射频电子线路电子教案：2.1.4 晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器

1、射频电子线路 第五讲,1. 回顾上一讲内容,2.晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器,3.高频小信号单调谐回路谐振放大器的级联,4.高频小信号调谐放大器的稳定性,5. 第一章习题讲解,作业: 2-3， 2-4， 2-6， 2-7,2.1.4 晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器,“等效电路”法分析小信号调谐放大器三个主要步骤,首先是认识电路，包括认清电路的组态（共射电路等）、各元器件的作用，这是电子线路读图的基础； 其次分析电路的直流通路(直流偏置)和交流通路，以便了解电路的实际功能； 最后在画出交流等效电路（如Y参数等效电路）的基础上，根据定义计算放大电路的各参数，以此分析放大器的电路特性、

2、技术性能和频率响应等。,一级中放交流等效电路图,一级中放的y参数等效电路,图2-7 一级中放 y参数等效电路,1. 放大器的输入导纳,由图2-7 b可得到：,所以,2. 电压增益,电压放大 倍数的定义:,恒等变形可得,通过并联谐振 回路电压VP中转,实际晶体管的等效参数显容性,令,定义谐振放大器 的归一化抑制比,谐振 频率,有载品 质因数,广义 失谐,调整接入系数 求电压增益最大值,令,将p1带入2-28式,将p2带入2-28式,令,将p1opt p2opt带入2-28式,谐振时功率增益Ap,输出部分 谐振时,并联回路和输出都谐振时,令,功率增益的各项 表达式的物理含义,物理含义 1)失配损耗

3、 2)回路损耗 3)失谐影响 4)最大增益,4. 小信号单调调谐回路谐振放大器的通频带与选择性,谐振放大器的归一化抑制比 与单调谐回路有相同表达式,故3dB通频带也与单调谐 回路有相同表达式,(1-119),选择性(矩形系数)也与单调谐回路有相同表达式,例2.1 如图2-9所示单谐振回路放大器， 已知晶体管的y参数， 求1)放大器工作中心频率 2)谐振时电压增益 3) 放大器带宽,解： 1) 工作中心频率,2)谐振时电压增益,3) 放大器带宽,2.1.5 高频小信号单调谐回路谐振放大器的级联,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。其中每一级可调谐在同一个频率上，称为同步调谐放大

4、器;也可以调谐在不同的相近的频率点上,称为参差调谐放大器.,1.级联放大器的电压增益,总增益的模 |Av|=|Av1|*|Av2|*|Av3|Avn | 2.38 若各级放大器是完全相同的单级放大器,则,2.级联放大器的通频带与选择性,若各级放大器是完全相同的 单级放大器，归一化抑制比,3dB带宽：令f0.7代表An/An0=0.707 时的频率偏移,则有,n是大于1的正整数, 称为级联放大器缩小因子。具体数值见表2.1所示。,表2.1 带宽缩小因子,级联放大器的选择性,按矩形系数的定义可得,表2-2 矩形系数与级数的关系,当级数n增加时,矩形系数有所改善，级数越多，Kr0.1变化越缓慢。 即

5、当n趋于无穷时,Kr0.1也只有2.56。可见这种改善是有限度的。,随着级联级数的增加，增益变大，通频 带却变窄，通常需要大的增益又需要足 够的通频带，参差调谐放大器就是为了 解决这个矛盾而提出的。,2.1.6 高频小信号双调谐回路谐振放大器,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。,双调谐 放大器 等效 电路,为分析方便，设一次、二次侧回路元件参数相同，则得到如图b所示的效电路，这是一个典型的互感耦合双调谐回路

6、,考虑到两个回路的参数相同，可得到,当一次、二次侧回路谐振(=0)时, 放大器电压增益,双调谐谐振放大器归一化抑制比,双调谐放大器较常使用的是 临界耦合，谐振曲线表示为:,同样可得矩形系数为:,场效应管调谐放大器,(1) 场效应管在正常工作时，栅极电流很小(A级)，所以场效应管的输入阻抗很高，一般在107以上。 (2) 场效应管的恒流特性比晶体管好，在恒流区内，场效应管的输出电阻比晶体管的输出电阻大。场效应管的输入、输出阻抗较大，有利于提高调谐回路的Q值，提高调谐放大器的选择性。,高频集成放大器,(1) 特性和参数的一致性好。常采用结构对称或元件参数匹配的电路形式(如差分放大器等)，利用参数补

7、偿的原理来提高电路的性能，尤其是提高电路的高频特性。 (2) 采用电路性能好的复合结构电路。在模拟集成电路中，常采用复合晶体管：共射共基组合、共集共基组合或共源共栅组合等复合结构电路。 (3)外接元件少、可靠性高。由于在半导体芯片上制作电感、大容量电容及高阻值电阻等较为困难，只需要在集成放大器外接入大电容、电感等少量元器件。,2.1.7 高频小信号调谐放大器的稳定性 1.放大器稳定性分析,放大器的输入导纳为：,振荡的临界条件为：,设输入、输出回路相同，,自激振荡条件,放大器不稳定,稳定性系数,放大器稳定的临界状态,放大器稳定,设,反馈电容,为考察增益与稳定系数之间的关系,作进一步分析.,稳定性系数 是与放大器的电压增益相关联的。,将放大器的电压最大增益表达式 带入前式,且分析特定情况,假定,2.提高放大