高频电子线路第2章-谐振及小信号放大器-2

1、2.52.5高频小信号选频放大电路高频小信号选频放大电路主要内容主要内容高频小信号等效电路与参数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单级、多级单调谐回路谐振放大器双调谐谐振放大器双调谐谐振放大器谐振放大器的稳定谐振放大器的稳定 基本要求基本要求了解高频小信号放大器的工作原理及特点；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；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、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；输出阻抗计算公式的使用；理解高频小

2、信号放大器的内部反馈及稳定工作条理解高频小信号放大器的内部反馈及稳定工作条件件, , 掌握消除内部反馈的原理与基本方法。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掌握高频小信号放大器阻抗匹配的概念与基本计算方法。算方法。 本章重点：本章重点： 高频小信号谐振放大器的工作原理及高频小信号谐振放大器的工作原理及性能指标计算。性能指标计算。难难 点：谐振放大器的性能分析。点：谐振放大器的性能分析。2.5.1 2.5.1 概述1 1 高频小信号放大器的功能高频小信号放大器的功能 功功 能：能：放大和选频放大和选频；中心频率：几百千赫几百兆赫；中心频率：几百千赫几百兆赫

3、；（300K-300M300K-300M）HzHz 频带宽度：几频带宽度：几KHzKHz几十几十MHzMHz。 高频小信号放大器高频小信号放大器通常以各种通常以各种选频电路作负载选频电路作负载，由于信号较小，工作在由于信号较小，工作在线性范围线性范围内内( (甲类放大状态甲类放大状态),),常采用线性模型的等效电路分析法。常采用线性模型的等效电路分析法。2 2 高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类按按频带宽度频带宽度分分窄带放大器窄带放大器：以各种选频电路作负载。：以各种选频电路作负载。宽带放大器宽带放大器：采用无选频作用的电路作负载。：采用无选频作用的电路作负载。按按负载负载性质性质

4、分分调谐放大器调谐放大器集中选频放大器：集中选频放大器：以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载单调谐放大器：单调谐放大器：输出端接调谐回路输出端接调谐回路双调谐放大器：双调谐放大器：输入、输出端都接调谐回路输入、输出端都接调谐回路参差调谐放大器：参差调谐放大器：调谐回路的谐振频率不同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3 3 高频小信号放大器的主要性能指标高频小信号放大器的主要性能指标增益增益 电压增益：电压增益： 功率增益：功率增益：分贝表示：分贝表示：式中，式中， 分别为放大电路中心频率上的输出、分别为放大电路中心频率上的输出、输入电压有效值；输

5、入电压有效值； 分别为放大电路中心频分别为放大电路中心频率的输出、输入功率，常用分贝表示。率的输出、输入功率，常用分贝表示。ouoiuAuioUU 、opoiPAPoiPP、ouoiUAU20logouoiUAUpoAoiP=10log P通频带通频带 放大器的电压增益下降到最大值的放大器的电压增益下降到最大值的0.7070.707倍时所倍时所对应的频率宽度称为对应的频率宽度称为放大器的通频带放大器的通频带。 常用常用 表示，表示， 也称为也称为3dB3dB带宽带宽。0.72Bf 0.72 f通频带的定义 放大器的通频带取决于回路的结构形式和回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

6、因素路的等效品质因素 。放大器的总通频带随着。放大器的总通频带随着级数的变化而改变。级数的变化而改变。 放大器的增益带宽积为常数。放大器的增益带宽积为常数。选择性选择性 放大器的选择性常用放大器的选择性常用矩形系数矩形系数和和抑制比抑制比( (抗拒比抗拒比) )来表示。来表示。(1)(1)矩形系数矩形系数 矩形系数矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量是表征放大器选择性好坏的一个参量LQ0.10.10.722rfKf0.010.010.722rfKf如图所示，如图所示， 愈接近愈接近1 1越好。越好。(2)(2)抑制比抑制比 表示对带外某一特表示对带外某一特定干扰信号定干扰信号 的抑制的抑制

7、能力，其定义为能力，其定义为式中，式中， 是中心频率上的功率增益；是中心频率上的功率增益； 是某是某一特定频率一特定频率 上的功率增益。也可用分贝表示上的功率增益。也可用分贝表示rK0()pAf 放大器矩形系数的定义Nf0()()ppNAfAf()pNAfNf0()()()ppNAfdBAf 10log抑制比也可用电压增益表示。抑制比也可用电压增益表示。 稳定性稳定性 工作稳定性指放大器的主要性能的稳定程度。工作稳定性指放大器的主要性能的稳定程度。不稳定现象不稳定现象: :增益变化、中心频率偏移、通频带变增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。其极限状态是放大器产生窄、谐振曲线变形

8、等。其极限状态是放大器产生自激。自激。主要原因主要原因：晶体管的寄生反馈作用。：晶体管的寄生反馈作用。措措 施施：限制每级增益；减小晶体管的内反馈：限制每级增益；减小晶体管的内反馈（中和或失配方法中和或失配方法等）。等）。0()()uuNAfAf0()()20log()uuNAfdBAf或或噪声系数噪声系数 噪声系数是用来表征放大器噪声系数是用来表征放大器本身产生本身产生噪声电噪声电平大小的一个参数。平大小的一个参数。 越接近越接近1 1越好。越好。 放大器的性能指标相互之间既有联系又有放大器的性能指标相互之间既有联系又有矛矛盾。如盾。如稳定性和增益稳定性和增益，通频带和选择性通频带和选择性等

9、。等。 ()()siniFsonoPPNPP输入信号噪声比输出信号噪声比FN2.5.2 2.5.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数1 1、形式等效电路（网络参数等效电路）、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，如图所示。晶体管都可视为二端口网络，如图所示。 任一线性二端口网络，必须有四个端口变量描述。任一线性二端口网络，必须有四个端口变量描述。根据选择的自变量和因变量的不同，常用的有四种根据选择的自变量和因变量的不同，常用的有四种参数系：参数系：H H参数参数混合参数；混合参数；Z Z参数参数阻抗阻抗参数；参数； Y Y参数参数导纳参数；导纳

10、参数；A A参数参数传输参数。传输参数。共射晶体管网络共射晶体管网络1U2U图图 晶体管共发射极晶体管共发射极Y参数等效电路参数等效电路 bece(a)beyieyoece(b)coebfeccrebiebUyUyIUyUyI相应的参数方程为相应的参数方程为对高频小信号放大电路的分析，常采用对高频小信号放大电路的分析，常采用Y Y参数等效电路参数等效电路, ,它它选取各端口的选取各端口的电压为自变量电压为自变量, , 电流为因变量电流为因变量。其中其中, 0cUbbieUIy反向传输导纳：反向传输导纳： 0bUcbreUIy正向传输导纳：正向传输导纳： 0cUbcfeUIy输出导纳：输出导纳：

11、 0bUccoeUIy输入导纳：输入导纳： yre的存在对实际工作带来很大危害的存在对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激的根源。是谐振放大器自激的根源。yreUc表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）yfeUb表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）fefe越大越大, , 表示晶体管的放大能力越强表示晶体管的放大能力越强y yrere越大越大, , 表示晶体管的内部反馈越强表示晶体管的内部反馈越强晶体管的参数可以通过测量得到，也可通过查阅晶体管手册得到。晶体管的参数可以通过测量得到，也可通过

12、查阅晶体管手册得到。参数不仅与静态工作点的电压值、电流值有关参数不仅与静态工作点的电压值、电流值有关, , 而且是工作频率的函而且是工作频率的函数，小信号谐振放大器中，由于电路的通频带很窄，三极管的工作频率数，小信号谐振放大器中，由于电路的通频带很窄，三极管的工作频率被局限在一个较小的范围内，被局限在一个较小的范围内，Y Y参数在此可以近似看成常数。参数在此可以近似看成常数。 显然显然, , 在高频工作时由于晶体管结电容不可忽略在高频工作时由于晶体管结电容不可忽略, , 参数是一个复数。晶体管参数中输入导纳和输出参数是一个复数。晶体管参数中输入导纳和输出导纳通常可写成用电导和电容表示的直角坐标

13、形式导纳通常可写成用电导和电容表示的直角坐标形式, , 而正向传输导纳和反向传输导纳通常可写成极坐标形而正向传输导纳和反向传输导纳通常可写成极坐标形式式, , 即即: :yie=gie+jCie yoe=goe+jCoeyfe=|yfe|fe yre=|yre|re 从模拟晶体管的物理机构出发从模拟晶体管的物理机构出发, ,用集中参数元件、和用集中参数元件、和受控源来表示管内的复杂关系。受控源来表示管内的复杂关系。2、混合、混合型等效电路型等效电路 各元件参数物理意义明确各元件参数物理意义明确, ,在较宽的频带内元在较宽的频带内元件值基本上与频率无关件值基本上与频率无关随器件不同而有不少差别随

14、器件不同而有不少差别,分析和测量不方便分析和测量不方便所以混合所以混合型等效电路法较适合于分析宽频带小信号放大器型等效电路法较适合于分析宽频带小信号放大器优点：优点：缺点：缺点：图图 晶体管共发射极混合晶体管共发射极混合型等效电路型等效电路 bce基区体电阻基区体电阻, 约约 发射结电阻发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻折合到基极回路的等效电阻, 约几十欧姆到几千欧姆约几十欧姆到几千欧姆集电结电阻集电结电阻, 约约 k M集电极集电极发射极电阻发射极电阻, 几十千欧姆以上几十千欧姆以上发射结电容发射结电容, 约十皮法到几百皮法约十皮法到几百皮法集电结电容集电结电容, 约几皮法约几皮法晶体管

15、跨导晶体管跨导, 几十毫西门子以下几十毫西门子以下 由于集电结电容由于集电结电容C Cb bc c跨接在输入、输出端之间跨接在输入、输出端之间, , 是是双向传双向传输元件输元件, , 因此使电路的分析更加复杂。为了简化电路因此使电路的分析更加复杂。为了简化电路, , 可以把可以把C Cb bc c折合到输入端折合到输入端bb、e e之间之间, , 与电容与电容C Cb be e并联并联, ,即把即把Cbc的作的作用等效到输入端用等效到输入端,这就是这就是密勒效应密勒效应，其等效电容其等效电容称为称为密勒电容密勒电容cbLmMCRgC)1 ( 密勒电容密勒电容RL是考虑负载后的输出端总电阻是考

16、虑负载后的输出端总电阻图图 简化高频混合简化高频混合型等效电路型等效电路 bce利用密勒效应，并考虑到利用密勒效应，并考虑到r rcece和和r rbcbc较大较大, ,一般可以将其开路一般可以将其开路简化高频混合简化高频混合型等效电路型等效电路与各参数有关公式与各参数有关公式emrg1)()()(26mAImVqIkTrEQEQe(在室温下在室温下) eTcbebeebrfCCrr21)1(0 k k为波尔兹曼常数为波尔兹曼常数, ,T T是电阻温度是电阻温度( (以绝对温度以绝对温度K K计量计量), ), I IEQEQ是发射极静态是发射极静态电流电流, ,0 0是晶体管低频短路电流放大

17、系数是晶体管低频短路电流放大系数, ,f fT T是晶体管特征频率。是晶体管特征频率。 晶体管手册中一般给出晶体管手册中一般给出r rbbbb、C Cbcbc、0 0和和f fT T等参数等参数, , 然后根据上式就可然后根据上式就可以计算出其它参数。注意以计算出其它参数。注意, ,各参数均与静态工作点有关各参数均与静态工作点有关。 是受控电流源，表示晶体管放大增益的是受控电流源，表示晶体管放大增益的等效等效电流发生器，它模拟晶体管的放大作用，反映了晶电流发生器，它模拟晶体管的放大作用，反映了晶体管的放大能力，即体管的放大能力，即低频时低频时 简化混合简化混合 型等效电路型等效电路 在一定高频

18、段工作时，由于电路中的电阻、电容在一定高频段工作时，由于电路中的电阻、电容并联，混合并联，混合 型等效电路可进一步简化如下图示。型等效电路可进一步简化如下图示。 mbeg Vcmb eIgV01mb eegrr 工作频率范围不同时，其等效电路可进行不同工作频率范围不同时，其等效电路可进行不同的简化。的简化。 简化混合 型等效电路3 3 晶体管共发射晶体管共发射Y Y参数和混合参数和混合 参数间的关系参数间的关系根据定义，令根据定义，令 20,iefeVyy求、。 简化混合 型等效电路利用下图所示简化混合利用下图所示简化混合 型等效电路。型等效电路。由定义有由定义有2101ieVIyV11111

19、()beiebbbebbbbbebcbeYyr YrrjCCY()bebebcYjCC其中，2201feVIyV由定义有由定义有因而 引起 较小， 2mbeIg VI1111bbbebebebbbeVrYVVYr Y1VI2mbeIg V121mbbbeg VIr Y所以所以 根据定义，令根据定义，令如图如图所示所示， 即将输入短路。即将输入短路。12011mfeVbbbegIyr YV()bebebcYjCC其中，10,reoeVyy求、。简化混合 型等效电路10V 由定义由定义1102reVIyV1bebbVIr 11bbbebbbebbbebebbI rIIVrYgj CYr222111

20、1bc bbbcbebbbebcbebbj C r VVIj C VVrYj CYr所以所以由定义由定义 ,1bcrebebebbbej CyYj Cr Y其中1202oeVIyV2222111bc bbmmbebcbbbembbbcbbbej C r VIIg Vj C Vgr Yg rj C Vr Y ，bebeYj C其中所以所以注：由于注：由于 ，上述各式中，上述各式中 近似相同。近似相同。120211mbboebcVbbbeg rIyj Cr YVbcbeCCbeY f maxf2.5.3 2.5.3 小信号谐振放大器小信号谐振放大器1 1 单调谐谐振回路放大器单调谐谐振回路放大器单

21、级单调谐放大器是晶体管和单级单调谐放大器是晶体管和并联谐振回路组成的。并联谐振回路组成的。 单调谐回路共发放大器单调谐回路共发放大器直流偏置由直流偏置由 来实现，决定工作点来实现，决定工作点12BBERRR、 高频旁路电容高频旁路电容ECFFLC、为滤波电路，负压供电为滤波电路，负压供电组成组成LCLC谐振回路谐振回路CLR、用来加宽回路通频带用来加宽回路通频带R假设假设 是并联回路本身的损耗是并联回路本身的损耗PR这样这样, , 既可减弱负载（或下级放大器）导纳对回路的影响既可减弱负载（或下级放大器）导纳对回路的影响, , 又可使前、后级的直流供电电路分开。另外又可使前、后级的直流供电电路分

22、开。另外, , 采用上述耦采用上述耦合方式也比较容易实现前、后级之间的阻抗匹配。合方式也比较容易实现前、后级之间的阻抗匹配。 采用部分接入，以提高谐振回路的有载采用部分接入，以提高谐振回路的有载Q Q值，这样可减弱值，这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。晶体管输出导纳对回路的影响。采用分压式稳定偏置电路采用分压式稳定偏置电路T T工作在甲类放大状态工作在甲类放大状态回路与本级晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方式回路与本级晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方式负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自耦变压器负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自耦变压器耦合和电容耦合方式耦合和电容耦合方式2 2 放大器

23、的主要技术指标放大器的主要技术指标iouUUA由上图可知由上图可知bieireccfeioeccLcIy Uy UIy Uy UIY U （1）（2）（3）电压增益电压增益 单调谐回路共发放大器等效电路单调谐回路共发放大器等效电路 先求先求Uc与与Ui的关系式的关系式, 然后求出然后求出Uc与与Uo的关系的关系, 即即可导出可导出Uo与与Ui之比之比, 即电压增益即电压增益Au。思路：思路： 代表由集电极代表由集电极 向右看的回路导纳（对外电向右看的回路导纳（对外电路路而言而言 是上负下正，故是上负下正，故 有一负号）因为有一负号）因为（2 2）式（）式（3 3）式，所以）式，所以 (4)其中

24、其中C2222111ieLypLjCjgpYcILY部分( ) 1p1pggR，pg为回路的谐振电导。为回路的谐振电导。12coUppUcU.cfeLoeiUyYyU21ocuiiUUpApUU所以由所以由21()feuoeLp yAp yY ，知，知21LLYYp因为因为2212211121()()fefefeuLoeLoeLoep yp yp p yAYp yYp yYp yp ，所以，所以21LLYp YLCg、 、是负载回路两端的导纳，它包括回路本身元件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和下一级的输入导纳 ，即，即 2iey2221()LieYgj cp yj

25、L222oeoeoeieieieygj Cygj C，LYuA令，进一步把和代入，可得其中，其中，和和oegoeC2ieC分别是放大器的输出导纳和输出电容；分别是放大器的输出导纳和输出电容；和和分别是下级放大器的输入导纳和输入电容；分别是下级放大器的输入导纳和输入电容；oey122222122121()()feuoeieoeiep p yAp gp ggjCp Cp Cj L 222ieCp2ieg22122oeiegp gp gg22122oeieCCp Cp C，12120112fefeuLp p yp p yAgj Qffgj Cj L令，则 012fLC，0fff ，001LCQgLg

26、所以所以0fff0fLQ为放大器调谐回路的谐振频率；为放大器调谐回路的谐振频率；是工作频率是工作频率对谐振频率对谐振频率的偏移；的偏移；是回路的有载品质因素，即是回路的有载品质因素，即式中，式中，012122212fefeuoeiep p yp p yAggp gp g2ieg0uAgynnUUAfeiu21000谐振频率处其电压增益振幅谐振频率处其电压增益振幅 21pp (1) 为了增大为了增大u0, 应选取应选取|yfe|大大, oe小的晶体管。小的晶体管。 (2) 为了增大为了增大u0, 要求负载电导小要求负载电导小, 如果负载是下一级放大如果负载是下一级放大器器, 则要求其则要求其ie

27、小。小。 (3) 回路谐振电导回路谐振电导越小越小, u0越大。而越大。而取决于回路空载取决于回路空载值，与值，与成反比。成反比。 (4) u0与接入系数与接入系数p1、p2有关有关, 但不是单调递增或单调递减但不是单调递增或单调递减关系。由于关系。由于p1和和p2还会影响回路有载还会影响回路有载值值e, 而而e又将影响通又将影响通频带频带,所以所以p1与与p2的选择应全面考虑的选择应全面考虑, 选取最佳值。选取最佳值。 实际放大器的设计是要在满足通频带和实际放大器的设计是要在满足通频带和选择性的前提下选择性的前提下, , 尽可能提高电压增益尽可能提高电压增益讨论：讨论：u放大器输出电压与输入

28、电压之间的相位并非正好放大器输出电压与输入电压之间的相位并非正好相差相差180，因为，因为fe是复数是复数,有一个相角有一个相角fe。u电压增益振幅与电压增益振幅与晶体管参数晶体管参数、负载电导负载电导、回路谐振电回路谐振电导导和和接入系数接入系数有关：有关： 2122122feiiiieoep yVpV gpp gg，功率增益功率增益 讨论谐振时的功率增益讨论谐振时的功率增益 ：输出端负载：输出端负载 上获得的功率；上获得的功率； ：放大器的输入功率；：放大器的输入功率；所以所以pA0opipApopipie2g222212222iefeoiepovoiieiep p gypgAApg gg

29、2ieiegg和分别是本级和下一级晶体管的输入导纳。ie2g用用dBdB表示时表示时 如果回路本身损耗如果回路本身损耗p 与与 相比可以忽略相比可以忽略, ,则由匹配条件则由匹配条件则可获得最大功率增益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但实际情况回路本身的损耗不能忽略, ,则考虑则考虑 时最大功率增益可表示为时最大功率增益可表示为24feopmiieoeypApg g22122oeiep gp g10lg()poAdBpoAp 式中，式中， 为回路的有载品质因素为回路的有载品质因素; ; 为回路的空载品质因素为回路的空载品质因素; ;而而称为称为回路的插入损耗回路的插入损耗

30、。如果用晶体管的物理参数来。如果用晶体管的物理参数来表示其最大功率增益为表示其最大功率增益为01LQLg001pQLG22220(1)144fefepoLpmiieoeieoeyyGpQApg ggQg g01LQQ218TpmbbbcfAr Cfp 放大器的通频带放大器的通频带 放大器放大器 随频率随频率 而变化的曲线，叫而变化的曲线，叫做做放大器的谐振曲线，如图所示。放大器的谐振曲线，如图所示。f 理想和实际的选频曲线理想和实际的选频曲线BW0.7BW0.10f0.707AuAu010.10uuAA0200112uuAAQff因为因为则则0220011111ufeuAp p yALjC L

31、gj CLgLgj L0001VLAjQ0200112uuAAQff当当 时，得时，得 。所以所以因为因为 ，则，则所以有所以有01LQLg000.700.722LCf CgBW CQfBW12120.72fefevop p yp p ygBWCA12vvoAA0.72 f00.70.72LfBWfQ Cg2如果抽头如果抽头 ，则，则因此，放大器的增益也可用通频带因此，放大器的增益也可用通频带 表示。上式表示。上式还可以写成还可以写成 可知当可知当 和和 为定值时为定值时，放大器谐振的，放大器谐振的电压增益和通频带的乘积等于常数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

32、到高因此，设计宽频带放大器时，要想得到高增益增益又要保证足够的带宽，除了选用又要保证足够的带宽，除了选用 较大的晶较大的晶体管外体管外121pp0.72feyBW CvoA0.7BW0.72fevoyA BWCfeyCvoAfey应尽量减小谐振回路的总电容应尽量减小谐振回路的总电容 ，选用，选用小的晶体管或减小回路的外接电容小的晶体管或减小回路的外接电容 。放大器的选择性放大器的选择性 常用矩形系数来描述其选择性常用矩形系数来描述其选择性0.10.010.10.010.70.7200.102200.10.10.10.7()10.1121011019.95rrvvoreBWBWKKBWBWAAQ

33、fffBWBWKQBW vvoA令，代入A则CieoeCC、C00.1uuAA2000.10112uuAAQff与单个并联谐振回路的矩形系数相同与单个并联谐振回路的矩形系数相同例例2-12-1 单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，放大器完全相同的下一级放大器，BJTBJT的参数为：的参数为：解：解： 31.1 10iegs41.1 10oegs0.08feys121325616ieoeCpFCpFNN， 圈，20圈，45000.71.512100voNuHCpFQfABW134圈，L ，。求： ，。12113452130.8

34、0.2NNNN接入系数：pp1 1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以所以 ，LieggLieCC221201317131.42oeLCp Cp CCpFfMHzL C3 3 、因为、因为00000000.711231.37LLLQQgLgLgQQgfBWMHzQ，3. 3. 单调谐放大器的级联单调谐放大器的级联 从对单管单调谐放大器的分析可知从对单管单调谐放大器的分析可知, 其电压增益取决于晶其电压增益取决于晶体管参数、回路与负载特性及接入系数等体管参数、回路与负载特性及接入系数等, 所以受到一定的限所以受到一定的限制。如果要进一步增大电压

35、增益制。如果要进一步增大电压增益, 可采用可采用多级放大器多级放大器。但放大。但放大器级联之后，其增益、通频带、和选择性都将发生变化。器级联之后，其增益、通频带、和选择性都将发生变化。 如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上, 则称则称为为多级单调谐放大器多级单调谐放大器。 设放大器有设放大器有级级, 各级电压增益振幅分别为各级电压增益振幅分别为u1, u2, , un, 则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积, 即即uu1u2un 如果每一级放大器的参数结构均相同如果每一级放大器的参数结构均相同, （1

36、1）级联放大器的电压增益）级联放大器的电压增益12120() |()21nnfenuunep pyAAfQgf则则总电压增益振幅：总电压增益振幅：谐振频率处电压增益振幅：谐振频率处电压增益振幅： 120|nnufep pAyg单位谐振函数：单位谐振函数： 2200211)(nLuuffQAAfN 级放大器通频带：级放大器通频带：7 . 0/10/17 . 012122BWQffBWnLnn（2 2）选择性和通频带）选择性和通频带 如多级放大器的频带确定以后如多级放大器的频带确定以后, 级数越多级数越多, 则要求其则要求其中每一级放大器的频带越宽。中每一级放大器的频带越宽。 因此因此, 增益和通

37、频带的矛增益和通频带的矛盾是一个严重的问题盾是一个严重的问题, 特别是对于要求高增益宽频带的特别是对于要求高增益宽频带的放大器来说放大器来说, 这个问题更为突出。这个问题更为突出。级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器的增益级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器的增益提高了提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小了而通频带比单级放大器的通频带缩小了, 且级数且级数越多越多, 频带越窄。频带越窄。 【例例】 某中频放大器的通频带为某中频放大器的通频带为6MHz, 现采用两级或三级现采用两级或三级相同的单调谐放大器相同的单调谐放大器, 两种情况下对每一级放大器的通频带要两种情况下对每一级放大

38、器的通频带要求各是多少？求各是多少？HzBWBW67 . 02/1210612所以所以, 要求每一级带宽要求每一级带宽ZHBW62/167 . 0103 . 912106解解: 当当n=2时时, 因为因为 同理同理, 当当时时, 要求每一级带宽要求每一级带宽 ZHBW63/167 . 0108 .1112106根据根据矩形系数矩形系数定义定义, 当当0.1时时, nn00.1, 可可求得求得 LnnQffBW0/11 . 01 . 011002级单调谐放大器的矩形系数级单调谐放大器的矩形系数121100/1/11 . 01 . 0nnnnnBWBWK所以所以,（3 3）矩形系数）矩形系数表表2

39、.2 单调谐放大器矩形系数与级数的关系单调谐放大器矩形系数与级数的关系 从表中可以看出从表中可以看出, 当级数当级数增加时增加时, 放大器矩形系数有所改放大器矩形系数有所改善善, 但这种改善是有一定限度的但这种改善是有一定限度的, 最小不会低于最小不会低于2.57。 级数n123456789Bn/B11.00.640.510.430.390.350.320.300.28K0.19.954.663.743.423.153.073.012.942.922.57fofo1fo2f|K| fs fs双参差双参差fofo1fo2f|K|三参差三参差合成曲线更接近于矩形合成曲线更接近于矩形4.参差调谐放大

40、器 将若干个单级谐振放大器级连将若干个单级谐振放大器级连, ,但每个谐振放大器的调但每个谐振放大器的调谐频率不同，称为谐频率不同，称为参差调谐放大器参差调谐放大器。 两个调谐放大器的回路谐振频率对应于频带中心频率两个调谐放大器的回路谐振频率对应于频带中心频率f0f0作小量的偏移，使总增益稍微降低，可以解决放大器的总增作小量的偏移，使总增益稍微降低，可以解决放大器的总增益和总通频带之间的矛盾。益和总通频带之间的矛盾。 参差调谐放大器既可以增加带宽，同时又得到边沿较陡参差调谐放大器既可以增加带宽，同时又得到边沿较陡峭的频率特性。因此，它用于宽带和高选择性的场合。峭的频率特性。因此，它用于宽带和高选

41、择性的场合。5. 双调谐放大器（通频带宽，选择性好）临界耦合状态临界耦合状态(=1)时的最大电压放大倍数为：时的最大电压放大倍数为：级数n1234B1/B21.00.80.710.66K0.13.152.161.91. 8120 m a x0 .700 .742:2,24feueppyAgSB WfSB WQ和 双调谐回路谐振放大器的负载采用双调谐耦合回路，和双调谐回路谐振放大器的负载采用双调谐耦合回路，和单调谐回路放大器相比较，双调谐回路放大器的矩形系数较单调谐回路放大器相比较，双调谐回路放大器的矩形系数较小，其谐振曲线更接近于矩形，电路较复杂；调试较困难。小，其谐振曲线更接近于矩形，电路较

42、复杂；调试较困难。 2.5.4 2.5.4 高频谐振放大器的稳定性高频谐振放大器的稳定性rey反向传输导纳反向传输导纳re的影响的影响以上讨论谐振放大器时以上讨论谐振放大器时, 都假定了反向传输导纳都假定了反向传输导纳re, 即晶体即晶体管单向工作管单向工作, 输入电压可以控制输出电流输入电压可以控制输出电流, 而输出电压不影响输入。而输出电压不影响输入。（1 1）影响小信号谐振放大器的谐振频率，特别是当输入端也）影响小信号谐振放大器的谐振频率，特别是当输入端也接有谐振回路时，接有谐振回路时， 中的电容成分会引起放大器的频率特性发中的电容成分会引起放大器的频率特性发生明显的畸变，使得多级调谐放

43、大器调整变得很困难。生明显的畸变，使得多级调谐放大器调整变得很困难。rey（2 2） 中的电导成分会引起放大器自激，使放大器不稳定。中的电导成分会引起放大器自激，使放大器不稳定。 rey1. 1. 谐振放大器的输入导纳及稳定性分析谐振放大器的输入导纳及稳定性分析2. 2. 输入导纳输入导纳1211121iereirefeiereieieFoeLU yy UIyUUy yUyyyyyUyyFy是由晶体管内部参数是由晶体管内部参数 引起的，称为引起的，称为反馈导纳反馈导纳。 rey等效输入回路如图：等效输入回路如图： 在谐振频率点在谐振频率点femygb brreyj C 0时，时， 忽略忽略有有

44、00(12)refemFFFoeLLLy yC gyjgjbyygj Q Fy 是频率的函数，在某些频率上有可能为负值，即呈负是频率的函数，在某些频率上有可能为负值，即呈负电导性，使回路总电导减小，电导性，使回路总电导减小， 增加，通频带减小，增加，通频带减小，增益也因损耗的减少而增加，即负电导增益也因损耗的减少而增加，即负电导 供给能量，供给能量，出现正反馈。同时这些都会导致放大器的谐振曲线产生出现正反馈。同时这些都会导致放大器的谐振曲线产生畸变，如图示畸变，如图示 FgLQFg，当当Fsieggg（回路原有电导）时，则回路总电导（回路原有电导）时，则回路总电导0g ，放大器失去放大性能，会

45、使放大器自激；，放大器失去放大性能，会使放大器自激；LQ Fb使回路失谐，中心频率偏移。使回路失谐，中心频率偏移。3. 3. 放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件refesieoeLy yyyyy=0即即1sieoeLrefeyyyyy y所以所以（1 1） 增大，反馈增强，式增大，反馈增强，式左边的值变小，并接近于左边的值变小，并接近于1 1，放大器工作状态不稳定；放大器工作状态不稳定；reyrey（2 2） 减小，反馈减弱，式减小，反馈减弱，式左边的值变大，并远离左边的值变大，并远离1 1，放大器工作状态稳定；放大器工作状态稳定；定义稳定系数定义稳定系数 ：sieoerefeyyyys

46、y y1s 当当 时产生自激；当时产生自激；当 时稳定；时稳定；1s通常要求通常要求S=5104. 4. 与与 的关系的关系voAS同理，还可以推导同理，还可以推导1 cos()sieoeLferefereggggsyy实际工作中，由于工作频率实际工作中，由于工作频率 |,|, 0,fefefeTyyff因此，且在且在 中电纳起主要作用，即中电纳起主要作用，即reyrereyj C ，90 。 若令若令 12sieoeLggggGg，代入稳定系数，代入稳定系数 120refeg gSyCLG与前面与前面 对应，表示回路的总导纳。对应，表示回路的总导纳。LY当当5s 时，时，是保持放大器稳定工作

47、所允许的电压增益，是保持放大器稳定工作所允许的电压增益，00()2.5feusreyAC()vosA称为稳定电压增益。称为稳定电压增益。为保证放大器稳定工作，为保证放大器稳定工作， 不允许超过不允许超过voA()vosA稳定工作的条件：稳定工作的条件： 0Fiesggg0Fg若若，若若ig增大，当增大，当SI一定时一定时, ,1U 减小，为负反馈，减小，为负反馈，电路稳定工作；电路稳定工作；0Fg，ig减小，当减小，当SI一定时，一定时，1U增大，为正反馈。当增大，为正反馈。当0Fiesggg时，电路自激。时，电路自激。 ，2.5.5 2.5.5 提高放大器稳定性的方法提高放大器稳定性的方法一

48、是从晶体管本身想办法一是从晶体管本身想办法, 减小其反向传输导纳减小其反向传输导纳re值值 rere的大小主要取决于集电极与基极间的结电容的大小主要取决于集电极与基极间的结电容bcbc（由混合（由混合型型等效电路图可知等效电路图可知, , bcbc跨接在输入、输出端之间）跨接在输入、输出端之间）, ,所以制作晶体管时应所以制作晶体管时应尽量使其尽量使其bcbc减小减小, ,使反馈容抗增大使反馈容抗增大, ,反馈作用减弱。反馈作用减弱。二是从电路上设法消除晶体管的反向作用二是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单向化的方法有单向化的方法有中和法和失配法中和法和失配法。 1. 1. 中和法中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和电路）电路）, , 以抵消晶体管内部参数以抵消晶体管内部参数y yrere的反馈作用。由于的反馈作用。由于rere的