通信電子線路PPT電子課件-第2章 小信號(hào)調(diào)諧放大器第3～5節(jié).ppt

2.3 單調(diào)諧放大器,按調(diào)諧回路分-單調(diào)諧放大器 雙調(diào)諧放大器 參差調(diào)諧放大器 按晶體管連接方法分- 共b、共e、共c 放大器 重點(diǎn):共發(fā)射極（共e ）單調(diào)諧放大器,圖2-20 單調(diào)諧放大器,一、技術(shù)指標(biāo),1.放大能力 用諧振時(shí)的放大倍數(shù) k0 表示。 2.選頻性能 (1) 通過(guò)有用信號(hào)的能力 即具有一定的通頻帶。 放大器能有效放大的頻率范圍 (2) 抑制無(wú)用信號(hào)的能力 即有足夠的選擇性。 放大器對(duì)其他頻率信號(hào)抑制能力的衡量。,圖2-6 對(duì)諧振曲線的影響,二、工作原理,1. 電路組成 2. 電壓放大倍數(shù)k,因?yàn)椋?所以：,圖2-20 單調(diào)諧放大器,圖2-21 調(diào)諧放大器集電極回路的等效電路,3. 諧振電壓放大倍數(shù)k0,諧振時(shí)， 諧振電壓放大倍數(shù),問(wèn)題： 以前講的信號(hào)源內(nèi)阻如何反映在單調(diào)諧電路中？,三、選頻性能,1. kf 特性 2. k/k0f 特性 3. 通用諧振曲線,代入得,k/k0-f 特性,k-f 特性,=0,廣義失諧量,在諧振點(diǎn)附近,僅與有關(guān)，所以不管q 如何變化，均可用同一條曲線表示-通用特性曲線。,可見(jiàn) 對(duì)應(yīng)于通頻帶的上下邊界,四、調(diào)諧放大器的最大增益、阻抗匹配條件,k0 受多種因素影響，一般是采用通過(guò)調(diào)整匝比的方法獲得高的增益。,是不是 ， 愈大愈好? 為什么？ 要保證一定的q ，又要達(dá)到盡可能高的增益， 則有一個(gè)最佳匝比。,最佳匝比：,阻抗匹配,最大增益：,諧振電路的效率,諧振電路的插入損耗,式中：,當(dāng)變換到諧振電路的負(fù)載 等于變換到諧振電路的內(nèi)阻 時(shí)，可得到最大的增益。,晶體管在低頻工作時(shí)，常將晶體管的電流放大系數(shù)（ ）看成與頻率無(wú)關(guān)的常數(shù)。 但晶體管在高頻工作時(shí)，電流放大系數(shù)與頻率則有明顯的關(guān)系，頻率越高，電流放大系數(shù)越小。這直接導(dǎo)致管子的放大能力下降，限制了晶體管在高頻范圍的應(yīng)用。,2.4 晶體管高頻等效電路及頻率參數(shù),一、晶體管混合 型等效電路,晶體管在高頻工作時(shí)，常用混合 型等效 電路來(lái)分析。該等效電路共有8個(gè)元件。,圖2-23 晶體管混合 型等效電路,1. rbe是發(fā)射結(jié)的結(jié)電阻。一般是幾百歐。 2. rbc 是集電結(jié)電阻。約為10k至10m 。 3.rbb 是基極體電阻。高頻晶體管在1550之間。 4.rce 是集射極電阻。它表示集電極電壓對(duì)電流的影響。它的數(shù)值一般在幾十千歐以上，典型值為3050k。 5.電流源 gmube 代表晶體管的電流放大作用，它與加到發(fā)射結(jié)上的實(shí)際電壓ube 成正比，比例系數(shù) gm 稱為晶體管的互導(dǎo)。,6cbe是發(fā)射結(jié)電容。它隨工作點(diǎn)電流增大而增大。它的數(shù)值范圍為20pf0.01f； 7cbc 是集電結(jié)電容。它隨c、b間反向電壓的增大而減小，它的數(shù)值是10pf上下； 8 cce 是集射極電容。這個(gè)電容通常很小。一般在210pf之間。,在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到高頻時(shí)， 的容抗較小，和它并聯(lián)的基集電阻 可忽略；此外，集射極電容 可以合并到集電極回路之中，則得到簡(jiǎn)化的混合 型等效電路。,在實(shí)際應(yīng)用中，可用簡(jiǎn)化的混合 型等效電路。,圖2-24 簡(jiǎn)化的混合 型等效電路,從等效電路可以看出，輸入電流 分成三部分 , 當(dāng)c、e短路時(shí)， 與 并聯(lián)，因 ，故 ，故在此情況下 可忽略不計(jì)。,二、晶體管的高頻放大能力及頻率參數(shù),1. 晶體管的高頻放大能力 共發(fā)射極短路電流放大系數(shù)：,在低頻情況下， ，則 。 高頻時(shí)， ，故 ，即高頻的 值低于低頻值 。,f ，高頻放大能力,計(jì)算 的等效電路,2. 晶體管的頻率參數(shù),(1) 截止頻率 （共射截止頻率）： 下降到0.707 時(shí)的頻率。 (2) 特征頻率 ft 下降到1時(shí)的頻率。 (3) 截止頻率 （共基截止頻率）： 下降到0.707 時(shí)的頻率。 (4）最高振蕩頻率 fmax 晶體管的共射極接法功率放大倍數(shù)kp 下降到1時(shí)的頻率 。,圖2-28 和 隨頻率變化的示意圖,3. 三個(gè)頻率參數(shù)之間關(guān)系,、 、 三個(gè)頻率的關(guān)系 式中 是一個(gè)系數(shù)，通常在0.60.9之間， 隨晶體管類型而異。,例如：,則可推算出,（1）當(dāng) 時(shí)，此時(shí) 即相當(dāng)于低頻的情 況； （2）在 的附近， 開(kāi)始隨 f 增加而下降，當(dāng) 時(shí)，降到 的70.7； （3）當(dāng) 時(shí),參數(shù)間的關(guān)系,式中,討論：,（定義 ）,在實(shí)際工作中，為了不使 過(guò)小，至少滿足,三、晶體管y參數(shù)等效電路,1.輸入端和輸出端的電流電壓關(guān)系,、,、,、,是描述這些電流電壓關(guān)系關(guān)系的參數(shù)，這四個(gè)參數(shù)具有導(dǎo)納的量綱，故 稱為四端網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納參數(shù)，即y參數(shù)。,圖2-25 晶體管y參數(shù)電路模型,4. y參數(shù)的物理意義,晶體管的輸入導(dǎo)納 它說(shuō)明了輸入電壓對(duì)輸入電流的控制作用。,正向傳輸導(dǎo)納 它表示輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用,反向傳輸導(dǎo)納 它代表晶體管輸出電壓對(duì)輸入端的反作用。,晶體管的輸出導(dǎo)納 它說(shuō)明輸出電壓對(duì)輸出電流的控制作用。,四、混合 型等效電路參數(shù)與y參數(shù)的關(guān)系,晶體管的混合 型等效電路分析法物理概念比較清楚，對(duì)晶體管放大作用的描述較全面，各個(gè)參量基本上與頻率無(wú)關(guān)。因此，這種電路可以適用于相當(dāng)寬的頻率范圍。但該等效電路比較復(fù)雜。 y參數(shù)等效電路是從外部來(lái)研究晶體管的作用。而且在實(shí)際中，高頻放大器的諧振回路、負(fù)載阻抗和晶體管大都是并聯(lián)關(guān)系的。因此，在分析放大器時(shí)，用y參數(shù)等效電路比較適合，因?yàn)檫@時(shí)各并聯(lián)支路的導(dǎo)納可以直接相加，運(yùn)算方便，此外，晶體管的y參數(shù)可以用儀器直接測(cè)量。,總之，混合 型等效電路和y參數(shù)等效電路是對(duì)同一對(duì)象（晶體管）兩種不同的等效分析方法，各有特點(diǎn)，在實(shí)際中可根據(jù)具體情況選擇采用哪一種方法。,2.5 高頻調(diào)諧放大器 一、單級(jí)高頻調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù),圖2-29 三級(jí)高頻單調(diào)諧回路放大器,1. 單級(jí)調(diào)諧放大器高頻等效電路,圖2-30 單級(jí)高頻單調(diào)諧回路放大器 的高頻等效電路,是回路本身的諧振電導(dǎo)， 是集電極c的 接入系數(shù)， 是負(fù)載導(dǎo)納的接入系數(shù) 是放大器的輸出導(dǎo)納， 是下級(jí)放大器的輸入導(dǎo) 納，它作為諧振回路的負(fù)載。 2. 單級(jí)高頻調(diào)諧放大器電壓放大倍數(shù) 一般表示式 式中 是負(fù)載回路兩端的導(dǎo)納。,諧振時(shí)的電壓放大倍數(shù) 或 注意： 是回路輸入輸出折合到回路兩端的總電導(dǎo)。對(duì)于圖示的高頻等效電路來(lái)說(shuō)，它為,則,諧振時(shí)：,或,令回路總電導(dǎo),回路總電容,g0 是回路本身的諧振電導(dǎo)， n1 是集電極c的接入系數(shù)， n2 是負(fù)載導(dǎo)納的接入系數(shù) 是放大器的輸出導(dǎo)納， 是下級(jí)放大器的輸入導(dǎo) 納，它作為諧振回路的負(fù)載。,是回路輸入輸出折合到回路兩端