3.1_高頻小信號(hào)的一些質(zhì)量指標(biāo).ppt

1、封面,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo)簡介,西藏拉孜雅魯藏布江河灘,返回,引言,本頁完,引言,為了分析高頻小信號(hào)放大器，首先應(yīng)當(dāng)了解實(shí)際運(yùn)用時(shí)對(duì)它的要求如何，也就是應(yīng)當(dāng)先討論它的主要質(zhì)量指標(biāo)。 高頻小信號(hào)放大器的主要質(zhì)量指標(biāo)如下： （1）增益（gain） （2）通頻帶（passband） （3）選擇性（selectivity） （4）工作穩(wěn)定性（stability） （5）噪聲系數(shù)（noise figure）,返回,學(xué)習(xí)要點(diǎn),本 節(jié) 學(xué) 習(xí) 要 點(diǎn) 和 要 求,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo)簡介,掌握增益的定義,放大器通頻帶的定義和意義,選擇性的定義和意義,工作穩(wěn)定性的定義和意義,了解噪聲系數(shù),

2、返回,主頁,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo)簡介主頁,使用說明：要學(xué)習(xí)哪部分內(nèi)容，只需把鼠標(biāo)移到相應(yīng)的目錄上單擊鼠標(biāo)左鍵即可，按空格鍵或鼠標(biāo)左鍵進(jìn)入下一頁。,結(jié)束,增益,通頻帶,選擇性,工作穩(wěn)定性和噪聲系數(shù),返回,尼泊爾行乞者,1、增益(1)增益的倍數(shù)表示法,1、增益,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),電壓增益的倍數(shù)表示法,Au=Uo / Ui,電流增益的倍數(shù)表示法,Ai=Io / Ii,功率增益的倍數(shù)表示法,Ap=Po / Pi,(1)增益的倍數(shù)表示法,一般希望每級(jí)放大器的增益盡量大，使?jié)M足總增益時(shí)級(jí)數(shù)盡量少。,放大器增益的大小，決定于所用的晶體管、要求的通頻帶寬度、是否良好的匹配和穩(wěn)定的工作。

3、,一般來說，晶體管的大些，電壓增益會(huì)大些。有時(shí)為了使通頻帶寬些，引入較深的負(fù)反饋，這就會(huì)影響放大器的增益。同樣為了使前后級(jí)阻抗匹配，需要采用不同的負(fù)載和反饋形式，也會(huì)影響放大器的增益。,繼續(xù),本頁完,電路增益的倍數(shù)表示法，在學(xué)習(xí)上比較直觀和易于為人們接受。,(2)增益的分貝表示法,1、增益,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),繼續(xù),本頁完,(2)增益的分貝表示法,但在工程上，由于電路增益很高（達(dá)幾十萬倍甚至上千萬倍），用倍數(shù)表示就不大方便；同時(shí)由于人耳對(duì)聲音響度的感覺并不是呈現(xiàn)線性（即倍數(shù)）關(guān)系，而是呈對(duì)數(shù)關(guān)系，所以在電子工程中表示增益通常用對(duì)數(shù)值表示，稱為分貝表示法。,電壓增益的分貝表示法,Gu

4、=20lgAu=20lg(Uo /Ui )分貝,電流增益的分貝表示法,Gi=20lgAi= 20lg (Io / Ii )分貝,功率增益的分貝表示法,Gp=10lgAp=10lg(Po / Pi )分貝,(1)增益的倍數(shù)表示法,增益的分貝表示例題,繼續(xù),本頁完,例題：,先轉(zhuǎn)換功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB，然后查表得 放大倍數(shù)是：100 100 4 1.3=52000倍,再轉(zhuǎn)換電壓，把電壓的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍數(shù)是：10 10 10 2 1.4=2800倍,倍數(shù)與分貝數(shù)的常用數(shù)據(jù)對(duì)照表,已知功率增益為47

5、dB，電壓增益為69dB，試換算成放大倍數(shù),增益內(nèi)容結(jié)束頁,繼續(xù),本頁完,倍數(shù)與分貝數(shù)的常用數(shù)據(jù)對(duì)照表,返回,繼續(xù),例題：,先轉(zhuǎn)換功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB，然后查表得 放大倍數(shù)是：100 100 4 1.3=52000倍,再轉(zhuǎn)換電壓，把電壓的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍數(shù)是：10 10 10 2 1.4=2800倍,已知功率增益為47dB，電壓增益為69dB，試換算成放大倍數(shù),2、通頻帶(1)通頻帶的定義,(1)通頻帶的定義,繼續(xù),本頁完,當(dāng)放大器的電壓增益Av下降到最大值A(chǔ)v0的0.7倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍

6、稱為通頻帶，用2f0.7表示。若用分貝表示則通頻帶亦稱為-3dB帶寬。,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),2、通頻帶,f0,2f0.7,對(duì)于已調(diào)制信號(hào)，往往有一定的頻譜寬度。例如AM調(diào)幅無線電廣播，某電臺(tái)雖然有一個(gè)中心頻率fo，但因?yàn)槁曇羰且粋€(gè)頻率范圍，經(jīng)調(diào)制后這個(gè)電臺(tái)發(fā)出的無線電波有9kHz的頻譜寬度，稱為頻帶。 放大器必須對(duì)這個(gè)頻譜寬度進(jìn)行放大，否則會(huì)引起頻率失真。,查分貝表知，當(dāng)放大器的電壓增益Av下降到最大值A(chǔ)v0的0.7倍時(shí)，相對(duì)應(yīng)的功率下降至最大功率的0.5，所以通頻帶有時(shí)亦稱為半功率點(diǎn)帶寬。,因?yàn)?.7對(duì)應(yīng)電壓分貝表示法的-3dB，亦稱為-3dB帶寬 。,因?yàn)殡妷?3dB對(duì)應(yīng)功率比

7、為0.5，因而亦稱半功率點(diǎn)帶寬。,(2)決定放大器通頻帶帶寬的因素放大器的通頻帶帶寬由負(fù)載回路形式?jīng)Q定,(1)通頻帶的定義,繼續(xù),本頁完,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路形式?jīng)Q定。,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),f0,2f0.7,例如，負(fù)載回路由純電阻組成，則放大器的通頻帶可以較寬，若負(fù)載回路由LC諧振回路組成，則放大器的通頻帶會(huì)較窄。,(2)決定放大器通頻帶帶寬的因素,2、通頻帶,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL決定,(1)通頻帶的定義,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),f0,負(fù)載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL越大，諧振曲線越陡，即放大器的通頻帶越窄。,(2)決定放大器通頻帶

8、帶寬的因素,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL決定。,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路形式?jīng)Q定。,QL大,QL小,2f0.7,2、通頻帶,放大器的電壓增益越大，通頻帶越窄,(1)通頻帶的定義,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),f0,由模擬電路的知識(shí)可知：放大器的電壓增益與帶寬的乘積是一個(gè)常數(shù)，所以放大器的電壓增益越大則通頻帶越窄。,(2)決定放大器通頻帶帶寬的因素,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路形式?jīng)Q定。,放大器的電壓增益越大，放大器的通頻帶越窄。,QL大,QL小,2f0.7,2、通頻帶,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL決定。,通頻帶內(nèi)容結(jié)束頁,(1)通頻帶的定

9、義,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),f0,由模擬電路的知識(shí)可知：放大器的電壓增益與帶寬的乘積是一個(gè)常數(shù)，所以放大器的電壓增益越大則通頻帶越窄。,(2)決定放大器通頻帶帶寬的因素,QL大,QL小,2f0.7,返回,繼續(xù),2、通頻帶,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路形式?jīng)Q定。,放大器的電壓增益越大，放大器的通頻帶越窄。,放大器通頻帶的帶寬由負(fù)載回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL決定。,3、選擇性(1)選擇性的意義,(1) 選擇性的意義,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),選擇性指標(biāo)是針對(duì)抑制干擾而言的。如對(duì)鄰近電臺(tái)干擾、調(diào)制波產(chǎn)生的諧波干擾等。,衡量選擇性的指標(biāo)有兩個(gè)矩形系數(shù)和抑制比。,放大器從含有各種

10、不同頻率的信號(hào)總和（有用的和有害的）中選出有用信號(hào)，排除有害（干擾）信號(hào)的能力，稱為放大器的選擇性。,3、選擇性,1,2f0.7,實(shí)際通頻帶,繼續(xù),本頁完,(2)矩形系數(shù),高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),1,3、選擇性,(2) 矩形系數(shù)Kr0.1,2f0.7,2f0.1,理想通頻帶,實(shí)際通頻帶,矩形系數(shù)的定義：,Kr0.1= ,2f0.1,2f0.7,在縱坐標(biāo)值為0.1處再取一頻帶寬。,(1) 選擇性的意義,衡量選擇性的指標(biāo)有兩個(gè)矩形系數(shù)和抑制比。,繼續(xù),本頁完,(1) 選擇性的意義,(2) 矩形系數(shù)Kr0.1,矩形數(shù)的物理意義,繼續(xù),高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),1,3、選擇性,2f0.7

11、,2f0.1,理想通頻帶,實(shí)際通頻帶,矩形系數(shù)的定義：,Kr0.1= ,2f0.1,2f0.7,顯然2f0.1越小， Kr0.1越小，通頻帶越接近矩形理想通頻帶。,實(shí)際通頻帶越接近矩形，說明放大器濾除鄰近波道干擾信號(hào)能力愈強(qiáng)，選擇性越好。,顯然Kr0.1越小，越接近1，即2f0.1越接近2f0.7，這時(shí)實(shí)際通頻帶越接近理想通頻帶。同時(shí)由定義可知，矩形系數(shù)Kr0.11。,衡量選擇性的指標(biāo)有兩個(gè)矩形系數(shù)和抑制比。,本頁完,(1) 選擇性的意義,(3)抑制比,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),諧振頻率,3、選擇性,抑制比的意義：,例如在彩色電視機(jī)中，必須對(duì)29MHz和38.5MHz兩個(gè)頻率進(jìn)行抑制，以

12、減少鄰近頻道對(duì)本頻道圖像和伴音的干擾。,抑制比的定義：,d= ,AV0,AV,顯然，d越大，說明對(duì)干擾頻率fn抑制能力越強(qiáng)，電路的選擇性越好。,(2) 矩形系數(shù)Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示電路對(duì)某一特定的干擾頻率的抑制能力。,干擾頻率,Av0,Av,f0,fn,干擾頻率的增益,諧振頻率的最大增益,繼續(xù),本頁完,(1) 選擇性的意義,抑制比的分貝表示法,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),諧振頻率,繼續(xù),本頁完,3、選擇性,抑制比的意義：,抑制比的分貝表示法：,(2) 矩形系數(shù)Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示電路對(duì)某一特定的干擾頻率的抑制能力。,干擾頻率,Av0,Av,f0,

13、fn,干擾頻率的增益,諧振頻率的最大增益,抑制比的定義：,顯然，d越大，說明對(duì)干擾頻率fn抑制能力越強(qiáng)，電路的選擇性越好。,d= ,AV0,AV,(1) 選擇性的意義,抑制比內(nèi)容結(jié)束頁,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),諧振頻率,繼續(xù),本頁完,3、選擇性,抑制比的意義：,抑制比的分貝表示法：,(2) 矩形系數(shù)Kr0.1,(3) 抑制比d,抑制比是表示電路對(duì)某一特定的干擾頻率的抑制能力。,干擾頻率,Av0,Av,f0,fn,干擾頻率的增益,諧振頻率的最大增益,抑制比的定義：,返回,繼續(xù),顯然，d越大，說明對(duì)干擾頻率fn抑制能力越強(qiáng)，電路的選擇性越好。,d= ,AV0,AV,4、工作穩(wěn)定性,工作穩(wěn)定

14、性的意義：,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變窄、諧振曲線變形等。 極端的不穩(wěn)定狀態(tài)是放大器自激，致使放大器完全不能正常工作等。,工作穩(wěn)定性是指放大器的工作狀態(tài)（直流偏置）、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等發(fā)生可能的變化時(shí)，放大器的主要特性的穩(wěn)定程度。,4、工作穩(wěn)定性,5、噪聲系數(shù)(1)信噪比,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,5、噪聲系數(shù)Fn,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,信噪比= ,Ps,Pn,電路中的信號(hào)必然存在有用信號(hào)Ps和噪聲Pn ，為了定量描述噪聲干擾

15、的情況，引入了信噪比這個(gè)物理量。,輸入端信噪比= ,Psi,Pni,輸出端信噪比= ,Pso,Pno,顯然，信噪比越大，噪聲干擾越小，信號(hào)質(zhì)量越高。,繼續(xù),高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,信噪比= ,Ps,Pn,5、噪聲系數(shù)Fn,輸入端信噪比= ,Psi,Pni,輸出端信噪比= ,Pso,Pno,引入噪聲系數(shù),繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,信噪比= ,Ps,Pn,輸入端信噪比= ,Psi,Pn

16、i,輸出端信噪比= ,Pso,Pno,如果放大器本身沒有噪聲，那么放大器對(duì)輸入信號(hào)Psi和噪聲Pni同樣放大，有,即,5、噪聲系數(shù)Fn,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,5、噪聲系數(shù)Fn,即,信噪比= ,Ps,Pn,如果放大器本身沒有噪聲，那么放大器對(duì)輸入信號(hào)Psi和噪聲Pni同樣放大，有,(2)噪聲系數(shù),繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,如果放大器本身沒有噪聲，那么放大器對(duì)輸入信號(hào)P

17、si和噪聲Pni同樣放大，有,如果放大器本身有噪聲，則放大器輸出的噪聲Pno是對(duì)輸入噪聲Pni放大后再與本身噪聲疊加之和，那么輸出信號(hào)的信噪比下降了。此時(shí)有,顯然，輸入、輸出端信噪比的比值反應(yīng)了信號(hào)通過放大器后信噪比的變壞程度。所以在電子學(xué)上把這個(gè)比值稱為噪聲系數(shù)。,(2)噪聲系數(shù)Fn,5、噪聲系數(shù)Fn,信噪比= ,Ps,Pn,噪聲系數(shù)的分貝表示法,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)定性,輸入信號(hào)Psi,輸入噪聲Pni,輸出信號(hào)Pso,輸出噪聲Pno,(2)噪聲系數(shù)Fn,5、噪聲系數(shù)Fn,噪聲系數(shù)Fn的分貝表示法,顯然噪聲系數(shù)Fn一定是大于1的，越接近1，則說明放大器的質(zhì)量指標(biāo)越好。,在多級(jí)放大電路中，最前面的一、二級(jí)對(duì)整個(gè)放大器的噪聲起決定性作用，因此要求它們的噪聲系數(shù)盡量接近1。,信噪比= ,Ps,Pn,如果放大器本身有噪聲，則放大器輸出的噪聲Pno是對(duì)輸入噪聲Pni放大后再與本身噪聲疊加之和，那么輸出信號(hào)的信噪比下降了。此時(shí)有,如果放大器本身沒有噪聲，那么放大器對(duì)輸入信號(hào)Psi和噪聲Pni同樣放大，有,本節(jié)結(jié)束頁,繼續(xù),本頁完,高頻小信號(hào)放大器的一些質(zhì)量指標(biāo),(1)信噪比,4、工作穩(wěn)