3-5a),(3-5b),2 放大器的性能参数 根据图3-1可以画出其高频等效电路如图3-3所示。忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图3-3可得：,(3-6a),图 3-3 图3-1高频小信号放大器的高频等效电路,(3-6b),(3) 输出导纳Yo,(3-9),利用式(3-6)和晶体管的Y参数方程(3-5)式，联立可求出放大器的相关参数。 (1) 电压放大倍数K,(2) 输入导纳Yi,(3- 7),(3-8),2019/8/23,22,可编辑,(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1 由于图3-1为一单调谐放大器，通频带B 0.707为：,(3-10),（5）选择性 抑制比： d=20lgAu0/Au(dB) 矩形系数： K0.1=BW0.1/BW0.7,其矩形系数B 0.1仍为9.95。,三、多级单调谐放大器的性能指标,3.3 小信号谐振放大器, 电压增益：如果有n级且各级增益相同,则：,Au,=,Au1 Au2 Au3 Aun,(Au1)n,=, 通频带：, 选择性：,N级的矩形系数为,四、高频谐振放大器的稳定性 1放大器的稳定性 (1) 稳定性的引入：前面分析了高频小信号放大器的性能，但由于晶体管内部存在集基间电容Cbc的反馈，或者通过Y参数的反向传输导纳Yre的反馈，使放大器存在不稳定的问题。,(2) 定性分析 下面分析由于反向传输导纳Yre的反馈引起的不稳定。假设：反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。忽略Rbb的影响, 则由式(3-3)、 (3- 4)有：,考虑谐振频率0附近情况, 有：,其中Zp为有载时并联谐振回路阻抗, 根据第二章(2-9)式，设回路有载谐振阻抗为RL=1/ GL，有：,(3-11a),(3-11b),(3-11c),(3-11d),并将Yoe归入谐振回路负载中，则谐振回路总导纳为：,由上述式(3-11a)(3-11d)可得：,故,(3-11),由上式可得： 当回路谐振时，Yir为一电容（由反向传输导纳引入的输入导纳）； 当 0时， Yir的电导为正，是负反馈。 当 0 时， Yir的电导为负，是正反馈，将导致放大器不稳定。,正反馈使放大倍数增大,负反馈使放大倍数下降,2. 提高放大器稳定性的方法 （1）中和法 图3-5(a)是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的反馈, 从集电极回路取一与 反相的电压 , 通过Cn反馈到输入端。根据电桥平衡有：,则中和条件为,(3-12),中和电容,图 3-5 中和电路 (a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路,中和电容,图 3-6 共发共基电路,（2）失配法 失配法是通过增大放大器的负载导纳，使输出电路失配，以降低输出电压，从而减少对输入端的影响。因此失配法是用牺牲电路增益来换取电路的稳定。共发共基电路是典型的失配法应用。,图 3-7 双栅场效应管调谐放大器,五、双调谐放大器,3.3 小信号谐振放大器,集电极负载为双调谐耦合回路 初、次级均采用了部分接入方式,双调谐放大器性能特点：,双调谐放大器在临界耦合的条件下谐振电压增益是单调谐的1/2倍。,双调谐的通频带和单调谐通频带的关系：,矩形系数小于单调谐，选择性好，即,缺点是调谐不方便。,3.4 集中选频放大器,1、集中选频放大器的组成,第二种形式,第一种形式,2、集中选频滤波器,3.4 集中选频放大器,(1) 陶瓷滤波器,1) 陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”,2) 两端陶瓷滤波器（外形及符号）,两个谐振频率：,3）三端陶瓷滤波器,3.4 集中选频放大器,实物图：,2、集中选频滤波器,3.4 集中选频放大器,(2)声表面波滤波器(SAWF),实物图：,声表面波滤波器应用实例：,V1是预中放部分，起前置放大作用； Z1为SAWF起集中选频作用； TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。,本章小结,高频小信号放大器分为