G-通信電子線路電子教案-CH3省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第3章小信號(hào)放大電路按頻帶寬度分:窄帶放大器：以各種選頻電路作負(fù)載，比如并聯(lián)諧振回路、耦合諧振回路、各種濾波器等寬帶放大器：采取無選頻作用電路作負(fù)載，比如高頻變壓器、傳輸線變壓器等按負(fù)載分:調(diào)諧放大器集中選頻放大器：以石英晶體、陶瓷、聲表面濾波器負(fù)載單調(diào)諧放大器：輸出端接調(diào)諧回路雙調(diào)諧放大器：輸入、輸出端都接調(diào)諧回路參差調(diào)諧放大器：調(diào)諧回路諧振頻率不一樣

小信號(hào)放大電路分類:

第1頁作用：放大各種無線電設(shè)備中高頻小信號(hào)（微弱），通常是窄帶放大器，以各種選頻電路作負(fù)載（并聯(lián)、耦合諧振回路等），所以還含有選頻或?yàn)V波作用。組成：放大器件+負(fù)載回路（非線性電阻）要求：（1）增益要高（2）選擇性要好（3）工作要穩(wěn)定可靠（4）噪聲要小另外，因?yàn)樾⌒盘?hào)諧振放大器放大信號(hào)幅度很小，電路中用于放大器件工作在線性范圍，因而它們屬于線性放大器，通常采取線性模型等效電路分析法。3.1.1概述3.1小信號(hào)諧振放大器分類：調(diào)諧放大器和頻帶放大器，前者諧振回路調(diào)諧于輸入有用信號(hào)頻率；后者諧振頻率為固定值。第2頁3.1.2單調(diào)諧回路諧振放大器電路1、采取分壓式穩(wěn)定偏置電路；2、T工作在甲類放大狀態(tài)；3、輸出端采取并聯(lián)諧振電路，起選頻作用，T集電極采取部分接入，以提升諧振回路有載Q值；4、信號(hào)輸入與輸出為實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、滿足最大功率傳輸均采取變壓器耦合。一、電路和工作原理21345CL+_Ui+_Uo+_Ui交流通路第3頁二、主要參數(shù)分析計(jì)算1、放大器交流小信號(hào)等效等效電路n1yfeUi+_g

C

LUo′將1－2和4－5分別折算到1－3端后等效電路yfeUi+_yieUiC23145CoegoegLCL+_UoLY參數(shù)等效電路第4頁2、分析計(jì)算（1）電壓增益（電壓放大倍數(shù)）當(dāng)輸出回路諧振時(shí)，ξ=0，即為純電導(dǎo)。所以，諧振時(shí)電壓增益Auo為：n1yfeUi+_g

C

LUo′將1－2和4－5分別折算到1－3端后等效電路（2）功率增益（諧振時(shí)功率放大倍數(shù)）第5頁a、失配損耗：假如負(fù)載失配造成輸出功率減小引發(fā)功率損耗。此時(shí)，若諧振回路理想、無損耗，則go=0，當(dāng)輸出端匹配時(shí)n12goe=n22gL，輸出功率最大，功率增益最大，記為APomax：b、插入損耗：因?yàn)橹C振回路接入而引發(fā)功率增益下降，稱為諧振回路插入損耗——（1－Qe/Q）2。這么任意態(tài)下功率增益表述為下式：功率損耗。下降程度，稱為失配反應(yīng)了失配時(shí)功率增益，稱為失配系數(shù)其中221222max)1(4)1(4PPgngnPPPAAoeLPoPo+=+×=第6頁（3）選擇性和通頻帶選擇性S：任意頻率時(shí)放大倍數(shù)與諧振時(shí)放大倍數(shù)之比定義為放大器選擇性。

（4）矩形系數(shù)矩形系數(shù)K：放大器電壓增益下降至諧振時(shí)增益0.1倍（或0.01倍）時(shí)，對(duì)應(yīng)通頻帶放大器通頻帶之比，即

理想和實(shí)際選頻曲線BW0.7BW0.10f0.707AuAu010.1K越靠近于1,選頻特征約好!第7頁例3－1：單調(diào)諧回路放大器如圖所表示。設(shè)負(fù)載是與該放大器完全相同下一級(jí)放大器，BJT參數(shù)為：gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S，|yfe|＝0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF，N12=16圈，N13＝20圈，N45＝4圈，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。求：f0，Aou，BW0.7解：1、負(fù)載是與該放大器完全相同下一級(jí)放大器，所以gL=gie，CL=Cie第8頁3.1.3單調(diào)諧放大器級(jí)連目標(biāo)：提升增益（各級(jí)增益相乘）；改進(jìn)頻率選擇性。一、同時(shí)調(diào)諧多級(jí)放大器（單級(jí)級(jí)連組成）電壓放大倍數(shù)：Au=Au1?Au2……Aun＝

Au1n（每一級(jí)都相同）級(jí)數(shù)n1234Bn/B11.00.640.510.43K0.19.954.663.743.18矩形系數(shù)：選擇性和通頻帶：頻帶越窄。能夠看出級(jí)數(shù)越多，通，單級(jí)12)()(12)(7.01100-====+SSnBWBWAAAASnnnuuuux第9頁二、參差調(diào)諧放大器

將若干個(gè)單級(jí)諧振放大器級(jí)連,但每個(gè)諧振放大器調(diào)諧頻率不一樣，稱為參差調(diào)諧放大器。參差調(diào)諧放大器能夠增加帶寬，同時(shí)又得到邊緣較陡峭頻率特征。所以，它用于寬帶和高選擇性場所。fofo1fo2f|K|fsfs雙參差fofo1fo2f|K|三參差合成曲線更靠近于矩形第10頁3.1.4雙調(diào)諧放大器（通頻帶寬，選擇性好）臨界耦合狀態(tài)(η=1)時(shí)最大電壓放大倍數(shù)為：級(jí)數(shù)n1234B1/B21.00.80.710.66K0.13.152.161.91.8電路較復(fù)雜；調(diào)整比較困難。第11頁3.1.5集成電路調(diào)諧放大器使用集成寬帶放大器或?qū)Ｓ酶哳l集成放大器構(gòu)筑調(diào)諧放大器實(shí)現(xiàn)方案為:1、寬帶放大器+集中選頻濾波器2、前置放大器+集中選頻濾波器+寬帶放大器寬帶放大器集中濾波器集中濾波器前置放大器寬帶放大器第12頁VT1VT2VT31026413121198754E307uiuo+6V-6V+_11025784612111、集成射頻/中頻放大器4E3074E307內(nèi)部原理電路和引腳以下左圖所表示。在使用時(shí)將④與⑥、⑦與⑧短路連接，⑤與①之間接，就組成了一個(gè)經(jīng)典恒流源差動(dòng)放大電路。⑦和⑧之間能夠加接電阻，增大反饋，減小靜態(tài)功耗。該芯片供電電壓為±8V，單端輸出時(shí)，VT1和VT2特征頻率300~600MHz。右圖是芯片經(jīng)典應(yīng)用電路。第13頁+12VXG1590UoRL=50

uAGC39PF1~10pF26T2UsRs=50

T115514433887762XG159024pF1~10pF1~10pF10

H10

H10k

51k

0.002

F0.002

F0.002

F2、兩級(jí)60MHz中頻放大器XG1590是通用型高頻線性集成放大器芯片，帶有自動(dòng)增益控制功效。當(dāng)芯片調(diào)諧在60MHz工作時(shí)，功率增益為45dB，非調(diào)諧工作時(shí)BW0.7=10MHz，當(dāng)自動(dòng)增益控制電壓UAGC=5~7V時(shí)，控制范圍達(dá)60dB，芯片采取單電源供電，最大電源電壓18V。該電路是應(yīng)用于某雷達(dá)系統(tǒng)中頻放大器，整個(gè)電路功率增益約為80dB，帶寬為1.5MHz。第14頁

A703uoRL=50

+12V0.001

F200pF40pF17~45pF35784T27~45pFusRs=50

T13、30MHz射頻放大器高頻集成放大器

A703組成30MHz射頻放大器，電源電壓為12V，消耗功率110mW。變壓器T1初級(jí)匝數(shù)為10圈，次級(jí)匝數(shù)為10圈；T2初級(jí)匝數(shù)為12圈，次級(jí)匝數(shù)為1圈，線徑為#22，磁芯是T44—10型。該電路主要特征指標(biāo)為：電壓增益35dB，功率增益37dB，帶寬1MHz，噪聲系數(shù)6dB。第15頁Auyre增大自激yre=0ff0yfe對(duì)放大器幅頻特征影響3.2小信號(hào)調(diào)諧放大器穩(wěn)定性

在前面對(duì)小信號(hào)諧振放大器分析中把三極管當(dāng)成單向化器件對(duì)待,不過實(shí)際上三極管高頻小信號(hào)模型是雙向傳輸。

yre影響將在小信號(hào)諧振放大器中產(chǎn)生兩個(gè)問題：其一是影響小信號(hào)諧振放大器諧振頻率，尤其是當(dāng)輸入端也接有諧振回路時(shí)，yre中電容成份會(huì)引發(fā)放大器頻率特征發(fā)生顯著畸變，使得多級(jí)調(diào)諧放大器調(diào)整變得很困難。其二是yre中電導(dǎo)成份會(huì)引發(fā)放大器自激，使放大器不穩(wěn)定。

3.2.1諧振放大器輸入導(dǎo)納Yi及穩(wěn)定性分析第16頁cebyoeyie+_+_ysy'Lyi一、輸入導(dǎo)納第17頁當(dāng)ω＝ωo時(shí)，y''L為純電導(dǎo)；當(dāng)ω<ωo時(shí)，y''L呈感性；當(dāng)ω>ωo時(shí)，y''L呈容性。所以，gF隨頻率改變可正可負(fù)，若gF>0，gi增大，當(dāng)一定時(shí)，減小，為負(fù)反饋，電路穩(wěn)定工作；若gF<0，gi減小，當(dāng)一定時(shí)，增大，為正反饋，當(dāng)gF+gie+

gs<0時(shí)，電路產(chǎn)生自激。穩(wěn)定工作條件：

gF+gie+

gs>0第18頁3.2.2提升放大器穩(wěn)定性方法（1）選擇高頻性能好三極管。

通常Cb

c(即C

)越小越好。（2）中和法。在晶體管外部接一個(gè)中和電容CN來抵消內(nèi)部反饋有害影響。N1N2Cb

cCN假如中和電路使和相等，此時(shí)，正反饋影響被抵消。起到使放大器穩(wěn)定工作作用。第19頁組合放大電路：采取共射——共基級(jí)聯(lián)電路V1V2

VT2管Cb‘c不組成正反饋，而VT1管因?yàn)樨?fù)載阻抗很小，造成該級(jí)增益很低，VT1和VT2之間處于嚴(yán)重失配狀態(tài)，也不會(huì)組成自激振蕩。（3）失配法。

是一個(gè)經(jīng)過適當(dāng)降低放大器增益，提升放大器穩(wěn)定性方法。第20頁3.3集成寬帶放大器

寬帶放大器是一個(gè)線性放大器，屬于模擬集成電路范圍，與模擬電子線路課程中運(yùn)算放大器沒有本質(zhì)區(qū)分。不過，伴隨當(dāng)代通信技術(shù)發(fā)展，對(duì)寬頻帶放大器頻帶寬度要求越來越高，從低頻段0Hz直流開始，一直延伸到幾百M(fèi)Hz甚至GHz，如此寬頻帶范圍，對(duì)集成電路制造提出了很高要求，而且在集成芯片使用上，有時(shí)還要增加許多用于展寬頻帶電抗賠償電路。

F733是通用型集成寬帶放大器，國外同類型號(hào)為LM733、μA733，其封裝形式和主要功效相同。該芯片在沒有外接頻率賠償條件下，能夠放大0Hz~120MHz電壓信號(hào)，改變增益調(diào)整端G1、G2連接方式，能夠提供10、100、400三種增益供選取。輸入與輸出能夠采取單端方式，也能夠采取雙端（平衡）方式。

第21頁F733內(nèi)部原理電路如圖所表示。電路由差動(dòng)輸入級(jí)VT1、VT2，中間差動(dòng)放大級(jí)VT3、VT4，輸出差動(dòng)級(jí)VT5、VT6和偏置電流源共四部分組成，三級(jí)放大器均采取差動(dòng)放大電路，其中輸入級(jí)R3~R6四個(gè)電阻用來調(diào)整增益，當(dāng)⑨—④腳短路時(shí)，電壓增益為300~500；⑨—④斷開，③—⑩短路時(shí)，電壓增益為90~110；③④⑨⑩四個(gè)管腳均開路時(shí)，電阻全部參加反饋，電壓增益為9~11。R5VT1VT2VT3VT4VT5VT6VT7VT8VT9VT10VT1150

50

590

590

R3R45R69104312876第22頁由兩片寬帶集成運(yùn)算放大器組成高增益低噪聲弱信號(hào)放大電路如圖所表示，圖中C2、C3、C4是高頻賠償電容，必須經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整，以確保通頻帶內(nèi)增益平坦程度和上限頻率。L1取值范圍是6.8~8.2

H，它對(duì)下限頻率有一定賠償作用。輸出信號(hào)取自于CX2501B②腳，也能夠