第一章 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

1、1返回11.1.1 1.1.1 選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性 1.1.2 1.1.2 LC LC 選頻回路選頻回路 * *1.1.4 1.1.4 雙耦合諧振回路及其選頻特性雙耦合諧振回路及其選頻特性 返回1.1.3 1.1.3 LC LC 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)阻抗變換網(wǎng)絡(luò) 1.1 LC選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)在在通通信信電電路路中中被被廣廣泛泛應(yīng)應(yīng)用用：具有選頻特性具有選頻特性 ：選出所需頻率信號(hào)選出所需頻率信號(hào)濾除不需濾除不需（干擾）頻率信號(hào)（干擾）頻率信號(hào)通通信信電電路路中中常常用用的的選選頻頻網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)分分為為兩兩大大類類 LC 諧諧 振振 回回 路路 ：?jiǎn)螁蜭C諧諧振振回回路路

2、（串串聯(lián)聯(lián)，并并聯(lián)聯(lián)）雙雙調(diào)調(diào)諧諧回回路路 各各種種濾濾波波器器：L LC C 集集中中濾濾波波器器石石英英晶晶體體濾濾波波器器陶陶瓷瓷濾濾波波器器聲聲表表面面波波濾濾波波器器返回1.1.1 選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性 返回 要求要求選頻電路的通頻帶寬度選頻電路的通頻帶寬度與與傳輸信號(hào)有效頻譜寬度傳輸信號(hào)有效頻譜寬度相一致。相一致。理想的選頻電路通頻帶內(nèi)的幅頻特性理想的選頻電路通頻帶內(nèi)的幅頻特性fof1f22f0.72f0.1理想實(shí)際(f)=H(f ) / H(fo)f1.00.200df)f(dH 通頻帶外的幅頻特性應(yīng)滿足通頻帶外的幅頻特性應(yīng)滿足0)f(H 理想的

3、幅頻特性應(yīng)是矩形，既理想的幅頻特性應(yīng)是矩形，既是一個(gè)關(guān)于頻率的矩形窗函數(shù)。是一個(gè)關(guān)于頻率的矩形窗函數(shù)。 矩形窗函數(shù)的選頻電路是一矩形窗函數(shù)的選頻電路是一個(gè)物理不可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)個(gè)物理不可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，實(shí)際選，實(shí)際選頻電路的幅頻特性只能是接近矩頻電路的幅頻特性只能是接近矩形形 定義矩形系數(shù)定義矩形系數(shù)K0.1表示選擇性：表示選擇性： 7.01.01.0f2f2K 2f0.7稱為通頻帶稱為通頻帶 ：7 .00212f2)ff(2ffB 顯然，理想選頻電路的矩形系數(shù)顯然，理想選頻電路的矩形系數(shù)K0.1=1，而實(shí)際選頻電路的矩，而實(shí)際選頻電路的矩形系數(shù)均大于形系數(shù)均大于1。1.1.1 選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性選頻

4、網(wǎng)絡(luò)的基本特性 返回 另外，為不引入信號(hào)的相位失真，要求在通頻帶范圍內(nèi)選另外，為不引入信號(hào)的相位失真，要求在通頻帶范圍內(nèi)選頻電路的相頻特性應(yīng)滿足頻電路的相頻特性應(yīng)滿足 df)f(d 即即理想條件下信號(hào)有效頻帶寬理想條件下信號(hào)有效頻帶寬度內(nèi)的各頻率分量都延遲一個(gè)相度內(nèi)的各頻率分量都延遲一個(gè)相同時(shí)間同時(shí)間，這樣才能保證輸出信號(hào)這樣才能保證輸出信號(hào)中各頻率分量之間的相對(duì)關(guān)系與中各頻率分量之間的相對(duì)關(guān)系與輸入信號(hào)完全相同。輸入信號(hào)完全相同。 o+/2(f)f-/20-ofof1f22f07理想理想實(shí)際實(shí)際 實(shí)際選頻回路的相頻特性曲線并不是一條直線，所以回路實(shí)際選頻回路的相頻特性曲線并不是一條直線，所以

5、回路的電流或端電壓對(duì)各個(gè)頻率分量所產(chǎn)生的相移不成線性關(guān)系，的電流或端電壓對(duì)各個(gè)頻率分量所產(chǎn)生的相移不成線性關(guān)系，這就不可避免地會(huì)產(chǎn)生相位失真，使選頻回路輸出信號(hào)的包絡(luò)這就不可避免地會(huì)產(chǎn)生相位失真，使選頻回路輸出信號(hào)的包絡(luò)波形產(chǎn)生變化波形產(chǎn)生變化 RpLCRSiSRLCRSiS1.1.2 LC 選頻回路選頻回路 LC 諧諧振振回回路路分分為為：電電路路特特點(diǎn)點(diǎn)：諧諧 振振 特特 性性選選 頻頻 特特 性性并并 聯(lián)聯(lián) LC 諧諧 振振 回回 路路 串串 聯(lián)聯(lián) LC 諧諧 振振 回回 路路 1 電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)并并聯(lián)聯(lián) LC諧諧振振回回路路 串串聯(lián)聯(lián) LC諧諧振振回回路路CRLRp 返回RLCRSu

6、SRLCRSiS1.1.2 LC 選頻回路選頻回路2 回回路路阻阻抗抗Cj1LjRCj1)LjR(Zp CjLjRZ1s )C1L( jRCL )CL( jR1 jXRCL jXR 返回ZPRLCRSuSZSRLCRSuSRLCRSiS1.1.2 LC 選頻回路選頻回路3 回回路路諧諧振振特特性性 (1) 諧諧振振條條件件：當(dāng)當(dāng)回回路路總總電電抗抗 X=0 時(shí)時(shí)，回回路路呈呈諧諧振振狀狀態(tài)態(tài) (2)并并聯(lián)聯(lián)諧諧振振阻阻抗抗CRLZpo =pR （呈呈純純電電阻阻，且且取取最最大大值值）串串聯(lián)聯(lián)諧諧振振阻阻抗抗RZso （呈純電阻，且取小大值呈純電阻，且取小大值） (3) 諧諧振振頻頻率率：由由

7、于于，0X 即即，0 C1L0 =0LC10 LC21f0 返回RpLCRSiSSOZjXRCLZP jXR)C1L( jRZSOS POZRLCRSuSRpLCRSiS1.1.2 LC 選頻回路選頻回路4 品品質(zhì)質(zhì)因因數(shù)數(shù)物物理理意意義義：諧諧振振條條件件下下，回回路路儲(chǔ)儲(chǔ)存存能能量量與與消消耗耗能能量量之之比比P2io2iR/uL/uQ =LRoP +ui-iiRiLiQ2io2i =RLo =p2io2iR/uCu =poCR =RiC/i2io2i =RC10 （請(qǐng)請(qǐng)注注意意：R 與與 RP的的關(guān)關(guān)系系）CRLRp 返回 opp2jQ1RZ RLCRSuSRLCRSiS又又由由于于:

8、QRLo ，而而 o2o2oo)( = oo0)( o2 )(RLj1Rooop 5 回回路路阻阻抗抗頻頻率率特特性性jXRCLZp jXRZS )1(1/CLRLjRCL )CL1(RLj1Rp C1jLjR )C1L( jR )(RLj1Rooo 其其中中：o j1Rp jpeZ )2jQ1(RZos )j1(R jseZ 返回 opp2jQ1RZ j1Rp PjpeZ )2jQ1(RZos )j1(R SjseZ 5 回路阻抗頻率特性回路阻抗頻率特性RLCRSuSRLCRSiS 2pp1RZ 2s1RZ 1ptg 1stg 返回5 回回路路阻阻抗抗頻頻率率特特性性 2pp1RZ 2s1R

9、Z 1ptg 1stg o PZ o SZ討討論論：(1) 當(dāng)當(dāng)o ，即，即CL1o ， 即即CL10 有有00p并并聯(lián)聯(lián) LC諧諧振振回回路路呈呈電電容容性性，0s 串串聯(lián)聯(lián) LC諧諧振振回回路路呈呈電電感感性性電容性電容性電感性電感性返回RpR6諧諧振振曲曲線線定定義義：并并聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路：回回路路電電壓壓與與工工作作頻頻率率之之間間的的關(guān)關(guān)系系串串聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路： 回回路路電電流流與與工工作作頻頻率率之之間間的的關(guān)關(guān)系系常常用用的的諧諧振振曲曲線線為為歸歸一一化化諧諧振振曲曲線線，即即為為 poipiioipZiZiuu 211 sosssioisZuZuii 211 仿

10、真2仿真1返回繼續(xù)Q2 Q1Q11OQ2或或P S OQ1Q2PS或或 同樣定義并聯(lián)（串聯(lián)）諧振回路端電壓（電流）的相位為同樣定義并聯(lián)（串聯(lián)）諧振回路端電壓（電流）的相位為 1Ptg 1Stg 1.1.2 LC 選頻回路選頻回路7 諧諧振振時(shí)時(shí)電電壓壓與與電電流流的的關(guān)關(guān)系系并并聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路：o ，piiRiu （取取最最大大值值） 電電感感支支路路電電流流：iiopoiLjQiiLRjLjui 電電容容支支路路電電流流：ipooiciCRjCjui =ijQi 串串聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路： Ruiii （取取最最大大值值） 電電 感感 端端 電電 壓壓 ： iooiLuRLjLji

11、u =ijQu 電電容容端端電電壓壓：ioioCicjQuCRujj1iu 返回仿真RpLCRSiSiiiCiRiL+ui- -RLCRSuS+ uC - -+ uL - -ii+ui- -+uR- -1.1.2 LC 選頻回路選頻回路8 通通頻頻帶帶定定義義：并并聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路：21uuioi 令：211 串串聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路：21iiioi 211 所所 對(duì)對(duì) 應(yīng)應(yīng) 的的 頻頻 率率 范范 圍圍 。由定義可得：由定義可得：12Qo Q2Bo 或或Qfo 結(jié)結(jié)論論：Q 值值越越大大頻頻帶帶越越窄窄，回回路路損損耗耗越越小小。 ioiuu o 121ioiii o 121返回1.

12、1.2 LC 選頻回路選頻回路9 信信號(hào)號(hào)源源內(nèi)內(nèi)阻阻及及負(fù)負(fù)載載對(duì)對(duì)回回路路的的影影響響當(dāng)當(dāng) 考考 慮慮 到到 信信 號(hào)號(hào) 源源 內(nèi)內(nèi) 阻阻sR及及 負(fù)負(fù) 載載lR對(duì)對(duì) 回回 路路 的的 影影 響響 時(shí)時(shí)并并聯(lián)聯(lián) 諧諧振振回回路路的的有有載載 Q 值值：LR/R/RQoLpsL 空空 載載 時(shí)時(shí) 的的 Q 值值LRQopO 串串 聯(lián)聯(lián) 諧諧 振振 回回 路路 Q 值值 ：LsoLRRRLQ OQRLo兩兩者者相相比比較較下下降降，因因此此通通頻頻帶帶加加寬寬，選選擇擇性性變變壞壞。sR或或LRLQsR或或LRLQ繼續(xù)返回仿真RpLCRSiSRLRLCRSuSRL諧振回路諧振回路10、能量關(guān)系

13、（以串聯(lián)為例）、能量關(guān)系（以串聯(lián)為例）諧振時(shí)tsinIim0tcosV)90tsin(IC1idtC1vCmo0c2022222211212121msmsmcmLIVCLRCVCQCVtccW22cm2ccos2121vv為信號(hào)源電壓最大值smvsmcmQccW222cm2121vvwtLIW22omccos21CLRRLLCRLQ11LIWcm2om21tLILiW22om2Lsin2121LIW2omLm21 即即W是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù)。這說明回路中儲(chǔ)存的能量是不變的，只是一個(gè)不隨時(shí)間變化的常數(shù)。這說明回路中儲(chǔ)存的能量是不變的，只是在線圈與電容器之間相互轉(zhuǎn)換。且電抗元件不消耗外加電動(dòng)勢(shì)

14、的能量，外加電是在線圈與電容器之間相互轉(zhuǎn)換。且電抗元件不消耗外加電動(dòng)勢(shì)的能量，外加電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的高幅振蕩。所以諧振回路中電動(dòng)勢(shì)只提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的高幅振蕩。所以諧振回路中電流最大。流最大。 2om22om22omCL21cos21sin21LItLItLIWWW諧振回路諧振回路結(jié)論：電感上儲(chǔ)存的瞬時(shí)能量的最大值與電容上儲(chǔ)存的瞬時(shí)能量 的最大值相等。能量W是一個(gè)不隨著時(shí)間變化的常數(shù)，這說明整個(gè)回路中儲(chǔ)存 的能量保持不變，只是在線圈和電容器之間相互轉(zhuǎn)換，電 抗元件不消耗外加電源的能量。外加電源只是提供回路電阻所消耗的能量，以維持回路的 等幅振蕩，

15、諧振時(shí)振蕩器回路中的電流最大。電路R上消耗的平均功率為：2omRI21P 每一周期時(shí)間內(nèi)消耗在電阻上的能量為：每周耗能回路最大儲(chǔ)能2QQRLRLffRILIWWW212112121ooo2om2omRLCo2om2omR12121fRITRITPW1.1.3 LC 阻抗變換網(wǎng)絡(luò)阻抗變換網(wǎng)絡(luò) 一一 串串、并并聯(lián)聯(lián)阻阻抗抗等等效效互互換換1 1 串串、并并聯(lián)聯(lián)等等效效互互換換的的模模型型電電路路BX1RXR1AABX2R2為了分析電路的方便，常需把串聯(lián)電路變換為并聯(lián)電為了分析電路的方便，常需把串聯(lián)電路變換為并聯(lián)電路。其中路。其中 X X1 1為電抗元件為電抗元件（純電感或純電容） ，（純電感或純電

16、容） ，xR為為1X的的損耗電阻；損耗電阻；1R為與為與1X串聯(lián)的外接電阻，串聯(lián)的外接電阻，2X為轉(zhuǎn)換后的為轉(zhuǎn)換后的電抗元件，電抗元件，2R為轉(zhuǎn)換后的電阻。為轉(zhuǎn)換后的電阻。BX1RXR1AABX2R2等效互換的原則：等效互換的原則：等等效效互互換換前前的的電電路路與與等等效效互互換換后后的的電電路路阻阻抗抗相相等等22221X1jXR)jX(RjX)RR( 22222222222222XRXRjXRXR 有有：實(shí)實(shí)部部： 2222222X1XRXRRR 虛虛部部： 22222221XRXRX 又又回回路路的的品品質(zhì)質(zhì)因因數(shù)數(shù) 222LX111LXRQRRXQ 由由式式得得： 2222X1)XR

17、(1RRR =21L2Q1R 2 2 等等效效互互換換原原理理分分析析得得結(jié)結(jié)果果為為： )Q1)(RR(R21LX12 同同理理： )Q11(XX21L12 串串聯(lián)聯(lián)電電路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換等等效效成成并并聯(lián)聯(lián)電電路路后后，電電抗抗2X的的特特性性與與1X相相同同。當(dāng)當(dāng)1LQ較較大大時(shí)時(shí)，12XX 基基本本不不變變，而而2R比比)RR(X1大大21LQ倍倍。2 2 等等效效互互換換原原理理分分析析得得結(jié)結(jié)果果為為： )Q1)(RR(R21LX12 同同理理： )Q11(XX21L12 一一般般來來說說，1LQ 比比較較大大， 即即當(dāng)當(dāng)1LQ 1 10 0時(shí)時(shí)，有有 1221LX12XXQ)RR(RX

18、111LRRXQ 結(jié)結(jié)果果表表明明：例例 1 1：其其中中，12LLRCL)RL(R)Q(RR121o21LP LC10 注意：注意：RL1CRSiSL2RpCRSiSRLN1N2M+u1- -+u2- -C二二 變壓器阻抗變換電路變壓器阻抗變換電路 RL 假設(shè)初級(jí)電感線圈的圈數(shù)為假設(shè)初級(jí)電感線圈的圈數(shù)為N1，次級(jí)圈數(shù)為次級(jí)圈數(shù)為N2，且初次間全耦合，且初次間全耦合(k=1)，線圈損耗忽略不計(jì)，則等效，線圈損耗忽略不計(jì)，則等效到初級(jí)回路的電阻到初級(jí)回路的電阻RL上所消耗的功上所消耗的功率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載RL上所消耗功率相上所消耗功率相等，即等，即 或或 L22L21RuRu 2221

19、LLuuRR 變壓器初次級(jí)電壓比變壓器初次級(jí)電壓比u1u2等于相應(yīng)圈數(shù)比等于相應(yīng)圈數(shù)比N1N2，故有，故有 L221LR)NN(R 可通過改變可通過改變 比值調(diào)整比值調(diào)整RL的大小。的大小。 21NN 高高頻頻電電路路的的實(shí)實(shí)際際應(yīng)應(yīng)用用中中， 常常用用到到激激勵(lì)勵(lì)信信號(hào)號(hào)源源或或負(fù)負(fù)載載與與振振蕩蕩回回路路中中的的電電感感或或電電容容部部分分接接入入的的并并聯(lián)聯(lián)振振蕩蕩回回路路， 常常稱稱為為抽抽頭頭振振蕩蕩回回路路或或部部分分接接入入并并聯(lián)聯(lián)振振蕩蕩回回路路。 三三 回路抽頭的阻抗變換回路抽頭的阻抗變換1 1 常常用用的的抽抽頭頭振振蕩蕩回回路路 電電感感抽抽頭頭部部分分接接入入電電容容分

20、分壓壓部部分分接接入入L2L1CL2L1CRLC2C1LLC2C1RL三三 回路抽頭的阻抗變換回路抽頭的阻抗變換典典型型實(shí)實(shí)用用電電路路：2 2 等效電路：等效電路：在電路的定量分析中常把部分接入的外電路在電路的定量分析中常把部分接入的外電路等效到并聯(lián)回路兩端。等效到并聯(lián)回路兩端。其其中中：2121CCCCC ， 有有互互感感無無互互感感M2LLLLL2121iSRSL1C2C1RLiSRSL2L1C2C1RLabbacdcdL2LCRLRS iS LCRLRS iS ababiSRSL2L1C2C1RLacbdiS RS LCRLab LLSSSSRuuRiuuiRuuR1)(1)(1)(1

21、2abdbabcb2abcb三三 回路抽頭的阻抗變換回路抽頭的阻抗變換3 3 等等效效原原則則：等等效效電電路路與與原原電電路路功功率率相相等等 LLSSSSRuRuuiuiRuRu2db2abcbab2cb2ab L22LS1SS21SGpGipigpg+ucb-+uab-+udb-+uab-4 4 接接入入系系數(shù)數(shù)（抽抽頭頭系系數(shù)數(shù)）p定定義義：回路電壓部分接入電壓 p 1 1 iSRSL2L1C2C1RLacbd4 4 接入系數(shù)（抽頭系數(shù)）接入系數(shù)（抽頭系數(shù)） 定定 義義 ：回路電壓部分接入電壓 p1iS ； iC iR 11.2高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器概述概述1.2.1

22、 晶體管的高頻小信號(hào)等效模型晶體管的高頻小信號(hào)等效模型 1.2.2 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器 1.2.3 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 直直流流放放大大器器 小小信信號(hào)號(hào)低低頻頻放放大大器器：低低頻頻寬寬帶帶放放大大器器 小小信信號(hào)號(hào)放放大大器器： 交交流流放放大大器器 小小信信號(hào)號(hào)高高頻頻放放大大器器： 高高頻頻窄窄帶帶放放大大器器： 中中心心頻頻率率(幾幾百百kHz幾幾百百M(fèi)Hz) 1.2高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器（high frequency small signal amplifiers）概概述述 特特點(diǎn)點(diǎn)： 工工作作頻頻率率高高，中中心心

23、頻頻率率幾幾百百 kHz幾幾百百 MHz 具具有有選選頻頻特特性性，一一般般負(fù)負(fù)載載采采用用諧諧振振回回路路 晶晶體體管管工工作作在在線線性性區(qū)區(qū)，可可看看成成線線性性元元件件，可可 用用有有源源四四端端網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)參參數(shù)數(shù)微微變變等等效效電電路路來來分分析析。主主要要要要求求： （質(zhì)質(zhì)量量指指標(biāo)標(biāo)）增增益益：i0uuuA 通通 頻頻 帶帶 ：7 .0f2B 選選擇擇性性：選選出出有有用用信信號(hào)號(hào)的的能能力力 7 .01 .001f2f2K 1 抑抑制制干干擾擾的的能能力力1273451.2高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器（high frequency small signal ampli

24、fiers）穩(wěn)穩(wěn)定定性性：即即當(dāng)當(dāng) IC，UCE Au ,rbe f 元元件件參參數(shù)數(shù)變變化化 B 噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)：希希望望放放大大器器本本身身產(chǎn)產(chǎn)生生的的噪噪聲聲越越小小越越好好，要要求求噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)接接近近 1。以以上上這這些些要要求求相相互互之之間間即即有有聯(lián)聯(lián)系系又又有有矛矛盾盾，例例如如增增益益和和穩(wěn)穩(wěn)定定性性，通通頻頻帶帶和和選選擇擇性性等等。CberbbCbcrbcrbeubercegm ube1.2.1 晶體管的高頻小信號(hào)等效模型晶體管的高頻小信號(hào)等效模型晶體管的高頻小信號(hào)等效電路主要有兩種表示方法：晶體管的高頻小信號(hào)等效電路主要有兩種表示方法：一一 混合混合參數(shù)等效電

25、路參數(shù)等效電路注注意意：C bc和和rbb的的存存在在對(duì)對(duì)晶晶體體管管的的高高頻頻運(yùn)運(yùn)用用的的十十分分不不利利的的。 Cbc將將輸輸出出交交流流電電流流反反饋饋到到輸輸入入端端，可可能能會(huì)會(huì)引引起起放放大大器器自自激激。 rbb在在共共基基電電路路中中會(huì)會(huì)引引起起高高頻頻負(fù)負(fù)載載反反饋饋，降降低低晶晶體體管管的的電電流流放放大大系系數(shù)數(shù)。 127345eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm ubeyieyoeyreuceyfeube根根 據(jù)據(jù) 四四端端 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 的的理理 論論，兩兩個(gè)個(gè) 端端口口 的的四四 個(gè)個(gè)變變 量量，可可任任 選選二二 個(gè)個(gè) 作作自自 變變量量

26、，由由 所所選選 的的不不 同同 自自變變 量量和和 參參變變 量量，可可得得 六六 種種不不 同同 的的 參參 數(shù)數(shù) 系系 ， 但但 最最 常常 用用 的的 只只 有有 H,Y,Z 三三 種種 參參 數(shù)數(shù) 系系 。 +u1-+u2-i1i2在在高高頻頻電電子子線線路路中中常常采采用用 Y 參參數(shù)數(shù)系系等等效效電電路路。因因?yàn)闉榫Ьw體管管是是電電流流受受控控元元件件，輸輸入入輸輸出出端端都都有有電電流流，采采用用 Y參參數(shù)數(shù)系系較較方方便便，另另外外很很多多導(dǎo)導(dǎo)納納的的并并聯(lián)聯(lián)可可直直接接相相加加，使使運(yùn)運(yùn)算算簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單。 ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyu

27、yiuyuyi212211+ube-+uce-ibic127345二二 Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 yieyoeyreuceyfeube輸入短路時(shí)的輸出導(dǎo)納0uce2oebeuiy 輸出短路時(shí)的輸入導(dǎo)納0ubebieceuiy 二二 y 參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路+ube-+uce-ibic由由上上可可求求出出各各Y參參數(shù)數(shù): 注注意意：以以上上短短路路參參數(shù)數(shù)為為晶晶體體管管本本身身的的參參數(shù)數(shù)，只只與與晶晶體體管管的的特特征征有有關(guān)關(guān)，與與外外電電路路無無關(guān)關(guān)，又又稱稱為為內(nèi)內(nèi)參參數(shù)數(shù)。導(dǎo)納輸出短路時(shí)的正向轉(zhuǎn)輸0ubecfeceuiy 導(dǎo)納輸入短路時(shí)的反向轉(zhuǎn)輸0ucebrebeuiy 127

28、345 ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211yieyoeyreuceyfeube三三 混混合合 參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路與與y參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換四四個(gè)個(gè) y 參參數(shù)數(shù)都都是是復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)，為為了了計(jì)計(jì)算算方方便便，可可表表示示為為：oeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy 其其中中ieg和和oeg稱稱為為輸輸入入，輸輸出出電電導(dǎo)導(dǎo)；ieC和和oeC為為輸輸入入，輸輸出出電電容容；fey和和rey為為正正向向，反反向向傳傳輸輸幅幅頻頻特特性性；fe 和和re 為為相相頻頻特特性性1

29、27345CiegiegoeCoeY參數(shù)等效電路與混合參數(shù)等效電路與混合 等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換：等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換： (一一) 令令V2 = 0，求求yie、yfe。 簡(jiǎn)化混合簡(jiǎn)化混合 等效電路，如圖所示。等效電路，如圖所示。 (1) b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 011ie2VVIyebbbebebbbcbebbbie111)(11YrYYrCCjry晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù))(cbebebCCjY(2) 012fe2VVIyIVgIebm2 eb2VgImebbb1ebebbb1eb11YrVYYrVVebbb1m21Yr

30、VgIebbbm012fe11YrgVIyV )(cbebebCCjY晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)V1小引的I小 (二) 令，求yre、yoe (3) 故 01VrbbgmVbebCbcCbeceII2I1V1cV2021re1VVIybbeb1rVIebbbbbebbbebbbeb11/YrrIYrICjgIV）（）（2cbebcb211VCjYCjVIebbb2bbcbeb1YrVrCjVebbb2cbbbebbb2bbcb111YrVCjrYrVrCjIebbbcbre1YrCjy晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)ebebCjY此處(4) Cbc 1時(shí)，放時(shí)，放大器不會(huì)自激；當(dāng)大器不會(huì)自激

31、；當(dāng)| |S S |1 |1時(shí)，放大器不穩(wěn)定。時(shí)，放大器不穩(wěn)定。 為使放大器遠(yuǎn)離自激狀態(tài)而穩(wěn)定地工作，單級(jí)放大器通常選為使放大器遠(yuǎn)離自激狀態(tài)而穩(wěn)定地工作，單級(jí)放大器通常選|S |510。 2.2.4高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性1. 共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益 當(dāng)晶體管的工作頻率遠(yuǎn)低于特征頻率當(dāng)晶體管的工作頻率遠(yuǎn)低于特征頻率fT時(shí)時(shí): : yfe|yfe|gm ,yrejCbc，re90o 經(jīng)推導(dǎo)得放大器的電壓增益與穩(wěn)定系數(shù)經(jīng)推導(dǎo)得放大器的電壓增益與穩(wěn)定系數(shù)S的平方根成反比的平方根成反比: cbomuo2 CSgA 當(dāng)取當(dāng)取S=1時(shí)，稱為臨界穩(wěn)定，其

32、電壓增益稱為臨界穩(wěn)定電壓增益。時(shí)，稱為臨界穩(wěn)定，其電壓增益稱為臨界穩(wěn)定電壓增益。 實(shí)際中常取實(shí)際中常取S=5，此時(shí)電壓增益稱為最大穩(wěn)定增益。即為，此時(shí)電壓增益稱為最大穩(wěn)定增益。即為 cbommaxuo5 . 2 CgA 自激的振蕩器結(jié)構(gòu)分析法自激的振蕩器結(jié)構(gòu)分析法：從振蕩器的角度分析是因?yàn)榉糯笃鳎簭恼袷幤鞯慕嵌确治鍪且驗(yàn)榉糯笃鞯妮斎胼敵龆颊{(diào)諧到某一頻率，那么在低于這一頻率的某頻率的輸入輸出都調(diào)諧到某一頻率，那么在低于這一頻率的某頻率上，輸入輸出回路都成感性，加上反饋的電容就構(gòu)成了上，輸入輸出回路都成感性，加上反饋的電容就構(gòu)成了“射同射同余異余異”的的三點(diǎn)式三點(diǎn)式LC振蕩器振蕩器相位條件，可能起

33、振。相位條件，可能起振。Yfe越大增益越大，但是越大增益越大，但是S越小，所以越小，所以增益和穩(wěn)定性是矛盾的增益和穩(wěn)定性是矛盾的。2. 提高放大器的穩(wěn)定性的方法提高放大器的穩(wěn)定性的方法 一是從晶體管本身想辦法，減小其反向傳輸導(dǎo)納一是從晶體管本身想辦法，減小其反向傳輸導(dǎo)納yre的值。的值。 二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法有中和法與失配法。有中和法與失配法。 中和法通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋中和法通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋電路電路(中和電路中和電路)，來抵消

34、晶體管內(nèi)部參數(shù)，來抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)yre的反饋?zhàn)饔谩５姆答佔(zhàn)饔谩?CNCL2L1VT2VT1ECCL1L2VT1VT2CNCbciN if 用一個(gè)電容用一個(gè)電容CN來抵消來抵消yre的虛部的虛部(反饋電容反饋電容)的影響，就可達(dá)到中和的目的影響，就可達(dá)到中和的目的。的。 固定的中和電容固定的中和電容CN只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用，對(duì)其只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用，對(duì)其它頻率只能有部分中和作用。中和電路的效果很有限。它頻率只能有部分中和作用。中和電路的效果很有限。 2. 提高放大器的穩(wěn)定性的方法提高放大器的穩(wěn)定性的方法 失配法通過增大負(fù)載電導(dǎo)失配法通過增大負(fù)載電導(dǎo)YL，進(jìn)而增

35、大總回路電導(dǎo)，使輸出電路嚴(yán)，進(jìn)而增大總回路電導(dǎo)，使輸出電路嚴(yán)重失配重失配，失配法以犧牲增益來換取電路的穩(wěn)定。失配法以犧牲增益來換取電路的穩(wěn)定。 用兩只晶體管按共發(fā)一共基方式連接成一個(gè)復(fù)合管是經(jīng)常采用的一種失配法。用兩只晶體管按共發(fā)一共基方式連接成一個(gè)復(fù)合管是經(jīng)常采用的一種失配法。 VT1VT2 由于共基電路的輸入導(dǎo)納較大，當(dāng)它和輸出由于共基電路的輸入導(dǎo)納較大，當(dāng)它和輸出導(dǎo)納較小的共發(fā)電路連接時(shí)，相當(dāng)于增大共發(fā)電導(dǎo)納較小的共發(fā)電路連接時(shí)，相當(dāng)于增大共發(fā)電路的負(fù)載導(dǎo)納而使之失配，從而使共發(fā)晶體管內(nèi)路的負(fù)載導(dǎo)納而使之失配，從而使共發(fā)晶體管內(nèi)部反饋減弱，穩(wěn)定性大大提高。部反饋減弱，穩(wěn)定性大大提高。 共

36、發(fā)電路在負(fù)載導(dǎo)納很大的情況下，雖然電壓增益減小，但電流增益仍共發(fā)電路在負(fù)載導(dǎo)納很大的情況下，雖然電壓增益減小，但電流增益仍較大；而共基電路雖然電流增益接近較大；而共基電路雖然電流增益接近1，但電壓增益卻較大。所以二者級(jí)聯(lián)，但電壓增益卻較大。所以二者級(jí)聯(lián)后，互相補(bǔ)償，電壓增益和電流增益都比較大，而且共發(fā)一共基電路的上限后，互相補(bǔ)償，電壓增益和電流增益都比較大，而且共發(fā)一共基電路的上限頻率很高。頻率很高。 返回繼續(xù) 失配失配：信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端負(fù)載阻：信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本機(jī)晶體管的輸出阻抗匹配。如果負(fù)載導(dǎo)納很大，下式中的第二抗不與

37、本機(jī)晶體管的輸出阻抗匹配。如果負(fù)載導(dǎo)納很大，下式中的第二項(xiàng)就可以忽略，也就是反饋可以忽略！項(xiàng)就可以忽略，也就是反饋可以忽略！ieLoefereieiyYyyyyY 591.3 集中選頻放大器集中選頻放大器 利用利用集中濾波器集中濾波器和和寬帶放大器寬帶放大器相結(jié)合，做成的選頻放大相結(jié)合，做成的選頻放大器，具有特性一致，成本低廉，便于器，具有特性一致，成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)，所的特點(diǎn)，所以，在大量生產(chǎn)的電子設(shè)備中，選頻放大器無一例外地使用以，在大量生產(chǎn)的電子設(shè)備中，選頻放大器無一例外地使用集中濾波器和寬帶放大器相結(jié)合的模式集中濾波器和寬帶放大器相結(jié)合的模式。集中選頻放大器的組成

38、集中選頻放大器的組成寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成濾波器波器寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成濾波器波器前置放前置放大器大器601.3.1 集中選頻濾波器集中選頻濾波器 集中選頻濾波器包括集中選頻濾波器包括LC集中選頻濾波器、石英晶集中選頻濾波器、石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器。體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器。1、LC集中選頻濾波器集中選頻濾波器CC1L1CC2L2CC3L3C前置放大 器寬帶集成放大器LC集中選頻濾波器集中選頻濾波器612.石英晶體濾波器石英晶體濾波器CqrqLqC0Lq1Lq3C0Lq5Cq1Cq3Cq5a.晶體符號(hào)晶體符號(hào)b.基頻及各次泛音基頻及各次泛音 的

39、等效電路的等效電路b.基頻附近基頻附近 的等的等效電路效電路 各諧波相隔較遠(yuǎn)各諧波相隔較遠(yuǎn),互相影響很小互相影響很小,對(duì)于某一具對(duì)于某一具體應(yīng)用體應(yīng)用,只需考慮此頻率附近的電路特性只需考慮此頻率附近的電路特性. C0 rq Cq Lq JT b a 石英晶體的特點(diǎn)是：等效電感Lq特別大、等效電容Cq特別小，因此，石英晶體的Q值 很大，一般為幾萬到幾百萬。這是普通LC電路無法比擬的。 由于 ，這意味著等效電路中的接入系數(shù) 很小，因此外電路影響很小。 qqqq1CLrQq0CC0qCCP rqLqCqCoab石英晶體濾波器的特點(diǎn)石英晶體濾波器的特點(diǎn)63 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特

40、性與等效電路晶片的壓電效應(yīng)晶片的壓電效應(yīng) 在石英晶片的兩個(gè)面間加一電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生在石英晶片的兩個(gè)面間加一電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變機(jī)械形變( (反反) )。反之，在晶片兩個(gè)面間上施加機(jī)。反之，在晶片兩個(gè)面間上施加機(jī)械力，則在相應(yīng)方向產(chǎn)生電場(chǎng)械力，則在相應(yīng)方向產(chǎn)生電場(chǎng)( (正正) )。這種機(jī)電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為這種機(jī)電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為壓壓電效應(yīng)。電效應(yīng)。加交變電壓加交變電壓機(jī)械變形振動(dòng)機(jī)械變形振動(dòng)產(chǎn)生交變電壓產(chǎn)生交變電壓。石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)( (正、反正、反）石英的化學(xué)成分為石英的化學(xué)成分為 siosio2 2 。壓電諧振：壓電諧振：當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片

41、固有頻當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片固有頻率相等時(shí)，晶體率相等時(shí)，晶體諧振諧振，機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)振幅振幅最大，最大，表面表面電荷電荷最大，最大，外電路電流外電路電流最大，所以具有最大，所以具有串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振電路電路特性。特性。64石英晶體等效電路石英晶體等效電路CqrqLq C0符號(hào)符號(hào)C C0 0：靜態(tài)電容：靜態(tài)電容L Lq q：模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性：模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性C Cq q：模擬晶片的彈性：模擬晶片的彈性r rq q：模擬晶片振動(dòng)時(shí)的：模擬晶片振動(dòng)時(shí)的 磨擦損耗磨擦損耗石英晶體的電抗石英晶體的電抗- -頻率特性（忽略頻率特性（忽略R)R) 1() 1(111232qqqooqqqqqo

42、qqoCLCCCCLjCLjCjCjCjLjCjX)() 1(22oqqqoqqCCLCCCLX65石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí)石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí), ,電抗為電抗為并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率： )() 1(22oqqqoqqCCLCCCLXf fq qffffp p：呈感性，且：呈感性，且等效等效Q Q值很高。值很高。ffffffp p：呈容性。：呈容性。f=ff=fq q：呈電阻性。：呈電阻性。oqqqoqoqqpCCCLCCCCLf12121qqqCLf21石英晶體在串聯(lián)諧振時(shí)，石英晶體在串聯(lián)諧振時(shí)，電抗為電抗為0 0 ，等效為小電阻。，等效為小電阻。串聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：X Xf f0

43、0f fq qf fp p容性容性容性容性感性感性電阻性電阻性oqqpCCff1)0qpoffCC若若Cq/C0=0.002,則，則，fp與與fq的相的相對(duì)頻率間隔僅為千分之二。對(duì)頻率間隔僅為千分之二。12為了擴(kuò)大感性區(qū)加寬濾波器的通帶寬度，通常可串聯(lián)一電感或并聯(lián)一電感來實(shí)現(xiàn)。 擴(kuò)大石英晶體濾波器感性區(qū)的電路 可以證明串聯(lián)一電感Ls則減小q，并聯(lián)一電感Ls則加大p，兩種方法均擴(kuò)大了石英晶體的感性電抗范圍。 Ls Ls 擴(kuò)大石英晶體濾波器感性區(qū)3 陶瓷濾波器陶瓷濾波器圖圖aC1R1L1C01C2R2L2C02陶瓷濾波器及其等效電路陶瓷濾波器及其等效電路陶瓷濾波器：陶瓷片的兩面涂以銀漿（一種氧化銀

44、），高溫陶瓷濾波器：陶瓷片的兩面涂以銀漿（一種氧化銀），高溫焙燒還原成銀，附著在陶瓷片上形成兩個(gè)電極。經(jīng)過直流高焙燒還原成銀，附著在陶瓷片上形成兩個(gè)電極。經(jīng)過直流高壓極化后，壓極化后，具有和石英晶體類似的壓電效應(yīng)具有和石英晶體類似的壓電效應(yīng)。圖圖b 多個(gè)陶瓷片的組合多個(gè)陶瓷片的組合合理選擇串并聯(lián)陶瓷片的諧振頻率進(jìn)行組合，合理選擇串并聯(lián)陶瓷片的諧振頻率進(jìn)行組合，可以得到理想的衰減特性可以得到理想的衰減特性691.4電噪聲電噪聲（1） 噪聲的現(xiàn)象：沙沙聲，雪花背景和波紋線等噪聲的現(xiàn)象：沙沙聲，雪花背景和波紋線等（2）噪聲的危害：影響正常的接收效果，甚至將信號(hào)淹沒）噪聲的危害：影響正常的接收效果，甚

45、至將信號(hào)淹沒在噪聲中，使其無法接收。在噪聲中，使其無法接收。（3）噪聲的特點(diǎn)）噪聲的特點(diǎn)1 隨機(jī)性隨機(jī)性.2 出現(xiàn)正負(fù)電壓的概率相等出現(xiàn)正負(fù)電壓的概率相等,即平均電壓為零即平均電壓為零.3 熱噪聲隨溫度的變化而變化熱噪聲隨溫度的變化而變化電阻熱噪聲的電壓波形圖電阻熱噪聲的電壓波形圖70（4）噪聲的分類）噪聲的分類噪聲噪聲來自內(nèi)部的器件（內(nèi)部噪聲）來自內(nèi)部的器件（內(nèi)部噪聲）來自外部的干擾（外部噪聲）來自外部的干擾（外部噪聲）內(nèi)部噪聲主要有電阻的內(nèi)部噪聲主要有電阻的熱噪聲熱噪聲，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲。1.4.1 電阻熱噪聲電阻熱噪聲電阻熱噪聲是由電阻內(nèi)部自由電子的電阻熱噪聲

46、是由電阻內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的?；谠氲?。基于噪聲的特點(diǎn)。不可能用描述其他電信號(hào)的方法來描述噪聲。通聲的特點(diǎn)。不可能用描述其他電信號(hào)的方法來描述噪聲。通常采用常采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行描述。統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行描述。理論和實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度為理論和實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度為T(K)時(shí)，阻值為時(shí)，阻值為R的電阻所產(chǎn)生的電阻所產(chǎn)生的的噪聲噪聲電流電流功率譜密度和噪聲功率譜密度和噪聲電壓電壓功率譜密度功率譜密度分別為：分別為：kTRfSRkTfSUI4)(/4)(K為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù)單位頻帶內(nèi)的噪聲單位頻帶內(nèi)的噪聲電壓和電流均方值電壓和電流均方值71 在頻帶寬度在頻帶寬度B內(nèi)產(chǎn)生的熱噪聲內(nèi)產(chǎn)生的熱

47、噪聲電流均方根電流均方根值和值和電壓均方根電壓均方根值分別為：值分別為：BfSUBfSIUnIn)()(22所以，一個(gè)實(shí)際電阻可以分別用噪聲電流源與理所以，一個(gè)實(shí)際電阻可以分別用噪聲電流源與理想電阻的并聯(lián)或噪聲電壓源與理想電阻的串聯(lián)來想電阻的并聯(lián)或噪聲電壓源與理想電阻的串聯(lián)來表示。表示。RR (理想)E2n4 kTBRGI2n4 kTBG(a)(b)圖圖 1 .64 電阻熱噪聲等效電路電阻熱噪聲等效電路 2nU72KTBRBfSUKTBGBfSIUnIn4)(4)(22)(1014. 31010510/2901038. 14/4)(1016. 810105102901038. 14422153

48、23221053232ARKTBIVKTBRUnn 噪聲電壓均方值與噪聲電流均方值與噪聲電壓均方值與噪聲電流均方值與電電阻值，帶寬和絕對(duì)溫度有關(guān)阻值，帶寬和絕對(duì)溫度有關(guān)。例如：一個(gè)例如：一個(gè)510K的電阻，在的電阻，在T=290K,B=100KHz時(shí)時(shí)的噪聲電壓和噪聲電流均方值分別為：的噪聲電壓和噪聲電流均方值分別為：7322n01lim()TnTUUdtT2222n12121200222nn1n211lim()lim()()2TTnnnnnnTTUuudtuuu udtTTUUU串聯(lián)時(shí)：所以：2222n12121200222nn1n211lim()lim()()2TTnnnnnnTTIiid

49、tiii idtTTIII并聯(lián)時(shí)：所以：2|( )|( )|1noniSH fSH f電壓源串聯(lián)時(shí)和電流源串聯(lián)時(shí)，分別求單獨(dú)作用時(shí)的開路電壓和短路電流，都等于 。所以單獨(dú)作用時(shí)，電阻串聯(lián)對(duì)應(yīng)噪聲電壓均方值相加，電阻并聯(lián)時(shí)對(duì)應(yīng)噪聲電流均方值相加。 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算，方法一：串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算，方法一： 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算，方法二：串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算，方法二：74 當(dāng)多個(gè)元件串聯(lián)時(shí)，總噪聲電壓等于各個(gè)電阻所當(dāng)多個(gè)元件串聯(lián)時(shí)，總噪聲電壓等于各個(gè)電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓的均方值的相加。產(chǎn)生的噪聲電壓的均方值的相加。 當(dāng)多個(gè)元件并聯(lián)時(shí)，總噪聲電流等于各個(gè)電導(dǎo)當(dāng)多個(gè)元件并聯(lián)時(shí)，總噪聲電流等于各個(gè)電導(dǎo)所產(chǎn)生的

50、噪聲電流的均方值的相加。所產(chǎn)生的噪聲電流的均方值的相加。例例1.5 計(jì)算兩個(gè)并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓均方值，設(shè)計(jì)算兩個(gè)并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓均方值，設(shè)R1和和R2兩個(gè)電阻的溫度兩個(gè)電阻的溫度T相同。相同。1R2R2nU1R2R2nU21nI22nI1R2R2nU21nU22nU并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓75解解(1)利用電流源進(jìn)行計(jì)算，利用電流源進(jìn)行計(jì)算，1R2R2nU1R2R2nU21nI22nI212122121221222122212222211214)()(4)()(44)(4)(RRRRKTBGGGGKTBGGIUGGKTBIIIKTBGBfSIKTBGBfSInnn

51、nnInIn 所以所以,計(jì)算噪聲電壓均方值時(shí)，可以計(jì)算噪聲電壓均方值時(shí)，可以先算出電阻的并聯(lián)值再先算出電阻的并聯(lián)值再乘以乘以4KTB得到噪聲電壓均方值得到噪聲電壓均方值。76（2）利用電壓源進(jìn)行計(jì)算）利用電壓源進(jìn)行計(jì)算1R2R2nU1R2R2nU21nU22nU222211214)(4)(KTBRBfSUKTBRBfSUUnUn計(jì)算總噪聲電壓時(shí)，將計(jì)算總噪聲電壓時(shí)，將兩個(gè)噪聲電壓當(dāng)作兩個(gè)兩個(gè)噪聲電壓當(dāng)作兩個(gè)電壓源，利用電壓源，利用疊加原理疊加原理進(jìn)行計(jì)算，先計(jì)算出兩進(jìn)行計(jì)算，先計(jì)算出兩個(gè)噪聲電壓分量個(gè)噪聲電壓分量212212222222212121)()()()(RRRUURRRUUnnnn先

52、求出兩個(gè)電阻各自先求出兩個(gè)電阻各自的噪聲電壓均方值的噪聲電壓均方值分分壓壓關(guān)關(guān)系系772121221212122121222121221222221121221222222121222124)()(4)(44)(4)(4)()()()(RRRRKTBRRRRRKTBRRRRKTBRRKTBRRRRKTBRRRRKTBRRRRURRRUUUUnnnnn然后進(jìn)行疊加然后進(jìn)行疊加兩種方法計(jì)兩種方法計(jì)算結(jié)果相同算結(jié)果相同78 LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算：并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)噪聲計(jì)算：2221/( )=1/1/|( )|1 (1/nonininonij CH frj Lj Cj CrSH fSSj Lj CSQ

53、S）/r諧振時(shí)：791.4.4噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 在高頻電路中，為了使放大器能夠正常工作，除了要滿足在高頻電路中，為了使放大器能夠正常工作，除了要滿足增益、通頻帶、選擇性要求以外，還應(yīng)該對(duì)放大器的內(nèi)部噪聲增益、通頻帶、選擇性要求以外，還應(yīng)該對(duì)放大器的內(nèi)部噪聲進(jìn)行限制，即對(duì)放大器輸出端提出滿足一定信噪比的要求。進(jìn)行限制，即對(duì)放大器輸出端提出滿足一定信噪比的要求。信號(hào)功率與噪聲功率之比簡(jiǎn)稱為信號(hào)功率與噪聲功率之比簡(jiǎn)稱為信噪比信噪比，通常用分貝表示。，通常用分貝表示。)(lg10dBPPNSnS1. 放大器噪聲系數(shù)的定義放大器噪聲系數(shù)的定義 放大器的放大器的噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)NF定義為定義為輸入端輸入端

54、的信號(hào)噪聲功的信號(hào)噪聲功率比與率比與輸出端輸出端的的信號(hào)噪聲功率比的比值信號(hào)噪聲功率比的比值, 即即:noSoniSiFPPPPN(1-146)(1-147)80)(/lg10dBPPPPNnoSoniSiF噪聲系數(shù)采用噪聲系數(shù)采用分貝分貝表示，則寫為：表示，則寫為： 由于放大器對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行相同的放大，而且由于放大器對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行相同的放大，而且放放大器本身會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲大器本身會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，所以輸入信號(hào)與噪聲之比，所以輸入信號(hào)與噪聲之比總是大于輸出信號(hào)與噪聲之比，于是，總是大于輸出信號(hào)與噪聲之比，于是，噪聲系數(shù)是一個(gè)噪聲系數(shù)是一個(gè)大于大于1的數(shù)的數(shù)。2su2nuSRLRnaoPP

55、BG,放大器放大器放大器噪聲系數(shù)的等效電路放大器噪聲系數(shù)的等效電路(1-148)81niPnoniSonoSinoSoniSiFPGPPPPPPPPPN噪聲系數(shù)的表達(dá)式可以改寫為：噪聲系數(shù)的表達(dá)式可以改寫為： 放大器輸出放大器輸出總噪聲總噪聲等于等于輸入噪聲經(jīng)放大器放大以后的輸入噪聲經(jīng)放大器放大以后的噪聲噪聲加上加上放大器本身產(chǎn)生的噪聲功率之和放大器本身產(chǎn)生的噪聲功率之和，所以：，所以：niPnaonoPGPP由此可得噪聲系數(shù)的表達(dá)式為：由此可得噪聲系數(shù)的表達(dá)式為：niPnaoFPGPN 1(1-149)(1-150)(1-151)niPFnaoPGNP)1(注意：這里的噪聲系數(shù)不是用分貝表示

56、的！注意：這里的噪聲系數(shù)不是用分貝表示的！822.多級(jí)放大器噪聲系數(shù)的計(jì)算多級(jí)放大器噪聲系數(shù)的計(jì)算 按照前級(jí)的總噪聲作為噪聲源經(jīng)本級(jí)進(jìn)行放大，加上按照前級(jí)的總噪聲作為噪聲源經(jīng)本級(jí)進(jìn)行放大，加上本級(jí)產(chǎn)生的噪聲之和為輸出噪聲的原則，對(duì)各級(jí)進(jìn)行依次本級(jí)產(chǎn)生的噪聲之和為輸出噪聲的原則，對(duì)各級(jí)進(jìn)行依次計(jì)算，可得輸出總噪聲系數(shù)。計(jì)算，可得輸出總噪聲系數(shù)。放大器放大器1放大器放大器211,naoPPBG22,naoPPBG2su2nuSR1 iR1OR2iR2ORLR0220121naPnaPPninoPGPGGPP2220211101) 1() 1(PiniFnaPiniFnaGPNPGPNP(1-152

57、)(1-153)(1-154)83考慮電路（共軛考慮電路（共軛)匹配匹配:1211PFFFGNNNKTBRKTBRRuPPnnini444221 將將152，153，154帶入帶入149式可以求得兩級(jí)式可以求得兩級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：放大器總噪聲系數(shù)為：)1(21213121111 npPPFnPPFPFFFGGGNGGNGNNN依次類推，可以求出依次類推，可以求出n級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為： 由此可知，對(duì)于多級(jí)放大器的總噪聲系數(shù)，主要取決于由此可知，對(duì)于多級(jí)放大器的總噪聲系數(shù)，主要取決于第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和功率增益，所以，為了降低系統(tǒng)第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和功率增益，所

58、以，為了降低系統(tǒng)噪聲，應(yīng)該選噪聲，應(yīng)該選低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件，并盡量提高，并盡量提高第一級(jí)放大器的增益。第一級(jí)放大器的增益。(1-155)(1-156)84例例16 某接收機(jī)由高放，混頻，中放三級(jí)電路級(jí)聯(lián)而成，一某接收機(jī)由高放，混頻，中放三級(jí)電路級(jí)聯(lián)而成，一種混頻器的功率增益為種混頻器的功率增益為0.2，噪聲系數(shù)為，噪聲系數(shù)為10dB,中放噪聲系數(shù)為中放噪聲系數(shù)為6dB,高放噪聲系數(shù)為高放噪聲系數(shù)為3dB,如果要求加入高放后，使接收機(jī)的總?cè)绻蠹尤敫叻藕?，使接收機(jī)的總噪聲系數(shù)降低為加入前的噪聲系數(shù)降低為加入前的1/10，則高放的功率增益應(yīng)為多少。，則高放的

59、功率增益應(yīng)為多少。解：先進(jìn)行分貝到數(shù)值的轉(zhuǎn)換解：先進(jìn)行分貝到數(shù)值的轉(zhuǎn)換倍，倍倍，46101023321dBNdBNdBNFFF倍252 . 014101232PFFFGNNN倍5 . 210/2510/FFNN未接高放時(shí)兩級(jí)則噪聲系數(shù)為：未接高放時(shí)兩級(jí)則噪聲系數(shù)為：加高放以后要求的總噪聲系數(shù)應(yīng)為加高放以后要求的總噪聲系數(shù)應(yīng)為：高放高放1混頻混頻2中放中放3855 . 210/25FN5 . 211213121PPFPFFFGGNGNNN)(8 .164825 . 22 . 0/ ) 14() 110(/ ) 1() 1(12321dBNNGNNGFFPFFP倍加高放后接收機(jī)噪聲系數(shù)應(yīng)為加高放后

60、接收機(jī)噪聲系數(shù)應(yīng)為即三級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：即三級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：從而求得高頻放大器的增益為：從而求得高頻放大器的增益為：補(bǔ)充補(bǔ)充 耦合回路耦合回路1、概述概述單振蕩回路具有頻率選擇性和阻抗變換的作用。單振蕩回路具有頻率選擇性和阻抗變換的作用。但是：但是：1、選頻特性不夠理想、選頻特性不夠理想 2、阻抗變換不靈活、不方便、阻抗變換不靈活、不方便為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。要采用耦合振蕩回路。耦合回路由兩個(gè)或者兩耦合回路由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單振蕩回路通過個(gè)以上的單振蕩回路通過各種不同的耦合方式