Chapter3-高频小信号放大器V1.0...ppt

西安邮电大学 高频电子线路 第三章高频小信号放大器 第三章高频小信号放大器 主要内容高频小信号放大器的指标 3 1 晶体管高频小信号等效电路与参数 3 2 晶体管高频小信号谐振放大器 3 3 3 4 小信号谐振放大器的稳定性 3 6 本次课主要内容 掌握高频小信号放大器的特点 指标 3 1 掌握Y参数等效模型 y参数和 参数之间关系 3 2 掌握晶体管高频参数 3 2 了解 参数模型 3 2 高频放大的必要性无线信号 无线信道 有衰减远距离传输 距离越远 衰减越大接收设备接收到的高频电平 只有微伏级 高频小信号放大器主要应用于接收设备中的高频放大器和中频放大器中 概述 小信号放大放大器工作在线性区 可以应用二端口网络分析信号频谱 输入与输出完全相同 高频小信号放大器的特点 高频小信号放大器的特点 B f0小 谐振回路作为负载信号频谱宽度 有限噪声 干扰 全频范围目的 提取有用信号 抑制无用信号 高频小信号放大器的指标 1增益电压增益 Au 放大器输出电压与输入电压之比功率增益 AP 放大器输出功率与输入功率之比 高频小信号放大器的指标 2中心频率F0调谐放大器的工作频率一般为几百KHz 几百MHz调谐放大器的主要指标选择有源器件和计算谐振回路参数的依据 高频小信号放大器的指标 2通频带B放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对应的频带宽度 常用B或者2 f0 7表示 输入信号的频率在通频带内的信号正常放大通频带外的信号不能正常放大 即电压增益小 可近似认为不能通过放大器 3矩形系数Kr0 1矩形系数表征放大器选择性好坏的一个选择性 表示选取有用信号 抑制无用信号的能力理想 矩形 高频小信号放大器的指标 高频小信号放大器的指标 4工作稳定性指放大器的直流偏置 晶体管参数 电路元器件参数等发生变化时 放大器主要性能的稳定程度主要不稳定现象 增益变化中心频率偏移通频带变化谐振曲线变形自激 最坏情况5噪声系数NF表征放大器性能好坏的一个参量 晶体管高频小信号等效电路 y参数等效电路适合于窄频带 小信号放大器混合 等效电路适合于宽频带 小信号放大器在分析高频小信放大器时 采用 参数等效电路进行分析是比较方便的 以y参数等效电路为主 y参数等效电路 二端口网络的y参数测量 四个参数均具有导纳量纲 节点电流方程 Y参数 共发射极晶体管y参数 y参数等效电路 Yie是晶体管输出端短路时的输入导纳 反映了输入电压对输入电流的控制作用 yie gie j CieYfe是晶体管输出端短路时的正向传输导纳 反映了输入电压对输出电流的影响 即反映了晶体管的放大能力 Yre是晶体管输入端短路时的反向传输导纳 反映了输出电压对输入电流的影响 即晶体管内部的反馈作用 Yoe是晶体管输入端短路时的输出导纳 反映了输出电压对输出电流的作用 其倒数是电路的输出阻抗 yoe goe j Coe 共发射极晶体管 y参数等效电路 节点电流方程 等效y参数模型 共发射极晶体管 输入 输出阻抗 y参数等效电路 混合 等效电路和y参数等效电路关系 共发射极晶体管 其中 混合 等效电路和y参数等效电路关系 共射短路电流放大系数 是指混合 型等效电路输出交流短路时 集电极电流Ic与基极电流Ib的比值 当输出端短路后 若忽略rb c rb e Cb e和Cb c三者并联 其中 高频小信号调谐放大器 u54 u31 u21 321 54 yie yoe yreuce yfeube C yL L 二 放大器性能参数分析 ube uce uce u54 u31 u21 ube uce yL u54 u31 u31 p1yfeube p1yfeube u31 u31 多级调谐放大器分析 仿真 2 n级放大器的矩形系数 高频调谐放大器的稳定性 提高稳定性的措施 中和法适用于 固定频率的调谐放大器 中和法只能在某一频率上抵消Cb c 2 失配法 通过增大负载导纳 L 使输出电路严重失配 回路总电导g 增大 输出电压相应减小 从而反馈到输入端的电流减小 这样对输入端的影响也就减小了 可见 失配法是用牺牲增益来换取电路稳定的 用两只晶体管按共发一共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法 由于共基电路的输入导纳较大 当它和输出导纳较小的共发电路连接时 相当于增大共发电路的负载导纳而使之失配 从而使共发晶体管内部反馈减弱 稳定性大大提高 共发电路在负载导纳很大的情况下 虽然电压增益减小 但电流增益仍较大 而共基电路虽然电流增益接近1 但电压增益却较大 所以二者级联后 互相补偿 电压增益和电流增益都比较大 而且共发一共基电路的上限频率很高 小信号集中选频放大器 由集中选择滤波器及多级宽带放大器组成 特点 调整简单 电路稳定性较好 1压电陶瓷滤波器 压电效应 形变 电压 谐振2声表面波滤波器SAWF 特点 体积小 重量轻 带宽较宽 30 K0 1 1 工作频率 1MHZ 1GHZ 采用专用集成电路 小结1谐振放大电路的作用 2电路组成 谐振系统的形式 谐振系统的作用 3主要技术指标 1 谐振电压增益 2 通频带 3 矩形系数 4提高稳定性的措施 选频 放大谐振系统 放大器LC谐振回路 集中型滤波器选择有用信号 抑制干扰 中和法 失配法 5分析方法 更重要 1 分析工具 Y参数等效电路 混合 型等效电路 2 分析步骤 原电路高频交流等效电路 耦合电容 旁路电容短路 小信号Y参数等效电路 例2 1 在图2 2 2中 已知工作频率 0 MHz UCC e mA 晶体管采用 型高频管 其 参数在上述工作条件和工作频率处的数值如下 gie 12mS Cie 12pF goe 400 S Coe 9 5pF yfe 58 3mS fe 22 yre 310 S re 88 8 回路电感 H 接入系数 1 2 0 负载是另一级相同的放大器 求谐振电压增益振幅 u0和通频带 0 7 并问回路电容 是多少时 才能使回路谐振 解 忽略 re的