通信电子线路 第 03 章 高频小信号放大器.ppt

通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 1 第3章高频小信号放大器 3 1概述3 2晶体管高频小信号等效电路与参数3 3晶体管谐振放大器3 4谐振放大器的稳定性3 5非调谐式放大器与集成电路放大器 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 2 3 1概述 主要用途 接收机中混频前的射频放大器接收机中混频后的中频放大器工作频率 中心频率很高 几百KHz 几百MHz 频谱宽度相对较窄 几KHz 数十MHz AM 535 1605K 9KHz FM 88 108M 350KHz工作状态 信号较小 故工作在线性放大状态 甲类状态 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 3 3 1概述分类 1 高频小信号放大器的分类按所用器件 晶体管 BJT 场效应管 FET 集电电路 IC 按频谱宽度 窄带放大器 宽带放大器按电路形式 单级放大器 级联放大器按负载性质 谐振放大器 非谐振放大器谐振放大器 采用谐振回路作负载的放大器 具有放大 滤波和选频的作用 非谐振放大器 由阻容放大器和各种滤波器组成 其结构简单 便于集成 本章主要学习 单级 窄带 谐振放大器 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 4 3 1概述指标 2 高频小信号放大器的质量指标1 增益 放大系数 电压增益功率增益2 通频带3dB带宽 B0 7 2 f0 73 选择性 矩形系数 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 5 3 1概述指标 抑制比 对某个干扰信号fn的抑制能力4 工作稳定性电源电压及器件参数的变化会导致不稳定现象 增益改变 中心频率漂移 通频带变窄等极端情况下 在高频工作时 晶体管内反馈和寄生反馈较强 因此高频放大器很容易自激 放大器不能工作 5 噪声系数多级放大器中关键在于减小前级电路的内部噪声 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 6 3 2晶体管高频小信号等效电路与参数 1 物理模拟等效电路低频小信号微变等效电路混合 型等效电路简化 高频时 结电容的影响更大 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 7 3 2晶体管高频小信号等效电路与参数 2 形式等效电路双端口网络 四端网络可取任意两个作为自变量H参数等效电路HybridParameterModelI1 V2做自变量 常用于低频小信号分析 hie rb e hfe 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 8 3 2晶体管高频小信号等效电路与参数 2 形式等效电路双端口网络 四端网络可取任意两个作为自变量Y参数等效电路Y ParameterModelV1 V2做自变量 常用于高频小信号分析 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 9 3 2晶体管高频小信号等效电路与参数 yi输出短路时的输入导纳 yr输入短路时的反向传输导纳 yo输入短路时的输出导纳 yf输出短路时的正向传输导纳 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 10 3 2晶体管高频小信号等效电路与参数 3 Y参数与混合 型等效电路参数的转换 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 11 3 3晶体管谐振放大器 晶体管低频小信号放大器的分析方法 对比 直流通路 规则 交流信号源为零 C开路 L短路得到静态工作点 IBQ ICQ VCEQ VBEQ交流通路 规则 直流电源为零 C短路 L开路微变等效电路分析 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 12 3 3晶体管谐振放大器 晶体管高频小信号放大器直流通路 得到静态工作点IBQ ICQ VCEQ VBEQ交流通路 高频小信号等效电路 混合 型或Y参数等效电路高频窄带选择性问题 放大 选频 放大 选频 分别实现 同时完成 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 13 3 3晶体管谐振放大器 一 单级单调谐回路谐振放大器全部接入 抽头接入 直流通路 交流通路 大电感开路 大电容短路注意保留谐振回路的LC 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 14 3 3晶体管谐振放大器 a b 1 等效电路分析内部方程外部方程2 质量指标 Av Ap f0 2 f0 7等 1 电压增益 由 抽头关系 电压增益 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 15 3 3晶体管谐振放大器 也可以换个角度分析 a b a b YL 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 16 3 3晶体管谐振放大器 谐振时 电压增益是频率的函数 谐振时 电压增益达到最大 输出电压与输入电压相差180 fe yfe是复数 选择正向传输导纳yfe较大的三极管2 谐振时功率增益Po Pi没有回路损耗 Rp 时匹配条件 考虑插入损耗 并联谐振 a b 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 17 3 3晶体管谐振放大器 3 通频带谐振曲线同并联谐振回路一样4 选择性单调谐放大器矩形系数远大于1 选择性比较差采用耦合谐振回路 双调谐放大器 可改善选择性 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 18 3 3晶体管谐振放大器 5 带宽增益积电压增益的另一种形式带宽增益积为常数讨论 电路确定后 增加带宽会导致电压增益下降设计电路时 为提高带宽增益积 希望yfe大 C 小但C 不能太小 否则不稳定电容影响会增大 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 19 3 3晶体管谐振放大器 例 单调谐回路放大器如图所示 设负载是与该放大器相同的下一级放大器 L13 1 5uH C 12pF Q0 100N12 16圈 N13 20圈 N45 4圈BJT的参数为 gie 1 1 10 3S goe 1 1 10 4S yfe 0 08S Cie 25pF Coe 6pF求 f0 AV0 2 f0 7解 抽头系数 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 20 3 3晶体管谐振放大器 调谐频率求增益求通频带 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 21 3 3晶体管谐振放大器 二 多级单调谐回路谐振放大器 如上例 1 电压增益2 通频带3 选择性矩形系数增益提高 通频带减小 选择性改善 m 3后不明显 各级相同时 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 22 3 4谐振放大器的稳定性 一 自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳 YF 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 23 3 4谐振放大器的稳定性 一 自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳 YF yre影响之一 gF改变回路的Q值 bF会引起回路失谐 多级放大器调整困难 yre影响之二 反向传输导纳yre的存在可能引起自激 gF是频率的函数 在某些频率上可能为负值 即呈负电导性 使回路的总电导减小 即负电导gF供给回路能量 出现正反馈 当gF完全抵消掉回路原有电导时 放大器失去放大作用 处于自激振荡工作状态 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 24 3 4谐振放大器的稳定性 二 放大器产生自激的条件稳定系数 yre 反馈越强 S接近甚至小于1 系统不稳定yre 反馈越弱 S 1 系统稳定 S常取5 10三 克服自激的方法解决思路 晶体管单向化 消除反向传输导纳的影响常用方法 中和法 失配法 YF 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 25 3 4谐振放大器的稳定性 1 中和法 通过添加外部反馈支路来中和 抵消 晶体管的内部反馈 实现信号单向传输 外加中和电容CN 电桥平衡时 CD两端的电压Vo不会反映到AB端 即对应两边阻抗之比相等 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 26 3 4谐振放大器的稳定性 2 失配法阻抗匹配时 负载得到最大功率 同时反馈量也增加失配法是使阻抗失配 降低增益来换取工作的稳定性使负载导纳Y L取得足够大 满足yoe Y L yfeyre 则输入导纳Yi yie 可基本消除YF的不利影响 但Y L的增大 将使电压放大倍数减小 例 共发 共基级联电路V2共基组态输入阻抗很小 V1共发组态输出阻抗较高 V1和V2严重失配 可克服自激 另外 V2输出阻抗很高 连接调谐回路可不用抽头 通信电子线路第3章高频小信号放大器 Page 27 3 4谐振放大器的稳定性 中和法与失配法比较中和法 优点 简单 增益高缺点 只能在一个频率上完全中和 不适合宽带 晶体管离散性大 实际调整麻烦 无法批量生产 对放大器由于温度等原因引起各种参数变化没有改善效果 失配法 优点 性能稳定 能改善各种参数变化的影响 频带宽 适合宽带放大 适于波段工作 生产过程中无需调整 适于大量生产 缺点