通信電子電路第二章 第1～2節(jié)

1、 第第2章章 小信號調(diào)諧放大器小信號調(diào)諧放大器2.1 2.1 概述概述 2.2 2.2 LC諧振回路諧振回路 2.3 2.3 單調(diào)諧放大器單調(diào)諧放大器 2.4 2.4 晶體管高頻等效電路及頻率參數(shù)晶體管高頻等效電路及頻率參數(shù) 2.5 2.5 高頻調(diào)諧放大器高頻調(diào)諧放大器 2.6 2.6 調(diào)諧放大器的級聯(lián)調(diào)諧放大器的級聯(lián)2.7 2.7 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 2.8 2.8 集中選頻小信號調(diào)諧放大器集中選頻小信號調(diào)諧放大器 本章內(nèi)容本章內(nèi)容返回總目錄返回總目錄（一）本章重點（一）本章重點 1.1.并聯(lián)諧振回路的選頻作用；并聯(lián)諧振回路的選頻作用； 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) ( (Q)

2、 - quality factor) - quality factor 2. 2.諧振回路的接入方式；諧振回路的接入方式； 3.3. 晶體管高頻等效電路，混合晶體管高頻等效電路，混合 等效電路，等效電路， 4.4. 晶體管晶體管Y參數(shù)等效電路，晶體管的高頻放參數(shù)等效電路，晶體管的高頻放 大能力及頻率參數(shù)；大能力及頻率參數(shù)； 5.5. 高頻單調(diào)諧放大器的選頻功能和諧振電壓高頻單調(diào)諧放大器的選頻功能和諧振電壓 放大倍數(shù)計算；放大倍數(shù)計算； 6.6.多級單調(diào)諧回路放大器。多級單調(diào)諧回路放大器。本章重點與難點本章重點與難點（二）本章難點（二）本章難點 1. 1. 晶體管晶體管Y Y參數(shù)等效電路，晶體管

3、的參數(shù)等效電路，晶體管的 高頻放大能力高頻放大能力 2. 2. 高頻單管單調(diào)諧放大器的選頻功能高頻單管單調(diào)諧放大器的選頻功能 和諧振電壓放大倍數(shù)計算；和諧振電壓放大倍數(shù)計算； 21 概述 小信號調(diào)諧放大器放大某一頻率范圍的高頻小信號 構(gòu)成無線電設(shè)備的主要電路,由放大電路和選頻電路（諧振電路）組成。 主要研究研究：放大倍數(shù)和選頻性能。 在無線電技術(shù)中，經(jīng)常會遇到這樣一個問題所接收到的信號很弱，而這樣的信號又往往是與干擾信號同時進入接收機的。我們希望將有用的信號得到放大，而把其它無用的干擾信號抑制掉。借助于選頻放大器，便可達到此目的。小信號調(diào)諧放大器便是這樣一種最常用的選頻放大器，即有選擇地對某一

4、頻率的信號進行放大的放大器。 一一、調(diào)諧放大器分類調(diào)諧放大器分類小信號調(diào)諧放大器小信號調(diào)諧放大器 小信號：小信號：輸入信號輸入信號 要要 求：求：增益足夠大，通頻帶足夠?qū)挘鲆孀銐虼?，通頻帶足夠?qū)挘?選擇性好，工作在甲類，多用于接收機；選擇性好，工作在甲類，多用于接收機；vmvmv二、電路特點二、電路特點 采用采用諧振回路諧振回路作為放大器的集電極負載作為放大器的集電極負載三、組成與作用三、組成與作用 主要主要由放大器和諧振回路組成由放大器和諧振回路組成 作用作用: :放大放大 、選頻、選頻四、技術(shù)指標四、技術(shù)指標(2)(2) 抑制無用信號的能力抑制無用信號的能力即有足夠的選擇性：即有足夠的選

5、擇性：放大器對其它頻率信號抑制能力的衡量。放大器對其它頻率信號抑制能力的衡量。 1.1.放大能力放大能力 用諧振時的放大倍數(shù)用諧振時的放大倍數(shù) K0 表示。表示。2.2.選頻性能選頻性能 (1) (1) 通過有用信號的能力通過有用信號的能力 即具有一定的通頻帶：即具有一定的通頻帶： 放大器能有效放大的頻率范圍放大器能有效放大的頻率范圍2.2 諧振回路諧振回路主要討論并聯(lián)諧振回路主要討論并聯(lián)諧振回路 一、并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振回路比較一、并聯(lián)諧振與串聯(lián)諧振回路比較1. 1. 電路電路r0 :串諧電路的空載諧振阻抗串諧電路的空載諧振阻抗。R0:并諧電路的空載諧振阻抗并諧電路的空載諧振阻抗對信號源而言，

6、對信號源而言，L，C 三者是并聯(lián)關(guān)系三者是并聯(lián)關(guān)系對信號源而言，對信號源而言，L，C 三者是串聯(lián)關(guān)系三者是串聯(lián)關(guān)系并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路2. 2. 諧振條件諧振條件 當當 時，時，得得諧振頻率諧振頻率 CL 1 LC10 IU，串聯(lián)、并聯(lián)諧振回路的諧振頻率相等串聯(lián)、并聯(lián)諧振回路的諧振頻率相等 諧振意義：諧振時，諧振意義：諧振時， 同相。同相。 3.3.導(dǎo)納或阻抗導(dǎo)納或阻抗 )1(0LCjGY)1(0CLjrZ并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振4.4. 阻抗特性曲線阻抗特性曲線的的有有功功功功率率或或諧諧振振時時）的的無無功功功功率率（或或諧諧振振時時00RrCLQ C）

7、C）L（1/L（1/ 諧振時的電抗諧振時的電抗 諧振電阻R諧振電阻R0 00 00 0QCRLRQ0000并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振Q用途：可以衡量諧振現(xiàn)象的尖銳程度用途：可以衡量諧振現(xiàn)象的尖銳程度串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振0 00 00 0諧振電阻r諧振電阻rC）C）L（1/L（1/ 諧振時的電抗諧振時的電抗 Q0000rC1rLQ5. 5. 品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)-quality factor-quality factor)1(0LCjGY其中，電導(dǎo)其中，電導(dǎo) 001RG 寫成指數(shù)形式為寫成指數(shù)形式為： j je eY YY Y 2 22 20 0) )L L1 1- -C C( (G GY Y0 01 1G GL

8、 L1 1C Ctgtg（單位為西門子（單位為西門子S） 導(dǎo)納角為：（單位為弧度導(dǎo)納角為：（單位為弧度rad）等效阻抗等效阻抗Y Y1 1Z Z 二、并聯(lián)諧振回路二、并聯(lián)諧振回路 1. 1. 并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路的阻抗特性的阻抗特性 Y為等效導(dǎo)納為等效導(dǎo)納200200)(11ffffQRYZ引入品質(zhì)因數(shù)后，引入品質(zhì)因數(shù)后，(自行推導(dǎo)自行推導(dǎo))在實際中，有時用阻抗形式比較方便，故在實際中，有時用阻抗形式比較方便，故220)1(11LCGYZ當回路諧振時，當回路諧振時， CLCLCCL001 稱為諧振回路的特性阻抗。稱為諧振回路的特性阻抗。CLCRLRCLRQ000000 當 時，有 LC10

9、 CL001 回路處于諧振狀態(tài)。此時，回路阻抗最大，回路阻抗最大，回路為純電阻?；芈窞榧冸娮??；芈分C振時的電阻稱為諧振電阻，角頻率稱為諧振角頻率。 CRLRQ00000回路回路 Q Q值的越大，阻抗值的越大，阻抗特性曲線越尖銳。反之，特性曲線越尖銳。反之，阻抗特性曲線越平坦阻抗特性曲線越平坦 200200)(1ffffQRZ 2.并聯(lián)諧振回路的選頻特性設(shè)信號源為恒流源 ，響應(yīng)為回路電壓。SIU20020)(1ffffQUZIUmS相位角： )(00ffffacrtgQUm為諧振時電壓幅值 3. 并聯(lián)諧振回路的諧振曲線分析 在諧振點附近， f f00000002)(ffffffffffff200

10、2)(1ffffQUUm簡化為： 20)2(11ffQUUm：信號頻率偏離諧振點的量0fff 稱為諧振曲線的相對抑制比 ，它反映了回路對偏離諧振頻率的抑制能力。 mUU(1)(1)通頻帶通頻帶 在無線電技術(shù)中，常把 從1下降到 （以dB表示，從0下降到-3dB）處的兩個頻率 和 的范圍叫做通頻帶，以符號B表示。 mUU211f2f12ffB當: 得: 有: 兩式相減 : 得到21)2(1120ffQUUm120ffQ1)(21)(2001002fffQfffQ2)(2012fffQ得:-QfB0(1)(1)通頻帶通頻帶 QfB0QfB0與諧振頻率成之比，與品質(zhì)因數(shù)成反比與諧振頻率成之比，與品質(zhì)

11、因數(shù)成反比20)2(11ffQUUm(2)選擇性 通常對某一頻率偏差 下 的值記為 叫做回路對這一指定頻偏下的選擇性。即 值愈小選擇性愈高。值愈小選擇性愈高。 選擇性是諧振回路的另一個重要指標，它表示回路對通頻帶以外干擾信號的抑制能力。fmUU矩形系數(shù)矩形系數(shù): : 對同一回路提高通頻帶和改善選擇性是矛盾的。對同一回路提高通頻帶和改善選擇性是矛盾的。Q Q越高越高選擇性越好，但通頻帶越窄。為了保證較寬的通頻帶就得選擇性越好，但通頻帶越窄。為了保證較寬的通頻帶就得降低選擇性的要求。降低選擇性的要求。 一個理想的諧振回一個理想的諧振回路，其幅頻特性應(yīng)路，其幅頻特性應(yīng)是一個矩形，在通是一個矩形，在通

12、頻帶內(nèi)信號可以無頻帶內(nèi)信號可以無衰減地通過，通頻衰減地通過，通頻帶以外衰減為無限帶以外衰減為無限大大 實際諧振回路選頻性能的好壞，應(yīng)以其幅頻特性接近矩形的程度來衡量。為了便于定量比較，引用“矩形系數(shù)”這一指標。 矩形系數(shù)的定義為：諧振回路的值下降到0.1時，頻帶寬度與值下降到0.7時，頻帶寬度之比。用符號表示： 理想濾波器矩形系數(shù)為1 7.01.0BBK實際回路的矩形系數(shù)為實際回路的矩形系數(shù)為： 1010007 . 01 . 01 . 0QfQfBBKQffB01 . 01022.2.22.2.2負載和信號源內(nèi)阻對諧振電路的影響負載和信號源內(nèi)阻對諧振電路的影響 考慮負載和信號源內(nèi)阻時，并聯(lián)諧振

13、電路如圖考慮負載和信號源內(nèi)阻時，并聯(lián)諧振電路如圖諧振頻率，仍為: 回路的品質(zhì)因數(shù)為:LC10)(110000LsLGGGLLGLRQ G為回路的總電導(dǎo)下降下降!LC10 )(1000LsLGGGLLRQ 0001LGQ 不變不變 下降下降 說明說明：Q0 是在沒接入負載、信號源時的品質(zhì)因數(shù)，是在沒接入負載、信號源時的品質(zhì)因數(shù)， 稱為無載（或空載）品質(zhì)因數(shù)。稱為無載（或空載）品質(zhì)因數(shù)。 QL 為有載品質(zhì)因數(shù)。為有載品質(zhì)因數(shù)。 QL Q0所以，所以，有載時，電路通頻帶有載時，電路通頻帶 , , 選擇性選擇性 。LSLSLRRRRGGGGQQ0000011. LSLRRRRQQ0001 已知已知 Q

14、0 求求QL2.2.負載和信號源內(nèi)阻含有電抗成分（一般是容性）負載和信號源內(nèi)阻含有電抗成分（一般是容性）注意：注意：考慮了負載電容和信號源輸出電容后，考慮了負載電容和信號源輸出電容后，在諧振回路的諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)等的計算在諧振回路的諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)等的計算中，式中的電容都要以中，式中的電容都要以 代入。代入。如：諧振如：諧振頻率頻率 回路總電容回路總電容為為：LSCCCC C LC10 2.2.32.2.3、諧振回路的接入方式、諧振回路的接入方式 上述諧振回路中，信號源和負載都是直接并在上述諧振回路中，信號源和負載都是直接并在L、C元件上。元件上。因此存在以下三個問題：因此存在以下三個問題

15、：第一，第一，諧振回路諧振回路Q 值大大下降值大大下降，不能滿足實際要求；，不能滿足實際要求；第二，信號源和負載電阻常常是不相等的，即阻抗不匹第二，信號源和負載電阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。負載上得到的功率可能很小配。負載上得到的功率可能很??；第三，信號源輸出電容和負載電容影響回路的諧振頻率。第三，信號源輸出電容和負載電容影響回路的諧振頻率。 解決這些問題的途徑解決這些問題的途徑是采用是采用“阻抗變換阻抗變換”的方法，使信號源或負載不直接并入回路的方法，使信號源或負載不直接并入回路的兩端，而是經(jīng)過一些簡單的變換電路，的兩端，而是經(jīng)過一些簡單的變換電路，把它們折算到回路兩端。把它們折算到回路

16、兩端。 1.1.變壓器接入方式變壓器接入方式 LLRNNR221,)( 1NN21L,LRR若若則則LC10LRQ0L ,0/LSRRRR （1 1）（2 2）2.2.自耦變壓器接入（電感抽頭接入）自耦變壓器接入（電感抽頭接入） LLRNNR221,)( L,LRR3.3.電容抽頭接入電容抽頭接入電容的串、并聯(lián)等效變換：電容的串、并聯(lián)等效變換： 2211)1(cpcQCCQrRCrrCQc 11 RCCRQPPc 1串聯(lián)串聯(lián) 并聯(lián)并聯(lián) 等等效效變變換換關(guān)關(guān)系系 CCrQRpc21CQ其中：其中：L2121L22LS,C,LR)CCC(R)CC(rQR1CCC121LLRR ,電容負載等效變換說

17、明：說明：（1 1） oo n 11 , , 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) n 可改變折算電阻數(shù)值?？筛淖冋鬯汶娮钄?shù)值。 n 越小，越小，RL 與回路接入部分越少，對回路影響越小，與回路接入部分越少，對回路影響越小， 越大。越大。 LR（3 3）當外接負載不是純電阻，包含有電抗成分時，上）當外接負載不是純電阻，包含有電抗成分時，上述等效變換關(guān)系仍適用。述等效變換關(guān)系仍適用。 LLRnR2,1 LLCnC2, （2 2）對于電容抽頭接入，接入系數(shù)為）對于電容抽頭接入，接入系數(shù)為211CCCn SSRnR2,1 SSnII ,（4 4）為區(qū)別）為區(qū)別信號源和負載信號源和負載與回路的與回路的接入系接入系數(shù)數(shù) ，在下面，

18、在下面信號源和負載信號源和負載均采用部分接入的均采用部分接入的電路中，規(guī)定電路中，規(guī)定: : n1 為信號源與回路的接入系數(shù)，為信號源與回路的接入系數(shù)， n2 為負載與回路的接入系數(shù)。為負載與回路的接入系數(shù)。（4 4）諧振回路信號源的部分接入的折算方法與）諧振回路信號源的部分接入的折算方法與上述負載的接入方式相同。上述負載的接入方式相同。 SSRnR2,1 SSnII ,諧振回路的信號源采用部分接入的方法諧振回路的信號源采用部分接入的方法 對諧振回路的信號源同樣可采用部分接入的方法，對諧振回路的信號源同樣可采用部分接入的方法，折算方法相同。折算方法相同。例如圖例如圖2-192-19所示電路中，信號源所示電路中，信號源內(nèi)阻從內(nèi)阻從2-32-3端折算到端折算到1-31-3端，電流源也要折算到端，電流源也要折算到1-31-3端，計算式為端，計算式為 （2-372-37） （2-382-38）