第2章小信號調諧放大器

1、2021年10月15日1第二章第二章 小信號調諧放大器小信號調諧放大器第第 0 0節(jié)節(jié) 概述概述第一節(jié)第一節(jié) 調諧回路與阻抗變換電路調諧回路與阻抗變換電路第二節(jié)第二節(jié) 高頻單調諧放大器高頻單調諧放大器第三節(jié)第三節(jié) 多級調諧放大器及穩(wěn)定性多級調諧放大器及穩(wěn)定性第四節(jié)第四節(jié) 集成調諧放大器及集中選擇濾波器集成調諧放大器及集中選擇濾波器2021年10月15日2第0節(jié) 小信號調諧放大器概述放大器的分類：放大器的分類：1.信號頻率分：信號頻率分：低頻：音頻低頻：音頻020kHz高頻：高頻：20kHz300MHz2.輸入信號大小分：輸入信號大小分：小信號：電壓放大，甲類，線性。小信號：電壓放大，甲類，線性

2、。大信號：功率放大，丙類，非線性。大信號：功率放大，丙類，非線性。3.從通信對象上分：從通信對象上分：窄帶：以調諧回路為負載。窄帶：以調諧回路為負載。寬帶：非調諧回路為負載寬帶：非調諧回路為負載。2021年10月15日3第0節(jié) 小信號調諧放大器概述 小信號調諧放大器與寬帶放大器的區(qū)別小信號調諧放大器與寬帶放大器的區(qū)別 1.負載是具有選頻作用的負載是具有選頻作用的LC調諧回路；調諧回路； 2.上限截頻上限截頻 /下限截頻近似等于或略大于一，即窄帶。下限截頻近似等于或略大于一，即窄帶。 基本構成及完成的作用基本構成及完成的作用 包括包括: 甲類放大甲類放大+調諧回路（可以是調諧回路（可以是LC回路

3、、石英晶體、回路、石英晶體、壓電陶瓷或聲表面波器件）兩部分。壓電陶瓷或聲表面波器件）兩部分。 完成完成“選頻選頻”放大的作用。放大的作用。 小信號調諧放大器的主要要求（主要指標要求小信號調諧放大器的主要要求（主要指標要求)： 諧振增益高、選擇性好、通頻帶合適、工作穩(wěn)定。諧振增益高、選擇性好、通頻帶合適、工作穩(wěn)定。2021年10月15日4第一節(jié)第一節(jié) 調諧回路與阻抗變換電路調諧回路與阻抗變換電路一、一、LCLC單調諧回路單調諧回路: : 分為：分為：串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 2021年10月15日51.串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路如圖所示：為如圖所示：為LC串聯(lián)回路。串聯(lián)回路

4、?；芈冯娏鳛榛芈冯娏鳛?)1(11rCLjrUCjLjrUZUIZ（1）組成：）組成：L、C為純電感和電容。為純電感和電容。r是回是回路的損耗路的損耗(主要是電感線圈損耗主要是電感線圈損耗)當信號頻率發(fā)生變化時，感抗、容抗、電流均隨之變化。當信號頻率發(fā)生變化時，感抗、容抗、電流均隨之變化。當頻率為某一特定值（當頻率為某一特定值（ = 0）時，）時，X=0，電流最大，且，電流最大，且電路為純阻性電路為純阻性處于諧振狀態(tài)。處于諧振狀態(tài)。當當 0時（失諧），時（失諧）， X 0，電流減小；失諧越大，電，電流減小；失諧越大，電流越小，體現了選頻作用。流越小，體現了選頻作用。（2）原理：）原理：2021

5、年10月15日6（3）回路諧振頻率：）回路諧振頻率：LC10回路電流為回路電流為:jIrCLjrUZUIm1)1(1廣義失諧廣義失諧相對失諧相對失諧回路最大回路最大電流電流CL001由此時：此時： =0；I=Im=U/r此為諧振電流。此為諧振電流。I為復數：為復數：21)(mIIarctan)(幅頻特性幅頻特性相頻特性相頻特性rCL12021年10月15日7（4）回路的品質因數）回路的品質因數CLrCrrLQ1100是諧振回路的重要指標之一，表征了是諧振回路的重要指標之一，表征了LC回路的損耗效應回路的損耗效應 對品質因數的影響。即：對品質因數的影響。即：r大則大則Q低（損耗功率大），低（損耗

6、功率大），r小小則則Q高，高， Q越高越好。越高越好。（5）串聯(lián)諧振特性曲線：）串聯(lián)諧振特性曲線：000021QrLrCL202)2(1111)(QIIm幅頻特性幅頻特性2021年10月15日8據此畫出特性曲線如圖：據此畫出特性曲線如圖：可見，回路失諧（即可見，回路失諧（即 0 ）時，電流減小，體現出回路的時，電流減小，體現出回路的選頻作用。選頻作用。結論：結論：（1）f=f0時，電流最大（諧振）；時，電流最大（諧振）； f f0時，電流減?。ㄊеC）。時，電流減小（失諧）。（2）Q大，曲線越陡，選頻作用越好。大，曲線越陡，選頻作用越好。 Q小，曲線越平緩，選頻作用越差。小，曲線越平緩，選頻作用

7、越差。Q=50100200 mII0ff12021年10月15日9并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路CRLIU1.并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路他和串聯(lián)諧振回路是對偶的，因此所他和串聯(lián)諧振回路是對偶的，因此所得公式類似。即：得公式類似。即：jULCjGIUm1)1(2.回路諧振頻率回路諧振頻率LC103.回路的品質因數回路的品質因數LCGGCLRQ100說明說明G越大，其分流越大，越大，其分流越大， 損耗的能量越大，損耗的能量越大， Q值越低。值越低。jIIm1LC10CLrCrrLQ1102021年10月15日104.諧振特性曲線：諧振特性曲線：20)2(11)(QUUm結論：結論：（1） = 0時，電壓最

8、大（諧振）；時，電壓最大（諧振）； 0時，電壓減小（失諧）。時，電壓減小（失諧）。（2）Q大，曲線越陡，選頻作用越好。大，曲線越陡，選頻作用越好。 Q小，曲線越平緩，選頻作用越差。小，曲線越平緩，選頻作用越差。（3） (或或f)小，回路為感性。小，回路為感性。 (或或f)大，回路為容性。大，回路為容性。諧振特性曲線諧振特性曲線10.707Q1Q221QQ 0 mUUB1B2容性容性感性感性2021年10月15日11三、信號源內阻和負載對并聯(lián)諧振回路的影響三、信號源內阻和負載對并聯(lián)諧振回路的影響isRSCSLRPC1RLCLiSLRC顯見，由于信號源內阻抗顯見，由于信號源內阻抗和負載阻抗的介入：

9、和負載阻抗的介入：電路可改畫為：電路可改畫為：簡化后電路為：簡化后電路為：LPsRRRR/LsCCCC/1（1）考慮信號源內阻抗和負載阻抗時：）考慮信號源內阻抗和負載阻抗時：2021年10月15日12RQ0C 2）回路總電容）回路總電容損耗增大損耗增大(并聯(lián)并聯(lián)) 1）回路總電阻）回路總電阻0000QLRLRQL回路的品質因數為：回路的品質因數為：由上式可知：由上式可知：LC10回路諧振頻率回路諧振頻率2021年10月15日13（2）阻抗匹配問題：）阻抗匹配問題：調諧回路的目的要傳送信號能量，所以只有調諧回路的目的要傳送信號能量，所以只有Rs、RL與與回路電阻匹配時才能獲得最大功率?；芈冯娮杵?/p>

10、配時才能獲得最大功率。 總之：信號源內阻和負載總之：信號源內阻和負載阻抗阻抗的接入，使的接入，使0, fQ并可能導致阻抗不匹配。并可能導致阻抗不匹配。為解決上述問題為解決上述問題： 采取信號源和負載不直接與調諧回路相接采取信號源和負載不直接與調諧回路相接通過阻抗通過阻抗變換電路接入。變換電路接入。 即：采用部分接入，以減小信號源內阻和負載的影響即：采用部分接入，以減小信號源內阻和負載的影響2021年10月15日14四、常用阻抗變換電路四、常用阻抗變換電路 變壓器耦合式阻抗變換電路變壓器耦合式阻抗變換電路 電容分壓式阻抗變換電路電容分壓式阻抗變換電路 電感分壓式阻抗變換電路電感分壓式阻抗變換電路

11、2021年10月15日1521NNn （一）變壓器耦合式阻抗變換電路（一）變壓器耦合式阻抗變換電路1.變壓器變換電路：變壓器變換電路：2.當為理想變壓器時，阻抗變換關系：當為理想變壓器時，阻抗變換關系：初、次級線圈匝比：初、次級線圈匝比：R1C1LRLN1N2ZLiSCLLLRnR2LLCnC21iSCLR1C1LRLZL按折合前后消耗功率相等的原則：按折合前后消耗功率相等的原則：211222/LLLLRUPRRUPR消耗的功率：折合后消耗的功率：折合前21PP 2122/LLRURU2021年10月15日163.應用：應用：收音機中放負載回路；收音機中放負載回路； 電視機圖象中放、伴音中放等

12、。電視機圖象中放、伴音中放等。iSRCL1LCCC/1LRRR把以上電路簡化后：把以上電路簡化后：iSCLR1C1LRLZL其中：其中：為了減小負載對為了減小負載對LC回路的影響，回路的影響，適當調整變比適當調整變比n。2021年10月15日17( (二二) )電容分壓式阻抗變換電路電容分壓式阻抗變換電路1.阻抗電變換路：阻抗電變換路：2.阻抗變換關系：阻抗變換關系：LLRCCCR21214. 應用：應用：放大器負載回路；放大器負載回路； 電視機天線回路等。電視機天線回路等。LRn2C1iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U23.

13、電路優(yōu)點：電路優(yōu)點：電路簡單、不消耗功率。電路簡單、不消耗功率。iSRSLC1C2RL按折合前后消耗功率相等的原則：按折合前后消耗功率相等的原則：LLRURU22212021年10月15日18（三）電感分壓式阻抗變換電路（三）電感分壓式阻抗變換電路1.電路電路iSR CML1L2N1N2RLU2U1iSRCLRLLLLLRnRMLMLLRUUR222212212(1)若耦合系數若耦合系數(k=M/L)為為1，化減后，化減后則有則有LLLRnRNNNR22221（2）耦合系數為零）耦合系數為零0（即（即M=0）,則有則有LLLRnRLLLR222212.阻抗變換關系：阻抗變換關系：為什么要進行阻

14、為什么要進行阻抗變換？抗變換？2021年10月15日19第二節(jié)第二節(jié) 高頻單調諧放大器高頻單調諧放大器典型電路的構成：典型電路的構成：特點：特點：a) 電路采用部分接入，以減小放電路采用部分接入，以減小放大管輸出導納對大管輸出導納對LC回路的影響；回路的影響；b) 與負載間采用變壓器耦合方式與負載間采用變壓器耦合方式,以更好的匹配，降低負載導納對以更好的匹配，降低負載導納對LC回路的影響?；芈返挠绊?。Yi2為下一級的輸入導納。為下一級的輸入導納。uiCbR1R2ReCeCLyi212345EC由由LC和和Tr構成諧振回路。構成諧振回路。2021年10月15日20高頻單調諧放大器高頻單調諧放大器

15、一、等效電路：一、等效電路：1.為三極管高頻混合為三極管高頻混合 等效電等效電路路由戴維南簡化由戴維南簡化由由密勒定理密勒定理單相化模型。單相化模型。2.將晶體管參數折算到將晶體管參數折算到LC回路?；芈?。其中：其中：yie=gie+j Cieyoe=goe+j Coen1gmubgoeCoeCGpLCi2 gi2UbyiegmUbyoeC Lyi212345yi2=gi2+j Ci22021年10月15日213.將輸出、負載回路折合到將輸出、負載回路折合到LC回路得到的等效電路：回路得到的等效電路：31211NNn31542NNn所以有：所以有： goe=n12goe Coe=n12Coe

16、Ioc=n1Ioc =n1 gmUb其變比其變比：2.將晶體管參數折算到將晶體管參數折算到LC回路。回路。gi2=n22gi2 Ci2=n22Ci2UbyiegmUbyoeC Lyi212345n1gmubgoeCoeCGpLCi2 gi22021年10月15日22將同類元件值合并，得等效電路將同類元件值合并，得等效電路:CT=n12Coe+n22Ci2+CGT=n12goe+n22gie+Gp其中：其中：n1gmUbCTGTL電路中：電路中：Gp為為LC回路回路固有損耗電導固有損耗電導Gp =1/RR 為為 LC回路回路的等效并聯(lián)電阻。的等效并聯(lián)電阻。其中：其中：L值不變，且由于值不變，且由

17、于n1 、n2小于小于1，只有，只有C和和Gp起主要作用起主要作用n1gmubgoeCoeCGpLCi2 gi22021年10月15日23高頻單調諧放大器高頻單調諧放大器一、等效電路一、等效電路n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL由合并的等效電路可知：由合并的等效電路可知：此時，諧振回路的諧振頻此時，諧振回路的諧振頻 率為：率為：TLC10諧振回路的品質因數為：諧振回路的品質因數為：TTTGCQ0諧振回路的等效阻抗為：諧振回路的等效阻抗為：LCjGjZTTT11)(UbyiegmUbyoeC Lyi2123452021年10月15日24二、單調諧放大器的性能二、單

18、調諧放大器的性能由等效電路可知，正弦穩(wěn)態(tài)下，由等效電路可知，正弦穩(wěn)態(tài)下，回路的等效阻抗為：回路的等效阻抗為：jGLCjGjZTTTT1/111)(輸出端的信號電壓為：輸出端的信號電壓為：0121/ )()()(TTbmTocTQjGjUgnjZIjUQT為有載為有載品質因數品質因數01211)()()(TTmbTUQjGgnjUjUjA單調諧放大器的增益為：單調諧放大器的增益為：可見：增益是頻率的函數?？梢姡涸鲆媸穷l率的函數。UbyiegmUbyoeC Lyi2123n1gmUbCTGTL2021年10月15日25jQjjAjATouu112110(一一)諧振電壓增益諧振電壓增益TmuGgnj

19、A101.當當 = 0時，其電壓增益為：時，其電壓增益為：TmuGgnnjA210本級到下一級的電壓增益為：本級到下一級的電壓增益為：結論：結論：1）由上式可知：當晶體管參數選定后，電壓增益可通過）由上式可知：當晶體管參數選定后，電壓增益可通過改變接入系數來調整。改變接入系數來調整。2）接入系數過大和過小，都會使電壓增益減小，因而存）接入系數過大和過小，都會使電壓增益減小，因而存在最佳接入系數。在最佳接入系數。UbyiegmUbyoeC Lyi2123 相對增益相對增益2021年10月15日26（二）諧振功率增益：（二）諧振功率增益：目標信號通過調諧放大器能否得到加強，歸根到底要看目標信號通過

20、調諧放大器能否得到加強，歸根到底要看功率是否增強。功率是否增強。1.諧振時功率增益為：諧振時功率增益為：ioopPPjAiebigUP22221)(ibTmogUGgnnPgi2為下一級的為下一級的輸入電導（負載）輸入電導（負載）諧振功率增益為：諧振功率增益為：ieiTmPggGgnnjA22210)()(2021年10月15日27 2.功率增益的最大值：功率增益的最大值：為獲得較大的功率增益，選用為獲得較大的功率增益，選用gm較大的管子時有利的。較大的管子時有利的。若諧振回路為理想的：若諧振回路為理想的：1.在無耗（在無耗（GP=0） 時：時：調整調整n1和和n2使使（goe=gi2），即匹

21、配狀態(tài)，此時可獲得最大功率。即匹配狀態(tài)，此時可獲得最大功率。GT=n12goe+n22gie+Gp =goe+gi2 2221)(ibioemogUgggnPoebmoebmoeoebmogUggUgnggUgnP4)(4)()2(22121maxieiTmPggGgnnA2221)(2021年10月15日28 功率增益的最大值為：功率增益的最大值為：ieoemioPgggPPjA4)(2maxmax02.有耗但匹配時有耗但匹配時.max2max1opTopopjAQQjAjA其中：其中： =（1-QT/Q）2 稱為插入損耗。稱為插入損耗。21max)2(oebPoemogUGggnP可推得考

22、慮插入損耗后的最大功率增益：可推得考慮插入損耗后的最大功率增益：2021年10月15日29（三）放大器的相對增益和通頻帶：（三）放大器的相對增益和通頻帶：1.放大器的相對增益為：放大器的相對增益為：jQjjAjAoTouu11211依此作出曲線如圖依此作出曲線如圖:00jAjAuu10.7070.1BB0.12.相對增益模為：相對增益模為：2211)2(11oTouuQjAjA01211)(TTmUQjGgnjA放大器的增益為放大器的增益為2021年10月15日302.通頻帶通頻帶:根據通頻帶定義有根據通頻帶定義有:(當幅值下降當幅值下降到到0.707時時)2212oTQ由此推得通頻帶：由此推

23、得通頻帶：TTToCGQB或或TTToHZCGQfB2B= 2 - 100jAjAuu10.7070.1BB0.1 2 1其中：其中：B= 2 - 1 = 2 2021年10月15日31( (四四) )放大器的選擇性：放大器的選擇性：矩形系數矩形系數K0.1：BBK1 . 01 . 0結論：結論：1） K0.1 1，K0.1愈趨近于愈趨近于1，選擇性愈趨近于理想。，選擇性愈趨近于理想。指放大器對干擾信號的抑制能力。常以矩形系數指放大器對干擾信號的抑制能力。常以矩形系數K0.1來來衡量選擇性的好壞。衡量選擇性的好壞。為相對增益下降到為相對增益下降到0.1時的帶寬時的帶寬B0.1與帶寬與帶寬B 之

24、比，之比，即即2） K0.1越接近于越接近于1，相對增益曲線越接近于矩形，選，相對增益曲線越接近于矩形，選擇性越好擇性越好2021年10月15日32可見，單級調諧放大器的選擇性很差，這是它的主要缺點?？梢姡瑔渭壵{諧放大器的選擇性很差，這是它的主要缺點。由此推得：由此推得：BQBTo95. 9991 . 095. 91 . 01 . 0BBK據據B 0. 1定義有：定義有：2;1 . 01 . 0BjAjAouu時當：2021年10月15日33高頻單調諧放大器小結高頻單調諧放大器小結一、等效電路一、等效電路n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL由合并的等效電路可知：由

25、合并的等效電路可知：此時，諧振回路的諧振頻此時，諧振回路的諧振頻 率為：率為：TLC10諧振回路的品質因數為：諧振回路的品質因數為：TTTGCQ0諧振回路的參數為：諧振回路的參數為：UbyiegmUbyoeC Lyi212345CT=n12Coe+n22Ci2+CGT=n12goe+n22gie+Gp31211NNn31542NNn折合參數為：折合參數為：TTToHZCGQfB22021年10月15日34 功率增益的最大值為：功率增益的最大值為：ieoemPgggjA4)(2max02max1QQjAjATopop可推得考慮插入損耗后的最大功率增益：可推得考慮插入損耗后的最大功率增益：通頻帶：

26、通頻帶：TTToCGQB或或TTToHZCGQfB295. 91 . 01 . 0BBK矩形系數：矩形系數：諧振電壓增益諧振電壓增益TmuGgnnjA2102021年10月15日35單調諧放大器分析舉例單調諧放大器分析舉例例例2-1 一單調諧放大器，測得參數：一單調諧放大器，測得參數：gie=0.36ms ，Cie=80PF，goe=75uS ，Coe=9PF，gm=45ms，fo=465kHz，BHZ=10KHz，變，變壓器原圈總匝數壓器原圈總匝數N=117，電感，電感L=590uH，固有，固有Q值值Q=80。求調諧。求調諧回路參數和最大功率增益?；芈穮岛妥畲蠊β试鲆?。解：解：5 .461

27、0465KHzKHzBfQHzoT要求解的回路參數為要求解的回路參數為QT、 GT 、 CT 、C及接入系數及接入系數n1 、 n2（1）根據）根據BHz = f0 / QT得回路的有載得回路的有載QT值值:n1gmUbCTGTLn1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi22021年10月15日36（2）根據諧振頻率的定義得回路的總電容）根據諧振頻率的定義得回路的總電容CT：根據諧頻率公式：根據諧頻率公式 （3）根據）根據QT =1/（ 0LGT ）得）得回路的總電導回路的總電導GT：uSLQGoTT47.121PFLfCoT200212例例2-1 一單調諧放大器，測得參數：一單調諧放大器，測

28、得參數：gie=0.36ms，Cie=80PF，goe=75uS ，Coe=9PF，gm=45ms，fo=465kHz，BHZ=10KHz，變，變壓器原圈總匝數壓器原圈總匝數N=117，電感，電感L=590uH，固有，固有Q值值Q=80。求：。求：調諧回路參數和最大功率增益。調諧回路參數和最大功率增益。n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL2021年10月15日37（4）LC回路的匝比：設回路的匝比：設GP=0，goe=g ie22212222NNgNNgggGieoeieoeT29. 0211oeTgGNNn13. 0222ieTgGNNn（5）所需電容：）所需電

29、容：3411NnN1522NnN2021年10月15日38(6)實際最大功率增益：實際最大功率增益：337518. 018750maxmaxoPopjAjA18. 012QQT插入損耗：插入損耗：187501036. 010754)1045(4362322maxioemoPgggjA有損耗時的最大功率增益為：有損耗時的最大功率增益為：采用部分接入，歸算后采用部分接入，歸算后Coe 、Cie對總電容對總電容C影響很小。影響很小。C穩(wěn)定，穩(wěn)定，L一定，則一定，則 f0 穩(wěn)定穩(wěn)定。2021年10月15日39 信號接收過程中，通常要求：信號接收過程中，通常要求： Au高、高、B合適、選擇性好（合適、選

30、擇性好（K0.1趨近于趨近于 1）。）。 出于穩(wěn)定性考慮，單級放大器增益不會很高，為出于穩(wěn)定性考慮，單級放大器增益不會很高，為2030dB。 因此，用單級調諧放大器是難以滿足的。因此，用單級調諧放大器是難以滿足的。 解決方法：解決方法：采用多級調諧放大器。采用多級調諧放大器。第三節(jié)多級調諧放大器及穩(wěn)定性第三節(jié)多級調諧放大器及穩(wěn)定性1.同步調諧放大器同步調諧放大器2 .參差調諧放大器，又分為參差調諧放大器，又分為（1）雙參差調諧放大器）雙參差調諧放大器（2）三參差調諧放大器）三參差調諧放大器多級調諧放大器分為：多級調諧放大器分為：2021年10月15日40一、同步調諧放大器一、同步調諧放大器 同

31、步調諧放大器：放大器由同步調諧放大器：放大器由N級參數相同的單調諧放大級參數相同的單調諧放大器級聯(lián)，且都調諧于同一頻率，稱為同步調諧放大器。器級聯(lián)，且都調諧于同一頻率，稱為同步調諧放大器。000201nuunuuAAAA21nuunuujAjAjAjA)()()()(00010nTuuQjjAjA00211（一）（一）n級放大器總電壓增益：級放大器總電壓增益：相對電壓增益：相對電壓增益：即滿足即滿足:2021年10月15日41（二）（二）n級放大器總通頻帶級放大器總通頻帶nB時，可求得總通頻帶令總相對增益的模值為 21 1212110nnBQBTn121n稱為縮小系數稱為縮小系數unABn、顯

32、見，2021年10月15日42n12345678121n1.0 0.64 0.51 0.43 0.39 0.35 0.32 0.3的關系與nn121結論：結論：1）采用多級同步調諧放大器后，增益提高了，但通頻帶減小了。）采用多級同步調諧放大器后，增益提高了，但通頻帶減小了。2）級數）級數N越多，頻帶越窄。增益與帶寬的矛盾成為嚴重問題。越多，頻帶越窄。增益與帶寬的矛盾成為嚴重問題。2021年10月15日43例例2-2 2-2 若要求某中頻放大器（多級同步調諧放大器）的頻帶若要求某中頻放大器（多級同步調諧放大器）的頻帶為為6.5MHz，分別求出用，分別求出用2 2級和級和3 3級實現時兩種情況下每

33、一級的級實現時兩種情況下每一級的B B為多少？為多少？解：解：MHzMHzBBHz2 .1064. 05 . 612212（2）當）當n=3時時MHzMHzBBHz7 .1251. 05 . 612312即當即當3級級連時，只有每級通頻帶達到級級連時，只有每級通頻帶達到12.7MHz，才能滿，才能滿足總通頻帶足總通頻帶6.5MHz的要求。的要求。結論：結論：Au與與Bn存在矛盾，因此這種放大器只適合存在矛盾，因此這種放大器只適合Bn較窄，而較窄，而Au不太高的情況。不太高的情況。（1）當）當n=2時時2021年10月15日44（三）（三）n級放大器選擇性（考察矩形系數）級放大器選擇性（考察矩形

34、系數）根據根據B0.1的定義：的定義：101221 . 00nnTBQ110011001101 . 0nnBQBTn121100111 . 01 . 0nnnnnBBK從而求出矩形系數：從而求出矩形系數：121nBBnnTuuQjjAjA00211由于相對增益：由于相對增益：2021年10月15日45的關系與nKn1 . 0n12345678910K0.19.95 4.83.75 3.43.23.13.02.94 2.92 2.92.56例如：n=2時,K0. 1=4.8 ; n= K0.1=2.56結論：同步調諧放大器結論：同步調諧放大器K0.1的極限為的極限為2.56，尚不能趨于，尚不能趨

35、于1。為解決以上一系列矛盾，可采用參差調諧放大器為解決以上一系列矛盾，可采用參差調諧放大器。顯見，當顯見，當n K0. 1 可改善選擇性，但當可改善選擇性，但當n2以后改善緩慢。以后改善緩慢。2021年10月15日46二、參差調諧放大器二、參差調諧放大器定義定義： 多級放大器中，各放大器調諧頻率不一致，稱為參差調諧多級放大器中，各放大器調諧頻率不一致，稱為參差調諧放大器。放大器。特點：特點： 加寬頻帶，改善矩形系數。加寬頻帶，改善矩形系數。應用：應用： 使用于頻帶較寬的信號。（如電視接收機的中頻放大）使用于頻帶較寬的信號。（如電視接收機的中頻放大）2021年10月15日47（1）交流通路：）交

36、流通路：UiT1T2n1n2n1n2f01f02U0兩級結構相同，分別調諧在f01和f02且與參差放大器的中心頻率f0相差 fs,即Sfff001Sfff002f0f02f01為頻率的為頻率的偏離值偏離值2021年10月15日48200)2(11TuuQjAjA由于：由于： 放大器的增益特性為：放大器的增益特性為ffQjAfffQjAjATuTuu200202202020222121fffQjAfffQjAjATuTuu由于由于f01與與f0相差不大相差不大2021年10月15日49若：若：00201uuuAjAjASSfffffff001 SSffff

37、fff002 ;2:0ffQST設回路的偏調系數為2222420112uuAjA總增益為：02ffQT代入上式代入上式200202221fffQjAjATuu2021年10月15日50（一）平坦參差調諧放大器（一）平坦參差調諧放大器稱為稱為臨界偏調臨界偏調。BQffTS212110 時，當2)(200uuSAjA根據相對增益：根據相對增益：4042)(jAjAuu求得通頻帶：求得通頻帶：BQfBTS220矩形系數：矩形系數：15. 39941 . 01 . 0SSSBBK此時，此時，f=f0 ， =0;20ffQST偏調系數為同樣可求得：同樣可求得：同步調諧的矩同步調諧的矩形系數為形系數為4.

38、8；參差調諧改善參差調諧改善矩形系數矩形系數同步調諧的通同步調諧的通頻帶為頻帶為 參差調諧加寬參差調諧加寬通頻帶通頻帶B414. 1放大器中心頻率處總增益：放大器中心頻率處總增益：2021年10月15日51（二）過參差調諧放大器（二）過參差調諧放大器 它將出現雙峰特性（如圖），稱為它將出現雙峰特性（如圖），稱為過參差。過參差。1,則若增大偏調量Sfff0f01f02sfsfjAB 1時：時：出現單峰，稱為欠參差。出現單峰，稱為欠參差。2021年10月15日52(三三) 三參差調諧放大器三參差調諧放大器 在過參差調諧放大器后級連一級諧振在在過參差調諧放大器后級連一級諧振在f0 的單調諧放大器，的

39、單調諧放大器，使其諧振特性曲線使其諧振特性曲線補償補償雙峰特性的凹陷，獲得較平坦的幅雙峰特性的凹陷，獲得較平坦的幅頻特性頻特性 （如圖）（如圖） 。ff0f01f02jfA顯見它比平坦參差放大器具有更寬的頻帶。顯見它比平坦參差放大器具有更寬的頻帶。要求：要求： Q3 Q1 = Q22021年10月15日53例題講解例題講解 例例2-3一一臨界臨界偏調雙參差調諧放大器，其中心頻率偏調雙參差調諧放大器，其中心頻率f0=10. 7MHz，每一級諧振增益每一級諧振增益Au0=20，BHz=400KHz，求（，求（1）中心頻率處總）中心頻率處總增益增益AuS（2）通頻帶）通頻帶BSHz=?（3）每級的諧

40、振頻率）每級的諧振頻率f01=?，f02=?20020212)(2200uuSAjA（1）中心頻率處中心頻率處增益：增益：（2）求通頻帶：）求通頻帶：KHzKHzBBHzSHz56640022120ffQSTKHzBfHzS20021MHzfffS5 .102 . 07 .10001MHzfffS9 .102 . 07 .10002解：解：（3）求諧振頻率：）求諧振頻率：2021年10月15日54三、調諧放大器的穩(wěn)定性三、調諧放大器的穩(wěn)定性 造成不穩(wěn)定的原因：造成不穩(wěn)定的原因： 結電容結電容Cbc在高頻時產生的內部反饋。當反饋達到一定在高頻時產生的內部反饋。當反饋達到一定程度時，會出現自激振蕩

41、。程度時，會出現自激振蕩。 解決方法：解決方法： 1. 從選擇器件著手，從選擇器件著手， 選擇選擇Cbc小的晶體管；小的晶體管； 2. 從電路著手，設法使其單向化。常用方法有：從電路著手，設法使其單向化。常用方法有： （1）中和法：用外部反饋電路抵消內部反饋。）中和法：用外部反饋電路抵消內部反饋。 （2）失配法：靠負載的失配抑制內部反饋，）失配法：靠負載的失配抑制內部反饋， 但以犧牲增益為代價。但以犧牲增益為代價。2021年10月15日55（1 1）中和法中和法1.1.原理電路：原理電路：2.2.中和原理中和原理：INCbcCNCN1N2N3If通過外部反饋電流通過外部反饋電流I IN N來抵

42、消來抵消晶體管內部反饋電流晶體管內部反饋電流If 。3.3.優(yōu)點：優(yōu)點：電路簡單，電路簡單， CN很小如豆粒大。很小如豆粒大。外加電容外加電容CN來抵消來抵消Cbc的影響。的影響。2021年10月15日564.4.缺點：缺點：1 1） C CN N是固定的不隨頻率而變化，因此只能在某一頻率起作用。是固定的不隨頻率而變化，因此只能在某一頻率起作用。2 2）與）與C Cb bc c并聯(lián)的還有并聯(lián)的還有 r rb bc c ，中和電路也應對稱，但實現困難。，中和電路也應對稱，但實現困難。3 3）考慮分布參數和溫度變化等因素，中和效果有限，難實現全）考慮分布參數和溫度變化等因素，中和效果有限，難實現全

43、頻段內的中和。頻段內的中和。5.5.應用：應用：一般用于中放。（收音機中常采用此方法）一般用于中放。（收音機中常采用此方法）2021年10月15日57（2 2）失配法失配法1.原理電路：原理電路：2.工作原理：工作原理： 通過增大負載通過增大負載，使輸出回路嚴重失配，輸出電壓相應減小，使輸出回路嚴重失配，輸出電壓相應減小，從而使內部反饋電流減小。從而使內部反饋電流減小。3.優(yōu)點優(yōu)點：能在頻率較寬的范圍內削弱內部反饋的影響能在頻率較寬的范圍內削弱內部反饋的影響。T1T2YiY0UiU0 由于共基極電路的輸入導納由于共基極電路的輸入導納較大，使負載導納增加，而較大，使負載導納增加，而T T1 1的

44、的輸出導納較小，使之失配。從而輸出導納較小，使之失配。從而減弱反饋，提高穩(wěn)定性。減弱反饋，提高穩(wěn)定性。4.缺點：缺點：增益略有下降（失配引起）、電路復雜增益略有下降（失配引起）、電路復雜。2021年10月15日58第四節(jié)第四節(jié) 集成調諧放大器及集中選擇濾波器集成調諧放大器及集中選擇濾波器前述各種調諧放大器均由分立元件構成，存在的問題：前述各種調諧放大器均由分立元件構成，存在的問題：1）由于引線帶來的自感、分布電容等，制約了頻率的提高。）由于引線帶來的自感、分布電容等，制約了頻率的提高。2）由于布線的寄生反饋而引起寄生振蕩。）由于布線的寄生反饋而引起寄生振蕩。3）由于焊點多，使電路的可靠性隨之下

45、降。）由于焊點多，使電路的可靠性隨之下降。集成電路的優(yōu)點：集成電路的優(yōu)點： 體積減小，外接引線、焊點減少，提高頻率，穩(wěn)定性、體積減小，外接引線、焊點減少，提高頻率，穩(wěn)定性、可靠性都有所提高?？煽啃远加兴岣摺＜呻娐返娜秉c：集成電路的缺點： 制造電感和電容困難，用等效電路代替，精度低。制造電感和電容困難，用等效電路代替，精度低。2021年10月15日59集成調諧放大器的構成集成調諧放大器的構成：集中選擇濾波器和集成線性放大組件集中選擇濾波器和集成線性放大組件集中選擇集中選擇濾波器濾波器集成線性集成線性放大組件放大組件UiU0集成調諧放大器集成調諧放大器集成調諧放大器的優(yōu)點集成調諧放大器的優(yōu)點:

46、1. 選擇電路集中，可減小晶體管參數對回路的影響，保證選擇電路集中，可減小晶體管參數對回路的影響，保證 Au、B、K0.1 等指標的穩(wěn)定。等指標的穩(wěn)定。2. 可單獨調整，減少生產周期?？蓡为氄{整，減少生產周期。3. 體積小，可靠性高、穩(wěn)定性體積小，可靠性高、穩(wěn)定性 高。高。由于上述原因常將調諧放大器的選頻和放大分開完成：由于上述原因常將調諧放大器的選頻和放大分開完成：2021年10月15日60一、集成線性放大組件一、集成線性放大組件（一）（一）.4E307 集成塊集成塊原理電路：原理電路：1.結構：在一塊基片上制成差分對結構：在一塊基片上制成差分對 （T1、T2）,恒流源恒流源 (T3)。12

47、3456789101112T1T22.5K1kD500T31）4，6及及7，8可在外部短接?？稍谕獠慷探?。2）7，8可在外部接電阻以增大恒流可在外部接電阻以增大恒流源的負反饋，使之接近理想電流源。源的負反饋，使之接近理想電流源。3）1，5可外接偏壓，調整恒流源的電流；可外接偏壓，調整恒流源的電流；5接負電源。接負電源。4）2，10和和11，12分別為輸入、輸出端。分別為輸入、輸出端。2021年10月15日61二、集中選擇濾波器二、集中選擇濾波器1.1.石英晶體濾波器石英晶體濾波器2.2.壓電陶瓷濾波器壓電陶瓷濾波器3.3.聲表面波濾波器聲表面波濾波器體積小體積小成本低成本低選擇性好選擇性好頻率

48、穩(wěn)定頻率穩(wěn)定常用的集中選擇濾波器有：常用的集中選擇濾波器有：集中選擇濾波器的優(yōu)點：集中選擇濾波器的優(yōu)點：2021年10月15日62（一）石英晶體濾波器（一）石英晶體濾波器1.1.石英晶體的特性及其等效電路：石英晶體的特性及其等效電路：成分：成分：化學成分是二氧化硅（化學成分是二氧化硅（ SIO2 ）。）。結構：結構：是一種六棱柱型結晶體，其導電性能與晶格方向有關。是一種六棱柱型結晶體，其導電性能與晶格方向有關。將其按不同方位切割，可切成不同切型的晶片，則它們的工作將其按不同方位切割，可切成不同切型的晶片，則它們的工作頻率、溫度特性及參數各不相同。頻率、溫度特性及參數各不相同?；咎匦裕夯咎匦?/p>

49、：是是壓電效應壓電效應。 正壓電效應正壓電效應-機械力作用于晶體時，晶片兩面機械力作用于晶體時，晶片兩面將產生異性電荷；其值與晶片的變將產生異性電荷；其值與晶片的變形量有關。形量有關。+-石英晶片石英晶片壓電效應壓電效應2021年10月15日63固有頻率固有頻率：當晶片幾何尺寸和結構一定時，它本身有：當晶片幾何尺寸和結構一定時，它本身有一個固定的機械振動頻率一個固定的機械振動頻率f固固 ；諧振頻率：諧振頻率：當外加頻率當外加頻率 f外外=f固固 時產生諧振，此時機械時產生諧振，此時機械振動最強，電路中的高頻電流最大。振動最強，電路中的高頻電流最大。晶片越薄，頻率越高、強度越差，加工越難，所以一

50、般晶片越薄，頻率越高、強度越差，加工越難，所以一般基頻基頻106 Cq很小很小 0.005 0.1pF（動態(tài)電容，等效于彈性）（動態(tài)電容，等效于彈性） Lq很大很大 10m 幾幾10H（動態(tài)電感，等效于機械慣性）（動態(tài)電感，等效于機械慣性） rq很小很小 100 （動態(tài)電阻，等效于摩擦損耗）（動態(tài)電阻，等效于摩擦損耗） C0較小較小 2 5pF（晶片間的靜態(tài)電容）（晶片間的靜態(tài)電容）若工作在基頻，只有若工作在基頻，只有C0 、 Lq1 、 Cq1 、 rq1支路有效，其余開路。支路有效，其余開路。工作在基頻工作在基頻工作在工作在3次諧波頻次諧波頻1 1、石英晶體的特性及其等效電路、石英晶體的特

51、性及其等效電路2021年10月15日662. 晶體阻抗特性分析晶體阻抗特性分析當晶體工作在某一頻率時，其等效電路可簡化為當晶體工作在某一頻率時，其等效電路可簡化為：rqCqC0Lq由由等效電路可知，它有兩個諧振頻率：等效電路可知，它有兩個諧振頻率：串聯(lián)串聯(lián)諧振頻率：諧振頻率：并聯(lián)并聯(lián)諧振頻率：諧振頻率：qqSCLf21000021121CCfCCfCCCCLfqSqSqqqP02CCfffqSSP可見，其值相距很近，約為幾十可見，其值相距很近，約為幾十 幾百幾百Hz。由等效電路，在忽略由等效電路，在忽略rq條件下，晶體的等效阻抗為：條件下，晶體的等效阻抗為：C0Cq2021年10月15日672

52、2000111111)1()(PsqqqqCjCjCjLjCjCjLjjZZ P S感性感性容性容性容性容性討論：討論：當 = S , Z=0; （串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振）當 = P , Z= ; （并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振）當 P , Z= -jX; (呈容性呈容性) 當 S P , Z= jX; (呈感性呈感性) 所以，其曲線如圖：所以，其曲線如圖：2021年10月15日68例：利用表例：利用表2-3所列所列2.5MHz晶體的參數，求晶體的參數，求fs與與fp之差。之差。HzMHzCCfffqSSP5 .5252101 . 25 . 2240可見可見fs與與fp之差極小，在電感區(qū)曲線將有很大斜率，阻抗之

53、差極小，在電感區(qū)曲線將有很大斜率，阻抗變化非常快，對穩(wěn)定頻率有利。變化非?？欤瑢Ψ€(wěn)定頻率有利。因此，晶體經常工作在電感區(qū)。因此，晶體經常工作在電感區(qū)。Z P S感性感性容性容性容性容性2021年10月15日69rqCqC0Lq220111)(PsCjjZZ P S感性感性容性容性容性容性結論結論1、石英晶體的特性：、石英晶體的特性：（1）壓電效應）壓電效應（2）等效電路）等效電路（3）串聯(lián)）串聯(lián)諧振頻率：諧振頻率： （4）并聯(lián)）并聯(lián)諧振頻率：諧振頻率：qqSCLf21021CCffqSP02CCfffqSSP2.等效阻抗等效阻抗2021年10月15日70（二）（二）陶瓷濾波器陶瓷濾波器1.1.二端陶瓷濾波器二端陶瓷濾波器2.2.三端陶瓷濾波器三端陶瓷濾波器3.3.四端陶瓷濾波器四端陶瓷濾波器體積小體積小耐熱、耐濕，受外界環(huán)境影響小。耐熱、耐濕，受外界環(huán)境影響小。常用的陶瓷濾波器有：常用的陶瓷濾波器有：陶瓷濾波器的優(yōu)點：陶瓷濾波器的優(yōu)點：某些陶瓷材料也具有壓電效應，利用這種壓電效應可制成濾某些陶瓷材料也具有壓電效應，利用這種壓電效應可制成濾波器，稱為陶瓷濾波器。波器，稱為陶瓷濾波器。2021年10月15日711. 二端陶瓷濾波器二