通信电路原理 第04章mhy2

第四章高频小信号放大器§4-1高频放大器类型、特点、性能指标§4-2高频小信号放大器等效电路§4-3高频小信号调谐放大器[1]§4-4高频小信号放大器的稳定性[2]§4-5展宽频带的措施(简介)§4-5低噪声放大器（简介）14.1高频放大器类型、特点、性能指标1、高频放大器在通信系统中的位置大信号放大器（用于发射机）：发射机中间各级与发射机末级的功率放大器。主要指标：输出功率、效率、线性、频带外的寄生输出。2高频放大器在通信系统中的位置

高频放大器（低噪）和中频放大器是高频小信号放大器。具有低通传输特性的负反馈控制系统:自动增益控制AGC。小信号放大器（用于接收机）：4.1高频放大器特点、性能指标3高频小信号放大器的性能要求增益要适中，单级及多级级联时工作稳定性好。

增益大——可降低后级对系统噪声系数的影响增益大——后级易产生非线性失真线性动态范围大(超出线性动态范围会产生非线性失真）通频带够宽（满足系统要求）。输出信号幅度保持稳定。用自动增益控制（AGC）。放大器的噪声系数小。器件本身的参数和电路形式影响放大器的高频性能。实现途径：选用好器件。选用特征频率较

高和小的晶体管。采用频带较宽的电路。例如共基（或共栅）极放大电路。采用组合放大电路、差分对电路、负反馈方法，或根据系统传输函数零点、极点的原理，进行展宽频带的设计。4高频小信号放大器

电路调谐放大器（窄带）：：采用LC谐振回路作为输入回路和负载的放大器。一般只要求在某个高频为中心的窄频范围内提供增益，故是窄带的。由于该类放大器不需要宽带化设计指标，易于在较高频率上获得高增益，能有效降低功耗。宽带放大器：既能够通过一个很宽的频带，又具有足够高的和平坦的增益以及良好的稳定性。多以各种集中参数滤波器（如陶瓷滤波器、声表面波滤波器等）作为频率选择电路,但放大器本身是一个宽带放大器。应用于高速数据接收以及射频测试仪器中。

5宽带系统:1）相对带宽

2(fH-fL

)/(fH+fL)>20%其中fH、fL为10dB带宽的频率上边界和下边界。或2）绝对带宽fH-fL

>=500MHz

窄带系统不满足上述条件。对窄带系统，信号带宽及系统带宽一般采用3dB带宽描述。

美国FCC（联邦通信委员会）给出的定义：64.3高频小信号调谐放大器

工作频率较高。如GSM手机高放900MHz和1800MHz。特点：放大频带信号。71、放大管＋LC谐振回路。分散选频放大电路：多级谐振放大电路级联构成2、集中选频放大电路：宽带放大器＋集中选择性滤波器。优点：放大器易集成，不需调整。输入输入（a）谐振放大器（窄带）(b)宽带放大器构成形式输出输出高频小信号调谐放大器8Rs前或后、RL前有电容9差动放大器负载前有电容,缺电源104.3.1高频小信号调谐放大器114.3.1高频小信号调谐放大器单调谐放大器（窄带）以谐振回路为负载，回路谐振于工作频率。在谐振频率附近的频率分量最大，远离谐振点频率分量被衰减。该放大电路既有放大作用，又有选频作用。R1、R2、R3为偏置电阻，决定工作点。

C、L组成LC谐振回路

。对于谐振回路，晶体管为部分接入。所谓单调谐回路共射放大器就是晶体管共射电路和并联谐振回路的组合。12采用晶体管的等效电路模型设计、分析调谐放大器电路组成：晶体管、偏置、输入匹配和负载四大部分典型电路Q晶体管Q偏置电阻、、输入匹配网络负载：选频回路交流旁路电容、负载电阻晶体管、负载部分接入调谐放大器分析与设计13（2）画出放大器的交流通路图（3）代入晶体管的小信号等效电路及参数，计算放大器的各项指标（1）分析直流偏置，决定直流工作点，得出对应工作点的参数画交流通路图的原则：①直流电源是交流地②

大电容（交流旁路电容）短路③

大电感（扼流圈)开路④仅做偏置用的直流电阻可不画分析电路步骤14Q①画交流图电源是交流地去掉偏置大电容短路②代入晶体管等效电路设晶体管为单向传输完整电路15①对线圈部分接入进行折合电流源和接入系数负载接入系数计算增益（单向传输）16回路谐振，工作频率为设LC回路的空载Q为Q0回路谐振阻抗（其中）②选择回路电抗元件：③回路谐振阻抗④输出电压⑤电压增益回路带宽其中()注意此处结论17多级高频小信号调谐放大器对于谐振回路，晶体管、负载均为部分接入。以谐振回路为负载，回路谐振于工作频率。在谐振频率附近的频率分量最大，远离谐振点频率分量被衰减。该放大器既有放大作用，又有选频作用。放大器之间由电感和电容组成的型滤波网络构成去耦电路，避免各级放大器之间的影响。18多级单调谐放大器级联当单级放大器的增益不能满足要求时,即可采取多级放大器。其中每一级都调谐在同一个频率上，故多级级联单调谐放大器也称为同步谐振放大器。（各级应很好的隔离或屏蔽）19多级单调谐放大器级联1.电压增益和通频带n级放大器谐振点的总增益为选择性n级相同调谐放大器级联20通频带21参差调谐放大器(多级不同频工作)1．双参差调谐放大器(图4-23p142)通过△f1和△f2的不同取值，可形成单峰或双峰的总特性带宽、增益与双调谐接近，选择性K0.1劣于双调谐回路。每两级作为一组，一级调谐在f1=f0+△f1上，另一级调谐在f2=f0-△f2上222．三参差调谐放大器(图4-24p142)三参差调谐放大器回路的参量选择：

f01=f0

f02=f0+0.43×△f0.7

f03=f0-0.43×△f0.7

B1=2△f0.7

Q1=Q

B2=0.5×2△f0.7

Q2=2Q

B3=0.5×2△f0.7

Q3=2Q多用于通频带较宽的调谐放大电路中234.6低噪声放大器简介

噪声系数－－衡量系统噪声性能优劣的指标（1）定义：网络输入信噪比与其输出信噪比的比值。即信噪比恶化（变坏）的程度。它表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。放大器噪声系数的描述24多级线性网络级联总噪声系数2.增大第一级的增益可以减少后级对系统噪声系数的影响1.系统前级、特别是第一级的噪声系数对系统影响最大结论：其中表示各级功率增益。25低噪声放大器（LNA）的阻抗匹配

为得到MOS场效应管放大器的最小噪声系数，信源内阻有一个最佳值。但是信源内阻为最佳值时，放大器的输入阻抗不一定恰好与信源匹配，因而这时的功率增益不是最大。为兼顾两者，可以采用一些措施。

右图所示是一种最简单的方法。令，即实现放大器的输入阻抗与信源匹配。该方法存在两个问题：并联电阻是一个实际电阻，存在电阻热噪声，会影响放大器的噪声系数。并联电阻会消耗功率，这就影响放大器的功率增益。有效的办法是采用电感负反馈的方法。26放大器的各种组态及匹配方式举例27ULN-2204集成中频放大器28下图表示国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中频放大器电路。

十二、调谐放大器电路举例29END30双调谐放大器

多级放大器级联时，虽然电压放大倍数增加较多，通频带却变窄，选择性虽有所改善，但与理想矩形相比，仍相差较大。为解决上述矛盾，晶体管集电极回路采用双调谐回路，可以使放大器具有较好的选择性和较宽的频带，这种放大器称为双调谐放大器。下图所示是一种常用的双调谐放大电路。31双耦合谐振回路作用：阻抗变换，提高选频性能。初级回路次级回路初次级回路参量往往相同32双调谐回路谐振放大电路33其中等是直流偏置电路

3435双调谐放大器谐振曲线

耦合参数强耦合弱耦合临界耦合364.4调谐放大器的稳定问题不稳定原因：管子的内反馈（或）随着频率提高，内部反馈增强从选择器件着手，选择Cb’c小的晶体管；电路的寄生参数电路中产生负阻，可能引起自激振荡37通过计算知可能会产生负阻，可理解为负阻供给电路能量，出现正反馈。若放大器的反馈能量正好抵消回路损耗能量，则引起自激振荡。Cgs右侧导纳：当yF小于yL，其中yF为Cgd电纳，yL为RLC回路导纳负阻产生原因：当在某频率处RLC回路呈感性时38

1.中和法：用中和电容抵消内反馈电容，使放大器单向化。

2.失配法：共射-共基电路、共源-共栅电路，减小内反馈。--牺牲增益

3.有损匹配：如基极上加压振电阻，射极加负反馈电阻等（不稳定意味着放大器输入或输出阻抗中存在负阻成分，增加电阻以消除此负阻）

4.注意屏蔽、隔离、布局、布线等，减小寄生参数的影响。稳定措施39中和法消除极间内反馈电容影响加中和电容使注意相位应相反！40中和法消除极间内反馈电容影响41共基电路输入阻抗小，共射电路输出阻抗大，级联时增大了共射电路的负载导纳，失配，使共射管内反馈减弱，稳定性提高。共射电压增益减小，共射-共基两个管子的电压增益相当于单级共射电路增益，因此该电路是牺牲增益换取稳定。42有损匹配方法—牺牲增益换取稳定晶体管的三个端口中的两个端口之间并联电阻。例如在共射放大器的集电极-发射极并一较大电阻。在晶体管的三个端口串联电阻，例如在基极上串一小的压振电阻。对低噪声放大器，有损匹配电阻应置于输出端口，否则使噪声系数恶化。对功率放大器，有损匹配电阻应置于输入端口，以维持电路的效率。43注：分散选频谐振放大电路(每级都接有谐振特性的负载，将它们级联起来构成多级放大电路）存在下述缺点：1.晶体管输入阻抗与输出阻抗的变化影响谐振曲线，使放大电路选择性变差2.晶体管的结电容Cb’c使放大电路输入端与输出端发生相