第2章小信号选频放大器

1、结论：结论：1.L、CR越小，电阻高频特性越好。越小，电阻高频特性越好。一、电阻器一、电阻器高频电子线路中的元器件（补充内容，掌握程度：了解）高频电子线路中的元器件（补充内容，掌握程度：了解）1.在低频时电阻器只表现电阻特性在低频时电阻器只表现电阻特性 L R 2.在高频时电阻器除了表现电阻特性，还表现为电抗特性，在高频时电阻器除了表现电阻特性，还表现为电抗特性，它反映了电阻器的高频特性它反映了电阻器的高频特性 L R CR L：电阻两端的引线引起的电感特性：电阻两端的引线引起的电感特性CR：电阻上的分布电容表现的电容特性：电阻上的分布电容表现的电容特性2.频率越高，电阻的高频特性越明显频率越

2、高，电阻的高频特性越明显。结论：结论：3.实际的使用中，尽量减小电阻器的高频特性，使之表现实际的使用中，尽量减小电阻器的高频特性，使之表现 为纯电阻性。为纯电阻性。4.电阻的高频特性与制造电阻的材料、封装形式、尺寸大小电阻的高频特性与制造电阻的材料、封装形式、尺寸大小 有密切关系。有密切关系。 材料：金属膜电阻的高频特性探膜电阻绕线电阻。材料：金属膜电阻的高频特性探膜电阻绕线电阻。 封装形式：表面封装（封装形式：表面封装（SMD）的高频特性绕线电阻。）的高频特性绕线电阻。 尺寸：小尺寸的电阻的高频特性大尺寸电阻。尺寸：小尺寸的电阻的高频特性大尺寸电阻。二、电感线圈元器件二、电感线圈元器件 L

3、R CL 在高频时电感线圈除了表现电感特性，还表现为电阻、电容特性。在高频时电感线圈除了表现电感特性，还表现为电阻、电容特性。CL：电感线圈的分布电容：电感线圈的分布电容r：电感线圈的损耗电阻电感线圈的损耗电阻结论：结论：1.由于集肤效应，电感线圈的频率由于集肤效应，电感线圈的频率f损耗电阻损耗电阻r2.通常不直接用等效电阻通常不直接用等效电阻R表示线圈的损耗，而是用品质因表示线圈的损耗，而是用品质因 数数Q来表示。来表示。rLILIQ=r=22有有功功功功率率无无功功功功率率损耗电阻损耗电阻r,则则Q越大，一般在几十到二百左右。越大，一般在几十到二百左右。三、电容元器件三、电容元器件 在高频

4、时电容除了表现电容特性，还表现为电阻、电感特性。在高频时电容除了表现电容特性，还表现为电阻、电感特性。 C R R：电容的漏电阻和介质反复极化的耗能电阻：电容的漏电阻和介质反复极化的耗能电阻300MHZ以以下，电容的电感性可忽略下，电容的电感性可忽略1.2 1.2 高频有源器件高频有源器件四、二极管四、二极管原则：原则：二极管在高频信号的作用下，除了表现其电阻特二极管在高频信号的作用下，除了表现其电阻特 性外，还表现出性外，还表现出电容特性。电容特性。这是高频二极管区别这是高频二极管区别 与低频二极管的本质差异。与低频二极管的本质差异。Cjrdr rd d: :二极管的微变等效电阻二极管的微变

5、等效电阻 DdImv26r Cj:二极管的结电容二极管的结电容二极管在高频电路中的应用：二极管在高频电路中的应用：用于调制、解调和混频用于调制、解调和混频高频电子线路中常用的选频网络有：高频电子线路中常用的选频网络有：单振荡回路单振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路选频网络选频网络振荡电路（由振荡电路（由L、C组成）组成）各种滤波器各种滤波器LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器所谓选频（滤波）所谓选频（滤波）, 就是选出需要的频率分量和滤除不需就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量要的频率分量 由电感线圈和电容器组成的单个振荡电

6、路，称为由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路，称为单振荡回路。单振荡回路。 + C Vs L R 串联振荡回路串联振荡回路 Is C L R 并联振荡回路并联振荡回路电感线圈电感线圈等效电路等效电路2.1.1 LC并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性 在高频电子线路中，信号源多为工作于放大区的有源器在高频电子线路中，信号源多为工作于放大区的有源器件（晶体管、场效应管），基本上可看做恒流源。这种件（晶体管、场效应管），基本上可看做恒流源。这种情况下，宜采用并联谐振回路情况下，宜采用并联谐振回路Q高损耗电阻损耗电阻 Is C L r Is C L RP0L1C LC1o LC21fo 或或

7、一、谐振条件：一、谐振条件： Is C L RP Cj/1LjrCj/1LjrZ Lr LCjLrCLCjrCL/11/1/rCLRZp 损耗电阻损耗电阻 Is C L r1、谐振时，回路阻抗值最大，导纳最小。、谐振时，回路阻抗值最大，导纳最小。 pPgRYRZ 1,minpmax Is C L RP2.当信号源为电流源时，回路总电压最大，且等于电阻上的电压值当信号源为电流源时，回路总电压最大，且等于电阻上的电压值.pspRIVOp pR z二、谐振特性：二、谐振特性：22p)L/1C(R1Z)L/1C( jR1Y1Zp+=+= 1) o时，时，B o时，时，B 0呈容性。呈容性。2) = o

8、时，时， B =0呈纯阻性；呈纯阻性； LCRBGYP 1j1j Is C L Rp B O电纳电纳感性感性容性容性r/CLrLLC1rC/1rLQoo 品质因数品质因数CLQrC/LRP 结论：结论：Q Q值越大，回路的损耗越小。值越大，回路的损耗越小。CRLRR/UL/UQoPoPP2o2 有有功功功功率率无无功功功功率率品品质质因因数数4.4.品质因数品质因数Q QpoopgCLg1Q 回路中电压幅值与外加电流频率之间的关系曲线称为回路中电压幅值与外加电流频率之间的关系曲线称为谐振曲线。谐振曲线。三、并联回路的谐振曲线：三、并联回路的谐振曲线：)L1Cj(ggg)L1Cj(gI)(V)(

9、V)(pppsps0 I)(jooe )() (Qj 11 )LL1C1C(Lg1j11ooop 1、选频性：、选频性： 00000000020200222 很很接接近近，与与,ff广广义义失失谐谐幅幅频频特特性性:,11211)(220 ffQ ) (Qj 11oo 02ffQarctan)( 相相移移：)(joe )(ff2jQ11 选频特性曲线选频特性曲线()Q101、选频性：、选频性：200ff2Q11)( / 2/ 20Q增大增大 0ff2Qarctan)( 相相移移：结论：结论：Q Q越大，相移曲线在谐振频率附近越陡越大，相移曲线在谐振频率附近越陡Q Q值愈高，谐振曲线愈尖锐，对信

10、号的选择性越好。值愈高，谐振曲线愈尖锐，对信号的选择性越好。mUU20ff2Q11)( 结论：结论： Q 2 Q1 Q 2 QBW0707 . 02QffBW.0707.02 或结论：结论：回路回路Q值越高，选频性越好，但通频带越窄，二者矛盾值越高，选频性越好，但通频带越窄，二者矛盾。2. 通频带：通频带：21幅频曲线下降到谐振时幅频曲线下降到谐振时 的频率范围。的频率范围。20ff2Q11)( 3.3.矩形系数：矩形系数：用来描述回路的选择性的好坏。用来描述回路的选择性的好坏。195. 9=95. 9=7 . 07 . 07 . 01 . 01 . 0BWBWBWBWK BWO.1IIOBW

11、0.70.7实际曲线实际曲线 0.17 . 01 . 0295. 999f2f2111 . 0BWQfBWfQoooo理想曲线理想曲线结论：结论：矩形系数矩形系数K0.1越小，谐振回路带内平坦度与带外越小，谐振回路带内平坦度与带外 衰减度的综合性能越好。衰减度的综合性能越好。4.4.抑制比抑制比d(dB)(增加内容增加内容)uuoAAdlg20 ：通频带外某特定频益：通频带外某特定频益谐振电压增益；谐振电压增益；uouoAA:体会：体会：1.d越大说明对带外的信号的衰减性能越好。越大说明对带外的信号的衰减性能越好。2.通常在收音机中常用偏调通常在收音机中常用偏调10KHZ时的抑制比时的抑制比来

12、衡量它的选择性。如超外差式收音机的中周来衡量它的选择性。如超外差式收音机的中周（中频变压器）的抑制比为（中频变压器）的抑制比为58dB，即偏调，即偏调10KHZ时，衰减要小于时，衰减要小于58dB。并联谐振回路仿真结果：并联谐振回路仿真结果：1.电压源信号的仿真电压源信号的仿真并联谐振回路仿真结果：并联谐振回路仿真结果：2.电流源信号的仿真电流源信号的仿真 考虑信号源内阻考虑信号源内阻Rs和负载电阻和负载电阻RL后，回路的品质因数称为后，回路的品质因数称为有载品质因数有载品质因数QL。IsCLRsRpRL LspOLgggL1Q LpsppoRRRR1RL1 LpspRRRR1Q结论：结论：

13、信号源内阻及负载电阻会使得并联谐振回路的选择性信号源内阻及负载电阻会使得并联谐振回路的选择性比空载时变坏，通频带加宽。且比空载时变坏，通频带加宽。且RS和和RL越大，越大，QL越接近于越接近于Q，回路的选频性变坏的程度越小。回路的选频性变坏的程度越小。因此常选用并联谐振回路作为因此常选用并联谐振回路作为调谐放大器的选频网络。调谐放大器的选频网络。四四. 习题习题：1、一并联谐振回路，谐振频率一并联谐振回路，谐振频率fp=10MHZ,回路的回路的电容电容C=50pF。试计算所需要的电感值试计算所需要的电感值L L，若空，若空载时的品质因数载时的品质因数 Q=100,计算回路的谐振电阻计算回路的谐

14、振电阻RP及回路的带宽及回路的带宽BW0.7。若放大器所需要的带宽为若放大器所需要的带宽为0.5MHZ,则应在回路上并联多大电阻才能满足则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需要的带宽要求？放大器所需要的带宽要求？2 2、为了扩展并联谐振回路的通频带，在不改变、为了扩展并联谐振回路的通频带，在不改变谐振频率的条件下，如何能使谐振频率的条件下，如何能使 BW0.7展宽？展宽？1、一并联谐振回路，谐振频率一并联谐振回路，谐振频率fp=10MHZ=10MHZ, ,回路的电容回路的电容C=50pF。试计算所需要的电感值试计算所需要的电感值L L，若空载时的，若空载时的品质因数品质因数 Q=100,计

15、算回路的谐振电阻计算回路的谐振电阻R RP P及回路的带宽及回路的带宽BW0.7。若放大器所需要的带宽为若放大器所需要的带宽为0.5MHZ,则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需要的带宽要求？则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需要的带宽要求？H07. 51050)1010(14. 341Cf41LLC21f12262202o=K8 .3110501007. 5100CLQR126P=方方法法一一：MHZ1 .01010010QfBW5707 .0=7 . 0P7 . 00PPBW1RCLBWfRCLQR=K95.74K8 .314RR5 .01 .0RRRRRRRPPPPPP=+=K

16、8 .311007. 510102100LQRLRQ66pPpP=方方法法二二：3. 已知并联谐振回路谐振频率已知并联谐振回路谐振频率f01MHz，0100。 求频率偏离求频率偏离10kHz时，电压相对于谐振点的衰减时，电压相对于谐振点的衰减 比值比值U/U0 。又若又若0 50，求求U/U0 。（）若（）若0=50时，时， 解解：（1）0 =100时时,2200022000110.44521(500.02 )1()110.70721(500.02 )1()UUfQfUUfQf100思路：要求思路：要求U/U0 只能利用幅频特性曲线的表达式来求解。只能利用幅频特性曲线的表达式来求解。作业：作业

17、： P53：2.2例题：例题： P15：例：例2.1.1一、实际中需要解决的问题（阻抗变换的必要性一、实际中需要解决的问题（阻抗变换的必要性) ) 1 1、谐振回路中信号源内阻和负载的引入均使回路、谐振回路中信号源内阻和负载的引入均使回路的品质因数的品质因数Q Q下降，选频性变差。下降，选频性变差。2 2、信号源内阻和负载常常不相等，造成功率不匹、信号源内阻和负载常常不相等，造成功率不匹配，且相差越大，负载获得的功率越少。配，且相差越大，负载获得的功率越少。3 3、信号源的等效电容，负载的电容均影响回路的、信号源的等效电容，负载的电容均影响回路的谐振频率，且信号源的内阻、电容，负载的电阻、谐振

18、频率，且信号源的内阻、电容，负载的电阻、电容不能随意改变。电容不能随意改变。2.1.22.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路2.1.22.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路阻抗变换的思维本质：阻抗变换的思维本质： 信号源或负载不直接并联到谐振回路中，而是经过信号源或负载不直接并联到谐振回路中，而是经过阻抗变换电路，将其折合到回路两端且折合的方法简阻抗变换电路，将其折合到回路两端且折合的方法简单、容易控制和调整单、容易控制和调整。 综合以上三点综合以上三点, ,需要寻找一种简单、易调整参数需要寻找一种简单、易调整参数的变换电路的变换电路, ,在不改变信号源和负载的前提下既能使在不改变信号源和负载的前

19、提下既能使品质因数品质因数Q Q下降不太多，又能达到功率匹配的目的下降不太多，又能达到功率匹配的目的。 2.1.2 2.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路一、变压器阻抗变换一、变压器阻抗变换二、二、 部分接入回路的阻抗变换部分接入回路的阻抗变换1 1、输出端电感抽头式、输出端电感抽头式RPRPRP ：谐振阻抗谐振阻抗折算方向：折算方向：一般向并联谐振回路折算一般向并联谐振回路折算(折算方向可根据需要调整折算方向可根据需要调整)折算原则：折算原则：折算前后功率相等折算前后功率相等折算的关键：折算的关键：计算接入（折算）系数计算接入（折算）系数nccRPRP 折折算算后后电电压压折折算算前前电电压压

20、并并联联谐谐振振回回路路电电压压部部分分接接入入电电压压 n折算方向：折算方向：向谐振回路向谐振回路1，3两端两端折算原则：折算原则：折算前折算前RL、C功率功率=折算后折算后RL/、C/功率功率 折算后折算后折算前：折算前：L213RL223RRUPRUPLL 222313223213LLn1UUUURR 折折算算后后折折算算前前：213L223CLLCUCUP 221323LnUUCCLccRPRP若为电导若为电导g参数：参数：2LLLLLLnRRR1R1gg 若若L1、L2无互感现象，且无互感现象，且L2的阻抗的阻抗 1 称为强耦合称为强耦合h h 当初，次级回路当初，次级回路 0101

21、 = = 0202 = = 0 0，Q Q1 1 = Q = Q2 2 = Q = Q时，时， 广义失调广义失调 ， 可以证明次级回路电压比可以证明次级回路电压比 21off2Q耦合振荡回路耦合振荡回路ff0h 1不应小于21双耦合回路谐振曲线双耦合回路谐振曲线耦合振荡回路耦合振荡回路讨论：讨论：耦合回路的通频带和选频性耦合回路的通频带和选频性 根据前述单回路通频带的定义，根据前述单回路通频带的定义， 若若h h 1时谐振曲线呈单峰状与单回路基本一致，无明显优势时谐振曲线呈单峰状与单回路基本一致，无明显优势 若若h h = 1时，谐振曲线呈单峰状，但峰值达到最大值。时，谐振曲线呈单峰状，但峰值

22、达到最大值。42222424)(12ooff2Q221令oo.Qff22BW7070得：ff0h 1不应小于21耦合振荡回路耦合振荡回路结论：结论：=1时，带宽是单谐振回路的时，带宽是单谐振回路的倍倍2显然：在显然：在h h = 1时，通频带比单回路展宽，且矩形系数比单回路要小，时，通频带比单回路展宽，且矩形系数比单回路要小，更接近于更接近于1，它的选频性比单回路要好，但带内还不够平坦。，它的选频性比单回路要好，但带内还不够平坦。1.414K. 10.4.5 3.169.953.169.95o0.1off2Q5 . 43961 . 04244令oo.Qff5 . 42BW1010得：ff0h

23、1不应小于21耦合振荡回路耦合振荡回路结论：结论： h h越大，中间凹陷越深，因此不宜选用越大，中间凹陷越深，因此不宜选用h h过大的值，一过大的值，一般采用般采用h h 稍大于稍大于1，这时在通带内放大均匀，而在通带外，这时在通带内放大均匀，而在通带外 衰减很衰减很大，为较理想的幅频特性。但双耦合回路无论从设计还是调谐大，为较理想的幅频特性。但双耦合回路无论从设计还是调谐上都比较困难上都比较困难,因此一般要求放大器通频带较宽时才采用。因此一般要求放大器通频带较宽时才采用。耦合振荡回路耦合振荡回路 通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够好的选择性，

24、从而为下一级（例如混频和检波）提供好的选择性，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有用信号。性能良好的有用信号。 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mVmV1V1V左右左右2.2 2.2 高频小高频小信号谐振放大器信号谐振放大器一、一、 晶体管共发射极混合晶体管共发射极混合型等效电路（补充内容）型等效电路（补充内容）b rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm vbe发射结发射结集电结集电结e研究背景：研究背景： 晶体管在高频时，晶体管晶体管在高频时，晶体管的内

25、部参数会随工作频率的内部参数会随工作频率f 的的变化而变化，是工作频率变化而变化，是工作频率f的的函数。函数。晶体管共发射极的混合晶体管共发射极的混合型等效电路型等效电路混合混合等效电路等效电路b rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm vbe发射结发射结集电结集电结e常用简化高频等效电路常用简化高频等效电路 注意：注意：由于集电结电由于集电结电容容C bc跨接在输入输跨接在输入输出端之间出端之间, 是双向传输是双向传输元件元件, 使电路的分析复使电路的分析复杂化。为了简化电路杂化。为了简化电路, 可以把可以把C bc折合到输折合到输入端入端b、 e之间之间, 与电与电容容C

26、 be并联并联, 其等效电其等效电容为：容为： 即把即把Cbc的作用等效的作用等效到输入端到输入端, 这就是密勒这就是密勒效应。其中效应。其中gm是晶体是晶体管跨导管跨导, RL是考虑负是考虑负载后的输出端总电阻载后的输出端总电阻, CM称为密勒电容称为密勒电容cbLmMCRgC 12.其中集电结的结电容其中集电结的结电容Cbc是导致是导致三极管内部存在反馈三极管内部存在反馈的最主要原因，它会导致的最主要原因，它会导致电路的稳定性变差。这个内部反馈会引起高频自激；即使不产生自激，也电路的稳定性变差。这个内部反馈会引起高频自激；即使不产生自激，也会使得有些频率可能形成正反馈，有些频率形成负反馈，

27、且反馈的强弱也不完会使得有些频率可能形成正反馈，有些频率形成负反馈，且反馈的强弱也不完全相等，使有些频率信号得到加强有些被削弱，其结果使放大器的频率特性、全相等，使有些频率信号得到加强有些被削弱，其结果使放大器的频率特性、通频带及选择性都会受到影响。通频带及选择性都会受到影响。 见教材见教材P32 要点：要点：1.三极管在高频信号下的等效电路中有三种模型：电阻、电容（主要指两个三极管在高频信号下的等效电路中有三种模型：电阻、电容（主要指两个PN结的结电容）和反应三极管电流放大特性的压控电流源。结的结电容）和反应三极管电流放大特性的压控电流源。注意它没有感性注意它没有感性。 因为放大器由信号源、

28、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，为此并联组成，采用导纳分析比较方便，为此, 引入晶体管的引入晶体管的y（导（导纳）参数等效电路。纳）参数等效电路。2.2.1 2.2.1 晶体管晶体管Y Y参数等效电路参数等效电路 y（导纳）参数的缺点：随频率变化；物理含义不明显。（导纳）参数的缺点：随频率变化；物理含义不明显。2.2.1 2.2.1 晶体管晶体管Y Y参数等效电路参数等效电路 输入输入端口端口输出输出端口端口双端口网络双端口网络 y参数等效电路与混合参数等效电路与混合型等效电路的关系见教材型等效电路的关系见教材P2

29、6yie=gie+jCieyoe=goe+jCoe. 实际应用实际应用Y参数等效电路参数等效电路 gieYreUce.YfeUbe.IbUbe.Uce.bgoecIcCoeCieegieYreUce.YfeUbe.Ib.Ube.Uce.bgoecIc.CoeCiee(b) 实际应用简化的实际应用简化的Y参数等效电路参数等效电路 2.2.1 2.2.1 晶体管晶体管Y Y参数等效电路参数等效电路 yre0看：教材看：教材P27公式公式2.2.6 通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够好的选通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够好的选择性，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有择性

30、，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有用信号。用信号。 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mVmV1V1V左右左右2.2.32.2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器一、小信号调谐放大器的作用：一、小信号调谐放大器的作用： 用来放大微弱的高频性好，主要是作为接收机中的用来放大微弱的高频性好，主要是作为接收机中的 射频和中频电压放大器。射频和中频电压放大器。二、调谐放大器（也叫谐振放大器）：谐振回路既作二、调谐放大器（也叫谐振放大器）：谐振回路既作 为选频网络有充当集

31、电极负载的作用为选频网络有充当集电极负载的作用三、小信号调谐放大器的要求：三、小信号调谐放大器的要求：1、足够的输出电压、足够的输出电压 2、通频带足够宽、通频带足够宽 3、工作稳定性好、工作稳定性好2.2.32.2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器高频小信号放大器的电路分析包括高频小信号放大器的电路分析包括四个基本步骤四个基本步骤：1.多级分单级多级分单级 2. 静态分析静态分析3. 动态分析动态分析 4. 整合系统整合系统2.2.32.2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器1、单调谐放大器的电路结构、单调谐放大器的电路结构 前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器是

32、本级前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器是本级放大器的负载。放大器的负载。45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC2.2.32.2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器v组成组成：输入偏置电路、晶体管、调谐回路输入偏置电路、晶体管、调谐回路v元件作用元件作用：Rb1、Rb2 是放大器的偏置电阻；是放大器的偏置电阻；R Re e是直流负反馈电阻；是直流负反馈电阻；C C1 1、C Ce e是交流高频旁是交流高频旁路电容；路电容；LCLC组成并联谐振回路，它与晶体管组成并联谐振回路，它与晶体管共同起着选频放大作用。共同起着选频放大作用。v采用部分接入采用部分接入

33、方式是减弱晶体管输出阻抗对方式是减弱晶体管输出阻抗对谐振回路的影响和为了放大器的前后级匹配。谐振回路的影响和为了放大器的前后级匹配。2.2.32.2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器v高频电压信号高频电压信号互感耦合互感耦合 基极电压基极电压 管子管子bebe结结 基基极电流极电流 管子放大作用管子放大作用 集电极电流集电极电流 谐振回路选频谐振回路选频 产生较高的回路谐振电压产生较高的回路谐振电压 互感耦合互感耦合 在负载在负载上产生较大的高频信号电压上产生较大的高频信号电压45123Rb1Rb2ReZLCbCeCTr1Tr2TL2.单调谐放大器的工作原理单调谐放大器的工作原理4

34、5123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC 其简化规则：交流输入信号为零；其简化规则：交流输入信号为零；所有电容开路；所有电感短路。所有电容开路；所有电感短路。结论：结论：Rb1、Rb2、Re为偏置电阻，提供静态工作点；为偏置电阻，提供静态工作点；3. 静态分析静态分析画出直流等效电路，画出直流等效电路，Rb1Rb2ReVCC45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC 其简化规则：有交流输入信号，所有其简化规则：有交流输入信号，所有直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振回路直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振回路L、C保留）保留）

35、画出交流等效电路画出交流等效电路,4. 动态分析动态分析32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管gieYreUce.YfeUbe.Ib.Ube.Uce.bgoecIc.CoeCiee(b) 实际应用简化的实际应用简化的Y参数等效电路参数等效电路 回忆：回忆：晶体管参数（也叫导纳参数）等效电路晶体管参数（也叫导纳参数）等效电路 VCL 23514YL(b)L2C3 5YL14YoeYfeUbe.YiecbUbe.e(c)L2C3 5YL14YoeYfeUbe.YiecbUbe.e(c)n1YfeUbe.goeCoe12LCgPgLCL(e)3输出端输出端1、2

36、端、负载端、负载4、5端向谐振回路端向谐振回路1、3两端折算两端折算 负载和回路之负载和回路之间的接入系数间的接入系数 ：134513452NNvvn=输出回路的接入系数：输出回路的接入系数： 131213121NNvvn=YL呈容性呈容性n1YfeUbe.goeCoe12LCgPgLCL(e)3n1YfeUbe.GLCUo.( f )13g LoeLoeCnCnCCgnggg22212221pn LLoeoeLLoeoeCnCCnCgnggng22212221be132iovvvnvvA )ffQ(gynnLCgynnAe0Lfe21f212j1j1j vLj1Cjgvyvbefe113n-

37、1 1）求电压增益）求电压增益n1YfeUbe.GLCUo.( f )13g)ffQ(gynnLCgynnA0Lfe21fe212j1j1j v谐振时谐振时LgngngynngynnA22oe21pfe21fe210 vn1YfeUbe.GLCUo.( f )13g谐振时谐振时结论：结论：1、当晶体管选定的时候，、当晶体管选定的时候，yfe、gP、goe、gL均为定值，均为定值， 故只要改变接入系数故只要改变接入系数n1、n2就能很方便的改变电压就能很方便的改变电压 增益。增益。2、由于电压增益为负值，则输入电压与输出电压反相、由于电压增益为负值，则输入电压与输出电压反相。Lgngngynng

38、ynA22oe21pfe21fe210n-v3 3、为了增大、为了增大Auo，应选取，应选取 Yfe 大、大、goe小的晶体管。小的晶体管。4 4、为了增大、为了增大Auo，要求负载电导小，若负载是下一级放大器，要求负载电导小，若负载是下一级放大器， 则要求其则要求其gie小。小。5 5、回路谐振电导、回路谐振电导gp越小，越小， Auo越大。而越大。而gp取决于空载取决于空载时时的的QO，且且gp与与QO成反比。成反比。结论：结论：L22oe21pfe21fe210gngngynngynnA v3）品质因数）品质因数QL2）谐振频率）谐振频率fP LC1,LC21fPP gCLg1QPPL

39、LoeLoeCnCnCCgnggg22212221pnn1YfeUbe.GLCUo.( f )13g4）通频带）通频带BW 0.7 2p2L2p2L2uouff2Q11ff2Q(1ggAA谐谐振振曲曲线线：)ffQ(gynnA0Lfe212j1 v gynnAfe210v结论：结论：谐振幅频曲线的表达式与并联谐振回路表达式一致。谐振幅频曲线的表达式与并联谐振回路表达式一致。 它的通频带也是它的通频带也是 ,品质因数品质因数Q与通频带与通频带 BW0.7 成反比。成反比。LP7 . 0QfBW 放大电路的矩形系数放大电路的矩形系数19.95BWBWK0.70.10.15）矩形系数）矩形系数K0.

40、1结论：结论：单调谐放大器的谐振曲线于矩形相差甚远，单调谐放大器的谐振曲线于矩形相差甚远， 选择性较差，这也是单调谐放大器的缺点。选择性较差，这也是单调谐放大器的缺点。 2p2L2p2L2uouf2Q11f2Q(1ggAA ff谐谐振振曲曲线线：6）通过分析放大器幅频特性来揭示其通频带与选择性。）通过分析放大器幅频特性来揭示其通频带与选择性。 gCQPL LP7 . 0Q2 故： gCpp Cg;gynnA fe210 vfe217002Cynn.A. vCyAfe7.002.v带宽增益积带宽增益积为为一常数一常数结论结论：带宽和增益为一对矛盾。带宽和增益为一对矛盾。Lp7 . 0Qff2 通

41、频带通频带例：电路如上图，谐振频率例：电路如上图，谐振频率fP=10.7Mhz，L1-3=4H，QO=100, N1-3=20匝，匝， N2-3=5匝，匝， N4-5=5匝，晶体管匝，晶体管3DG9在在IE=2mA, 频率为频率为10.7Mhz时测得：时测得：gie=2860s, Cie=18PF, goe=200s, Coe=7PF,yfe=45ms,yre=0. 求：求：1）画出电路的）画出电路的y参数等效电路。参数等效电路。 2）电压增益）电压增益Auo，以及上下限截止频率，以及上下限截止频率fL、fH。 交流通路交流通路L2C3154.cbUi.e第一步：画交流通路：第一步：画交流通路

42、：y参数等效电路参数等效电路L2Cuo3154goeYfeUbe.giecbUbe.egieCieCoeCie交流通路交流通路L2C3154.cbUi.e第二步：依据交流通路画第二步：依据交流通路画y参数等效电路：参数等效电路：L2Cuo3154goeYfeUbe.giecbUbe.egieCieCoeCie3n1YfeUbe.goeCoe1LCgPgieCie4120513231NNn1323vv41205NNvvn134513452=输出端输出端2、3端、负载端、负载4、5端向谐振回路端向谐振回路1、3两端折算两端折算第三步：输出端和负载进行阻抗变换：第三步：输出端和负载进行阻抗变换：第四

43、步：求接入系数：第四步：求接入系数：41nn21=3n1YfeUbe.goeCoe1LCgPgieCie ieieoeoeieieoeoeCnCCnCgnggng22212221S512S200)41(2=gie=2860s, Cie=18PF, goe=200s, Coe=7PF,yfe=45msS75178S2860)41(2=PF4375. 0PF7)41(2=PF125. 1PF18)41(2=S2 .37104107 .1021001LQ1gLg1Q66oopopo=fP=10.7Mhz，L1-3=4H，QO=100第五步：相关参数计算：第五步：相关参数计算：31.1210)75.1

44、785 .122 .37(104525. 025. 0gggynnA63pfe210ieoe=+=+=vgie=2860s, Cie=18PF, goe=200s, Coe=7PF,yfe=45ms41nn21=174104107 .10210)75.1785 .122 .37(1Lg1Q666OL+=KHZ49.61174107 .10QfBW6Lp7 . 0=MHZ731.102KHZ49.61KHZ107002BWffMHZ669.102KHZ49.61KHZ107002BWff7 . 0pH7 . 0pL=+=+=作业：作业：P54 习题习题2.7Re1Ce1LaCb1R2V1R1C1

45、L12345UCCV21R4Cb2R3Ce2C2L223451Re22.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 同步调谐：每一级谐振回路调谐在同一频率。同步调谐：每一级谐振回路调谐在同一频率。参差调谐：每一级谐振回路调谐在不同频率。参差调谐：每一级谐振回路调谐在不同频率。设有设有n级单调谐放大器相互级联，且各级的电压增益相同，级单调谐放大器相互级联，且各级的电压增益相同，即即u1=u2=u3=un则级联后放大器的总电压增益为则级联后放大器的总电压增益为 |An|= Au1|Au2|Au3|Aun|=|Aun|n2.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 1.1.电压增益

46、电压增益2no2Lnfe21nff2Q1gynnA 21 )ffQ(gynnLCgynnA0Lfe21fe212j1j1j v回回忆忆：100.721nLfBWQ 式中式中,f0/L是单级单调谐放大器通频带是单级单调谐放大器通频带 令令 0AAvv707.0)f f2Q(112n20L 2.2.通频带通频带可得可得n级级联放大器的总通频带级级联放大器的总通频带2.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 n1234510.640.510.430.39121n是频带缩小因子，下表列出不同是频带缩小因子，下表列出不同n值时缩小因子的大小：值时缩小因子的大小：121n100.721nLfB

47、WQ结论：结论：n越大，通频带越窄越大，通频带越窄2.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 Au /Au010.7070f0fn1n2n3结论：结论：n越大，谐振曲线越尖锐，选频性越好，越大，谐振曲线越尖锐，选频性越好， 但通频带越窄。但通频带越窄。2.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 矩形系数为矩形系数为121100BWBWKn1n17.01.01.0 3. 3. 选择性选择性0.1)f f2(Q11AA2n20Lvov令令 可得可得n级级联放大器总通频带为级级联放大器总通频带为Lon11.0Qf1100BW 100.721nLfBWQ2.2.32.2.3 多

48、级单调谐放大器多级单调谐放大器 n123456K0.19.954.663.753.43.23.1结论：结论：级数越大，矩形系数越接近，谐振曲线越接近于级数越大，矩形系数越接近，谐振曲线越接近于 理想的矩形，电路的选择性比单级电路要好，且通理想的矩形，电路的选择性比单级电路要好，且通 频带变窄。但这种改善是有限的，当级数频带变窄。但这种改善是有限的，当级数n3时时 改善不明显。改善不明显。2.2.32.2.3 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 2.2.42.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 一、造成调谐放大器工作不稳定的两个原因一、造成调谐放大器工作不稳定的两个原因原因一：三极管内

49、部反馈及负载的变化原因一：三极管内部反馈及负载的变化1. 我们在讨论谐振放大器时我们在讨论谐振放大器时, 都假定了反向传输导纳都假定了反向传输导纳 re, 即晶体管单向工作即晶体管单向工作, 输入电压可以控制输出输入电压可以控制输出 电流电流, 而输出电压不影响输入。实际上而输出电压不影响输入。实际上re0, 即输出即输出 电压可以反馈到输入端电压可以反馈到输入端, 引起输入电流的变化引起输入电流的变化, 从而可从而可 能引起放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大能引起放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大, 且且 在相位上满足正反馈条件在相位上满足正反馈条件, 则会出现自激振荡则会出现自激振荡。

50、 A AF FCberbbCbcrbcrbevbercegm vbeA AF F尤其是三极管的结电容尤其是三极管的结电容Cbc的反向传输作用，频率较的反向传输作用，频率较高时，可能使电路形成自激振荡。高时，可能使电路形成自激振荡。2.2.42.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 2. 内部的反馈呈现不稳定性。对一些频率可能形成正内部的反馈呈现不稳定性。对一些频率可能形成正 反馈，对另一些频率可能形成负反馈，且强弱也不反馈，对另一些频率可能形成负反馈，且强弱也不 相等，这样使放大器的频率稳定性，通频带、选相等，这样使放大器的频率稳定性，通频带、选 择性均受影响。择性均受影响。2.2.

51、4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 原因二：原因二：负载的变化，导致谐振回路的阻抗性质及大小负载的变化，导致谐振回路的阻抗性质及大小 发生改变。发生改变。现象：现象：谐振放大电路的工作频率越高，谐振放大电路的工作频率越高，LC回路的品质回路的品质因数越大，谐振增益越大，放大器的工作越不稳定。因数越大，谐振增益越大，放大器的工作越不稳定。无反馈有反馈Af0f内部反馈对谐振曲线的影响内部反馈对谐振曲线的影响2.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 二、提高调谐放大器工作稳定性的措施二、提高调谐放大器工作稳定性的措施 1. 从晶体管本身想办法从晶体管本身想办

52、法,尽量选用晶体管尽量选用晶体管bc较小的管较小的管子，使反馈容抗增大子，使反馈容抗增大, 反馈作用减弱。反馈作用减弱。2.从电路上设法消除晶体管的反向作用从电路上设法消除晶体管的反向作用, 使它单向化。使它单向化。 具体方法：具体方法：1.加大回路的插入损耗（加大回路的插入损耗（补充内容补充内容） 2.中和法中和法 3.失配法。失配法。2.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 1. 加大回路的插入损耗加大回路的插入损耗:在谐振回路两端并接电阻在谐振回路两端并接电阻并ggg提高提高则放大器的工作稳定性则放大器的工作稳定性uofe21uoAgynnAiFoFouuuFuu对

53、2.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 结论：结论：加大回路的插入损耗加大回路的插入损耗法以牺牲增益为代价法以牺牲增益为代价, 换取稳定性的提高。换取稳定性的提高。2. 中和法中和法 晶体管的输出端与输入端之间外加一个反馈电路晶体管的输出端与输入端之间外加一个反馈电路（中和电路）（中和电路）, 以抵消或减小晶体管内部反馈电容以抵消或减小晶体管内部反馈电容Cbc 的作用达到中和的目的。的作用达到中和的目的。 看：看：教材教材P33 图图2.2.92.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 三、中和法与失配法的优缺点三、中和法与失配法的优缺点中和法优点：

54、电路简单，电路增益中和法优点：电路简单，电路增益 不受影响不受影响中和法缺点：只对特定频率和温度上其完全中和，不适中和法缺点：只对特定频率和温度上其完全中和，不适合宽带放大器，实际调整麻烦且不适合批量合宽带放大器，实际调整麻烦且不适合批量 生产，对温度引起的不稳定性没有改善。生产，对温度引起的不稳定性没有改善。2.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 3. 失配法失配法用两只晶体管按共射用两只晶体管按共射共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。 y yoeoey yieie原理：原理：由于共基电路的输入导纳较大由于共

55、基电路的输入导纳较大, 当它和输出导纳较小的共当它和输出导纳较小的共射电路连接时射电路连接时, 相当于使共射电路的负载导纳增大而失配相当于使共射电路的负载导纳增大而失配, 从而从而使共射晶体管内部反馈减弱使共射晶体管内部反馈减弱,稳定性大大提高稳定性大大提高。 结论：结论：失配法以牺牲增益为代价换取稳定性的提高。失配法以牺牲增益为代价换取稳定性的提高。失配法的优点：性能稳定能改变各种参数变化的影响，失配法的优点：性能稳定能改变各种参数变化的影响， 频带宽，适合宽带放大，生产过程无频带宽，适合宽带放大，生产过程无 需调整，适合与大批量生产。需调整，适合与大批量生产。失配法的缺点：增益较低失配法的

56、缺点：增益较低2.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 寻呼机的射频放大电路寻呼机的射频放大电路E2C1E1C4C2C3C5VD1R1C6V1C7C8R2R3C9C10V2UCCL1R42.2.4 2.2.4 调谐放大器调谐放大器 的稳定性的稳定性 三、集成调谐放大器三、集成调谐放大器MC1590MC1590，见教材，见教材P34P34高频电子线路中常用的选频网络有：高频电子线路中常用的选频网络有：单振荡回路单振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路选频网络选频网络振荡电路（由振荡电路（由L、C组成）组成）各种滤波器各种滤波器LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶

57、瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器所谓选频（滤波）所谓选频（滤波）, 就是选出需要的频率分量和滤除不需就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量要的频率分量一、集中选频滤波器的优点：一、集中选频滤波器的优点：1 1、谐振放大器一般用于窄带信号的选频放大。、谐振放大器一般用于窄带信号的选频放大。 但多级放大但多级放大 电路电路, , 要求每级均有要求每级均有LCLC谐振回路谐振回路, , 故不易获得较宽的通频带故不易获得较宽的通频带, , 选择性也不够理想。通常用集中选频滤波器代替主级选频。选择性也不够理想。通常用集中选频滤波器代替主级选频。2 2、集中选频滤波器可减小晶体管参数的

58、不稳定性，保证放大、集中选频滤波器可减小晶体管参数的不稳定性，保证放大器指标的稳定。器指标的稳定。3 3、减小调试难度。、减小调试难度。 二、集中选频放大器与调谐放大器的区别二、集中选频放大器与调谐放大器的区别相同点：相同点：都是用来放大微弱的高频信号。都是用来放大微弱的高频信号。 相异点：相异点： 集中选频放大器由集中选频放大器由“宽带放大器宽带放大器+集中选频滤波器集中选频滤波器”组成。组成。且放大和选频功能分开。且放大和选频功能分开。调谐放大器由调谐放大器由“窄带放大器窄带放大器+ LC调谐选频器调谐选频器” 组成。且组成。且放大和选频同时完成。放大和选频同时完成。三、三、 集中滤波器的

59、类型：集中滤波器的类型： 1、集中滤波器；、集中滤波器；2、陶瓷滤波器；、陶瓷滤波器；3、声表面波滤波器、声表面波滤波器 集中集中滤波器通常由一节或若干节网络组成滤波器通常由一节或若干节网络组成, 根据根据网络理论网络理论, 按照带宽、按照带宽、 衰减特性等要求进行设计衰减特性等要求进行设计, 目前已得到目前已得到了广泛应用。了广泛应用。 陶瓷滤波器是由压电陶瓷材料做成的具有选频特性的器件。陶瓷滤波器是由压电陶瓷材料做成的具有选频特性的器件。它具有无需调谐、体积小、它具有无需调谐、体积小、 加工方便等优点加工方便等优点, 但工作频率不太但工作频率不太高（几十兆赫兹以下）高（几十兆赫兹以下）,

60、相对频宽较窄。相对频宽较窄。一、石英晶体的物理特性：一、石英晶体的物理特性：由天然的或者人工制成的石英切片制成。主要成分为由天然的或者人工制成的石英切片制成。主要成分为SiO2,石英晶体物理特性：具有压电效应。石英晶体物理特性：具有压电效应。石英晶体滤波器（补充）石英晶体滤波器（补充）石英的构造：见教材石英的构造：见教材P119图图4.4.1二、石英晶体在高频电路中的应用：二、石英晶体在高频电路中的应用：1、高频率、高频率、 高稳定度的振荡电路（在第四章会讲到）高稳定度的振荡电路（在第四章会讲到）2、高性能的窄带滤波器（本节内容）、高性能的窄带滤波器（本节内容）正压电效应：正压电效应：当晶体受