第3章-高頻小信號放大器1課件

13.1概述一、高頻小信號放大器的功能實現(xiàn)對微弱的高頻信號進(jìn)行不失真的放大指被放大信號的頻率在幾百KHz～幾百MHz指放大器輸入信號小，有源器件工作在線性范圍內(nèi)，分析電路時可采用有源四端網(wǎng)絡(luò)分析法分析高頻小信號放大器功能的表示形式:輸入信號頻譜與輸出信號頻譜相同高頻:小信號:2二、高頻小信號放大器的分類按負(fù)載性質(zhì)分：諧振放大器（又稱調(diào)諧放大器）用LC諧振回路作負(fù)載非諧振放大器按放大信號的頻譜寬窄分窄帶放大器寬帶放大器（如集中選頻放大器）用LC諧振回路或集中選頻濾波器做負(fù)載用純阻或變壓器做負(fù)載，帶寬較寬，3f1定義：放大器的電壓增益下降到最大值的倍時所對應(yīng)的頻帶寬度。常用2△f0.7(或BW0.7)表示。三、高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1、電壓增益與功率增益電壓增益功率增益2、通頻帶2△f0.7f20.7074

時所對應(yīng)的頻帶寬度3、選擇性：表示選取有用信號，抑制無用信號的能力。0.12△f0.1f0f1.00.7072△f0.7表征放大器選擇性好壞的一個參量，用來表示實際曲線形狀接近理想矩形的程度矩形系數(shù)：

，選擇性越好。

理想實際54、工作穩(wěn)定性：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，不穩(wěn)定的極端情況是放大器發(fā)生自激，放大器不能正常工作。指放大器的工作狀態(tài)、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等變化時，放大器主要性能指標(biāo)的穩(wěn)定程度。5、噪聲系數(shù)：指輸入端的信噪比與輸出端的信噪比的比值6

以諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)的高頻小信號放大器稱為小信號諧振放大器或小信號調(diào)諧放大器。構(gòu)成：小信號放大器＋LC諧振回路作用：選出有用頻率信號并加以放大，而對無用頻率信號予以抑制。(選頻和放大）按諧振回路分:單調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧放大器、參差調(diào)諧放大器。3.2晶體管高頻小信號諧振放大器7Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erbb’—基區(qū)的體電阻rb‘e—發(fā)射結(jié)電阻,約幾百歐cb‘e—發(fā)射結(jié)電容,約20PF－0.01μF

（一）混合л型等效電路一、晶體管高頻小信號等效電路8gm—晶體管跨導(dǎo),表示晶體管的放大能力，幾十毫西門子以下rce—晶體管c-e電阻，一般在幾十千歐以上Cb'erbb'Cb'crb'crb'eub'ercegmub’erb‘c—集電結(jié)電阻,約１０kΩ～１０MΩ。可忽略。cb‘c—集電結(jié)電容,數(shù)值較小，約幾個皮法

－表示晶體管放大作用的等效電流源9bce（二）

y參數(shù)等效電路——輸入導(dǎo)納——反向傳輸導(dǎo)納——正向傳輸導(dǎo)納——輸出導(dǎo)納10

根據(jù)上式可以得到晶體管的Y參數(shù)等效電路。注：,是受控電流源，（1）正向傳輸導(dǎo)納愈大，晶體管的放大能力愈強；

(2)反向傳輸導(dǎo)納愈大，晶體管的內(nèi)部反饋愈強，減小有利于放大器的穩(wěn)定工作。(3)1112（一）放大器的電路組成（3）LC并聯(lián)諧振回路為放大器的集電極負(fù)載，起選頻作用。(1)電路的直流偏置是由、、來實現(xiàn)。

(2)為高頻旁路電容。(4)為了實現(xiàn)晶體管輸出阻抗與負(fù)載之間的阻抗匹配，減少晶體管輸出阻抗與負(fù)載對回路的影響，晶體管的輸出及下一級放大器均通過阻抗變換電路接入。二、單調(diào)諧回路諧振放大器13第一步：由原電路畫出交流通路（二）放大器的高頻等效電路Vcc：交流接地Cb、Ce：交流短路LCYie41235+–+–cbe交流通路14LCYie41235+–+–cbe交流通路第二步：由交流通路畫Y參數(shù)等效電路15將所有參數(shù)折合到LC回路兩端，集電極的接入系數(shù)簡化的高頻等效電路負(fù)載的接入系數(shù)為回路本身的損耗

假設(shè)晶體管的yre=0，有用部分p1p216（三）放大器的技術(shù)指標(biāo)①

電壓增益當(dāng)放大器諧振時：諧振時電壓增益：即諧振頻率：增益幅值：相角：回路有載品質(zhì)因數(shù)：17②諧振曲線

－廣義失諧因子（表示放大器的相對電壓增益與輸入信號頻率的關(guān)系。）18

③放大器的通頻帶④

放大器的矩形系數(shù)0.12△f0.1f12△f0.7f20.70719三、多級單調(diào)諧回路諧振放大器（每級的)設(shè)放大器有m級，每級都是單調(diào)回路，且諧振頻率相同為1）總電壓增益當(dāng)各級電壓增益相同，則，2）諧振曲線m級相同的放大器級聯(lián)時，它的諧振曲線等于各單級諧振曲線的乘積。即203）總通頻帶——帶寬縮減因子可見級聯(lián)后總通頻帶變窄。結(jié)論：級聯(lián)的放大器級數(shù)m越多，總增益越大,但總通頻帶越窄。214）總矩形系數(shù)

由該表知，級聯(lián)的放大器級數(shù)越多，雖有所改善，但效果不大。

由以上分析知，單調(diào)諧放大器的選擇性差，增益和通頻帶的矛盾突出。改善放大器選擇性和解決其增益與通頻帶之間的矛盾的有效方法是采用參差調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。223.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性即Π等效電路中存在。一、諧振放大器不穩(wěn)定的原因

低頻時可忽略，高頻時不可忽略。它使輸出信號反饋到輸入端，一定條件下導(dǎo)致自激，放大器將不穩(wěn)定。原因：233.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性放大器的輸入導(dǎo)納Yi從晶體管的ce兩端向諧振回路看的等效負(fù)載導(dǎo)納可見，由于Yre的存在，使得放大器的輸入導(dǎo)納與負(fù)載導(dǎo)納有關(guān)。243.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性2.輸出導(dǎo)納Y0Y0由于yre的存在，使得放大器的輸出導(dǎo)納Yo不僅與晶體管的輸出導(dǎo)納yoe有關(guān)，而且還與放大器輸入端的信號源內(nèi)導(dǎo)納Ys有關(guān)。25二、放大器的穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定增益3.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性1、放大器的穩(wěn)定系數(shù)

而通過yre反饋到輸入端的反饋電壓+-則放大器要產(chǎn)生自激振蕩穩(wěn)定系數(shù)S=1為維持自激振蕩的條件，放大器不穩(wěn)定；S<1,一定要產(chǎn)生自激；S>>1，放大器穩(wěn)定，一般S>>5就可認(rèn)為是穩(wěn)定的。263.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性所謂穩(wěn)定增益，是指不加任何穩(wěn)定措施，保持放大器穩(wěn)定工作所允許的最大電壓增益。2、穩(wěn)定增益，

的計算公式通常是在已知晶體管參數(shù)的條件下，根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)S的要求來確定自己設(shè)計的放大器的允許的最高電壓增益。只要實際放大器的電壓增益，這個放大器就是穩(wěn)定的。

注：27

在晶體管放大器的輸出與輸入之間引入一個附加的外部反饋電路，以抵消晶體管內(nèi)部Yre的反饋作用。

三、提高諧振放大器穩(wěn)定性的方法選用Yre（或Cb’c

）小的晶體管從電路上消除內(nèi)反饋的影響,使管子單向化中和法失配法1.中和法3.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性YN，

內(nèi)反饋：外反饋：反饋作用抵消，應(yīng)有yre283.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性1.中和法CN通常的實部很小，可以忽略。故常采用一個電容CN來抵消虛部中的電容反饋，由于與有關(guān)，常用代替+--+中和電容293.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性+-+-302.失配法增大負(fù)載導(dǎo)納YL，使回路總導(dǎo)納增大，導(dǎo)致輸出回路嚴(yán)重失配，輸出電壓減小，從而減小內(nèi)反饋。3.4小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性降低電壓增益方法較多，例如，可選用合適的接入系數(shù)；在諧振回路兩端并端電阻來實現(xiàn)降低電壓增益。在實際應(yīng)用中，較多的是采用共射—共基級聯(lián)放大器，其等效電路如圖所示。

失配法的實質(zhì)：是降低放大器的電壓增益，以滿足穩(wěn)定的要求。L+–+–T1T2C共發(fā)－共基組合電路調(diào)諧放大器T2（共基）：輸入阻抗?。?/p>