高频电子线路小信号放大器资料PPT课件

.,1,第三章高频小信号放大器,主要内容高频小信号等效电路与参数单级、多级单调谐回路谐振放大器双调谐谐振放大器谐振放大器的稳定性基本要求了解高频小信号放大器的工作原理及特点；掌握高频小信号放大器的电路组成、高频等效电路、参数等效电路；掌握高频小信号放大器放大倍数、输入阻抗、输出阻抗计算公式的使用；,.,2,理解高频小信号放大器的内部反馈及稳定工作条件,掌握消除内部反馈的原理与基本方法。掌握高频小信号放大器阻抗匹配的概念与基本计算方法。,.,3,3.1概述,3.1.1高频小信号放大器的功能功能：放大和选频；中心频率：几百千赫几百兆赫；频带宽度：几KHz几十MHz。高频小信号放大器通常以各种选频电路作负载，由于信号较小，工作在线性范围内(甲类放大状态),常采用线性模型的等效电路分析法。,.,4,3.1.2高频小信号放大器的分类,按频带宽度分,窄带放大器：以各种选频电路作负载。,宽带放大器：采用无选频作用的电路作负载。,按负载性质分,调谐放大器,集中选频放大器：以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载,单调谐放大器：输出端接调谐回路,双调谐放大器：输入、输出端都接调谐回路,参差调谐放大器：调谐回路的谐振频率不同,使用谐振回路作为负载的放大器,.,5,3.1.3高频小信号放大器的主要性能指标增益电压增益：功率增益：分贝表示：式中，分别为放大电路中心频率上的输出、输入电压有效值；分别为放大电路中心频率的输出、输入功率，常用分贝表示。,.,6,通频带放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频率宽度称为放大器的通频带。常用表示，也称为3dB带宽。,图3-1通频带的定义,.,7,放大器的通频带取决于回路的结构形式和回路的等效品质因素。放大器的总通频带随着级数的变化和改变。放大器的增益带宽积为常数。选择性放大器的选择性常用矩形系数和抑制比(抗拒比)来表示。(1)矩形系数矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量，如,.,8,图3-2示，愈接近1越好。(2)抑制比表示对带外某一特定干扰信号的抑制能力，其定义为式中，是中心频率上的功率增益；是某一特定频率上的功率增益。也可用分贝表示,图3-2放大器矩形系数的定义,.,9,抑制比也可用电压增益表示。稳定性工作稳定性指放大器的主要性能的稳定程度。不稳定现象:增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。主要原因：晶体管的寄生反馈作用。措施：限制每级增益；减小晶体管的内反馈（中和或失配方法等）。,或,.,10,噪声系数噪声系数是用来表征放大器本身产生噪声电平大小的一个参数。越接近1越好。放大器的性能指标相互之间既有联系又有矛盾。如稳定性和增益，通频带和选择性等。,.,11,3.2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）晶体管都可视为二端口网络，如图3-3示。任一线性二端口网络，必须有四个变量描述。根据选择的自变量和因变量的不同，常用的有四种参数系：H参数混合参数；Z参数阻抗参数；Y参数,图3-3共射晶体管网络,.,12,导纳参数；A参数传输参数。对高频小信号放大电路的分析，常采用Y参数等效电路。如图3-4示，其为晶体管的Y参数等效电路。设输入电压和输出电压为自变量，输入电流和输出电流为因变量，其网络方程为,图3-4Y参数等效电路,.,13,即式中，、是晶体管的“内参数”，它们由实验方法测量而得，分别表示为,.,14,根据Y参数表示的网络方程和Y参数的基本定义，可画出图3-4所示的Y参数等效电路。,.,15,3.2.2混合型等效电路,如果我们用集中元件R、L、C模拟晶体管的内部特性，这样的电路称为混合型等效电路。如图3-5示。,图3-5混合型等效电路,.,16,是受控电流源，表示晶体管放大增益的等效电流发生器，它模拟晶体管的放大作用，反映了晶体管的放大能力，即低频时简化混合型等效电路在一定高频段工作时，由于电路中的电阻、电容并联，混合型等效电路可进一步简化如图3-6示。,.,17,工作频率范围不同时，其等效电路可进行不同的简化。,图3-6简化混合型等效电路,.,18,3.2.3晶体管共发射Y参数和混合参数间的关系,根据定义，令,图3-7简化混合型等效电路,利用图3-7示简化混合型等效电路。,.,19,由定义有,由定义有,.,20,因而引起较小，,.,21,所以根据定义，令如图3-8示，即将输入短路。,图3-8简化混合型等效电路,.,22,由定义,.,23,所以由定义,.,24,所以注：由于，上述各式中近似相同。,.,25,3.2.4晶体管的高频参数,截止频率高频晶体管发射极电流放大系数下降到低频电流放大系数的倍时，所对应的频率称为截止频率。,.,26,特征频率当|=1时所对应的工作频率称为特征频率。令则若时又得，即特征频率=直流短路电流放大倍数（）,.,27,最高振荡频率晶体管的功率增益时所对应的频率称为最高振荡频率。可以证明得到,表示晶体管的最高极限频率。晶体管的实际工作频率约为最高振荡频率的1/3至1/4。,.,28,三个频率参数的关系：,图3-9截止频率和特征频率,.,29,3.3小信号谐振放大器,3.3.1单调谐谐振回路放大器单级单调谐放大器是晶体管和并联谐振回路组成的，如图3-10示。,图3-10单调谐回路共发放大器,.,30,直流偏置由来实现，决定工作点；为高频旁路电容；为滤波电路，负压供电；组成LC谐振回路，用来加宽回路通频带；假设是并联回路本身的损耗其高频等效电路如图3-11示。,采用分压式稳定偏置电路；晶体管工作在甲类放大状态；输出端采用并联谐振回路，起选频作用，晶体管的集电极采用部分接入，以提高谐振回路的有载Q值；,.,31,图3-11单调谐回路共发放大器等效电路,由图3-11可知,3.3.2放大器的主要技术指标,电压增益,.,32,代表由集电极向右看的回路导纳（对外电路而言是上负下正，故有一负号）因为（2）式（3）式，所以其中,注：教材P74图3-9中方向与此相反,部分(),为回路的谐振导纳。,.,33,所以由,，知,因为,，所以,是负载回路两端的导纳，它包括回路本身元件,和下一级的输入导纳，即,.,34,令,，进一步把,和,代入,，可得,和,分别是放大器的输出导纳和输出电容；,.,35,令,，则,式中，,为放大器调谐回路的谐振频率；,是工作频率,对谐振频率,的偏调；,是回路的有载品质因素，即,所以,.,36,功率增益讨论谐振时的功率增益：输出端负载上获得的功率；：放大器的输入功率；所以,.,37,用dB表示时如果回路本身损耗与相比可以忽略,则由匹配条件则可获得最大功率增益但实际情况回路本身的损耗不能忽略,则考虑时最大功率增益可表示为,.,38,式中，为回路的有载品质因素;为回路的空载品质因素;而称为回路的插入损耗。如果用晶体管的物理参数来表示其最大功率增益为,.,39,放大器的通频带放大器随频率而变化的曲线，叫做放大器的谐振曲线，如图3-13示。,图3-13理想和实际的选频曲线,BW0.7,BW0.1,0,f,0.707,1,0.1,.,40,因为则,.,41,当时，得。所以因为，则所以有,.,42,如果抽头，则因此，放大器的增益也可用通频带表示。上式还可以写成可知当和为定值时，放大器谐振的电压增益和通频带的乘积等于常数。因此，设计宽频带放大器时，要想得到高增益又要保证足够的带宽，除了选用较大的晶体管外,.,43,应尽量减小谐振回