第二章小信號選頻放大器

1、第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器 2.1 諧振回路諧振回路 2.2 小信號諧振放大器小信號諧振放大器 2.3 集中選頻放大器集中選頻放大器 本章小結(jié)本章小結(jié)第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.1 諧振回路諧振回路作用：選擇信號；阻抗變換。作用：選擇信號；阻抗變換。應(yīng)用：調(diào)諧放大、高頻功放、振蕩、調(diào)制、混頻等應(yīng)用：調(diào)諧放大、高頻功放、振蕩、調(diào)制、混頻等第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器主要要求：主要要求： 掌握并聯(lián)諧振回路的選頻特性及其主要參數(shù)的計算。掌握并聯(lián)諧振回路的選頻特性及其主要參數(shù)的計算。理解回路理解回路Q值、信號源、負(fù)載等對回路特性的影響。

2、值、信號源、負(fù)載等對回路特性的影響。了解變壓器、電感分壓器、電容分壓器等常用了解變壓器、電感分壓器、電容分壓器等常用阻抗阻抗變換電路及其阻抗變換的關(guān)系。變換電路及其阻抗變換的關(guān)系。2.1 諧振回路諧振回路第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、一、 LC 并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性Is.LCIs.LrCZ+Uo CL/1 當(dāng)當(dāng)時，回路并聯(lián)諧振時，回路并聯(lián)諧振諧振頻率：諧振頻率： 1 0，LC 諧振阻抗：諧振阻抗：CrLRZ pCLrCLrIUZjjjjso/1)/1)( )/1( j/CLrCL 21 0

3、LC f 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器引入品質(zhì)因數(shù)引入品質(zhì)因數(shù)Q ，它反映諧振回路損耗的大小，它反映諧振回路損耗的大小CrrLQ001Q 定義為：定義為：回回路路等等效效損損耗耗電電阻阻抗抗回回路路諧諧振振時時的的感感抗抗或或容容 定義參數(shù)定義參數(shù) CL ，稱為，稱為LC回路的特性阻抗回路的特性阻抗 則可得則可得 CL001空載品質(zhì)因數(shù)，固有品質(zhì)因數(shù)空載品質(zhì)因數(shù)，固有品質(zhì)因數(shù)PRrQ第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器)/(j100p QRrCLrCLCLrCLZ)/1(j1/)/1( j/ 因此因此通常，諧振回路研究通常，諧振回路研究0p2j1QRZ20p21

4、）（QRZ )2arctan0 Q（則可得則可得0022000令第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器OZ RP 幅頻特性曲線幅頻特性曲線 O 90-90相頻特性曲線相頻特性曲線0第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器OZ RP 幅頻特性曲線幅頻特性曲線 O 90-90相頻特性曲線相頻特性曲線0Q增大增大Q增大增大-90o 1/ C2, 可忽略可忽略RL 的分流的分流,則得則得22121/1/1/1CCCUUjjj 121CCC 12121CCCUUn 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器 例例2.1.3 下圖中，線圈匝數(shù)下圖中，線圈匝數(shù) N12 = 10 匝，

5、匝， N13 = 50 匝，匝，N45 = 5 匝，匝，L13= 8.4 m mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW W, RL= 2.5 kW W, 求有載品質(zhì)因數(shù)求有載品質(zhì)因數(shù)Qe、通頻帶、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓、諧振輸出電壓Uo。S21213s21sRNNRnR）（ Wk1010502 ）（= 250 kW WL24513L22LRNNRnR）（ Wk25 .2550 ）（= 250 kW W解：解：將將Is 、RS 、 RL均折算到并聯(lián)諧振回路均折算到并聯(lián)諧振回路1-3兩端兩端1261051/104 . 8100 CLQR/13

6、p kW W = 40.6 kW W第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器Re = Rs / Rp /RL= 30.6 kW W13eeLCRQ 75104 . 81051106 .306123 103kHzHz 751051104 . 82115607 . 0 eQfBW12sosUIUI o12ss UUII s1312IUU 5mA11s1 InmA 2.02213nUnUU ooV3es106 . 02 . 02 nRIV 612. 0 由折算前后信號源輸出功率相等，可得由折算前后信號源輸出功率相等，可得作業(yè)：作業(yè)：第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器1. LC并

7、聯(lián)諧振回路有何基本特性并聯(lián)諧振回路有何基本特性?說明說明Q對對回路特性的影響?；芈诽匦缘挠绊?。思考討論題思考討論題解：解：并聯(lián)諧振回路具有諧振特性，當(dāng)外加信號頻率與回路諧并聯(lián)諧振回路具有諧振特性，當(dāng)外加信號頻率與回路諧振頻率相等，即回路調(diào)諧時，回路兩端輸出電壓為最大，且振頻率相等，即回路調(diào)諧時，回路兩端輸出電壓為最大，且相移為零；當(dāng)外加頻率與回路諧振頻率不相等時，即回路失相移為零；當(dāng)外加頻率與回路諧振頻率不相等時，即回路失諧時，回路兩端輸出電壓迅速下降，相移值增大。諧時，回路兩端輸出電壓迅速下降，相移值增大。 利用回路的諧振特性，通過調(diào)諧，可以從各種不同信號利用回路的諧振特性，通過調(diào)諧，可以從

8、各種不同信號頻率的信號總和中選出有用信號、濾除無用信號，這稱為諧頻率的信號總和中選出有用信號、濾除無用信號，這稱為諧振回路的選頻作用。振回路的選頻作用。 當(dāng)諧振回路當(dāng)諧振回路Q值越大，回路諧振頻率越尖銳，其選頻作用值越大，回路諧振頻率越尖銳，其選頻作用越好，但通頻帶將會變窄。越好，但通頻帶將會變窄。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器思考討論題思考討論題2.并聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)是否越大越好？說明如何選擇并聯(lián)并聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)是否越大越好？說明如何選擇并聯(lián)諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)Qe的大小。的大小。解：解：并聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)不是越大越好。因為并聯(lián)諧振回路

9、的品質(zhì)因數(shù)不是越大越好。因為Qe值增大值增大后雖然抑制帶外干擾信號能力增強(qiáng)，但通頻帶也隨之變小，后雖然抑制帶外干擾信號能力增強(qiáng)，但通頻帶也隨之變小，因此，在實際應(yīng)用中，為了保證有良好的選擇性，應(yīng)在滿足因此，在實際應(yīng)用中，為了保證有良好的選擇性，應(yīng)在滿足通頻帶的要求下，力求增大回路的有載品質(zhì)因數(shù)，即可按通頻帶的要求下，力求增大回路的有載品質(zhì)因數(shù)，即可按Qe f0/BW0.7來選擇回路的有載品質(zhì)因數(shù)。來選擇回路的有載品質(zhì)因數(shù)。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.2 小信號諧振放大器小信號諧振放大器 指指以以諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)的高頻小信號放大器，也稱小信的高頻小信號

10、放大器，也稱小信號調(diào)諧放大器。號調(diào)諧放大器。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.2 小信號諧振放大器小信號諧振放大器主要要求：主要要求： 掌握單調(diào)諧回路諧振放大器的組成、工作原理掌握單調(diào)諧回路諧振放大器的組成、工作原理和性能特點和性能特點，了解其主要性能指標(biāo)。，了解其主要性能指標(biāo)。了解多級單諧振回路諧振放大器。了解多級單諧振回路諧振放大器。了解諧振放大器的穩(wěn)定性。了解諧振放大器的穩(wěn)定性。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.2.1 單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器保證晶體管工保證晶體管工作在甲類狀態(tài)作在甲類狀態(tài)晶體管的輸出及負(fù)載電阻晶體管的輸出及負(fù)載電阻均

11、通過阻抗變換電路接入。均通過阻抗變換電路接入。一、一、 工作原理工作原理第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器GieCie imUgGoeCoe21311NNn 自耦變壓器匝比自耦變壓器匝比變壓器初次級匝比變壓器初次級匝比45312NNn 小信號電路模型小信號電路模型gmIEQmA/26mV變換后電路模型變換后電路模型CieGie1mnUgi 21oenG21oenCCPG13LiU22LnG0.2.oUnU 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器回路的有載諧振電導(dǎo)回路的有載諧振電導(dǎo)22L21oepenGnGGGe21mio0GnngUUAu20e0)2(11ffQAAuu

12、當(dāng)當(dāng)LC并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號頻率上時，回路產(chǎn)生諧振，并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號頻率上時，回路產(chǎn)生諧振，放大器輸出電壓最大，電壓增益也最大，放大器輸出電壓最大，電壓增益也最大，諧振電壓增益諧振電壓增益為為放大器的增益頻率特性放大器的增益頻率特性增益頻率特性曲線增益頻率特性曲線BW0.7=f0/Qe，K0.1=10，選擇性較差。選擇性較差。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.2.3 多級單調(diào)諧回路諧振放大器多級單調(diào)諧回路諧振放大器 unuuuAAAA21 nuuuuAAAA002010一、同步調(diào)諧放大器一、同步調(diào)諧放大器每級諧振回路均調(diào)諧在同一頻率上每級諧振回路均調(diào)諧在同一頻

13、率上 各級諧振回路調(diào)諧在不同頻率上各級諧振回路調(diào)諧在不同頻率上 同步調(diào)諧放大器同步調(diào)諧放大器 參差調(diào)諧放大器參差調(diào)諧放大器 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù))dB()dB()dB()dB(002010nuuuuAAAA 諧振時總電壓放大倍數(shù)諧振時總電壓放大倍數(shù)以分貝表示諧振時總電壓增益，則以分貝表示諧振時總電壓增益，則第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器多級同步調(diào)諧放大器增益特性曲線多級同步調(diào)諧放大器增益特性曲線級數(shù)越多，則諧振增益越大，選擇性越好，通頻帶越窄。級數(shù)越多，則諧振增益越大，選擇性越好，通頻帶越窄。每級的通頻帶比總的通頻帶寬。每級的通頻帶比總的通頻帶寬。第第 2 章章 小信

14、號選頻放大器小信號選頻放大器二、雙參差調(diào)諧放大器二、雙參差調(diào)諧放大器單級幅頻特性單級幅頻特性合成幅頻特性合成幅頻特性調(diào)諧到略調(diào)諧到略高于信號高于信號中心頻率中心頻率調(diào)諧到略調(diào)諧到略低于信號低于信號中心頻率中心頻率f1= f0 + ff2= f0 - f總幅頻特性更接近于矩形，選擇性比單調(diào)諧放大器好?？偡l特性更接近于矩形，選擇性比單調(diào)諧放大器好。 每兩級為一組，組內(nèi)各級調(diào)諧在不同頻率上，如此級聯(lián)組每兩級為一組，組內(nèi)各級調(diào)諧在不同頻率上，如此級聯(lián)組成的多級放大器稱為雙參差調(diào)諧放大器。成的多級放大器稱為雙參差調(diào)諧放大器。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器三、單調(diào)諧放大器穩(wěn)定性的提高三

15、、單調(diào)諧放大器穩(wěn)定性的提高和輸入間形成內(nèi)反饋。高頻工作時仍能使輸出，其值雖然很小，但間存在結(jié)電容晶體管bcCCB諧振回路阻抗隨頻率劇烈變化的特性使這種內(nèi)反饋隨頻率變諧振回路阻抗隨頻率劇烈變化的特性使這種內(nèi)反饋隨頻率變化而劇烈變化，化而劇烈變化，使放大器的幅頻特性發(fā)生變形，增益、通頻使放大器的幅頻特性發(fā)生變形，增益、通頻帶、選擇性等都發(fā)生變化，嚴(yán)重時會在某頻率點滿足自激條帶、選擇性等都發(fā)生變化，嚴(yán)重時會在某頻率點滿足自激條件，產(chǎn)生自激振蕩。因此會導(dǎo)致放大器工作不穩(wěn)定。件，產(chǎn)生自激振蕩。因此會導(dǎo)致放大器工作不穩(wěn)定。為減小內(nèi)反饋的影響，提高諧振放大器工作穩(wěn)定性，常采為減小內(nèi)反饋的影響，提高諧振放大器

16、工作穩(wěn)定性，常采用共射用共射-共基組合電路構(gòu)成調(diào)諧放大器。共基組合電路構(gòu)成調(diào)諧放大器。 共基電路共基電路輸入阻抗很小，輸入阻抗很小，使共射電路的輸出小，因此通使共射電路的輸出小，因此通過內(nèi)反饋對輸入端產(chǎn)生的影響過內(nèi)反饋對輸入端產(chǎn)生的影響小，故可提高穩(wěn)定性。小，故可提高穩(wěn)定性。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.3 集中選頻放大器組成：組成： 集成寬帶放大器集成寬帶放大器 集中選頻濾波器集中選頻濾波器由多級差分放大電路組成由多級差分放大電路組成 常用的有石英晶體濾波器、陶瓷濾波器常用的有石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器等。和聲表面波濾波器等。第第 2 章章 小信號選頻放

17、大器小信號選頻放大器主要要求：主要要求： 了解集中選頻放大器的組成和性能特點了解集中選頻放大器的組成和性能特點了解了解陶瓷濾波器和聲表面波濾波器的工作原理陶瓷濾波器和聲表面波濾波器的工作原理第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.3.1 集中選頻濾波器集中選頻濾波器一、一、 陶瓷濾波器陶瓷濾波器工藝：工藝：陶瓷焙燒陶瓷焙燒 片狀片狀 兩面涂銀兩面涂銀直流高壓極化直流高壓極化 具有具有壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) 當(dāng)陶瓷片發(fā)生機(jī)械變形時，當(dāng)陶瓷片發(fā)生機(jī)械變形時，其表面會產(chǎn)生電荷，兩電極間產(chǎn)其表面會產(chǎn)生電荷，兩電極間產(chǎn)生電壓；而當(dāng)陶瓷片兩電極間加生電壓；而當(dāng)陶瓷片兩電極間加上電壓時，它會產(chǎn)生機(jī)械變

18、形。上電壓時，它會產(chǎn)生機(jī)械變形。 當(dāng)外加交變電壓的頻率等于陶瓷片固有頻率時，機(jī)械當(dāng)外加交變電壓的頻率等于陶瓷片固有頻率時，機(jī)械振動幅度最大，陶瓷片表面產(chǎn)生電荷量的變化也最大，振動幅度最大，陶瓷片表面產(chǎn)生電荷量的變化也最大，在外電路中產(chǎn)生的電流也最大，其作用類似于串聯(lián)諧振回路。在外電路中產(chǎn)生的電流也最大，其作用類似于串聯(lián)諧振回路。材料：材料：由鋯鈦酸鉛陶瓷材料制成由鋯鈦酸鉛陶瓷材料制成第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器電路符號和等效電路電路符號和等效電路Co 壓電陶瓷片的固定電容壓電陶瓷片的固定電容Lq 機(jī)械振動時的晶體的等效質(zhì)量機(jī)械振動時的晶體的等效質(zhì)量Cq 機(jī)械振動時的等效彈性

19、系數(shù)機(jī)械振動時的等效彈性系數(shù)rq 機(jī)械振動時的等效阻尼機(jī)械振動時的等效阻尼阻抗頻率特性阻抗頻率特性串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率 21 qqSCLf 并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率 21 q0q0qPCCCCLf 等效阻抗等效阻抗 20 W W，最小。，最小。等效阻抗最大。等效阻抗最大。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器構(gòu)成四端陶瓷濾波器，構(gòu)成四端陶瓷濾波器，Q值比一般值比一般LC回路的高，可獲得接回路的高，可獲得接近矩形的幅頻特性。下圖分別為由兩個和近矩形的幅頻特性。下圖分別為由兩個和9個陶瓷片組成個陶瓷片組成的四端陶瓷濾波器。的四端陶瓷濾波器。陶瓷濾波器：工作頻率為陶瓷濾波器：工作頻率為

20、 幾百幾百kHz 幾十幾十MHz 使用時，其輸入阻抗須與信號源阻抗匹配使用時，其輸入阻抗須與信號源阻抗匹配 其輸出阻抗須與負(fù)載阻抗匹配。其輸出阻抗須與負(fù)載阻抗匹配。優(yōu)點：優(yōu)點：體積小、成本低、受外界影響小。體積小、成本低、受外界影響小。缺點：缺點：頻率特性較難控制，生產(chǎn)一致性較差，頻率特性較難控制，生產(chǎn)一致性較差，BW不夠?qū)挕２粔驅(qū)?。石英晶體濾波器特性與陶瓷濾波器相似，但石英晶體濾波器特性與陶瓷濾波器相似，但Q值高很多，因值高很多，因此頻率特性好，但價格較高。此頻率特性好，但價格較高。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器二、二、 聲表面波濾波器聲表面波濾波器 聲表面波濾波器優(yōu)點聲表

21、面波濾波器優(yōu)點： 體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、特性一致性好、工作頻體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、特性一致性好、工作頻率高（幾率高（幾MHz幾幾GHz）、通頻帶寬、抗輻射能力強(qiáng)、）、通頻帶寬、抗輻射能力強(qiáng)、動態(tài)范圍大等。動態(tài)范圍大等。 實用的聲表面波濾波器的矩形系數(shù)可小于實用的聲表面波濾波器的矩形系數(shù)可小于1.2，相對，相對帶寬可達(dá)帶寬可達(dá)50%。 聲表面波濾波器是聲表面波（用聲表面波濾波器是聲表面波（用SAW 表示）器件的表示）器件的一種。一種。 SAW 器件是一種利用彈性固體表面?zhèn)鞑C(jī)械振動器件是一種利用彈性固體表面?zhèn)鞑C(jī)械振動波的器件。波的器件。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器

22、它以鈮酸它以鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛鋰、鋯鈦酸鉛和石英等壓電和石英等壓電材料為基片，材料為基片，利用真空蒸鍍利用真空蒸鍍法，在基片表法，在基片表面形成叉指形面形成叉指形金屬膜電極，金屬膜電極，稱為叉指電極。稱為叉指電極。 加輸入信號時，叉指電極間便產(chǎn)生交變電場，由于壓電效加輸入信號時，叉指電極間便產(chǎn)生交變電場，由于壓電效應(yīng)的作用，使基片表面產(chǎn)生彈性形變，應(yīng)的作用，使基片表面產(chǎn)生彈性形變，激發(fā)出與輸入信號同頻激發(fā)出與輸入信號同頻率的聲表面波，它沿基片表面?zhèn)鞑ブ潦斩寺实穆暠砻娌?，它沿基片表面?zhèn)鞑ブ潦斩耍捎趬弘娦?yīng)的作，由于壓電效應(yīng)的作用，在收端的叉指電極間得到電信號，并傳送給負(fù)載。用，在收端的叉指電極間

23、得到電信號，并傳送給負(fù)載。聲表面波濾波器的結(jié)構(gòu)與工作原理聲表面波濾波器的結(jié)構(gòu)與工作原理第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.3.2 集中選頻放大器應(yīng)用舉例集中選頻放大器應(yīng)用舉例輸入端變壓器耦合輸入端變壓器耦合射極輸出器射極輸出器實現(xiàn)阻實現(xiàn)阻抗匹配抗匹配展寬通頻帶展寬通頻帶陶瓷濾波器選頻放大器陶瓷濾波器選頻放大器 并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在陶瓷濾波器主諧振頻率上，以消除并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在陶瓷濾波器主諧振頻率上，以消除陶瓷濾波器通帶外出現(xiàn)的小諧振峰。陶瓷濾波器通帶外出現(xiàn)的小諧振峰。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器聲表面波濾波器選頻放大器聲表面波濾波器選頻放大器L1 與分布電容

24、并聯(lián)諧振于中心頻率。與分布電容并聯(lián)諧振于中心頻率。L2、L3為匹配電感，用于抵消為匹配電感，用于抵消SAWF 輸入、輸出端分布電容的輸入、輸出端分布電容的影響，以實現(xiàn)阻抗匹配。影響，以實現(xiàn)阻抗匹配。 C1 、C2、C3 均為隔直耦合電容。均為隔直耦合電容。 R2 、C4 為電源去耦濾波電路。為電源去耦濾波電路。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.4 放大器的噪聲主要要求：主要要求： 了解放大器內(nèi)部噪聲的主要來源和對放大器了解放大器內(nèi)部噪聲的主要來源和對放大器性能的影響。性能的影響。了解了解噪聲系數(shù)及噪聲溫度的概念噪聲系數(shù)及噪聲溫度的概念第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻

25、放大器1.4.1 噪聲的來源由自由電子的熱運動所產(chǎn)生。由自由電子的熱運動所產(chǎn)生。 一般來講，除了有用信號之外的任何電壓或電流都叫一般來講，除了有用信號之外的任何電壓或電流都叫干擾（或噪聲），但習(xí)慣上把外部來的稱為干擾，內(nèi)部固干擾（或噪聲），但習(xí)慣上把外部來的稱為干擾，內(nèi)部固有的稱為噪聲。有的稱為噪聲。 噪聲會影響放大器對微弱信號的放大能力。噪聲會影響放大器對微弱信號的放大能力。 內(nèi)部噪聲分為人為噪聲和固有噪聲兩類內(nèi)部噪聲分為人為噪聲和固有噪聲兩類 。 固有噪聲固有噪聲是一種起伏型噪聲，它存在于所有的電子線路中，其主要是一種起伏型噪聲，它存在于所有的電子線路中，其主要來源是電阻熱噪聲和半導(dǎo)體器件

26、的噪聲。來源是電阻熱噪聲和半導(dǎo)體器件的噪聲。一、電阻熱噪聲一、電阻熱噪聲第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器一段時間內(nèi)電阻熱噪聲電壓的平均值為零。一段時間內(nèi)電阻熱噪聲電壓的平均值為零。但有噪聲功率，且溫度一定時，熱噪聲功率但有噪聲功率，且溫度一定時，熱噪聲功率一定。一定。電阻熱噪聲屬于白噪聲。電阻熱噪聲屬于白噪聲。具有極寬的頻譜，具有極寬的頻譜，且各個頻率分量的強(qiáng)度相等。且各個頻率分量的強(qiáng)度相等。放大器頻帶越寬，溫度越高，電阻值越大，放大器頻帶越寬，溫度越高，電阻值越大，電阻熱噪聲的影響也越大。電阻熱噪聲的影響也越大。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器二、晶體管的噪聲

27、二、晶體管的噪聲散彈噪聲散彈噪聲分配噪聲分配噪聲閃爍噪聲閃爍噪聲熱噪聲熱噪聲一般比電阻熱噪聲大一般比電阻熱噪聲大 流過流過PN結(jié)的電流在平均值上下作不規(guī)則的起伏結(jié)的電流在平均值上下作不規(guī)則的起伏變化而形成的噪聲。變化而形成的噪聲。是白噪聲。主要由是白噪聲。主要由發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)產(chǎn)生。產(chǎn)生。 基區(qū)基區(qū)中中IC 、 IB 分配比例的變化，造成分配比例的變化，造成IC 在靜態(tài)在靜態(tài)值上下起伏變化所引起的噪聲。值上下起伏變化所引起的噪聲。表現(xiàn)為表現(xiàn)為IE的起伏。一般認(rèn)為由于晶體管清潔處理的起伏。一般認(rèn)為由于晶體管清潔處理不好或有缺陷引起。頻譜集中在約不好或有缺陷引起。頻譜集中在約1kHz以下，因以下，因此

28、，也稱為此，也稱為低頻噪聲或低頻噪聲或1/f 噪聲噪聲。對低頻放大器。對低頻放大器影響較大。影響較大。 晶體管三個區(qū)體電阻、相應(yīng)的引線電阻等產(chǎn)生的晶體管三個區(qū)體電阻、相應(yīng)的引線電阻等產(chǎn)生的電阻熱噪聲。電阻熱噪聲。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.4.2 電阻熱噪聲的計算電阻熱噪聲的計算 一一. 噪聲等效電壓源和等效電流源 電阻熱噪聲與電阻熱噪聲與T、R、B成正比。成正比。KTRBun42功率譜密度表示單位頻帶內(nèi)的噪聲均方功率譜密度表示單位頻帶內(nèi)的噪聲均方值。值。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器二二. 串并聯(lián)電阻的熱噪聲計算當(dāng)多個電阻串聯(lián)時，總噪聲電壓的均方值等

29、于各個電阻產(chǎn)生的噪當(dāng)多個電阻串聯(lián)時，總噪聲電壓的均方值等于各個電阻產(chǎn)生的噪聲電壓均方值之和；聲電壓均方值之和；當(dāng)多個電阻并聯(lián)時，總噪聲電流的均方值等于各個電導(dǎo)產(chǎn)生的噪當(dāng)多個電阻并聯(lián)時，總噪聲電流的均方值等于各個電導(dǎo)產(chǎn)生的噪聲電流均方值之和；聲電流均方值之和；第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器三、三、等效噪聲帶寬等效噪聲帶寬l假定 分別表示輸入、輸出噪聲均方電壓譜密度，A(f)表示傳輸函數(shù)，則有：( )( )ioSfSf、o 等效噪聲帶寬Bn：寬度為Bn，高度為So(f0)的矩形面積與So(f)下的面積相等，Bn即為等效噪聲帶寬。)()()(2fAfSfSio O f ()oSf

30、2()Af f0 Bn So(f0) 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器00( )()oonS f dfS f B2020( )()nnA f dfBA f B220( )( )noiuS fA f df20( )()inS f B A f224()nonouKTRB A f又 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2()oA f2nnoBu2nou通常線性帶通網(wǎng)絡(luò)的通常線性帶通網(wǎng)絡(luò)的是已知的，是已知的，所以所以2.Bn越大，越大， 越大，輸出的噪聲就越大，所以希望盡可能越大，輸出的噪聲就越大，所以希望盡可能減小等效噪聲帶寬。減小等效噪聲帶寬。3.注意，注意，Bn和和B

31、W0.7不同。不同。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.4.3 2.4.3 噪聲系數(shù)與噪聲溫度噪聲系數(shù)與噪聲溫度 噪聲系數(shù)(NF)的定義（1）、信噪比 定義：同一端口的信號功率Ps和噪聲功率Pn之比。 物理意義：衡量噪聲的影響程度。（2）、噪聲系數(shù)定義：輸入端的信噪比和輸出端的信噪比之比值。()10 logsiniFsonosiniFsonoPPNPPPPNdBPP. 物理意義：信號從放大器的輸入端傳到輸出端時， 信噪比下降的程度。（NF1）第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器nopninAPA PPsopsiPAP1sinononAFsonipnipniPPPPN

32、PPA PA P(3)、實際其中 為放大器的功率增益，所以 上式表明：NF僅和放大器內(nèi)部噪聲、輸入噪聲功率及放大器的功率增益有關(guān)，而與輸入信號無關(guān)。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2 2、用額定功率和額定功率增益表示NFsRsu2nunisiPP/nosoPP /iRoRLRNFpmAnAP放大器放大器標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)信信號號源源（1）定義：令放大器輸入端和輸出端均阻抗匹配，即Rs=Ri，Ro=RL，此時，Pni、Psi、Pno、Pso均最大，記作Pnim、Psim、Pnom、Psom，稱為額定功率。對應(yīng)的放大器功率增益為額定功率增益，即sompmsimPAP第第 2 章章 小信號選頻

33、放大器小信號選頻放大器1simnimnomnAmFsomnompmnimpmnimPPPPNPPA PAP221412244nnSnimnsisSuuKTRPUIKTBRRRR1nomnAmFpmnpmnPPNA KTBA KTB（2）分析： 其中 【說明】額定輸入噪聲功率和信號內(nèi)阻大小無關(guān)，僅和T、Bn有關(guān)。Bn第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器3.多級放大器的噪聲系數(shù)多級放大器的噪聲系數(shù)sRsu11A,pmFN22A,NpmFFN= ？p mp m 1p m 2=AAAnomPnkT BnimPm 1nAPm 2nAP12n2m 1m 2nompmpmpmnAnAPAAkT

34、BAPP第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器上式說明：級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)，主要由前級的噪聲系數(shù)上式說明：級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)，主要由前級的噪聲系數(shù)確定。前級的噪聲系數(shù)越小，功率增益越高，則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的確定。前級的噪聲系數(shù)越小，功率增益越高，則級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)就越小。噪聲系數(shù)就越小。FN2111nomFFFpmnpmPNNNA kTBFFNFFFpmpmpmpmpmNNNNNAAAAA依此類推，依此類推，N級級聯(lián)放大器的總的噪聲系數(shù)為：級級聯(lián)放大器的總的噪聲系數(shù)為：則級聯(lián)放大器的等效噪聲系數(shù)則級聯(lián)放大器的等效噪聲系數(shù) 為：為：111(1)nAmFpmPNA

35、kTBnN1nAmFPmPAkTBn由由得到：得到：222(1)nAmFpmPNAkTBn第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器二、噪聲溫度二、噪聲溫度l將有噪線性網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部噪聲視為信號源內(nèi)阻Rs處于溫度Te時產(chǎn)生的噪聲，而將原網(wǎng)絡(luò)看作理想無噪聲網(wǎng)絡(luò)，這個Te就稱為等效噪聲溫度。1或(1)nAmpmeneFeFPAKT BTNTNTT第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器 其中 T=290k。 表明：對理想的無噪聲放大器，由于NF = 1，則其噪聲溫度Te=0，NF越大，電路噪聲溫度越大。 噪聲溫度和噪聲系數(shù)都能用來表達(dá)電路的噪聲性能，兩者沒有本質(zhì)區(qū)別。通常，當(dāng)電路和內(nèi)部噪

36、聲較大時，采用噪聲系數(shù)比較方便，但當(dāng)內(nèi)部噪聲較小時，噪聲系數(shù)難以準(zhǔn)確描述比較放大器的噪聲性能，此時采用噪聲溫度較為合適。第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器(min)()sososiFniFnnonoPPPNPN KTB （阻抗匹配時）PP(min)(min)2iisiuR P三、接收機(jī)靈敏度1、物理意義：接收機(jī)接收微弱信號的能力。2、定義：保證必要的輸出信噪比時，接收機(jī)輸入端所需的最小有用信號功率。 所以，提高接收機(jī)的靈敏度，必須減少噪聲系數(shù)和通道帶寬。3、最小可檢測信號電壓：第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器2.4.4 2.4.4 低噪聲放大器低噪聲放大器一 低噪

37、聲放大器的主要性能要求：低的噪聲系數(shù)(NF)足夠的動態(tài)范圍合適的增益輸入輸出阻抗的匹配輸入輸出間良好的隔離低電源電壓和低功耗(對移動通信尤為重要) 第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器二二 降低噪聲系數(shù)的措施降低噪聲系數(shù)的措施l選用低噪聲元器件l正確選擇晶體管的直流工作點l選擇合適的信號源內(nèi)阻l選擇合適的工作頻帶l選用合適的放大電路l降低前端熱噪聲第第 2 章章 小信號選頻放大器小信號選頻放大器本章小結(jié)本章小結(jié)LC 諧振回路具有選頻作用。回路諧振時，回路阻抗為純電諧振回路具有選頻作用?；芈分C振時，回路阻抗為純電阻，可獲得最大電壓輸出；當(dāng)回路失諧時，輸出電壓迅速阻，可獲得最大電壓輸出；當(dāng)回路失諧時，輸出電壓迅速減小?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)越高，回路諧振曲線就越尖銳，選減小?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)越高，回路諧振曲線就越尖銳，選擇性越好，但通頻帶越窄。擇性越好，但通頻帶越窄。LC并聯(lián)并聯(lián)諧振回路在諧振時阻抗最大且相移為零，呈純電諧振回路在諧振時阻抗最大且相移為零，呈純電阻；