第3章 高频小信号放大器

第3章高频小信号放大器学习目标了解调幅广播发射机的组成、直接放大式接收机的组成掌握晶体管高频小信号Y参数等效模型、理解π参数等效模型掌握单调谐回路谐振放大器的Y参数模型和简化模型分析理解高频放大器的选择性理解高频放大器及电路中噪声的来源与产生本章知识结构目录3.1晶体管高频等效电路分析3.2单调谐回路谐振放大器3.3放大电路的噪声小信号高频放大器高频小信号放大器：放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。音频射频（高频）微波高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。小信号高频放大器与小信号低频放大器的区别高频小信号功率放大器常用在接收天线端高频电路集电极负载常用电感，常有频率补偿，常用隔直放大，很多是谐振放大，输入输出阻抗低，增益低，常用共基组态低频功率放大器用在频段相对比较低的领域，如音响低频电路集电极负载常用电阻或恒流源，通常不进行频率补偿，常用多级直藕放大，强反馈，很多是多倍频程放大，输入阻抗高输出阻抗低，增益高，常用共射组态高频（谐振）功放与低频功放的区别小信号等效电路的种类Y参数等效模型（网络参数模型）：将晶体管等效为有源线性二端口网络。缺点：网络参数与频率有关。适于分析窄带放大器。混合参数等效模型（物理参数模型）：模拟晶体管的内部物理结构，用集中参数元件构成等效电路；适于分析宽带放大器。3.1晶体管高频等效电路分析π1.Y参数等效模型通信电子电路中，常采用

y参数等效电路。理由：

◆晶体管是电流受控元件，输入和输出都有电流，采用y参数较方便；

◆导纳的并联可直接相加，使运算简单。三极管共射级电路等效模型：共射极电路组态存在四个变量，以输入电压U1

、输出电压U2为自变量，基极电流I1

、集电极I2

为参变量。

输出交流短路时的输入导纳输入交流短路时的反向传输导纳；输出交流短路时的正向传输导纳；输入交流短路时的输出导纳。表示输入电压U1作用在输出端，所引起的受控电流源效果，代表了晶体管的正向传输能力。正向传输导纳越大，晶体管的放大能力越强。表示输出电压U2的反馈在输入端所引起的受控电流源效果，代表晶体管的反向传输能力。反馈导纳越大，内部的反馈越强。反馈导纳的存在，给实际工作带来很大的危害,应尽可能减小。加入信号源和负载后,共射极放大电路的y参数等效模型晶体管放大电路y参数等效模型遵循的规则(交流等效规则):

直流电压源接地；耦合电容、旁路电容短路；高频扼流圈开路；晶体管用y参数等效。确定公共端，按规范整理。晶体管高频物理模型在高频状态下，各级之间的寄生电容不能忽略2.混合π参数等效模型混合π参数等效模型

——基极体电阻，25Ω量级，在共基级电路中会引入高频负反馈，降低电流放大系数；

——基级－发射级之间的电阻；

——发射结电容，扩散电容，500PF量级。；

——受控电流源，其中

——集电级-发射级之间电阻，100KΩ量级

——集电结电阻，1MΩ量级

——集电结电容，5PF量级和是高频晶体管潜在的不稳定因素，低频时可以忽略，但在高频时是放大器工作不稳定的主要因素，应该重点关注。3.2单调谐回路谐振放大器特点：1.放大电路中集电极负载是一个单回路的LC并联谐振回路，它谐振于放大器的中心频率；2.LC回路采用自耦变压器形式（即抽头形式），以保证LC回路性能受到的影响最小。3.本级电路与下级负载的联接采用变压器耦合形式。Y参数等效电路：当时，处于谐振状态谐振电压放大倍数为：

放大器的谐振曲线

放大器的谐振曲线表示的是放大器的相对电压增益与输入信号频率之间的关系。谐振曲线参数分析1、通频带时对应的频带宽度为通频带B

2、晶体管最高振荡频率3、电压增益放大器的选择性放大器的选择性由放大器的矩形系数决定，根据矩形系数的大小判断放大器的选择性好坏。矩形系数越大，说明谐振曲线越偏离矩形，表明该放大器的选择性差，反之则放大器的选择性好。定义

时，频带宽度为，矩形系数为：由可得：对应的二者相比可得多级放大器的电压增益多级放大器的电压增益等于每一级电压放大的增益的乘积如果每一级放大器的放大倍数相同多级放大器的电压的通频带例

在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kHZ，每个回路的QL=100，试问（1）总的通频带等于多少？（2)如果要使总的通频带为80kHZ，则允许最大的QL为多少？

解：（1）总的通频带为：（2）每个回路允许最大的QL为25

*什么是噪声？在放大电路或电子设备的输出端与有用信号同时存在的一种随机变化的电流或电压。

*为什么要研究噪声?放大电路对微弱信号的放大要受到内部噪声的限制。由于放大电路具有内部噪声，当外来信号通过放大电路放大输出的同时，也有内部噪声输出。3.3放大电路的噪声1、电阻热噪声噪声的功率谱密度电阻的热噪声是电阻材料的自由电子在外界温度作用下产生无规则运动，在电阻两端产生起伏电压。电阻热噪声具有很宽的频谱，而且各个频率分量的强度是相等的，称为白噪声。高斯白噪声频谱图电阻热噪声等效电路假设热噪声的频谱所占等效带宽为则电阻热噪声在单位频带内的热噪声电压和热噪声电流的均方值分别为2、晶体管噪声晶体管噪声来自于四个方面：基极扩散电阻造成的热噪声、基极电流和集电极电流造成的散粒噪声、基极电流流经基极和集电极耗散区产生的闪烁噪声和基区载流子符号产生的分配噪声，闪烁噪声又叫

噪声，其中热噪声和散粒噪声是晶体管噪声的主要来源。

3、放大器的噪声系数放大器的噪声系数定义为放大器

的输入信噪比输出噪声比

放大器输出的总的噪声功率为：级联网络的噪声系数设两级网络每一级的额定功率增益和噪声系数分别为APH1、NF1和APH2、NF2，通带均为Δfn。求得