通信電子線路 第 03 章 高頻小信號放大器

第3章高頻小信號放大器3.1概述3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)3.3晶體管諧振放大器3.4諧振放大器的穩(wěn)定性3.5非調(diào)諧式放大器與集成電路放大器通信電子線路第3章高頻小信號放大器13.1概述主要用途：接收機中混頻前的射頻放大器接收機中混頻后的中頻放大器工作頻率：中心頻率很高（幾百KHz

~幾百MHz）頻譜寬度相對較窄（幾KHz~數(shù)十MHz）AM:535~1605K,9KHz;FM:88~108M,350KHz工作狀態(tài)：信號較小，故工作在線性放大狀態(tài)（甲類狀態(tài)）通信電子線路第3章高頻小信號放大器23.1概述分類1.高頻小信號放大器的分類按所用器件：晶體管(BJT)、場效應管(FET)、集電電路(IC)按頻譜寬度：窄帶放大器、寬帶放大器按電路形式：單級放大器、級聯(lián)放大器按負載性質(zhì)：諧振放大器、非諧振放大器諧振放大器：采用諧振回路作負載的放大器，具有放大、濾波和選頻的作用。非諧振放大器：由阻容放大器和各種濾波器組成，其結構簡單，便于集成。本章主要學習：單級、窄帶、諧振放大器通信電子線路第3章高頻小信號放大器33.1概述指標2.高頻小信號放大器的質(zhì)量指標1)增益(放大系數(shù))電壓增益功率增益2)通頻帶3dB

帶寬：B0.7=

2f0.73)選擇性：矩形系數(shù)通信電子線路第3章高頻小信號放大器43.1概述指標抑制比：對某個干擾信號fn

的抑制能力4)工作穩(wěn)定性電源電壓及器件參數(shù)的變化會導致不穩(wěn)定現(xiàn)象： 增益改變、中心頻率漂移、通頻帶變窄等 極端情況下，在高頻工作時，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強，因此高頻放大器很容易自激，放大器不能工作。5)噪聲系數(shù)多級放大器中關鍵在于減小前級電路的內(nèi)部噪聲。通信電子線路第3章高頻小信號放大器53.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)1.物理模擬等效電路低頻小信號微變等效電路混合型等效電路簡化：高頻時： 結電容的 影響更大Ccercerb'cCb'cCb'egmVb'e·bIb·rb'e+-Vce·+-Vbe·Ib·Ic·bcerbb'b'通信電子線路第3章高頻小信號放大器63.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡、四端網(wǎng)絡可取任意兩個作為自變量H參數(shù)等效電路HybridParameterModel

I1、V2

做自變量，常用于低頻小信號分析hie=rb'ehfe=.hreV2+-hoe1hiehfeI1.Ib.+-Vb.Vc.b+-cIc.eV1V2I1I2++--通信電子線路第3章高頻小信號放大器73.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡、四端網(wǎng)絡可取任意兩個作為自變量Y參數(shù)等效電路Y-ParameterModel

V1、V2

做自變量，常用于高頻小信號分析V1V2I1I2++--通信電子線路第3章高頻小信號放大器83.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)yi

輸出短路時的輸入導納：yr

輸入短路時的反向傳輸導納：yo

輸入短路時的輸出導納：yf

輸出短路時的正向傳輸導納：通信電子線路第3章高頻小信號放大器93.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)3.Y

參數(shù)與混合型等效電路參數(shù)的轉換通信電子線路第3章高頻小信號放大器103.3晶體管諧振放大器晶體管低頻小信號放大器的分析方法(對比)直流通路【規(guī)則】交流信號源為零，C開路，L短路得到靜態(tài)工作點：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路【規(guī)則】直流電源為零，C短路，L

開路微變等效 電路分析通信電子線路第3章高頻小信號放大器113.3晶體管諧振放大器晶體管高頻小信號放大器直流通路：得到靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路：高頻小信號等效電路：混合型或Y

參數(shù)等效電路高頻窄帶選擇性問題：放大+選頻放大&選頻分別實現(xiàn)同時完成通信電子線路第3章高頻小信號放大器123.3晶體管諧振放大器一、單級單調(diào)諧回路諧振放大器全部接入：抽頭接入：直流通路交流通路：大電感開路，大電容短路注意保留諧振回路的LC通信電子線路第3章高頻小信號放大器133.3晶體管諧振放大器ab1.等效電路分析內(nèi)部 方程外部 方程2.質(zhì)量指標

(Av、Ap、f0、2f0.7等)1)電壓增益：由②③：抽頭關系：電壓增益：通信電子線路第3章高頻小信號放大器143.3晶體管諧振放大器也可以換個角度分析ababYL通信電子線路第3章高頻小信號放大器153.3晶體管諧振放大器諧振時 ①電壓增益是頻率的函數(shù)。諧振時，電壓增益達到最大 ②輸出電壓與輸入電壓相差180+

fe(yfe

是復數(shù)) ③選擇正向傳輸導納yfe較大的三極管2)諧振時功率增益Po/Pi沒有回路損耗(Rp)時 匹配條件：考慮插入損耗(并聯(lián)諧振)：ab通信電子線路第3章高頻小信號放大器163.3晶體管諧振放大器3)通頻帶 諧振曲線同并聯(lián)諧振回路一樣4)選擇性

單調(diào)諧放大器矩形系數(shù)遠大于1，選擇性比較差

采用耦合諧振回路(雙調(diào)諧放大器)可改善選擇性通信電子線路第3章高頻小信號放大器173.3晶體管諧振放大器5)帶寬增益積電壓增益的另一種形式 帶寬增益積為常數(shù)討論： 電路確定后，增加帶寬會導致電壓增益下降 設計電路時，為提高帶寬增益積，希望

yfe

大、C

小 但C

不能太小，否則不穩(wěn)定電容影響會增大通信電子線路第3章高頻小信號放大器183.3晶體管諧振放大器例：單調(diào)諧回路放大器如圖所示。設負載是與該放大器相同的下一級放大器，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100 N12=16圈，N13=20圈，N45=4圈BJT的參數(shù)為：gie

=1.1×10-3S，goe

=1.1×10-4S， |yfe|=0.08S，Cie

=25pF，Coe

=6pF求：f0，AV0，2f0.7解：抽頭系數(shù)通信電子線路第3章高頻小信號放大器193.3晶體管諧振放大器調(diào)諧頻率求增益求通頻帶通信電子線路第3章高頻小信號放大器203.3晶體管諧振放大器二、多級單調(diào)諧回路諧振放大器(如上例)1.電壓增益2.通頻帶3.選擇性矩形系數(shù)增益提高，通頻帶減小，選擇性改善(m>3

后不明顯)mBm/B1Kr0.111.009.9520.644.6630.513.7440.433.18；各級相同時通信電子線路第3章高頻小信號放大器213.4諧振放大器的穩(wěn)定性一、自激產(chǎn)生的原因放大器的輸入回路就是前級的輸出諧振回路輸入導納YF通信電子線路第3章高頻小信號放大器223.4諧振放大器的穩(wěn)定性一、自激產(chǎn)生的原因放大器的輸入回路就是前級的輸出諧振回路輸入導納YFyre影響之一：gF

改變回路的Q值，bF

會引起回路失諧，多級放大器調(diào)整困難yre影響之二：反向傳輸導納yre的存在可能引起自激。gF是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負值，即呈負電導性，使回路的總電導減小，即負電導gF供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當gF完全抵消掉回路原有電導時，放大器失去放大作用，處于自激振蕩工作狀態(tài)。通信電子線路第3章高頻小信號放大器233.4諧振放大器的穩(wěn)定性二、放大器產(chǎn)生自激的條件穩(wěn)定系數(shù)：yre

反饋越強

S

接近甚至小于

1

系統(tǒng)不穩(wěn)定yre

反饋越弱

S

1

系統(tǒng)穩(wěn)定。S常取5~10三、克服自激的方法解決思路：晶體管單向化， 消除反向傳輸導納的影響常用方法：中和法、失配法YF通信電子線路第3章高頻小信號放大器243.4諧振放大器的穩(wěn)定性1.中和法：通過添加外部反饋支路來中和(抵消)晶體管的內(nèi)部反饋，實現(xiàn)信號單向傳輸。外加中和電容CN，電橋平衡時，CD

兩端的電壓Vo不會反映到AB

端，即對應兩邊阻抗之比相等L1L2CNBAViCNCbcCDL1L2+-Vo+-VoCbc通信電子線路第3章高頻小信號放大器253.4諧振放大器的穩(wěn)定性2.失配法阻抗匹配時，負載得到最大功率，同時反饋量也增加失配法是使阻抗失配，降低增益來換取工作的穩(wěn)定性使負載導納Y'L取得足夠大，滿足yoe+Y'L

yfeyre

， 則輸入導納Yi

yie，可基本消除YF的不利影響。但Y'L的增大，將使電壓放大倍數(shù)減小。例：共發(fā)－共基級聯(lián)電路V2

共基組態(tài)輸入阻抗很?。籚1

共發(fā)組態(tài)輸出阻抗較高；V1

和V2

嚴重失配，可克服自激。另外，V2

輸出阻抗很高，連接調(diào)諧回路可不用抽頭。V1V2通信電子線路第3章高頻小信號放大器263.4諧振放大器的穩(wěn)定性中和法與失配法比較中和法：優(yōu)點：簡單，增益高缺點：①只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶

②晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，無法批量生產(chǎn)

③對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有 改善效果。失配法：優(yōu)點：①性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；

②頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；

③