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，广泛地应用

2、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 1千倍千倍至至10

3、10万倍左右，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mVmV1V1V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kHz几百几百MHz，必须考虑放大

4、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

5、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iopiouppAuuA2.通频带通频带定义：放大器定义：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。

6、常用用 来表示来表示7 . 02 f0uuAA10.7077 . 02 ff0fioplog10PPA 分贝表示：分贝表示：i0ulog20UUA 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 . 01 . 01 . 022ffKr(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。0uuAA10.7077 . 02 ff0.11 . 02 f(4) 实际放大器

7、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。0uuAA10.7077 . 02 ff0f0.11 . 02 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

8、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（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

9、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、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。

10、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LQ0Lr0Lg0电感电

11、感电感的两种等效电路电感的两种等效电路0000001LQgQLr，（三）（三）LC串联谐振回路串联谐振回路LCr0等效电路等效电路(1)阻抗：阻抗：)1(0CLjrZ(2)谐振频率：谐振频率：LC10(3)空载品质因数：空载品质因数：0002020rLrILIQ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：LCr0rLLrrr0)1(CLjrZ阻抗阻抗:有载品质因数：有载品质因数：rLQL0+-)(jU)(jILCLC串联谐振回路串联谐振回路(7)频率特性频率特性：)(11)()(000LjQjIjI(5)回路电流：回路电流：)1()(CLjrUZUjI(6)谐

12、振电流：谐振电流：rUjI)(0模：模：20020)(11)()(LQII)()(0II01LQ2LQ21LLQQ幅频特性幅频特性相角：相角：)(arctan)(00LQ0相频特性相频特性)(2LQ1LQ21LLQQ 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LCr等效电路等效电路+-)(jU)(jILC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：jseZjXrCLjrZ)1(1、电抗、电抗:CLX1容性时感性时纯阻时,0002、阻抗模的幅频特性：、阻抗模的幅频特性：2002022)()(1)1(rLrCLrZs0

13、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：2020020)211)(11)()(LLQQII（则00000002020002)(2()(时，有当由通频带定义：由通频带定义：10.7077 . 020)()(0II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LQff07 . 02,2,21)()(07 .00LQII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：LLrrLQ00空载品质因数：空载品质因数：000rLQLCr0rL有载通频带有载通

14、频带LQff07 . 02空载通频带空载通频带007 . 02Qff 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LC串联谐振回路的00,5,5 . 1,100QLrMHzfpFC和试求谐振时电阻解：解：，得：由LCf2102 .2120rLQ)(6 .11210100)105 . 12(1)2(1122620uHCfL例2：某电感线圈L在MHzf10时测得80,30QHL。试求与L串联的等效电阻r。36. 28

15、010310102660000QLrrLQ得：由解：解：（四）（四）LC并联谐振回路并联谐振回路(1)导纳：导纳：222022200000)()()()(1LrLCBLrrGjBGCjLjrY(3)谐振频率：谐振频率：)/(1111)(10020020LCQQLrLCpp时，(2)空载品质因数空载品质因数：000210210rLrILIQ有功功率无功功率LCr0等效电路等效电路LCLC并联谐振回路并联谐振回路+-)(jI)(jU1I(4)谐振电阻谐振电阻RpLCr0等效电路等效电路LCR0并联等效电路并联等效电路2Y1Y22200001)(),()(:LrrGjBGY已知LjCjRY11020

16、20020022200021)1 ()(1rQrQrLrGRYY由LQrLrQRrLQ0002200200000:代入上式得将CLQ:0000LQRRp谐振电阻LRrLQ00000:注意比较(5)并联负载后：并联负载后：gRRRRRLL100有载品质因数：有载品质因数：CRLRRULUQL00202/)/(有功功率无功功率LCR0LCR并联电路并联电路RL+-)(jI)(jU导纳：导纳：)(1 )1(00LjQgLCjgY谐振频率：谐振频率：)/(10LCp(6)频率特性频率特性：)(1 :00LjQgY已知YZ1)(arctan)()(100002LLQQRZZ0R幅频特性幅频特性0相频特性

17、相频特性)(220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RRRRRLRQLLL00,空载品质因数空载品质因数LRQ000有载通频带有载通频带LQff07 . 02空载通频带空载通频带007 . 02Qff 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

18、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100,10QuHL，试求谐振频率，试求谐振频率MHzf300时的时的C和和并联谐振电阻并联谐振电阻pR解：解：pFFLfC14.28)(1014.28101)10302(1)2(11262620)(85.181011030210066000kLQRRp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MHzf100,电感电感L在在，并联电阻KRQuHL10,100,30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

19、有载品质因数LQ时测得时测得MHzf10pR解：等效电路如下：解：等效电路如下：pFFLfC43.84)(1043.84103)10102(1)2(1)1 (1262620LCR0等效电路等效电路R（2 2）)(85.181031010210066000kLQR)(534. 600kRRRRRp66.341031010210534. 6)3(6630LRQpL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,100,4,1000QHLMHzf 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

20、个多大的电阻。还应并联一个多大的电阻。7 . 02 f)(12.2510410102100) 1 (66000kLQR)(450. 300kRRRRR解：等效电路如下：解：等效电路如下：LCR0等效电路等效电路R74.131041010210450. 36630LRQL)(728. 0)(10728. 074. 0MHzHzQffL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. 621LLQQ(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. 121kRR)(45. 3)(108 .2891

21、1)11(1160kRsRRRRRR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：35351605minmaxff由题意，93015450, 933. 812100, 9,21min2max2min1max1minmaxCCCCCCLCf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

22、的等效互换三、串并联阻抗的等效互换X1r1X2R2图图2-8 等效互换电路等效互换电路AABB111jXrZ2222222222222222222XRXRjXRXRjXRjXRZ)112(,222222212222222121XRXRXXRXRrZZ1I+-2U222222222111211211)/()(,XRRUXUQrXrIXIQ将式将式2-11代入上式得：代入上式得：QQQ212222222222222212222222222222211111,111XQRXXXRXRXRQXRRXRXRr122122)11 () 1(XQXrQR即12122XXrQR，当当Q1时有：时有：X1r1X

23、2R2图图2-8 等效互换电路等效互换电路AABB例例1：，KR10 已知已知LCR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. 600kRRRRRp解：解：)(885. 11001031010266000QLrLCr0RLCR0R由串并联等效互换有：由串并联等效互换有：KrQR85.180200RRRRRkLQRp00000),(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，评价其选频性能。

24、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？CRLRQL00LRQ000LC10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 LsRRRR/0LCf210 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 , , 选择性选择性 。0QQL即，谐振回路的选频性能下降。即，谐振回路

25、的选频性能下降。CRLRQL00LRQ000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，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

26、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+-2UCL1N1L2N2RL+-1UCL1N1+-1ULR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LRUPNNUU/,/2222121变换前有变换前有：变换后有变换后有：LRUP/211LLLRNNRUURPP221222121)(,由等效有由等效有：定义接入系数定义接入系数：)()(或容抗转

27、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：212,pRRNNpLL（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+-2UCN1N2RL+-1UCN1N2+-3ULR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LRUPNNNUUU/,/)/(222212212变换前有变换前有：变换后有变换后有：LLRUURUP/)(/221231LLLRNNNRUUURPP22212222121)()(,由等效有由等效有：接入系数接入系数：212NNNp转换后的圈数转换前的圈数2pRRLL（三（三）双电容分压耦合连接的阻抗变换双电容

28、分压耦合连接的阻抗变换LLLLcLSRCRRCRQR2220220221)(11并联变串联并联变串联：接入系数接入系数：22)1/()1(CCCCp转换后的容抗转换前的容抗2pRRLL串联变并联串联变并联：LLSLSLScLRCCRCRRQR222202)(1LC1C2RL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LC1C2RLS(b)中间转换电路中间转换电路LC1C2(c)变换后电路变换后电路LR2121CCCCC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：ggLLLLggLLLL

29、pIICpCgpgpUUpXXpRR,;,2222例例1 1：右图等效电路中：右图等效电路中kRkRpFCpFCpFCQL5,10,20,20,5,100210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：kpRRLL202,21111211212CCCCCCp)(09.23100108 . 01097.45266000kLQR)(152020202052121pFCCCCCC)(17. 511110kRRRRLp)(97.451015108 . 021211260MHzLCf谐振频率：谐振频率：谐振电阻：谐振电阻：

30、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LLgLgQLpFCpFCkRkRkRNNNQLpFCMHzf,12,9,830,5 . 2,10, 3, 4, 6,60,20,30134523120130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)要进行等效电路变换要进行等效电路变换 1345213231NNpNNp解：等效电路如下：解：等效电路如下：0013452132311,1,1, 3 . 0, 4 . 0RgRgRgNNpNNpL

31、Lgg(1)求求L13)(25. 11052.22)10302(1)2(1)(52.22123 . 02094 . 012262013222221uHCfLpFCpCCpCLg(2)求求QL)( 1 .34383013 . 0107 .7010101105 . 214 . 01)(7 .70601025. 110302111263322202166013000usgpgRgpgusQLRgLg37.12101 .3431025. 11030211666130gLQL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）（

32、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：22212122121111UyUyIUyUyI1I2I1U2U1U2U1I2I11y212Uy22y121Uy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 ； 012212UfUIyy。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； 022121UoUIyy。称为输入短路时的输出导纳。称为输入短路时的输出导纳。 021121UrUIyy。其中，其中， 011112UiUIyy。称为输出短路时的输入导纳称为输出短路时的输入导纳 ； 22212122121111UyUyIUyUyI共射接法共射接法y参数：参数

33、：ceoebefeccerebeiebUyUyIUyUyIbIcIbeUceUbeUceUbIcIieycereUyoeybefeUy简化的共射接法简化的共射接法y参数：参数：beUceUbIcIieyoeybefeUy0rey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

34、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 EebIr026ebreb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm vbeebr 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

35、的并联电路。的并联电路。cbrcbmUg26EmIgcbrcbCcbCcbCcbr二，单调谐回路谐振放大器二，单调谐回路谐振放大器图图2-142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2L3C14R1R2CbReCe5T1CR1R2CbReCeT2iUCCV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。yi

36、e22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoU图图2-15cU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yie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoU图图2-15cU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

37、2L1C354oeyifeUyoUcU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）L1C3oegp21ifeUyp1oeCp210g222iegp222ieCp20pU(1) 如何由图如何由图2-14得到图得到图2-15：2L3C14R1R2CbReCe5T1CR1R2CbReCeT2iUCCV图图2-14首先画交流通路如下首先画交流通路如下：T12L1C354iUT2CoU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T12L1C354iUT2CoU交流通路交流通路然后将交流通路中的

38、三极管用然后将交流通路中的三极管用Y Y参数等效电路取代可得下图：参数等效电路取代可得下图：yie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoUY参数等效电路参数等效电路cU22cereUy2oeyofeUy2C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；yie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoUY参数等效电路参数等效电路cU22cereUy2oeyofeUy2Cyie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoU

39、图图2-15cU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：yie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoU图图2-15cU图图2-16（a）yie22L1C354oeyifeUyoUcU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）yie22

40、L1C354oeyifeUyoUcU知识点知识点: 1345213121,NNpNNp图图2-16（b）L1C3oegp21ifeUyp1oeCp210g222iegp222ieCp20pU最后对图最后对图2-16(a)进行阻抗变换进行阻抗变换得到得到图图2-16(b):,oeoeoeoeoeoeCjgjBgyy可写为22ieieieoeoeoeCgyCgy并联可表示为，同理并联可表示为故011ie2VVIyieiejCg022oe1VVIyoeoejCgyieyoeyreuceyfeubeCiegiegoeCoe图图2-16（b）L1C3oegp21ifeUyp1oeCp210g222ieg

41、p222ieCp20pU图图2-16（a）yie22L1C354oeyifeUyoUcU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。yie22L1C354iUbIcIieycereUyoeyifeUysIsYoUcU1、输入导纳、输入导纳 由于由于creiiebUyUyIcLcUYIcoeifecUyUyILoerefeieibiYyyyyUIYiLoefecUYyyULY2、输出导纳、输出导纳sierefeoeccYyyyyUIYocreiiebUyUyI)0(sisbIUYIcoeifecUyUyIcsiereiUYyyUyie22L1C354iUbIcIiey

42、cereUyoeyifeUysIsYoUcU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LjCjgY1ieoeieoeCpCCpCgpggpg222122021YUyppUifeo12LjCjgyppYyppUUAfefeiou12121gyppAgyppAfeufeu210210图图2-16（b）L1C3oegp21ifeUyp1oeCp210g222iegp222ieCp20pUY由电路有：由电路有：2.2.谐振曲线谐振曲线)(1)(11)1(11000000021LuufeujQALLLCLg

43、jALjCjggyppA)(11)(1100000ffffjQjQAALLuu000211ffjQAAffLuu时，当称为一般失谐称为广义失谐，定义fffQL0220001111211uuLuuAAjffjQAA，则0uuAA1 10.7070.7070 0-1-11 1f0f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ff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0uuAA1 10.7070.7070 0-1-11 1211120uuAA令通频带定义：放大器的电压增益下降到最大值的通频带定

44、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。LQff07 . 02120ffQL则4.4.矩形系数矩形系数7 . 01 . 01 . 022ffKr定义：1011120uuAA令110020ffQL则99,9921 . 001 . 0rLKQff例例:,01. 0,8 . 1,2 . 6,1521uFCCkRkRkRebebb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)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.

45、0(,)4 . 386. 2(7 .10, 5, 6,20,100,4,7 .1054523130130msjymsjymsjymsjyMHzNNNQuHLMHzfkRoefereieL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 . 013121NNp25. 013452NNp)(34.19107 .102103 . 12 . 0) 3 . 12 . 0 (63pFCmsgCjgmsjyoeoeoeoeoe)( 8 .26

46、104107 .1021006613000kLQR(2)求求C：)(83.4534.197 . 031.55)(31.55104)107 .102(1)2(12216261320pFCpCCpFLfCoe(3)求电压增益求电压增益YYppUpYUYpUUAieiiieiu21210/ )(gYppAieu2101 . 510147. 0104 . 386. 225. 07 . 0)(147. 0500025. 0108 .261102 . 07 . 013322210233222021gyppAmsRpRgpgfeuLoe(4)求带宽和矩形系数求带宽和矩形系数95. 999)(423. 029

47、.25107 .10229.2510147. 0104107 .102111 . 0607 . 0366130rLLKMHzQffgLQ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2L3C14R1R2CbReCe5T1CR1R2CbReCeT2iUCCVL1C30goegp21ifeUyp1oeCp21222iegp222ieCp20pU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。L1C30goegp21ifeUyp1oeCp21Lgp2220pU三、多级单调谐回路谐振放大器三、多级单调谐回路谐振放大器（一

48、）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：umuuumAAAAA.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：mumAA)(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：200)2(11ffQAALuu多级

49、相同放大器的谐振曲线：多级相同放大器的谐振曲线：20200)2(1 1)2(11mLmLmmffQffQAALmmQff017 . 0122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21)2(1 1200mLmmffQAA令单级放大器的通频带：单级放大器的通频带：LQff07 . 02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，级数越多通频带越小。（四）矩形系数（四）矩形系数12110022117 . 01 . 01 . 0mmmmmrffK101)2(1 1200mLmmffQAA令LmmQff011 . 011002可得可

50、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输出电压可反向输出电压可反向作用到输入端，这种反馈作用将可作用到输入端，这种反馈作用将可能产生自激等不良后果。能产生自激等不良后果。beUceUbIcIieycereUyoeybefeUycbC 理解理解： yre存在的主要原因是晶体管存在结电容存在的主要原因是晶体管存在结电容 。此。此电容低频时阻抗大相当于开

51、路；高频时阻抗小相当于通路，电容低频时阻抗大相当于开路；高频时阻抗小相当于通路，使得晶体管成为双向元件。此电容的存在反映在混合使得晶体管成为双向元件。此电容的存在反映在混合 等效等效电路中电路中 晶体管的结电容晶体管的结电容混合混合 等效电路中等效电路中 二、放大器的稳定系数二、放大器的稳定系数设调谐放大器的等设调谐放大器的等效电路如右图：效电路如右图：iUcUieycereUyoeybefeUysysILybeec图图2-19 2-19 调谐放大器等效电路调谐放大器等效电路放大作用：放大作用：)/(:LoeifeccfeiyyUyUUyU为放大得到通过反馈作用：反馈作用：iLoesiefer

52、esiecreiirecUyyyyyyyyUyUUyU)(:为反馈得到通过不稳定，则电路自激，放大器当iiUU定义稳定系数：定义稳定系数：)(LoesiefereiiiyyyyyyUUUS则稳定系数越大，放大器越稳定，一般要求则稳定系数越大，放大器越稳定，一般要求5S三三. 提高放大器稳定性的措施提高放大器稳定性的措施 (一一)中和法中和法单向化单向化：由于：由于yre的反馈作用，晶体管是一个的反馈作用，晶体管是一个双向元件。使晶体管双向元件。使晶体管yre的反馈作用消除的过的反馈作用消除的过程称为单向化。单向化的方法有中和法和失程称为单向化。单向化的方法有中和法和失配法。配法。中和法中和法：

53、在晶体管放大器的输出与输入之间：在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外反馈电路，以抵消晶体管引入一个附加的外反馈电路，以抵消晶体管内部内部yre的反馈作用。由于的反馈作用。由于yre存在的主要原因存在的主要原因是晶体管存在结电容是晶体管存在结电容 ，故可以在输出与输，故可以在输出与输入之间引入一个电容入之间引入一个电容CN ，以抵消，以抵消 的反馈的反馈作用。作用。cbCcbC中和法的原理：中和法的原理：图图2-20 2-20 具有中和电路的放大器具有中和电路的放大器cbC 图图2-20 为具有中和电路为具有中和电路的放大器，其中的放大器，其中YN为附加为附加的外反馈电路的外反馈电路,

54、一般为电一般为电容容CN ， 为内反馈电路为内反馈电路 。cbC由同名端有由同名端有 相位相反，所以相位相反，所以 满足相位相反条件；满足相位相反条件；当当 时满足时满足 大小相等的条件。大小相等的条件。4521uu 、21II、cbNCUUC452121II、0iU当当 时，有时，有 ,为消除反馈作用，为消除反馈作用，应有应有 ,即即 大小相等相位相反大小相等相位相反.NcbCjuICjuI452211,021III21II、cbNCUUC4521总结：电路能消除反馈，条件为总结：电路能消除反馈，条件为2、5为同名端，为同名端，即即 和和CN必须接在相位相反的两点。且满足必须接在相位相反的两

55、点。且满足cbC2I1I21U+-45U+-、2145UU21II、 设设 的参考方向如图所示的参考方向如图所示例图例图1：图图2-21 中和电路的连接中和电路的连接cbC 图图2-21(a)是是 中和电路中和电路的常用电路，的常用电路，CN接在变接在变压器原边。压器原边。 因因2端交流接地，端交流接地，1、3端相位相反，故满足相端相位相反，故满足相位条件。位条件。cbcbNcbNCNNCUUCCUCU321232121232 Ui=0时，因时，因2端交流接地，端交流接地， CN上所加电压为上所加电压为U32 ， 上所加电压为上所加电压为U12 ， CN的数值应满足的数值应满足:cbC例图例图

56、2： 由同名端有由同名端有1、4端相端相位相反，故满足相位条件。位相反，故满足相位条件。cbcbNcbNCNNCUUCCUCU451245121245 Ui=0时，因时，因2、5端交流接地，端交流接地，CN上所加电压为上所加电压为U45 ， 上所加电压为上所加电压为U12 ， CN的数值应满足的数值应满足:cbC 图图2-21(b)是是 中和电路中和电路的另一种形式，的另一种形式，CN接在接在变压器副边。由同名端变压器副边。由同名端保证相位条件保证相位条件cbC图图2-21 中和电路的连接中和电路的连接例：例：分析：分析： CN的位置可选择：的位置可选择：A 6和和1之间之间 B 6和和3之间

57、之间C 6和和4之间之间 D 6和和5之间之间 因为因为3和和5交流接地，故交流接地，故B 、D不可能。不可能。 考虑考虑A:3交流接地则交流接地则1、2端相位相同，将不能保证相位条件，端相位相同，将不能保证相位条件，故故A不可能不可能。所以只能选所以只能选C （2）同名端：为保证相位条件，）同名端：为保证相位条件，1、5为同名端。为同名端。NC （3） CN的值：的值： 3和和5交流接地，故加在交流接地，故加在 上的电压为上的电压为U23 ，加在加在CN上的电压为上的电压为U45,cbCcbcbNCNNCUUC45234523 试画出图示电路的中和电路，标出线圈的同名端，写出中和试画出图示电

58、路的中和电路，标出线圈的同名端，写出中和电容的表示式。电容的表示式。 （1）画中和电路：首）画中和电路：首先画出先画出 ，接在，接在6、2之间。之间。主要问题是主要问题是CN的位置。的位置。cbCcbC61R2ReReCLRCVcc12345图题图题2-14eC1R2ReReCLRCVcc12345图题图题2-14eCcbCNC因为并联谐振回路的因为并联谐振回路的3端交流接地，中和电路的中和电端交流接地，中和电路的中和电容容CN不能接在初级，只能接在次级不能接在初级，只能接在次级4端。根据中和电容端。根据中和电容CN的反馈应与晶体管内部的的反馈应与晶体管内部的 的反馈反相位的特点，的反馈反相位

59、的特点，则同名端如下图所示。而则同名端如下图所示。而CN的数值应满足：的数值应满足：cbCcbcbNcbNCNNCUUCCUCU452345232345解：解：6 指信号源内阻不与晶体管的输入阻抗匹配，晶体管输出指信号源内阻不与晶体管的输入阻抗匹配，晶体管输出端的负载不与本级晶体管的输出阻抗匹配。端的负载不与本级晶体管的输出阻抗匹配。LrefeieiYyyyYsiefereoe0yyyyyYiesyyierefeoe0yyyyYBG1YgyfbyqbYibY0=y0byiyieYL失配BG2复合管 原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入 电

60、路的影响也随之减小。使增益下降，提高稳定性。电路的影响也随之减小。使增益下降，提高稳定性。使使Yi = yie，即使，即使 后项后项0，则必须加大，则必须加大Y LoeLyY 晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配法晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关，失配法一般采用共发一共基级联放大一般采用共发一共基级联放大. .则则LoerefeieiYyyyyY三种接法的比较：空载情况下接法接法 共射共射共集共集 共基共基Au大大小于小于1 大大Ai 大大1 大大,小于小于1 Ri中中大大小小Ro 大大小小大大频带频带窄窄中中(较宽较宽)宽宽用途用途多级放大电多级放大电路中间级路中间级输入级、中