ch3高频小信号放大器.ppt

第三章高频小信号放大器 教学内容 3 1概述3 2晶体管高频小信号的等效电路与参数3 3单调谐回路放大器3 4多级单调谐回路谐振放大器 3 5双调谐回路谐振放大器3 6谐振放大器的稳定性与稳定措施 高频小信号放大器的特点 放大高频小信号 中心频率在几百kHz到几百MHz 频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内 的放大器 3 1概述 普通调幅无线电广播所占带宽应为 kHz 电视信号的带宽为 M z左右 3 1概述 高频小信号放大器的特点 放大高频小信号 中心频率在几百kHz到几百MHz 频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内 的放大器 高频小信号放大器 谐振放大器 窄带 非谐振放大器 宽带 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 调谐与非调谐 高频小信号放大器的分类 本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器 3 1概述 3 1概述 对于高频小信号放大器来说 由于信号小 可以认为它工作在晶体管或场效应管的线性范围内 这就允许把晶体管看成是线性元件 因此 可作为有源四端网络来分析 高频小信号放大器的主要质量指标 1 增益 放大系数 电压增益 分贝表示 功率增益 2 通频带 3 1概述 3 选择性 矩形系数 表示与理想滤波特性的接近程度 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 3 1概述 抑制比 表示对某个干扰信号fn的抑制能力 用dn表示 3 1概述 4 工作稳定性 指放大器的工作状态 直流偏置 晶体管参数 电路元件参数等发生可能的变化时 放大器的主要特性的稳定 不稳定状态的极端情况是放大器自激 主要由晶体管内反馈引起 使放大器完全不能工作 3 1概述 出于分析的方便 将把稳定性问题及其改善放至最后讨论 低频小信号模型 高频小信号模型 3 1概述 End End 高频小信号放大器的分析方法 晶体管工作在线性区 可看成线性元件 可用有源四端网络参数微变等效电路来分析 3 1概述 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 3 2 2混合 等效电路 3 2 3混合 等效电路参数与形式等效电路 参数的转换 3 2 4晶体管的高频参数 3 2高频小信号等效电路与参数 晶体管等效电路的类型 一类为物理模拟的等效电路 根据晶体管内部发生的物理过程 用电路元件去模拟这些过程的作用 该类型的物理概念比较清楚 初学者容易接受 但分析电路不够方便 另一类为功能模拟的等效电路 根据晶体管三个极对外部电路所呈现的功能来进行模拟 该类型非常便于电路的分析计算 但比较抽象 3 2高频小信号等效电路与参数 晶体管等效电路的类型 物理模拟的等效电路 功能模拟的等效电路 分析高频段运用的共基极电路 适用于分析宽频带电路 主要用于分析低频电路 适用于分析高频窄带调谐电路 3 2 1形式等效电路 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 导纳 参数等效电路 晶体管工作在线性区 可看成线性元件 可用有源四端网络参数微变等效电路来分析 双口网络即具有两个端口的网络 所谓端口是指一对端钮 流入其中一个端钮的电流总是等于流出另一个端钮的电流 而四端网络虽然其外部结构与双口网络相同 但对流入流出电流没有类似的规定 这是两者的区别 双口网络 对于双口网络 在其每一个端口都只有一个电流变量和一个电压变量 因此共有四个端口变量 如设其中任意两个为自变量 其余两个为参变量 则共有六种组合方式 课本61页 也就是有六组可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系 参数方程就是其中的一组 它是选取各端口的电压为自变量 电流为应变量 双口网络 1 Y参数等效电路 适合于窄带谐振放大器的研究 首先将晶体管等效为有源线性双口 四端 网络 双口网络 形式等效电路 形式等效电路 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 受控源 表示输出电压对输入电流的控制作用 反向控制 受控源 表示输入电压对输出电流的控制作用 正向控制 越大 表明晶体管的放大能力越强 越大 表明内部反馈越强 它的存在对实际工作带来很大危害 晶体管的4个 参数为复数 既可以通过测量得到 也可通过查阅晶体管手册得到 晶体管的4个 参数只与晶体管特性有关 而与外电路无关 所以又称为内参数 形式等效电路 2 共射放大器的y参数等效电路 1 晶体管y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 2 共射放大器的y参数等效电路 放大电路的y参数等效电路 yoe 由y参数等效电路可得 I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 各导纳中下标e表示是共射组态下的导纳 1 2 3 为了求出放大电路的输入导纳 输入阻抗 输出导纳 输出阻抗 和电压增益 列出y参数等效电路的电流方程 3 共射电路的输入导纳Yi y参数等效电路 1 晶体管y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 2 共射放大器的y参数等效电路 放大电路的y参数等效电路 yoe 由y参数等效电路可得 3 共射电路的输入导纳Yi Yi Yi的推导思路和过程 把上式代入 1 式得 由结果可知 输入导纳Yi与负载YL有关 这反映了晶体管的内部反馈 而这个反馈是由反向传输导纳yre所引起的 I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 1 2 3 二 y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 放大电路的y参数等效电路 yoe 由y参数等效电路可得 3 共射电路的输入导纳Yi Yi I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 1 2 3 二 y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 放大电路的y参数等效电路 yoe 由y参数等效电路可得 3 共射电路的输入导纳Yi Yi I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 1 2 3 4 共射放大器的输了导纳Yo 二 y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 放大电路的y参数等效电路 yoe V2 IS YS YL 由y参数等效电路可得 3 共射电路的输入导纳Yi Yi Yo推导思路和过程 4 共射电路的输出导纳Yo Yo 由于有yre的存在 所以V2通过反馈仍在输入回路产生电流 I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 1 2 3 由结果可知 输出导纳Yo与信号源导纳YS有关 这也反映了晶体管的内部反馈 而这个反馈仍是由反向传输导纳yre所引起的 断开电流源 仍通过这三个式子找出I2 V2 5 共射放大器的电压增益Au 二 y参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 放大电路的y参数等效电路 yoe V2 IS YS YL 由y参数等效电路可得 Yi Av推导 Yo 如果上式中的y参数全是实数 则说明电路的输出电压与输入电压反相 这就是低频放大器中的结果 I1 yieV1 yreV2 I2 yfeV1 yoeV2 I2 YLV2 1 2 3 总结 晶体管高频小信号等效电路与参数 放大电路的y参数等效电路 yoe V2 IS YS YL Yi Yo 共射电路的输入导纳 共射电路的输出导纳 共射电路的电压增益 3 2 2混合 等效电路 End 一 晶体管混合 等效电路 1 晶体管混合 等效模型 晶体管结构示意图 一 晶体管混合 等效电路 rbb rb e Cb e c e b b rc为集电区体电阻 数值很小可忽略 集电结电容 数值很小 C Cb c rb c为集电结电阻 rbb 为基区体电阻 rb e为发射结电阻 re为发射区体电阻 数值很小可忽略 发射结电容 数值很小 C rb c 晶体管h参数模型 当电路工作在高频信号时 晶体管的等效模型必须考虑极间电容效应 晶体管高频状态下的等效模型称为混合 参数模型 以下借助h参数模型得出 参数模型 晶体管h参数模型只适用于电路工作在中频和低频信号的状态下 rbb 和rb e的串联值就是h参数等效电路中的晶体管输入电阻rbe 1 晶体管混合 等效模型 考虑跨导的h参数等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 因为有rb c的分流作用 此时受控电流源不受Ib控制而受Ib 控制 分析起来不大方便 所以也改写为受Ub e控制 成为压控电流源 控制能力也由 改为跨导gm 1 晶体管混合 等效模型 晶体管结构示意图 借鉴h参数绘出等效电路 考虑到集电结电阻rb c横跨cb 间 亦把此电阻画在图上 rbb rb e Cb e c e b b C Cb c C rb c rb c 一 晶体管混合 等效电路 晶体管的h参数等效电路 1 晶体管混合 等效模型 晶体管高频小信号等效电路与参数 因为有rb c的分流作用 此时受控电流源不受Ib控制而受Ib 控制 分析起来不大方便 所以也改写为受Ub e控制 成为压控电流源 控制能力也由 改为跨导gm 晶体管结构示意图 借鉴h参数绘出等效电路 考虑到集电结电阻rb c横跨cb 间 亦把此电阻画在图上 rb c rbb rb e Cb e c e b b C Cb c C rb c 一 晶体管混合 等效电路 1 晶体管混合 等效模型 考虑极间电容后的混合 模型 C 横跨在集电结电阻rb c两端 这个电路就是晶体管混合 模型 晶体管结构示意图 借鉴h参数绘出等效电路 C C 横跨在发射结电阻rb e两端 rbb rb e Cb e c e b b C Cb c C rb c rb c 一 晶体管混合 等效电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 1 基区电阻rbb 3 混合 模型的主要参数 基区电阻rbb 与h参数电路一样 可查手册 2 发射结电阻rb e 这也和h参数电路一样 其中 0是中频时晶体管的值 晶体管高频小信号等效电路与参数 3 跨导gm 反映放大能力 三个附加电容 Cbe Cce和Cbc 数值很小 可忽略 三 参数与y参数的转换 1 晶体管y参数等效电路的电流方程 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 1 晶体管y参数等效电路的电流方程 输入回路电流方程 输出回路电流方程 y参数电流方程 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 2 晶体管 参数等效电路的电流方程输入回路电流方程 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 本支路电流表达式 本支路电流表达式 yb e yb c 输入回路的电流节点方程为 3 2 14 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 联立此四式可得 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 yb e yb c 3 2 14 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 输出回路电流方程推导 4 2 13 4 2 14 4 2 15 式推导 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 yb e yb c 3 2 13 3 2 15 研究输出回路电流方程 整理此式得 3 2 15 式 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 式中导纳表达式 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 yb e yb c 3 2 13 3 2 15 其中yb c gb c j Cb c yb e gb e j Cb ec Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 输出回路电流方程 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 3 2 13 3 2 15 其中yb c gb c j Cb c 晶体管 等效电路一般符合以下条件gm yb e yb c gce gb c yb e gb e j Cb ec Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 2 晶体管 等效电路的电流方程 y参数电流方程 其中yb c gb c j Cb c yb e gb e j Cb ec Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 3 参数与y参数的关系 重复 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 3 参数与y参数的关系 y参数电流方程 其中yb c gb c j Cb c 对比晶体管 等效电路电流方程和y参数电流方程可得y参数与 参数间的关系 再把 参数导纳形式代入下四式得 yb e gb e j Cb ec Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 参数与y参数的表达式 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 y参数电流方程 每个等式的左边是y参数 等式右边是 参数 四个y参数均是复数 为方便计算 把每个等式写成标准的复数形式 3 参数与y参数的关系 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 参数与y参数的复数表达式 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 y参数电流方程 yie gie j Cie yre yre re yfe yfe fe yoe goe j Coe 3 参数与y参数的关系 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc 参数与y参数的复数表达式 重复 晶体管高频小信号等效电路与参数 三 参数与y参数的转换 y参数电流方程 通过整理得 令a 1 rbb gb e b Cb erbb 3 参数与y参数的关系 Ib yieVb yreVc Ic yfeVb yoeVc fe arctan b a re 2 arctan b a 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 晶体管高频小信号等效电路与参数 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 三极管的放大倍数 和 在一定频率范围内是不变的 但当频率增加到一定大小后 由于PN结电容的存在 将随着频率的升高而下降 频率参数就是表征电流放大倍数随频率而变化的参数 共发射极截止频率f 设三极管在低频时的共射电流放大倍数为 0 此时为最大值 当工作频率升高至使三极管的 下降至0 707 0时所对应的工作频率 称为共发射极截止频率f f f O 0 707 0 由曲线知 在较低频率段是不变 数值为 0 但当频率高于某一数值后 开始下降 0 这个频率f 就称为共射极截止频率 在工程上一般认为此时三极管已经没有放大能力 所以三极管是不能在此频率的范围外工作的 f 表达式 晶体管高频小信号等效电路与参数 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 共发射极截止频率f 设三极管在低频时的共射电流放大倍数为 0 此时为最大值 当工作频率升高至使三极管的 下降至0 707 0时所对应的工作频率 称为共发射极截止频率f 共射电流放大倍数与频率的关系为 因为 是相量 所以必须写成复变量形式 其模 即电流放大倍数的数值 为 由此可绘出如右图所示的共射电流放大倍数随频率变化的曲线 f f 0 707 0 0 O 2 特征频率fT 晶体管高频小信号等效电路与参数 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 2 特征频率fT 当共射极电流放大倍数 下降到等于1时所对应的频率 称为特征频率fT 3 共基极截止频率fhfb 3 共基极截止频率f 同理 共基截止频率f 设三极管在低频时的共基电流放大倍数为 0 此时为最大值 当工作频率升高至使三极管的 下降至0 707 0时所对应的工作频率 称为共基极截止频率f f f O 0 707 0 0 共基极截止频率f 远大于共发射极截止频率f 其关系式如下 f 1 f 在正常情形下 1 所以有 f f 所以在高频段和宽频带的放大器中 多使用共基电路 晶体管高频小信号等效电路与参数 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 2 特征频率fT 如在电视机的第一级与天线相连的高频接收器 俗称高频头 中 基本上都使用共基极电路 因为电视信号的频率都比较高 3 共基极截止频率f 4 最高振荡频率fmac 当晶体管的功率增益AP 1时工作频率称为最高振荡频率fmax fmax fmax表示一个晶体管所能适用的最高极限频率 在此频率工作时 晶体管已得不到功率放大 当f fmax时 无论用什么方法都不能使晶体管产生振荡 晶体管高频小信号等效电路与参数 四 晶体管的高频参数 1 共发射极截止频率f 2 特征频率fT 4 最高振荡频率fmax 1 为了使电路工作稳定且有一定的增益 晶体管的实际工作频率应等于最高振荡频率的1 3 1 4 晶体管的fmax由下式决定 3 3单调谐回路谐振放大器 3 3 1电压增益 3 3 2功率增益 3 3 3通频带与选择性 3 3 4级间耦合网络 本节重点分析该类放大器的主要性能指标 增益 带宽 选择性 引言 单调谐回路谐振放大器的特点是 1 放大电路中集电极负载是一个单回路的LC并联谐振回路 它谐振于放大器的中心频率 2 单回路LC并联谐振回路采用自耦变压器形式 即抽头形式 以保证LC回路性能受到的影响为最小 3 本级电路与下级负载的联接采用变压器耦合形式 3 y参数等效电路LC并联谐振回路 单调谐回路谐振放大器 一 单调谐谐振放大器y参数等效电路 1 交流等效电路 2 y参数等效电路 其中GP是谐振时LC并联回路的阻抗 三极管输出y参数等效电路 单调谐回路谐振放大器 一 单调谐谐振放大器y参数等效电路 1 电路元件的作用 2 交流等效电路 晶体管集发极间等效电流源 3 y参数等效电路 Y L三极管的等效负载 Y L是晶体管在1 2端间看来的等效负载 y参数的意义 单调谐回路谐振放大器 一 单调谐谐振放大器y参数等效电路 1 电路元件的作用 2 交流等效电路 晶体管集发极间等效电流源 3 y参数等效电路 晶体管放大作用的等效电流源 晶体管的输出电导go1 晶体管的输出电容Co1 负载的导纳YL gi2 j Ci2 Y L三极管的等效负载 二 电压增益AV1 电压增益定义和表达式 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 Y L 晶体管在1 2两点间的等效负载导纳 即下级晶体管输入导纳Ci2和gi2反射回1 2两点间的导纳和LC并联谐振回路折算至1 2两点间的等效导纳 参考教材P63式 3 2 10 yoe 晶体管的输出导纳 yoe go1 j Co1 Y L三极管的等效负载 yoe 总导纳的意义 单调谐回路谐振放大器 这是1 2点间的总纳导 Y L三极管的等效负载 yoe yoe Y L 1 2两点间的等效负载导纳的总和 Yoe Y L 显然 要写出本电路电压增益的表达式 关键是求出Y L 1 电压增益的一般表达式 yoe 晶体管的输出导纳 yoe go1 j Co1 Y L 晶体管在1 2两点间的等效负载导纳 即下级晶体管输入导纳Ci2和gi2反射回1 2两点间的导纳和LC并联谐振回路折算至1 2两点间的等效导纳 单调谐回路谐振放大器 Y L三极管的等效负载 yoe 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 1 首先把Ci2和gi2折算至LC回路 单调谐回路谐振放大器 Y L三极管的等效负载 yoe 1 电压增益的一般表达式 1 首先把Ci2和gi2折算至LC回路 2 Y L的推导 Ci2 p22Ci2 gi2 p22gi2 其中p2 N2 N LC回路的总阻抗 C Ci2 C g gi2 GP C g 注 假定L2与L之间耦合很紧 L2可以看成是在N2处的抽头 可参考教材P33式 2 3 21 或第二章第3节有关内容 2 再把C 和g 折算至1 2端 单调谐回路谐振放大器 Y L三极管的等效负载 yoe 1 电压增益的一般表达式 C g 2 Y L的推导 其中p2 N2 N 2 再把C 和g 折算至1 2端 1 首先把Ci2和gi2折算至LC回路 C C P12 g g P12 其中p1 N1 N Ci2 p22Ci2 gi2 p22gi2 LC回路的总阻抗 C Ci2 C g gi2 GP 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Ci2 p22Ci2 gi2 p22gi2 LC回路的总阻抗 C Ci2 C g gi2 GP 其中p2 N2 N 2 再把C 和g 折算至1 2端 1 首先把Ci2和gi2折算至LC回路 C C P12 g g P12 其中p1 N1 N 2 3 Y L表达式 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Ci2 p22Ci2 gi2 p22gi2 LC回路的总阻抗 C Ci2 C g gi2 GP 其中p2 N2 N 2 再把C 和g 折算至1 2端 1 首先把Ci2和gi2折算至LC回路 C C P12 g g P12 Y L 3 Y L表达式 Y L g yC yL1 gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 其中p1 N1 N 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 Y L 回路总阻抗Y 表达式 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 yoe go1 j Co1 代入后总阻抗Y 中的所有电容相加后用C 表示 谐振时电路的总阻抗为 谐振电路一般工作在谐振状态 谐振时有j C j L1 0 同时GP很小 可忽略 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 谐振时电路的总阻抗为 3 谐振时线圈初级的AVO 单调谐回路谐振放大器 1 电压增益的一般表达式 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 谐振时电路的总阻抗为 单调谐回路谐振放大器 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 谐振时电路的总阻抗为 4 谐振时的线圈次级增益AVO 单调谐回路谐振放大器 2 Y L的推导 Y L gi2 L2 Vi2 1 Ci2 N2 L1 N1 谐振时电路的总阻抗为 AVO Vi2 Vi1 利用了变压器变压原理 利用p1 N1 N和p2 N2 N 讨论p12go1 p22gi2在电路里的意义 得出匹配时AVO的值AV0max 讨论匹配条件 单调谐回路谐振放大器 2 Y L的推导 谐振时电路的总阻抗为 谐振放大时1 j L1 j C 0 GP亦可忽略 所以电路只有电导go1和gi2 其中p12go1是晶体管输出电导go1折算至a b点的阻抗 而p22gi2是负载电导gi2折算至a b点的阻抗 p12go1 p22gi2 AVO Vi2 Vi1 单调谐回路谐振放大器 AVO Vi2 Vi1 5 匹配条件6 谐振和匹配时总电压增益 单调谐回路谐振放大器 最后讨论匹配时电路输出的总电压增益AVOmax 因为GP p12go1 p22gi2 5 匹配条件 p12go1 p22gi2 有p12go1 p22gi2 GP 2 AVO Vi2 Vi1 得 和 代入此式 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 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 三 功率增益Ap 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 1 谐振时功率增益Ap0 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 其中导纳变换利用p12yfe 电压变换利用了Vi1 p1 1 谐振时功率增益Ap0 负载获得的功率为Po 输出功率Po Vab2p22gi2 输入功率Pi Vi12gi1 其中gi1是本级晶体管的输入电导 G P 其中Vab Io G P p1yfeVi1 G P 把Pi和Po式代入定义式得 定义 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 1 谐振时功率增益Ap0 G P 功率增益Ap0表达式 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 本页完 1 谐振时功率增益Ap0 G P gi1 本级晶体管输入电导 gi2 下级晶体管输入电导 若采用相同晶体管 则 gi2 gi1 得 其中 括号内式子 参考教材P71式 3 3 3 的AVO表达式 是谐振放大电路的电压增益 Ap0 AVO 2 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 1 谐振时功率增益Ap0 G P gi1 本级晶体管输入电导 gi2 下级晶体管输入电导 得 其中 Ap0 AVO 2 2 谐振及匹配时的最大功率增益Ap0max 1 不考虑损耗GP时 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 本页完 1 谐振时功率增益Ap0 G P gi1 本级晶体管输入电导 gi2 下级晶体管输入电导 Ap0 AVO 2 2 谐振及匹配时的最大功率增益Ap0max 1 不考虑损耗Gp时 Ap0max AVOmax 2 Ap0max yfe 2 4go1gi2 参考本课件P69知匹配时的电压增益为 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 2 谐振及匹配时的最大功率增益Ap0max 1 不考虑损耗Gp时 Ap0max AVOmax 2 Ap0max yfe 2 4go1gi2 2 考虑损耗GP时 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 本页完 2 谐振及匹配时的最大功率增益Ap0max 1 不考虑损耗Gp时 Ap0max AVOmax 2 Ap0max yfe 2 4go1gi2 2 考虑损耗Gp时 详细推导自行参考教材 QL 有载品质因数 Q0 无载品质因数 3 考虑损耗Gp时的电压增益AVOmax 考虑损耗Gp的电压增益AVOmax时 可以通过功率Ap0max反推得 一点说明 单调谐回路谐振放大器 三 功率增益Ap 继续 本页完 2 谐振及匹配时的最大功率增益Ap0max 1 不考虑损耗Gp时 Ap0max AVOmax 2 Ap0max yfe 2 4go1gi2 2 考虑损耗Gp时 说明 采用共发射极电路时 最大功率增益与最小噪声系数可近似地同时获得满足 而在工作频率较高时 则采用共基极电路可以同时获得最小噪声系数与最大功率增益 3 考虑损耗Gp时的电压增益AVOmax QL 有载品质因数 Q0 无载品质因数 四 单调谐放大器的通频带 1 单调谐放大器的通频带 单调谐回路谐振放大器 四 单调谐放大器的通频带 继续 本页完 单调谐放大器的通频带由并联LC回路的有载品质因数QL决定 遵循LC回路通频带的一般表达式 G P C 其中 或 1 单调谐放大器的通频带 举例 单调谐回路谐振放大器 四 单调谐放大器的通频带 继续 本页完 单调谐放大器的通频带由并联LC回路的有载品质因数QL决定 遵循LC回路通频带的一般表达式 其中 或 1 单调谐放大器的通频带 QL越大 通频带越窄 QL越小 通频带越宽 QL的大小必须根据电路需要而定 例如 AM收音机的中频为fo 465kHz 通频带2 f0 7 8kHz 那么所需的有载品质因数QL为 又如某一雷达接收机的中频为fo 30MHz 频带2 f0 7 10MHz 那么所需的有载品质因数QL为 这时就需要在中频LC回路上并上一定数值的电阻 增大损耗 2 利用通频带表达电压增益 单调谐回路谐振放大器 继续 本页完 单调谐放大器的通频带由并联LC回路的有载品质因数QL决定 遵循LC回路通频带的一般表达式 其中 或 1 单调谐放大器的通频带 2 利用通频带表示电压增益 四 单调谐放大器的通频带 把QL式代入通频带表达式再整理 G P 4 C f0 7 单调谐放大器电压增益的表达式 对上式意义的讨论自行阅读教材P74 参考本节课件P69结论 五 单调谐放大器的选择性 矩形系数 求单调谐放大器的2 f0 1 单调谐回路谐振放大器 五 单调谐放大器的选择性 矩形系数 继续 本页完 单调谐放大器的选择性的质量一般通过矩形系数表示 把Av Av0 0 1代入上式可得2 f0 1的宽度 根据并联谐振回路的原理知谐振曲线遵循以下关系 矩形系数的定义 矩形系数一定大于 其值越接近1 则表明电路的选择性越好 Av0是谐振时的电压增益 Av是单调谐放大器的一般电压增益 求出2 f0 1的表达式即可可求出矩形系数 单调谐放大器的矩形系数 单调谐回路谐振放大器 五 单调谐放大器的选择性 矩形系数 继续 本页完 根据并联谐振回路的原理知谐振曲线遵循以下关系 矩形系数的定义 Av0是谐振时的电压增益 Av是单调谐放大器的一般电压增益 本电路的通频带为 把Av Av0 0 1代入上式可得2 f0 1的宽度 单调谐放大器的矩形系数为 单调谐放大器的矩形系数远大于1 因此其选择性较差 3 6谐振放大器的稳定性与稳定措施 3 6 1谐振放大器的稳定性 3 6 2单向化 3 6 1谐振放大器的稳定性 以上分析时 假定yre 0 即输出电路对输入端没有影响 放大器工作于稳定状态 下面 讨论内反馈yre的影响 1 放大器的输入导纳和输出导纳 引用式 3 2 6 和式 3 2 9 结果 可知 如果放大电路输入端也接有谐振回路 或前级放大器的输出谐振回路 那么输入导纳Yi并联在放大器输入端回路后 假定耦合方式是全部接入 2 自激振荡的产生 以输入导纳的影响为例 图3 6 1放大器等效输入端回路 实际电路中 3 6 1谐振放大器的稳定性 所谓 谐振 就能量关系而言 是指 回路中储存的能量是不变的 只是在电感与电容之间相互转换 外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量 以维持回路的等幅振荡 此时 如果g gs gie gF 0 即整个回路的能量消耗为零 回路中储存的能量恒定 在电感与电容之间相互转换 回路中的等幅振荡得以维持 而不需外加激励 自激振荡 3