通信電子線(xiàn)路 第 03 章 高頻小信號(hào)放大器

第3章高頻小信號(hào)放大器3.1概述3.2晶體管高頻小信號(hào)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器13.1概述主要用途：接收機(jī)中混頻前的射頻放大器接收機(jī)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M(fèi)Hz）頻譜寬度相對(duì)較窄（幾KHz~數(shù)十MHz）AM:535~1605K,9KHz;FM:88~108M,350KHz工作狀態(tài)：信號(hào)較小，故工作在線(xiàn)性放大狀態(tài)（甲類(lèi)狀態(tài)）通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器23.1概述分類(lèi)1.高頻小信號(hào)放大器的分類(lèi)按所用器件：晶體管(BJT)、場(chǎng)效應(yīng)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：?jiǎn)渭?jí)放大器、級(jí)聯(lián)放大器按負(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成。本章主要學(xué)習(xí)：?jiǎn)渭?jí)、窄帶、諧振放大器通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器33.1概述指標(biāo)2.高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器43.1概述指標(biāo)抑制比：對(duì)某個(gè)干擾信號(hào)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(huì)導(dǎo)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(shí)，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強(qiáng)，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(jí)放大器中關(guān)鍵在于減小前級(jí)電路的內(nèi)部噪聲。通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器53.2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)1.物理模擬等效電路低頻小信號(hào)微變等效電路混合型等效電路簡(jiǎn)化：高頻時(shí)： 結(jié)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器63.2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡(luò)、四端網(wǎng)絡(luò)可取任意兩個(gè)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(hào)分析hie=rb'ehfe=.hreV2+-hoe1hiehfeI1.Ib.+-Vb.Vc.b+-cIc.eV1V2I1I2++--通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器73.2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡(luò)、四端網(wǎng)絡(luò)可取任意兩個(gè)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(hào)分析V1V2I1I2++--通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器83.2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)yi

輸出短路時(shí)的輸入導(dǎo)納：yr

輸入短路時(shí)的反向傳輸導(dǎo)納：yo

輸入短路時(shí)的輸出導(dǎo)納：yf

輸出短路時(shí)的正向傳輸導(dǎo)納：通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器93.2晶體管高頻小信號(hào)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(zhuǎn)換通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器103.3晶體管諧振放大器晶體管低頻小信號(hào)放大器的分析方法(對(duì)比)直流通路【規(guī)則】交流信號(hào)源為零，C開(kāi)路，L短路得到靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路【規(guī)則】直流電源為零，C短路，L

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

參數(shù)等效電路高頻窄帶選擇性問(wèn)題：放大+選頻放大&選頻分別實(shí)現(xiàn)同時(shí)完成通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器123.3晶體管諧振放大器一、單級(jí)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(kāi)路，大電容短路注意保留諧振回路的LC通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(biāo)

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

fe(yfe

是復(fù)數(shù)) ③選擇正向傳輸導(dǎo)納yfe較大的三極管2)諧振時(shí)功率增益Po/Pi沒(méi)有回路損耗(Rp)時(shí) 匹配條件：考慮插入損耗(并聯(lián)諧振)：ab通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器163.3晶體管諧振放大器3)通頻帶 諧振曲線(xiàn)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(yuǎn)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(huì)導(dǎo)致電壓增益下降 設(shè)計(jì)電路時(shí)，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(huì)增大通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器183.3晶體管諧振放大器例：?jiǎn)握{(diào)諧回路放大器如圖所示。設(shè)負(fù)載是與該放大器相同的下一級(jí)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器203.3晶體管諧振放大器二、多級(jí)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(jí)相同時(shí)通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(jí)的輸出諧振回路輸入導(dǎo)納YF通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(jí)的輸出諧振回路輸入導(dǎo)納YFyre影響之一：gF

改變回路的Q值，bF

會(huì)引起回路失諧，多級(jí)放大器調(diào)整困難yre影響之二：反向傳輸導(dǎo)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(fù)值，即呈負(fù)電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，即負(fù)電導(dǎo)gF供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當(dāng)gF完全抵消掉回路原有電導(dǎo)時(shí)，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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(qiáng)

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(dǎo)納的影響常用方法：中和法、失配法YF通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器243.4諧振放大器的穩(wěn)定性1.中和法：通過(guò)添加外部反饋支路來(lái)中和(抵消)晶體管的內(nèi)部反饋，實(shí)現(xiàn)信號(hào)單向傳輸。外加中和電容CN，電橋平衡時(shí)，CD

兩端的電壓Vo不會(huì)反映到AB

端，即對(duì)應(yīng)兩邊阻抗之比相等L1L2CNBAViCNCbcCDL1L2+-Vo+-VoCbc通信電子線(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)放大器253.4諧振放大器的穩(wěn)定性2.失配法阻抗匹配時(shí)，負(fù)載得到最大功率，同時(shí)反饋量也增加失配法是使阻抗失配，降低增益來(lái)?yè)Q取工作的穩(wěn)定性使負(fù)載導(dǎo)納Y'L取得足夠大，滿(mǎn)足yoe+Y'L

yfeyre

， 則輸入導(dǎo)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(jí)聯(lián)電路V2

共基組態(tài)輸入阻抗很小；V1

共發(fā)組態(tài)輸出阻抗較高；V1

和V2

嚴(yán)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(xiàn)路第3章高頻小信號(hào)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(diǎn)：簡(jiǎn)單，增益高缺點(diǎn)：①只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶

②晶體管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，無(wú)法批量生產(chǎn)

③對(duì)放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒(méi)有 改善效果。失配法：優(yōu)點(diǎn)：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