高频电子线路第2章高频小信号放大器

1、 概概 述述 晶体管高频小谐振放大器信号晶体管高频小谐振放大器信号 线性宽带放大集成电路与集中滤波器线性宽带放大集成电路与集中滤波器 场效应管高频放大器场效应管高频放大器 放大电路的噪声放大电路的噪声 分析小信号放大器的有关知识分析小信号放大器的有关知识 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性 第二章第二章 高频小信号放大器高频小信号放大器 在高频电路中，调谐放大器是一种最基本、最常见的电在高频电路中，调谐放大器是一种最基本、最常见的电 路形式。路形式。 它是由调谐回路与晶体管相结合而成的，其突出的优点它是由调谐回路与晶体管相结合而成的，其突出的优点 是增益高，有明显的选频性能，广泛

2、地应用于各类接收设备是增益高，有明显的选频性能，广泛地应用于各类接收设备 中。它的增益、通频带和选择性，决定了接收机的主要质量中。它的增益、通频带和选择性，决定了接收机的主要质量 指标。指标。 放大器放大器谐振回路谐振回路负载负载 第一节第一节 概述概述 接收机天线所感应的电台的高频信号是很微弱的，一般只接收机天线所感应的电台的高频信号是很微弱的，一般只 有几十微伏到几毫伏，而接收设备内检波器的输入电压，最好有几十微伏到几毫伏，而接收设备内检波器的输入电压，最好 能达到能达到1 1伏左右。伏左右。 这就是说，要求接收机对高频信号的放大能力要达到这就是说，要求接收机对高频信号的放大能力要达到1

3、1千倍千倍 至至1010万倍左右，相当于万倍左右，相当于6060分贝至分贝至100100分贝。显然，这就需要先对分贝。显然，这就需要先对 高频信号进行放大，必要时要用多级高频放大电路。高频信号进行放大，必要时要用多级高频放大电路。 高 频 放 大 fs fs 本 地 振 荡 fo 混 频 fofs=fi fi 低 频 放 大 检 波 中 频 放 大 F F 几十几十VV几几mVmV 1V1V左右左右 高频放大和中频放大高频放大和中频放大 是高频小信号放大器是高频小信号放大器 一一 、高频小信号放大器的功能、高频小信号放大器的功能 1. 高频高频：放大器的工作频率在：放大器的工作频率在几百几百k

4、Hz几百几百MHz， 必须考虑放大器件的极间电容。必须考虑放大器件的极间电容。 2. 小信号小信号：放大器的：放大器的输入信号小输入信号小，放大器件在线性范，放大器件在线性范 围内工作。围内工作。 3. 功能功能：高频小信号放大器的功能是：高频小信号放大器的功能是对微弱高频信号对微弱高频信号 进行不失真放大。进行不失真放大。 二二 、高频小信号放大器的分类、高频小信号放大器的分类 1.按频带宽窄分：窄带放大器和宽带放大器。按频带宽窄分：窄带放大器和宽带放大器。 2.按负载性质分：谐振式放大器和非谐振式放大器按负载性质分：谐振式放大器和非谐振式放大器 高频小信号放大器高频小信号放大器 窄频带窄频

5、带放大器放大器 宽频带宽频带放大器放大器 高频小信号放大器的分类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。本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。 高频小信号放大器高频小信号放大器 非谐振放大器非谐振放大器 谐振放大器谐振放大器 （按放大信号的频谱宽窄）（按放大信号的频谱宽窄） （按放大器负载的性质）（按放大器负载的性质） 三三 、高频小信号放大器的主要技术指标、高频小信号放大器的主要技术指标 1.电压增益电压增益Au和功率增益和功率增益Ap ： 输入功率 输出给负载的功率 输入电压 输出电压 i o p i o u p p A u u A 2.通频带通频带 定义：放大器定义

6、：放大器 的电压增益下的电压增益下 降到最大值的降到最大值的 0.707倍时所对倍时所对 应的宽度。常应的宽度。常 用用 来表示来表示 7 . 0 2 f 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0 f i o p log10 P P A 分贝表示：分贝表示： i 0 u log20 U U A 分贝表示：分贝表示： 3.矩形系数矩形系数（选择性）：选择性）： 选择性：选取有用信号抑制无用信号的能力。选择性：选取有用信号抑制无用信号的能力。 矩形系数：表征选择性的一个参量矩形系数：表征选择性的一个参量,其定义为其定义为 7 . 0 1 . 0 1 . 0 2 2 f f Kr

7、 (3) 理想放大器的频率响应理想放大器的频率响应 特性曲线为矩形，矩形特性曲线为矩形，矩形 系数等于系数等于1。 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0.1 1 . 0 2 f (4) 实际放大器与矩形有差异，实际放大器与矩形有差异， 矩形系数大于矩形系数大于1。 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0 f 0.1 1 . 0 2 f (5) 矩形系数表示实际曲线矩形系数表示实际曲线 接近矩形的程度。接近矩形的程度。矩形系矩形系 数越小，选择性越好。数越小，选择性越好。 各种无线电发射设备和接收设备主要是由一些处理高频信号的各种无线电发射设备和接收

8、设备主要是由一些处理高频信号的 功能电路组成，无论工作原理还是实际电路，都有各自特点，但功能电路组成，无论工作原理还是实际电路，都有各自特点，但 是它们之间有些共同之处。如：各种高频电路基本上是由是它们之间有些共同之处。如：各种高频电路基本上是由有源器有源器 件件、无源元件无源元件和和无源网络无源网络组成的。组成的。 高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相 同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。 高频电路中的元件主要是电阻（器）、电容（器）和电感高频电路中的元件主要是电阻（器）、电容

9、（器）和电感 （器）（器）, 它们都属于它们都属于无源的线性元件无源的线性元件。 高频电路中完成信号的放大，非线性变换等功能的高频电路中完成信号的放大，非线性变换等功能的有源器件有源器件主主 要是二极管，晶体管和集成电路。要是二极管，晶体管和集成电路。 高频电路中的无源组件或高频电路中的无源组件或无源网络无源网络主要有高频振荡（谐振）回主要有高频振荡（谐振）回 路、高频变压器、谐振器与滤波器等。它们完成信号的传输、频路、高频变压器、谐振器与滤波器等。它们完成信号的传输、频 率选择及阻抗变换等功能。率选择及阻抗变换等功能。 第二节第二节 高频电路的基础知识高频电路的基础知识 一一 、滤波器的分类

10、、滤波器的分类 按频率特性分：低通、高通、带通、带阻按频率特性分：低通、高通、带通、带阻 按所用器件分：有源滤波器、无源滤波器按所用器件分：有源滤波器、无源滤波器 按处理信号分：模拟滤波器、数字滤波器、按处理信号分：模拟滤波器、数字滤波器、 抽样数字滤波器。抽样数字滤波器。 二二 、LC串并联谐振回路的特性串并联谐振回路的特性 （一）电感线圈的高频特性（一）电感线圈的高频特性 高频电路中电感元件的损耗不能忽略，等效电高频电路中电感元件的损耗不能忽略，等效电 路中应考虑损耗电阻路中应考虑损耗电阻 在无线电技术中通常不是直接用等效电阻在无线电技术中通常不是直接用等效电阻r r，而是引入线圈的，而是

11、引入线圈的 品质因数这一参数来表示线圈及回路的损耗性能，品质因数品质因数这一参数来表示线圈及回路的损耗性能，品质因数 定义为无功功率与有功功率之比。定义为无功功率与有功功率之比。 （二）电容线圈的高频特性：损耗电阻小可忽略（二）电容线圈的高频特性：损耗电阻小可忽略 L Q0 L r0 L g0 电感电感 电感的两种等效电路电感的两种等效电路 00 0 0 0 0 1 LQ g Q L r ， （三）（三）LC串联谐振回路串联谐振回路 L C r0 等效电路等效电路 (1)阻抗：阻抗：) 1 ( 0 C LjrZ (2)谐振频率：谐振频率： LC 1 0 (3)空载品质因数：空载品质因数： 0

12、0 0 2 0 2 0 r L rI LI Q 谐振时有功功率 谐振时无功功率 + - )(jU )(jI (4)串联负载后：串联负载后： L C r0rL L rrr 0 ) 1 ( C LjrZ 阻抗阻抗: 有载品质因数：有载品质因数： r L Q L 0 + - )(jU )(jI L C LC串联谐振回路串联谐振回路 (7)频率特性频率特性： )(1 1 )( )( 0 0 0 L jQ jI jI (5)回路电流：回路电流： ) 1 ( )( C Ljr U Z U jI (6)谐振电流：谐振电流： r U jI )( 0 模：模： 2 0 0 2 0 )(1 1 )( )( L Q

13、 I I )( )( 0 I I 0 1L Q 2L Q 21LL QQ 幅频特性幅频特性 相角：相角：)(arctan)( 0 0 L Q 0 相频特性相频特性 )( 2L Q 1L Q 21LL QQ 品质因数越大，曲线越尖锐，通频带越小，选择性越好品质因数越大，曲线越尖锐，通频带越小，选择性越好 L C r 等效电路等效电路 + - )(jU )(jI LC串联谐振回路的补充内容：串联谐振回路的补充内容： 一、阻抗：一、阻抗： j s eZjXr C LjrZ) 1 ( 1、电抗、电抗: C LX 1 容性时 感性时 纯阻时 , , , 0 0 0 2、阻抗模的幅频特性：、阻抗模的幅频特

14、性： 2 0 0 2 0 22 )()(1) 1 ( r L r C LrZs 0 时，阻抗模最时，阻抗模最 小。故小。故LC串联谐振串联谐振 回路常用来消除噪声，回路常用来消除噪声， 也称也称陷波器陷波器。 二、通频带公式：二、通频带公式： 2 0 2 0 0 2 0 ) 2 1 1 )(1 1 )( )( LL QQ I I （ 则 00 0 0 00 0 2 0 2 0 0 0 2)( 2 ()( 时，有当 由通频带定义：由通频带定义： 1 0.707 7 . 0 2 0 )( )( 0 I I 注：此通频带定义同样适用于并联谐振回路注：此通频带定义同样适用于并联谐振回路 L Q f f

15、 0 7 . 0 2 ,2, 2 1 )( )( 0 7 .0 0L QI I 得令 三、负载的影响三、负载的影响 有载品质因数：有载品质因数： L L rr L Q 0 0 空载品质因数：空载品质因数： 0 0 0 r L Q L C r0rL 有载通频带有载通频带 L Q f f 0 7 . 0 2 空载通频带空载通频带 0 0 7 . 0 2 Q f f 可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、选择可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、选择 性变差。且负载越大，品质因数下降越严重，故串性变差。且负载越大，品质因数下降越严重，故串 联谐振回路联谐振回路适宜带小负载适宜带小负载。 例1：已知L

16、C串联谐振回路的 0 0 ,5 ,5 . 1,100 QLr MHzfpFC 和试求 谐振时电阻 解：解：，得：由 LC f 2 1 0 2 .212 0 r L Q )(6 .112 10100)105 . 12( 1 )2( 1 12262 0 uH Cf L 例2：某电感线圈L在 MHzf10 时测得 80,3 0 QHL。试求与L 串联的等效电阻r。 36. 2 80 10310102 66 0 0 0 0 Q L r r L Q得：由 解：解： （四）（四）LC并联谐振回路并联谐振回路 (1)导纳：导纳： 22 2 0 22 2 0 0 0 0 0 )( )( )()( 1 Lr L

17、 CB Lr r G jBGCj Ljr Y (3)谐振频率：谐振频率： )/(11 1 1)( 1 00 2 0 0 2 0 LCQ QL r LC p p 时， (2)空载品质因数空载品质因数： 0 0 0 2 1 0 2 1 0 r L rI LI Q 有功功率 无功功率 L C r0 等效电路等效电路 LC LC并联谐振回路并联谐振回路 + - )(jI )(jU 1 I (4)谐振电阻谐振电阻Rp L C r0 等效电路等效电路 L C R0 并联等效电路并联等效电路 2 Y1 Y 22 2 0 0 001 )(),()(: Lr r GjBGY 已知 Lj Cj R Y 11 0

18、2 0 2 00 2 0 0 22 2 0 0 021 )1 ( )( 1 rQrQ r Lr G RYY 由 LQ r L rQR r L Q 00 0 2 2 0 0 2 00 0 0 0 : 代入上式得将 C L Q: 0000 LQRRp谐振电阻 L R r L Q 0 0 0 0 0 : 注意比较 (5)并联负载后：并联负载后： gRR RR R L L 1 0 0 有载品质因数：有载品质因数： CR L R RU LU Q L0 0 2 0 2 / )/( 有功功率 无功功率 L C R0 LCR并联电路并联电路 RL + - )(jI )(jU 导纳：导纳： )(1 ) 1 (

19、0 0 L jQg L CjgY 谐振频率：谐振频率：)/(1 0 LC p (6)频率特性频率特性： )(1 : 0 0 L jQgY已知 Y Z 1 )(arctan)( )(1 0 0 0 0 2 L L Q Q R Z Z 0 R 幅频特性幅频特性 0 相频特性相频特性 )( 2 2 0 时，阻抗模最大，故时，阻抗模最大，故LCRLCR并联电路常作并联电路常作选频器选频器 且且Q Q越大越大, ,曲线越尖锐曲线越尖锐, ,通频带越小通频带越小, ,选择性越好。选择性越好。 (6) 负载的影响负载的影响 有载品质因数有载品质因数 RR RR R L R Q L L L 0 0 , 空载品

20、质因数空载品质因数 L R Q 0 0 0 有载通频带有载通频带 L Q f f 0 7 . 0 2 空载通频带空载通频带 0 0 7 . 0 2 Q f f 可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、 选择性变差。且负载越小，品质因数下降越严重，选择性变差。且负载越小，品质因数下降越严重， 故并联谐振回路故并联谐振回路适宜带大负载。适宜带大负载。 LC串并联相比较串并联相比较 例例3：已知：已知LC并联谐振回路的电感并联谐振回路的电感L在在MHzf30 时测得时测得100,1 0 QuHL，试求谐振频率，试求谐振频率 MHzf30 0 时的时的C和和并联谐振

21、电阻并联谐振电阻 p R 解：解： pFF Lf C 14.28)(1014.28 101)10302( 1 )2( 1 12 6262 0 )(85.18 10110302100 66 000 k LQRR p 例例4：已知：已知LCR并联谐振回路，谐振频率并联谐振回路，谐振频率 MHzf10 0 ,电感电感L在在 ，并联电阻KRQuHL10,100,3 0 试求回路谐振时的电容C,谐振电阻谐振电阻 和回路的有载品质因数和回路的有载品质因数 L Q 时测得时测得MHzf10 p R 解：等效电路如下：解：等效电路如下： pFF Lf C 43.84)(1043.84 103)10102( 1

22、 )2( 1 )1 ( 12 6262 0 L C R0 等效电路等效电路 R （2 2） )(85.18 10310102100 66 000 k LQR )(534 . 6 0 0 k RR RR Rp 66.34 10310102 10534. 6 )3( 66 3 0 L R Q p L 例例5：LCR并联谐振回路如下图，已知并联谐振回路如下图，已知 谐振频率为谐振频率为,100,4,10 00 QHLMHzf kR4，试求：，试求： (1) 通频带通频带 (2) 若要增大通频带为原来的若要增大通频带为原来的2倍，倍， 还应并联一个多大的电阻。还应并联一个多大的电阻。 7 . 0 2

23、f )(12.2510410102100) 1 ( 66 000 kLQR )(450. 3 0 0 k RR RR R 解：等效电路如下：解：等效电路如下： L C R0 等效电路等效电路 R 74.13 10410102 10450. 3 66 3 0 L R QL )(728. 0)(10728. 0 74.13 1010 2 6 6 0 7 . 0 MHzHz Q f f L 若要求通频带增大一倍若要求通频带增大一倍,则有载品质因数应减小一倍则有载品质因数应减小一倍 87. 6 2 1 LL QQ (2)设并联电阻为设并联电阻为 R 对应的对应的 R应减小一倍应减小一倍 )(725.

24、1 2 1 kRR )(45. 3 )(108 .289 11 ) 11 ( 11 6 0 kR s R R RR R R 例例6： AM调幅广播的频段范围为调幅广播的频段范围为 535kHz1605kHz,设计一个选频网络，其中设计一个选频网络，其中L固固 定定,C可调可调,现有两种可调电容，现有两种可调电容，C1变化范围为变化范围为 12pF100pF, C2变化范围为变化范围为15pF450pF,问问:为覆为覆 盖整个波段盖整个波段,应选哪个电容。应选哪个电容。 解：解：3 535 1605 min max f f 由题意， 930 15 450 , 933. 8 12 100 , 9,

25、 2 1 min2 max2 min1 max1 min max C C C C C C LC f 而 应有根据 可见应该选择电容可见应该选择电容C2 三、串并联阻抗的等效互换三、串并联阻抗的等效互换 X1 r1 X2R2 图图2-8 等效互换电路等效互换电路 A A BB 111 jXrZ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 22 22 2 XR XR j XR XR jXR jXR Z )112(, 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 22 121 XR XR X XR XR rZZ 1 I + - 2 U 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1

26、2 1 1 2 1 1 )/()(, X R R U X U Q r X rI XI Q 将式将式2-11代入上式得：代入上式得： QQQ 21 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 1 1 1 1 1 , 1 1 1 X Q R X X XR XR X R Q X R R XR XR r 1 2 2 1 2 2 ) 1 1 ( ) 1( X Q X rQR 即 121 2 2 XXrQR，当当Q1时有：时有： X1 r1 X2R2 图图2-8 等效互换电路等效互换电路 A A BB 例例1： ，KR10 已知已知LC

27、R并联谐振回路，谐振频并联谐振回路，谐振频 率率f0=10MHz,电感电感L在在f0=10MHz时测得时测得 L=3 H， Q0=100 ， 利用串并利用串并 联等效互换求谐振电阻联等效互换求谐振电阻Rp )(534. 6 0 0 k RR RR Rp 解：解： )(885. 1 100 10310102 66 0 0 0 Q L r L C r0 R L CR0 R 由串并联等效互换有：由串并联等效互换有： KrQR85.18 0 2 00 RR RR RkLQR p 0 0 000 ),(85.18:比较 分析问题分析问题：分析如图并联谐振回路，评价其选分析如图并联谐振回路，评价其选 频性

28、能。频性能。 并回答以下问题：并回答以下问题： 1.回路总导纳回路总导纳Y=？ 2.谐振频率谐振频率f= ？ 3.谐振电阻谐振电阻R=？ 4.品质因数品质因数Q=？ 5.通频带通频带2 f0.7=？ 负载和信号源内阻负载和信号源内阻 影响谐振回路选频性能的因素有哪些？影响谐振回路选频性能的因素有哪些？ CR L R QL 0 0 L R Q 0 0 0 LC 1 0 谐振频率谐振频率 有载品质因数有载品质因数 空载品质因数空载品质因数 谐振电阻谐振电阻 Ls RRRR/ 0 LC f 2 1 0 所以，谐振回路有载时与空载时相所以，谐振回路有载时与空载时相 比，回路通频带比，回路通频带 , ,

29、 选择性选择性 。 0 QQL 即，谐振回路的选频性能下降。即，谐振回路的选频性能下降。 CR L R QL 0 0 L R Q 0 0 0 有载品质因数有载品质因数 空载品质因数空载品质因数 下面介绍：并联谐振回路的耦合连接与接入系数下面介绍：并联谐振回路的耦合连接与接入系数 因此，当并联谐振回路作为放大器的负载时，其连因此，当并联谐振回路作为放大器的负载时，其连 接的方式将直接影响放大器的性能。一般来看直接接入接的方式将直接影响放大器的性能。一般来看直接接入 是不适用的，因为晶体管的输出阻抗低，会降低谐振回是不适用的，因为晶体管的输出阻抗低，会降低谐振回 路的品质因数路的品质因数Q。通常，

30、多采用。通常，多采用部分接入方式部分接入方式，以完成，以完成 阻抗变换的要求。接入系数阻抗变换的要求。接入系数p定义为转换前的圈数（或定义为转换前的圈数（或 容抗）与转换后的圈数（或容抗）的比值。容抗）与转换后的圈数（或容抗）的比值。 四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换：四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换： （一）变压器耦合连接的阻抗变换（一）变压器耦合连接的阻抗变换 + - 2 U C L1 N1 L2 N2 RL + - 1 U C L1 N1 + - 1 U L R 图2-9 变压器耦合连接的变换 (a)变换前电路变换前电路(b)变换后电路变换后电路 L RUPNNUU/,/ 2 2

31、22121 变换前有变换前有： 变换后有变换后有： L RUP/ 2 11 LLL R N N R U U RPP 2 2 1 2 2 2 1 21 )(, 由等效有由等效有： 定义接入系数定义接入系数： )( )( 或容抗转换后的圈数 或容抗转换前的圈数 p 则对此电路有则对此电路有： 2 1 2 , p R R N N p L L （二）自藕变压器耦合连接的阻抗变换（二）自藕变压器耦合连接的阻抗变换 + - 2 U C N1 N2 RL + - 1 U C N1 N2 + - 3 U L R 图2-10 自藕变压器耦合连接的变换 (a)变换前电路变换前电路 (b)变换后电路变换后电路 L

32、RUPNNNUUU/,/)/( 2 22212212 变换前有变换前有： 变换后有变换后有： LL RUURUP/)(/ 2 21 2 31 LLL R N NN R U UU RPP 2 2 21 2 2 2 21 21 )( )( , 由等效有由等效有： 接入系数接入系数： 21 2 NN N p 转换后的圈数 转换前的圈数 2 p R R L L （三（三）双电容分压耦合连接的阻抗变换双电容分压耦合连接的阻抗变换 L L L L c LS RC R RC R Q R 2 2 2 0 2 20 2 2 1 )( 11 并联变串联并联变串联： 接入系数接入系数： 22 ) 1 /() 1 (

33、 C C CC p 转换后的容抗 转换前的容抗 2 p R R L L 串联变并联串联变并联： LLS LS LScL R C C R CR RQR 2 2 2 2 0 2 )( 1 L C1 C2 RL 图2-11 双电容分压耦合连接的变换 (a)变换前电路变换前电路 L C1 C2 RLS (b)中间转换电路中间转换电路 L C1 C2 (c)变换后电路变换后电路 L R 21 21 CC CC C 设 五、接入系数与变换关系：五、接入系数与变换关系： 接入系数：接入系数： )( )( 或容抗转换后的圈数 或容抗转换前的圈数 p 变换关系：变换关系： ggLLLL g g L L L L

34、pIICpCgpg p U U p X X p R R , ;, 22 22 例例1 1：右图等效电路中：右图等效电路中 kRkRpFC pFCpFCQ L 5,10,20 ,20,5,100 2 10 计算回路的谐振频率、谐振电阻。计算回路的谐振频率、谐振电阻。 ,8 . 0HL 解：画出等效电路如右图：解：画出等效电路如右图： k p R R L L 20 2 , 2 1 11 1 21 1 21 2 CC C CC C p )(09.23100108 . 01097.452 66 000 kLQR )(15 2020 2020 5 21 21 pF CC CC CC )(17. 5 11

35、1 1 0 k R RR R L p )(97.45 1015108 . 02 1 2 1 126 0 MHz LC f 谐振频率：谐振频率： 谐振电阻：谐振电阻： 例例2：电路如图所示，给定参数为：电路如图所示，给定参数为 LLgL g QLpFCpFCkR kRkRNNN QLpFCMHzf ,12,9,830 ,5 . 2,10, 3, 4, 6 ,60,20,30 13 452312 0130 求 的线圈 分析：计算之前要画等效电路，画等效电路时要注意两分析：计算之前要画等效电路，画等效电路时要注意两 点点:(1):(1)L L为有损电感要补充损耗电阻为有损电感要补充损耗电阻(2)(2

36、)要进行等效电路变换要进行等效电路变换 13 45 2 13 23 1 N N p N N p 解：等效电路如下：解：等效电路如下： 0 0 13 45 2 13 23 1 1 , 1 , 1 , 3 . 0, 4 . 0 R g R g R g N N p N N p L L g g (1)求求L13 )(25. 1 1052.22)10302( 1 )2( 1 )(52.22123 . 02094 . 0 12262 0 13 22 2 2 2 1 uH Cf L pFCpCCpC Lg (2)求求QL )( 1 .343 830 1 3 . 0107 .70 1010 1 105 . 2

37、 1 4 . 0 1 )(7 .70 601025. 110302 111 26 33 2 2 20 2 1 66 01300 0 us gpg R gpg us QLR g Lg 37.12 101 .3431025. 110302 11 666 130 gL QL 第三节第三节 晶体管高频小信号谐振放大器晶体管高频小信号谐振放大器 一，晶体管高频小信号等效电路一，晶体管高频小信号等效电路 （一）（一）y参数等效电路参数等效电路 二端口网络理论：二端口网络理论： 2221212 2121111 UyUyI UyUyI 1 I 2 I 1 U 2 U 1 U 2 U 1 I 2 I 11 y

38、212U y 22 y 121U y 称为输入短路时的反向传输导纳称为输入短路时的反向传输导纳 ； 0 1 2 21 2 U f U I yy 。 。 称为输出短路时的正向传输导纳；称为输出短路时的正向传输导纳； 0 2 2 12 1 U o U I yy 。 。 称为输入短路时的输出导纳。称为输入短路时的输出导纳。 0 2 1 12 1 U r U I yy 。 。 其中，其中， 0 1 1 11 2 U i U I yy 。 。 称为输出短路时的输入导纳称为输出短路时的输入导纳 ； 2221212 2121111 UyUyI UyUyI 共射接法共射接法y参数：参数： ceoebefec

39、cerebeieb UyUyI UyUyI b I c I be U ce U be U ce U b I c I ie y cereU y oe y befeU y 简化的共射接法简化的共射接法y参数：参数： be U ce U b I c I ie yoe y befeU y 0 re y令 （二）（二） 混合混合 等效电路等效电路 混合混合 等效电路在低频中已介绍过，在此，本节仅对高频电等效电路在低频中已介绍过，在此，本节仅对高频电 子线路所对应的频率范围的混合子线路所对应的频率范围的混合 等效电路进行说明。等效电路进行说明。 图图1.3-2是晶体管混合是晶体管混合 等效电路。其中等效电

40、路。其中 是发射结电阻。当工是发射结电阻。当工 作于放大状态时，发射结是处于正向偏置，所以作于放大状态时，发射结是处于正向偏置，所以 数值很小，数值很小， 可表示为可表示为 E eb I r 0 26 eb r e b r ce rbc ree Cbe Cbc rbb rbe c rcc b gm vbe eb r 由于集电结处于反向偏置，由于集电结处于反向偏置， 的数值很大。的数值很大。 表示表示 晶体管放大作用的等效电流源，而晶体管放大作用的等效电流源，而 ，表示晶体管，表示晶体管 的放大能力，称为跨导，单位为的放大能力，称为跨导，单位为 S 。 因为因为 的值在所讨论的的值在所讨论的 频

41、率范围内比频率范围内比 的容抗大得多，的容抗大得多， 通常对等效电路进行简化通常对等效电路进行简化 时用时用 代替代替 和和 的并联电路。的并联电路。 cb r cb mU g 26 E m I g cb r cb C cb C cb C cb r 二，单调谐回路谐振放大器二，单调谐回路谐振放大器 图图2-14 2级级单单调谐；调谐；R1、R2、Re：提供直流偏压；提供直流偏压；Cb、Ce：高频旁路电容高频旁路电容 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V 放大器放大器谐振回路谐振回路负载负载 放大器由信号源、放大器由信号源、晶

42、体管、并联振荡回路晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成。和负载阻抗并联组成。 本节要求掌握：本节要求掌握： 画出单调谐放大电路的高频等效电路；技术指标的计算。画出单调谐放大电路的高频等效电路；技术指标的计算。 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 图图2-15 c U 图图1.4-2单级调谐放大器高频等效电路单级调谐放大器高频等效电路 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。并联组成，采用导纳分析比较方

43、便。 （一）放大器的等效电路及其简化（一）放大器的等效电路及其简化 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 图图2-15 c U 等效电路如图等效电路如图2-15： 下面介绍如何画出图下面介绍如何画出图2-15及图及图2-16 图图2-16（a） yie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 其简化电路如图其简化电路如图2-16(a), 进一步等效为图进一步等效为图2-16(b) 图图2-16（b） L 1 C 3 oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp

44、2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U (1) 如何由图如何由图2-14得到图得到图2-15： 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V 图图2-14 首先画交流通路如下首先画交流通路如下： T1 2 L 1 C 3 5 4 i U T2C o U 交流通路交流通路 知识点：知识点： Vcc：交流接地交流接地 Cb 、Ce：高频旁路电容高频旁路电容 T1 2 L 1 C 3 5 4 i U T2C o U 交流通路交流通路 然后将交流通路中的三极管用然后将交流通路中的三极管用Y Y参数等效电路

45、取代可得下图：参数等效电路取代可得下图： y ie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U Y参数等效电路参数等效电路 c U 22cere Uy 2oe y ofe Uy 2 C 知识点知识点: (1)Y参数等效电路参数等效电路;(2)Ui=Ube; Uc=Uce;(3)信号源用信号源用 电流源代替；电流源代替； y ie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U Y参数等效电路参数等效电路 c U 22cere Uy

46、2oe y ofe Uy 2 C yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 图图2-15 c U 最后将最后将Y Y参数等效电路进行简化得到图参数等效电路进行简化得到图2-152-15： 知识点知识点: 忽略第二级对第一级的影响，简化成单级放大器忽略第二级对第一级的影响，简化成单级放大器 (2) 如何由图如何由图2-15得到图得到图2-16： yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 图图2-15 c U 图

47、图2-16（a） yie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 首先对首先对图图2-15进行进行简化，得到简化，得到图图2-16(a): 知识点：知识点： 令令yre=0,忽略后级对前级的反馈作用忽略后级对前级的反馈作用. 图图2-16（a） y ie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 知识点知识点: 13 45 2 13 12 1 , N N p N N p 图图2-16（b） L 1 C 3oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 最后对

48、图最后对图2-16(a)进行阻抗变换进行阻抗变换得到得到图图2-16(b): , oeoeoeoeoeoe CjgjBgyy可写为 22ieieieoeoeoe CgyCgy并联可表示为，同理并联可表示为故 0 1 1 ie 2 V V I y ieie jCg 0 2 2 oe 1 V V I y oeoe jCg yieyoe yreuce yfeube Cie gie goe Coe 图图2-16（b） L 1 C 3 oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 图图2-16（a） yie2 2 L 1

49、C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 下面求出放大器的输入导纳和输出导纳。下面求出放大器的输入导纳和输出导纳。 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U c U 1、输入导纳、输入导纳 由于由于 creiieb UyUyI cLc UYI coeifec UyUyI Loe refe ie i b i Yy yy y U I Y i Loe fe cU Yy y U L Y 2、输出导纳、输出导纳 sie refe oe c c Yy yy y U I Yo creiieb UyUy

50、I )0( sisb IUYI coeifec UyUyI c sie re iU Yy y U yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U c U 求放大器的输出导纳时独立求放大器的输出导纳时独立 源用开路代替源用开路代替 （二）放大器的技术指标（二）放大器的技术指标 1.1.电压增益电压增益 Lj CjgY 1 ieoe ieoe CpCCpC gpggpg 2 2 2 1 2 20 2 1 Y Uyp p U ife o 1 2 Lj Cjg ypp Y ypp U U A fefe i o u

51、1 2121 g ypp A g ypp A fe u fe u 21 0 21 0 图图2-16（b） L 1 C 3oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U Y 由电路有：由电路有： 2.2.谐振曲线谐振曲线 )(1)( 1 1 ) 1 ( 1 1 0 0 0 0 0 0 0 21 L uu fe u jQ A L L LC Lg j A Lj Cj g g ypp A )(1 1 )(1 1 0 0 0 0 0 f f f f jQjQ A A LL u u 0 0 0 2 1 1 f f jQ A A

52、 ff L u u 时，当 称为一般失谐称为广义失谐，定义f f f QL 0 2 2 0 0 01 1 1 1 2 1 1 u u L u u A A j f f jQ A A ，则 0u u A A 1 1 0.7070.707 0 0-1-11 1 f 0 f 下图是分别用下图是分别用 、 和和 表示的放大器的谐振特性曲线。表示的放大器的谐振特性曲线。 用频率表示用频率表示 f f 用一般失谐表示用一般失谐表示用广义失谐表示用广义失谐表示 3.3.通频带通频带 0u u A A 1 1 0.7070.707 0 0-1-11 1 2 1 1 1 2 0 u u A A 令 通频带定义：放

53、大器的电压增益下降到最大值的通频带定义：放大器的电压增益下降到最大值的 0.707倍时所对应的宽度。倍时所对应的宽度。 L Q f f 0 7 . 0 2 1 2 0 f f QL则 4.4.矩形系数矩形系数 7 . 0 1 . 0 1 . 0 2 2 f f Kr 定义： 10 1 1 1 2 0 u u A A 令 1100 2 0 f f QL则 99,992 1 . 0 0 1 . 0 r L K Q f f 例例:,01. 0,8 . 1,2 . 6,15 21 uFCCkRkRkR ebebb 已知 (1)(课堂作业课堂作业)画高频等效电路画高频等效电路(2)求求 电容电容C(3)

54、忽略忽略Yre,求电压增益求电压增益(4)求带宽和矩形系数求带宽和矩形系数 ,) 3 . 12 . 0( )4 .364 .26(,) 3 . 008. 0(,)4 . 386. 2( 7 .10, 5, 6,20 ,100,4,7 .105 452313 0130 msjy msjymsjymsjy MHzNNN QuHLMHzfkR oe fereie L 时的参数为：晶体管在频率为 回路电感，工作频率 原图原图 交流通路交流通路 Y参数等效电路参数等效电路 高频等效电路高频等效电路 简化电路简化电路 Y参数等效电路参数等效电路 解：解：(1)高频等效电路如下：高频等效电路如下： , 7

55、. 0 13 12 1 N N p25. 0 13 45 2 N N p )(34.19 107 .102 103 . 1 2 . 0 ) 3 . 12 . 0 ( 6 3 pFC msg Cjgmsjy oe oe oeoeoe )( 8 .26104107 .102100 66 13000 kLQR (2)求求C： )(83.4534.197 . 031.55 )(31.55 104)107 .102( 1 )2( 1 2 2 1 626 13 2 0 pFCpCC pF Lf C oe (3)求电压增益求电压增益 Y Ypp Up Y UYp U U A ie i iie i u 21

56、2 1 0 / )( g Ypp A ie u 21 0 1 . 5 10147. 0 104 . 386. 225. 07 . 0 )(147. 0 5000 25. 0 108 .26 1 102 . 07 . 0 1 3 322 21 0 2 3 32 2 2 0 2 1 g ypp A ms R p R gpg fe u L oe (4)求带宽和矩形系数求带宽和矩形系数 95. 999 )(423. 0 29.25 107 .10 2 29.25 10147. 0104107 .102 11 1 . 0 6 0 7 . 0 366 130 r L L K MHz Q f f gL Q

57、总结：怎样由原理图一步到位画出高频等效电路总结：怎样由原理图一步到位画出高频等效电路 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V L 1 C 3 0 g oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 12 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 以以LC并联谐并联谐 振回路为中振回路为中 心，再画出心，再画出 其左右连接其左右连接 部件。部件。 L 1 C 3 0 g oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1L gp 2 2 2 0 p U 三、多级单调谐回路谐振放大器三、多级单调谐回路

58、谐振放大器 （一）多级单调谐谐振放大器的电压增益（一）多级单调谐谐振放大器的电压增益 设放大器有设放大器有m级，各级电压增益分别为级，各级电压增益分别为Au1 、 Au2、 Au3 、 Aum ，则总电压增益为，则总电压增益为Am 为为： umuuum AAAAA. 321 若多级放大器是由完全相同的单级放大器组成时，各若多级放大器是由完全相同的单级放大器组成时，各 级电压增益相等，则级电压增益相等，则m级放大器的总电压增益为：级放大器的总电压增益为： m um AA)( 1 （二）多级单调谐谐振放大器的谐振曲线（二）多级单调谐谐振放大器的谐振曲线 单级放大器的谐振曲线：单级放大器的谐振曲线：

59、 2 0 0 ) 2 (1 1 f f Q A A L u u 多级相同放大器的谐振曲线：多级相同放大器的谐振曲线： 2 0 2 0 0 ) 2 (1 1 ) 2 (1 1 m L m L m m f f Q f f Q A A L m m Q f f 0 1 7 . 0 122可得 （三）多级单调谐谐振放大器的通频带（三）多级单调谐谐振放大器的通频带 2 1 ) 2 (1 1 2 0 0 m L m m f f Q A A 令 单级放大器的通频带：单级放大器的通频带： L Q f f 0 7 . 0 2 多级相同放大器的通频带：多级相同放大器的通频带： 可见，级数越多通频带越小。可见，级数越

60、多通频带越小。 （四）矩形系数（四）矩形系数 12 1100 2 2 1 1 7 . 0 1 . 0 1 . 0 m m m m mr f f K 10 1 ) 2 (1 1 2 0 0 m L m m f f Q A A 令 L m m Q f f 0 1 1 . 0 11002可得 可见，级数越多矩形系数越小，选择性越好。可见，级数越多矩形系数越小，选择性越好。 第四节第四节 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性 一、谐振放大器存在不稳定的原因一、谐振放大器存在不稳定的原因 原因：晶体管存在着反向传输原因：晶体管存在着反向传输 导纳导纳yre ，通过，通过yre输出电压可反向输