高频小信号放大器

关于高频小信号放大器通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#23.1概述主要用途：接收机中混频前的射频放大器接收机中混频后的中频放大器工作频率：中心频率很高（几百KHz

~几百MHz）频谱宽度相对较窄（几KHz~数十MHz）AM:535~1605K,9KHz;FM:88~108M,350KHz工作状态：信号较小，故工作在线性放大状态（甲类状态）第2页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#33.1概述分类1.高频小信号放大器的分类按所用器件：晶体管(BJT)、场效应管(FET)、集电电路(IC)按频谱宽度：窄带放大器、宽带放大器按电路形式：单级放大器、级联放大器按负载性质：谐振放大器、非谐振放大器谐振放大器：采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频的作用。非谐振放大器：由阻容放大器和各种滤波器组成，其结构简单，便于集成。本章主要学习：单级、窄带、谐振放大器第3页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#43.1概述指标2.高频小信号放大器的质量指标1)增益(放大系数)电压增益功率增益2)通频带3dB

带宽：B0.7=

2

f0.73)选择性：矩形系数第4页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#53.1概述指标抑制比：对某个干扰信号fn

的抑制能力4)工作稳定性电源电压及器件参数的变化会导致不稳定现象： 增益改变、中心频率漂移、通频带变窄等 极端情况下，在高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈较强，因此高频放大器很容易自激，放大器不能工作。5)噪声系数多级放大器中关键在于减小前级电路的内部噪声。第5页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#63.2晶体管高频小信号等效电路与参数1.物理模拟等效电路低频小信号微变等效电路混合

型等效电路简化：高频时： 结电容的 影响更大Ccercerb'cCb'cCb'egmVb'e·bIb·rb'e+-Vce·+-Vbe·Ib·Ic·bcerbb'b'第6页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#73.2晶体管高频小信号等效电路与参数2.形式等效电路双端口网络、四端网络可取任意两个作为自变量H参数等效电路HybridParameterModel

I1、V2

做自变量，常用于低频小信号分析hie=rb'ehfe=

.hreV2+-hoe1hiehfeI1.Ib.+-Vb.Vc.b+-cIc.eV1

V2

I1

I2

++--第7页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#83.2晶体管高频小信号等效电路与参数2.形式等效电路双端口网络、四端网络可取任意两个作为自变量Y参数等效电路Y-ParameterModel

V1、V2

做自变量，常用于高频小信号分析V1

V2

I1

I2

++--第8页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#93.2晶体管高频小信号等效电路与参数yi

输出短路时的输入导纳：yr

输入短路时的反向传输导纳：yo

输入短路时的输出导纳：yf

输出短路时的正向传输导纳：第9页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#103.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.Y

参数与混合

型等效电路参数的转换第10页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#113.3晶体管谐振放大器晶体管低频小信号放大器的分析方法(对比)直流通路【规则】交流信号源为零，C开路，L短路得到静态工作点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路【规则】直流电源为零，C短路，L

开路微变等效 电路分析第11页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#123.3晶体管谐振放大器晶体管高频小信号放大器直流通路：得到静态工作点IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路：高频小信号等效电路：混合

型或Y

参数等效电路高频窄带选择性问题：放大+选频放大&选频分别实现同时完成第12页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#133.3晶体管谐振放大器一、单级单调谐回路谐振放大器全部接入：抽头接入：直流通路交流通路：大电感开路，大电容短路注意保留谐振回路的LC第13页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#143.3晶体管谐振放大器ab1.等效电路分析内部 方程外部 方程2.质量指标

(Av、Ap、f0、2

f0.7等)1)电压增益：由②③：抽头关系：电压增益：第14页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#153.3晶体管谐振放大器也可以换个角度分析ababYL第15页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#163.3晶体管谐振放大器谐振时 ①电压增益是频率的函数。谐振时，电压增益达到最大 ②输出电压与输入电压相差180

+

fe(yfe

是复数) ③选择正向传输导纳yfe较大的三极管2)谐振时功率增益Po/Pi没有回路损耗(Rp)时 匹配条件：考虑插入损耗(并联谐振)：ab第16页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#173.3晶体管谐振放大器3)通频带 谐振曲线同并联谐振回路一样4)选择性

单调谐放大器矩形系数远大于1，选择性比较差

采用耦合谐振回路(双调谐放大器)可改善选择性第17页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#183.3晶体管谐振放大器5)带宽增益积电压增益的另一种形式 带宽增益积为常数讨论： 电路确定后，增加带宽会导致电压增益下降 设计电路时，为提高带宽增益积，希望

yfe

大、C

小 但C

不能太小，否则不稳定电容影响会增大第18页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#193.3晶体管谐振放大器例：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器相同的下一级放大器，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100 N12=16圈，N13=20圈，N45=4圈BJT的参数为：gie

=1.1×10-3S，goe

=1.1×10-4S， |yfe|=0.08S，Cie

=25pF，Coe

=6pF求：f0，AV0，2f0.7解：抽头系数第19页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#203.3晶体管谐振放大器调谐频率求增益求通频带第20页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#213.3晶体管谐振放大器二、多级单调谐回路谐振放大器(如上例)1.电压增益2.通频带3.选择性矩形系数增益提高，通频带减小，选择性改善(m>3

后不明显)mBm/B1Kr0.111.009.9520.644.6630.513.7440.433.18；各级相同时第21页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#223.4谐振放大器的稳定性一、自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳YF第22页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#233.4谐振放大器的稳定性一、自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳YFyre影响之一：gF

改变回路的Q值，bF

会引起回路失谐，多级放大器调整困难yre影响之二：反向传输导纳yre的存在可能引起自激。gF是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，使回路的总电导减小，即负电导gF供给回路能量，出现正反馈。当gF完全抵消掉回路原有电导时，放大器失去放大作用，处于自激振荡工作状态。第23页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#243.4谐振放大器的稳定性二、放大器产生自激的条件稳定系数：yre

反馈越强

S

接近甚至小于

1

系统不稳定yre

反馈越弱

S

1

系统稳定。S常取5~10三、克服自激的方法解决思路：晶体管单向化， 消除反向传输导纳的影响常用方法：中和法、失配法YF第24页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#253.4谐振放大器的稳定性1.中和法：通过添加外部反馈支路来中和(抵消)晶体管的内部反馈，实现信号单向传输。外加中和电容CN，电桥平衡时，CD

两端的电压Vo不会反映到AB

端，即对应两边阻抗之比相等L1L2CN

BAViCNCb

cCDL1L2+-Vo+-VoCb

c第25页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#263.4谐振放大器的稳定性2.失配法阻抗匹配时，负载得到最大功率，同时反馈量也增加失配法是使阻抗失配，降低增益来换取工作的稳定性使负载导纳Y'L取得足够大，满足yoe+Y'L

yfeyre

， 则输入导纳Yi

yie，可基本消除YF的不利影响。但Y'L的增大，将使电压放大倍数减小。例：共发－共基级联电路V2

共基组态输入阻抗很小；V1

共发组态输出阻抗较高；V1

和V2

严重失配，可克服自激。另外，V2

输出阻抗很高，连接调谐回路可不用抽头。V1V2第26页,共29页，2024年2月25日，星期天通信电子线路第3章