3.1_高频小信号的一些质量指标.ppt

1、封面,高频小信号放大器的一些质量指标简介,西藏拉孜雅鲁藏布江河滩,返回,引言,本页完,引言,为了分析高频小信号放大器，首先应当了解实际运用时对它的要求如何，也就是应当先讨论它的主要质量指标。 高频小信号放大器的主要质量指标如下： （1）增益（gain） （2）通频带（passband） （3）选择性（selectivity） （4）工作稳定性（stability） （5）噪声系数（noise figure）,返回,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,高频小信号放大器的一些质量指标简介,掌握增益的定义,放大器通频带的定义和意义,选择性的定义和意义,工作稳定性的定义和意义,了解噪声系数,

2、返回,主页,高频小信号放大器的一些质量指标简介主页,使用说明：要学习哪部分内容，只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可，按空格键或鼠标左键进入下一页。,结束,增益,通频带,选择性,工作稳定性和噪声系数,返回,尼泊尔行乞者,1、增益(1)增益的倍数表示法,1、增益,高频小信号放大器的一些质量指标,电压增益的倍数表示法,Au=Uo / Ui,电流增益的倍数表示法,Ai=Io / Ii,功率增益的倍数表示法,Ap=Po / Pi,(1)增益的倍数表示法,一般希望每级放大器的增益尽量大，使满足总增益时级数尽量少。,放大器增益的大小，决定于所用的晶体管、要求的通频带宽度、是否良好的匹配和稳定的工作。

3、,一般来说，晶体管的大些，电压增益会大些。有时为了使通频带宽些，引入较深的负反馈，这就会影响放大器的增益。同样为了使前后级阻抗匹配，需要采用不同的负载和反馈形式，也会影响放大器的增益。,继续,本页完,电路增益的倍数表示法，在学习上比较直观和易于为人们接受。,(2)增益的分贝表示法,1、增益,高频小信号放大器的一些质量指标,继续,本页完,(2)增益的分贝表示法,但在工程上，由于电路增益很高（达几十万倍甚至上千万倍），用倍数表示就不大方便；同时由于人耳对声音响度的感觉并不是呈现线性（即倍数）关系，而是呈对数关系，所以在电子工程中表示增益通常用对数值表示，称为分贝表示法。,电压增益的分贝表示法,Gu

4、=20lgAu=20lg(Uo /Ui )分贝,电流增益的分贝表示法,Gi=20lgAi= 20lg (Io / Ii )分贝,功率增益的分贝表示法,Gp=10lgAp=10lg(Po / Pi )分贝,(1)增益的倍数表示法,增益的分贝表示例题,继续,本页完,例题：,先转换功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB，然后查表得 放大倍数是：100 100 4 1.3=52000倍,再转换电压，把电压的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍数是：10 10 10 2 1.4=2800倍,倍数与分贝数的常用数据对照表,已知功率增益为47

5、dB，电压增益为69dB，试换算成放大倍数,增益内容结束页,继续,本页完,倍数与分贝数的常用数据对照表,返回,继续,例题：,先转换功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB，然后查表得 放大倍数是：100 100 4 1.3=52000倍,再转换电压，把电压的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍数是：10 10 10 2 1.4=2800倍,已知功率增益为47dB，电压增益为69dB，试换算成放大倍数,2、通频带(1)通频带的定义,(1)通频带的定义,继续,本页完,当放大器的电压增益Av下降到最大值Av0的0.7倍时所对应的频率范围

6、称为通频带，用2f0.7表示。若用分贝表示则通频带亦称为-3dB带宽。,高频小信号放大器的一些质量指标,2、通频带,f0,2f0.7,对于已调制信号，往往有一定的频谱宽度。例如AM调幅无线电广播，某电台虽然有一个中心频率fo，但因为声音是一个频率范围，经调制后这个电台发出的无线电波有9kHz的频谱宽度，称为频带。 放大器必须对这个频谱宽度进行放大，否则会引起频率失真。,查分贝表知，当放大器的电压增益Av下降到最大值Av0的0.7倍时，相对应的功率下降至最大功率的0.5，所以通频带有时亦称为半功率点带宽。,因为0.7对应电压分贝表示法的-3dB，亦称为-3dB带宽 。,因为电压-3dB对应功率比

7、为0.5，因而亦称半功率点带宽。,(2)决定放大器通频带带宽的因素放大器的通频带带宽由负载回路形式决定,(1)通频带的定义,继续,本页完,放大器通频带的带宽由负载回路形式决定。,高频小信号放大器的一些质量指标,f0,2f0.7,例如，负载回路由纯电阻组成，则放大器的通频带可以较宽，若负载回路由LC谐振回路组成，则放大器的通频带会较窄。,(2)决定放大器通频带带宽的因素,2、通频带,放大器通频带的带宽由负载回路的等效品质因数QL决定,(1)通频带的定义,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,f0,负载回路的等效品质因数QL越大，谐振曲线越陡，即放大器的通频带越窄。,(2)决定放大器通频带

8、带宽的因素,放大器通频带的带宽由负载回路的等效品质因数QL决定。,放大器通频带的带宽由负载回路形式决定。,QL大,QL小,2f0.7,2、通频带,放大器的电压增益越大，通频带越窄,(1)通频带的定义,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,f0,由模拟电路的知识可知：放大器的电压增益与带宽的乘积是一个常数，所以放大器的电压增益越大则通频带越窄。,(2)决定放大器通频带带宽的因素,放大器通频带的带宽由负载回路形式决定。,放大器的电压增益越大，放大器的通频带越窄。,QL大,QL小,2f0.7,2、通频带,放大器通频带的带宽由负载回路的等效品质因数QL决定。,通频带内容结束页,(1)通频带的定

9、义,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,f0,由模拟电路的知识可知：放大器的电压增益与带宽的乘积是一个常数，所以放大器的电压增益越大则通频带越窄。,(2)决定放大器通频带带宽的因素,QL大,QL小,2f0.7,返回,继续,2、通频带,放大器通频带的带宽由负载回路形式决定。,放大器的电压增益越大，放大器的通频带越窄。,放大器通频带的带宽由负载回路的等效品质因数QL决定。,3、选择性(1)选择性的意义,(1) 选择性的意义,高频小信号放大器的一些质量指标,选择性指标是针对抑制干扰而言的。如对邻近电台干扰、调制波产生的谐波干扰等。,衡量选择性的指标有两个矩形系数和抑制比。,放大器从含有各种

10、不同频率的信号总和（有用的和有害的）中选出有用信号，排除有害（干扰）信号的能力，称为放大器的选择性。,3、选择性,1,2f0.7,实际通频带,继续,本页完,(2)矩形系数,高频小信号放大器的一些质量指标,1,3、选择性,(2) 矩形系数Kr0.1,2f0.7,2f0.1,理想通频带,实际通频带,矩形系数的定义：,Kr0.1= ,2f0.1,2f0.7,在纵坐标值为0.1处再取一频带宽。,(1) 选择性的意义,衡量选择性的指标有两个矩形系数和抑制比。,继续,本页完,(1) 选择性的意义,(2) 矩形系数Kr0.1,矩形数的物理意义,继续,高频小信号放大器的一些质量指标,1,3、选择性,2f0.7

11、,2f0.1,理想通频带,实际通频带,矩形系数的定义：,Kr0.1= ,2f0.1,2f0.7,显然2f0.1越小， Kr0.1越小，通频带越接近矩形理想通频带。,实际通频带越接近矩形，说明放大器滤除邻近波道干扰信号能力愈强，选择性越好。,显然Kr0.1越小，越接近1，即2f0.1越接近2f0.7，这时实际通频带越接近理想通频带。同时由定义可知，矩形系数Kr0.11。,衡量选择性的指标有两个矩形系数和抑制比。,本页完,(1) 选择性的意义,(3)抑制比,高频小信号放大器的一些质量指标,谐振频率,3、选择性,抑制比的意义：,例如在彩色电视机中，必须对29MHz和38.5MHz两个频率进行抑制，以

12、减少邻近频道对本频道图像和伴音的干扰。,抑制比的定义：,d= ,AV0,AV,显然，d越大，说明对干扰频率fn抑制能力越强，电路的选择性越好。,(2) 矩形系数Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示电路对某一特定的干扰频率的抑制能力。,干扰频率,Av0,Av,f0,fn,干扰频率的增益,谐振频率的最大增益,继续,本页完,(1) 选择性的意义,抑制比的分贝表示法,高频小信号放大器的一些质量指标,谐振频率,继续,本页完,3、选择性,抑制比的意义：,抑制比的分贝表示法：,(2) 矩形系数Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示电路对某一特定的干扰频率的抑制能力。,干扰频率,Av0,Av,f0,

13、fn,干扰频率的增益,谐振频率的最大增益,抑制比的定义：,显然，d越大，说明对干扰频率fn抑制能力越强，电路的选择性越好。,d= ,AV0,AV,(1) 选择性的意义,抑制比内容结束页,高频小信号放大器的一些质量指标,谐振频率,继续,本页完,3、选择性,抑制比的意义：,抑制比的分贝表示法：,(2) 矩形系数Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示电路对某一特定的干扰频率的抑制能力。,干扰频率,Av0,Av,f0,fn,干扰频率的增益,谐振频率的最大增益,抑制比的定义：,返回,继续,显然，d越大，说明对干扰频率fn抑制能力越强，电路的选择性越好。,d= ,AV0,AV,4、工作稳定性,工作稳定

14、性的意义：,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等。 极端的不稳定状态是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作等。,工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。,4、工作稳定性,5、噪声系数(1)信噪比,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,5、噪声系数Fn,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,信噪比= ,Ps,Pn,电路中的信号必然存在有用信号Ps和噪声Pn ，为了定量描述噪声干扰

15、的情况，引入了信噪比这个物理量。,输入端信噪比= ,Psi,Pni,输出端信噪比= ,Pso,Pno,显然，信噪比越大，噪声干扰越小，信号质量越高。,继续,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,信噪比= ,Ps,Pn,5、噪声系数Fn,输入端信噪比= ,Psi,Pni,输出端信噪比= ,Pso,Pno,引入噪声系数,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,信噪比= ,Ps,Pn,输入端信噪比= ,Psi,Pn

16、i,输出端信噪比= ,Pso,Pno,如果放大器本身没有噪声，那么放大器对输入信号Psi和噪声Pni同样放大，有,即,5、噪声系数Fn,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,5、噪声系数Fn,即,信噪比= ,Ps,Pn,如果放大器本身没有噪声，那么放大器对输入信号Psi和噪声Pni同样放大，有,(2)噪声系数,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,如果放大器本身没有噪声，那么放大器对输入信号P

17、si和噪声Pni同样放大，有,如果放大器本身有噪声，则放大器输出的噪声Pno是对输入噪声Pni放大后再与本身噪声叠加之和，那么输出信号的信噪比下降了。此时有,显然，输入、输出端信噪比的比值反应了信号通过放大器后信噪比的变坏程度。所以在电子学上把这个比值称为噪声系数。,(2)噪声系数Fn,5、噪声系数Fn,信噪比= ,Ps,Pn,噪声系数的分贝表示法,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳定性,输入信号Psi,输入噪声Pni,输出信号Pso,输出噪声Pno,(2)噪声系数Fn,5、噪声系数Fn,噪声系数Fn的分贝表示法,显然噪声系数Fn一定是大于1的，越接近1，则说明放大器的质量指标越好。,在多级放大电路中，最前面的一、二级对整个放大器的噪声起决定性作用，因此要求它们的噪声系数尽量接近1。,信噪比= ,Ps,Pn,如果放大器本身有噪声，则放大器输出的噪声Pno是对输入噪声Pni放大后再与本身噪声叠加之和，那么输出信号的信噪比下降了。此时有,如果放大器本身没有噪声，那么放大器对输入信号Psi和噪声Pni同样放大，有,本节结束页,继续,本页完,高频小信号放大器的一些质量指标,(1)信噪比,4、工作稳