通信電子線路高頻小信號(hào)放大器

1、3.1概述概述3.2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)3.3單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器3.4雙調(diào)諧回路諧振放大器雙調(diào)諧回路諧振放大器3.5諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器的穩(wěn)定性3.6調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路 諧振放大器諧振放大器1、高頻小信號(hào)放大器的特點(diǎn)、高頻小信號(hào)放大器的特點(diǎn) 頻率較高頻率較高 中心頻率一般在幾百中心頻率一般在幾百kHz到幾百到幾百M(fèi)Hz頻帶寬度在幾頻帶寬度在幾khz到幾十到幾十MHz 小信號(hào)小信號(hào) 信號(hào)較小故工作在線性范圍內(nèi)信號(hào)較小故工作在線性范圍內(nèi)(甲類放甲類放大器大器) 高頻放大 fs fs 本地

2、振蕩 fo 混頻 fo fs = fi fi 低頻放大 檢波 中頻放大 F F 2、高頻小信號(hào)放大器的分類、高頻小信號(hào)放大器的分類按所用的器件：按所用的器件：晶體管（晶體管（BJT)、場(chǎng)效應(yīng)管（、場(chǎng)效應(yīng)管（FET)、集電電路（、集電電路（IC)按頻譜寬度：按頻譜寬度：窄帶放大器和寬帶放大器窄帶放大器和寬帶放大器按電路形式：按電路形式：?jiǎn)渭?jí)放大器和級(jí)聯(lián)放大器單級(jí)放大器和級(jí)聯(lián)放大器按負(fù)載性質(zhì)：按負(fù)載性質(zhì)：諧振放大器和非諧振放大器諧振放大器和非諧振放大器諧振放大器是采用諧振回路作負(fù)載的放大器，具有放諧振放大器是采用諧振回路作負(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大、濾

3、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，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成。種濾波器組成，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成。i0Vlog20VVAioplog10PPA1)增益：（放大系數(shù)）增益：（放大系數(shù)） 電壓增益： 功率增益：分貝表示：2)通頻帶：通頻帶： 放大器的電壓增益下降到最大值的放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時(shí)，所對(duì)倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用B=2 f 0.7表示。表示。 2 f 0.7也稱為也稱為3分貝帶寬。分貝帶寬。iVVAoVi0PPPA 3、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo) f f0 2f0.2

4、 0.7 1 f 2f0.7 0VVAA0.5210f0PPAA為什么要求通頻帶？為什么要求通頻帶？放大器所放大的一般都是已調(diào)制的信號(hào)，已調(diào)制的信號(hào)放大器所放大的一般都是已調(diào)制的信號(hào)，已調(diào)制的信號(hào)都包含一定譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶，讓必都包含一定譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶，讓必要的信號(hào)頻譜分量通過放大器。要的信號(hào)頻譜分量通過放大器。與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和回路的等效品質(zhì)因數(shù)回路的等效品質(zhì)因數(shù)QL。此外，放大器的總通頻帶，隨著。此外，放大器的總通頻帶，隨著級(jí)數(shù)的增加而變。并且通頻帶愈寬，放大器增益愈小。

5、級(jí)數(shù)的增加而變。并且通頻帶愈寬，放大器增益愈小。3)選擇性選擇性從各種不同頻率的信號(hào)的總和（有用的和有害的）從各種不同頻率的信號(hào)的總和（有用的和有害的）中選出有用信號(hào)，抑制干擾信號(hào)的能力稱為放大器的選中選出有用信號(hào)，抑制干擾信號(hào)的能力稱為放大器的選擇性。選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。擇性。選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。 矩形系數(shù)矩形系數(shù)按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實(shí)際按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實(shí)際曲線接近理想曲線的程度，引入曲線接近理想曲線的程度，引入“矩形系數(shù)矩形系數(shù)”，它表示，它表示對(duì)鄰道干擾的抑制能力。對(duì)鄰道干擾的抑制能力。7.01.0122ffKr

6、o7 . 001. 0r0.0122ffK f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 實(shí)際 2 f 0.1, 2 f 0.01分別為放大倍數(shù)下降至分別為放大倍數(shù)下降至0.1和和0.01處的處的帶寬，帶寬，Kr愈接近于愈接近于1越好。越好。nv0nAAdfAVf0AAVnfn 抑制比抑制比表示對(duì)某個(gè)干擾信號(hào)表示對(duì)某個(gè)干擾信號(hào)fn 的抑制能力，用的抑制能力，用dn表示。表示。An為干擾信號(hào)的放大倍數(shù)，為干擾信號(hào)的放大倍數(shù)，Av0為諧振點(diǎn)為諧振點(diǎn)f0的放大倍數(shù)。的放大倍數(shù)。 例例 Av0 = 100 An = 1 用分貝表示用分貝表示dn(dB) = 20 lgdndB40

7、dB1001100nn)(dd5)噪聲系數(shù)：噪聲系數(shù)：放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示：放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示： NF越接近越接近1越好越好在多級(jí)放大器中，前二級(jí)的噪聲對(duì)整個(gè)放大器的噪聲起決定在多級(jí)放大器中，前二級(jí)的噪聲對(duì)整個(gè)放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。以上這些要求，相互之間即有聯(lián)系又有矛盾。增益和穩(wěn)定性以上這些要求，相互之間即有聯(lián)系又有矛盾。增益和穩(wěn)定性是一對(duì)矛盾，通頻帶和選擇性是一對(duì)矛盾。故應(yīng)根據(jù)需要決定主是一對(duì)矛盾，通頻帶和選擇性是一對(duì)矛盾。故應(yīng)根據(jù)需要決定主次，進(jìn)行分析和討論。次，進(jìn)行分析和討論。 )(/)(/no

8、sonisiF輸輸出出信信號(hào)號(hào)噪噪比比輸輸入入信信號(hào)號(hào)噪噪比比PPPPN 4)工作穩(wěn)定性：工作穩(wěn)定性：指在電源電壓變化或器件參數(shù)變化時(shí)以上三參數(shù)的穩(wěn)定程度。指在電源電壓變化或器件參數(shù)變化時(shí)以上三參數(shù)的穩(wěn)定程度。為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級(jí)增益，為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級(jí)增益，選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用中和或失配方法等。選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用中和或失配方法等。 3. 2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)3.2.1形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）將晶體管看成四端網(wǎng)路為為自自變變量量和和輸輸出出電

9、電壓壓設(shè)設(shè)輸輸入入電電壓壓21VV212211VyVyIVyVyIofri2121:VVyyyyIIofri即即式中：式中：導(dǎo)導(dǎo)納納稱稱為為輸輸出出短短路路時(shí)時(shí)的的輸輸入入0112ViVIy傳傳輸輸導(dǎo)導(dǎo)納納稱稱為為輸輸入入短短路路時(shí)時(shí)的的反反向向0211VrVIy傳傳輸輸導(dǎo)導(dǎo)納納稱稱為為輸輸出出短短路路時(shí)時(shí)的的正正向向0122VfVIy導(dǎo)納導(dǎo)納稱為輸入短路時(shí)的輸出稱為輸入短路時(shí)的輸出0221VoVIy3. 2晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號(hào)等效電路與參數(shù) I1 V1 yi yrV2 I1 V2 yo yfV1 + + Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中原器件

10、把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中原器件RLC表示。用這表示。用這種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路就是所謂的種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路就是所謂的參參數(shù)等效電路。數(shù)等效電路。是是基基極極電電阻阻bb 是是發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)電電阻阻eb是是集集電電結(jié)結(jié)電電阻阻cb是是發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)電電容容ebC是是集集電電結(jié)結(jié)電電容容cbC等效電流發(fā)生器等效電流發(fā)生器表示晶體管放大作用的表示晶體管放大作用的ebmvg)(26)(,0mVmAIggcebmm稱稱為為跨跨導(dǎo)導(dǎo)引引起起自自激激一一部部分分到到輸輸入入端端. .可可能能將將輸輸出出的的交交流流電電壓壓反反饋饋cbC系數(shù)系數(shù)降低晶體管的電流放大降低晶體

11、管的電流放大高頻反饋,高頻反饋,在共集電極電路中引起在共集電極電路中引起bb3.2.2混合混合參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 b rbb gbe Ic Vce gce gmVbe b Ib gbc Cbc Cbe Vbe Vbe c e b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e rb c與與Cb c引起的容抗相比引起的容抗相比rb c可視為開路?？梢暈殚_路。rb e與與Cb e引起的容抗相比，引起的容抗相比，rb e可以忽略（視為開路）可以忽略（視為開路）rce與回路負(fù)載比較，可視為開路。與回路負(fù)載比較，可視為開路。簡(jiǎn)化后的等效電路如圖：簡(jiǎn)化后的等效電路如圖：這是對(duì)工作頻率較高時(shí)的簡(jiǎn)化電路

12、，這是對(duì)工作頻率較高時(shí)的簡(jiǎn)化電路，對(duì)工作頻率范圍不同時(shí)，對(duì)工作頻率范圍不同時(shí)，等效電路可進(jìn)行不同的簡(jiǎn)化。等效電路可進(jìn)行不同的簡(jiǎn)化。頻率低時(shí)可忽略電容的作用。頻率低時(shí)可忽略電容的作用。 混合混合等效電路中，電容，電阻并聯(lián)，在一定的頻率下：等效電路中，電容，電阻并聯(lián)，在一定的頻率下：3.2.3混合混合等效電路的簡(jiǎn)化等效電路的簡(jiǎn)化 b rbb gmVbe b Cbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 011ie2VVIyebbbebebbbcbebbbie111)(11YrYYrCCjry)(cbebebCCjY (一一) 令令V2 = 0，求，求yie、yfe。簡(jiǎn)化混合簡(jiǎn)化

13、混合等效電路，如圖所示。等效電路，如圖所示。 (1) 3.2.4Y參數(shù)等效電路與混合參數(shù)等效電路與混合等效電路參數(shù)等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換(2) 012fe2VVIyIVgIebm2 eb2VgImebbb1ebebbb1eb11YrVYYrVVebbb1m21YrVgIebbbm012fe11YrgVIyV)(cbebebCCjY V1小引起小引起I小小又又01VrbbgmVbebCbcCbeceII2I1V1cV2021re1VVIybbeb1rVIebbbbbebbbebbbeb1)1()/(YrrIYrICjgIV2cbbbebcb2111VCjrYCjVIebbb2bbcbeb1Yr

14、VrCjVebbb2cbbbebbb2bbcb111YrVCjrYrVrCjIebbbcbre1YrCjyebbeCjY (二二) 令令 ，求，求yre、yoe (3) 022oe1VVIyebbbbbm2cbebbb2bbcbm2cbebm2111YrrgVCjYrVrCjgVCjVgIIebbbbbmcb022oe111YrrgCjVIyV故故(1)、(2)、(3)、(4)中的中的Yb e可認(rèn)為相同?？烧J(rèn)為相同。ebbeCjYebcbCC(4)晶體管的高頻參數(shù)晶體管的高頻參數(shù)1）截止頻率）截止頻率時(shí)時(shí)的的頻頻率率的的頻頻值值隨隨著著工工作作頻頻率率下下降降到到低低2102001,1ffff

15、j由由于于由于由于0比比1大的多大的多,在頻率為在頻率為f時(shí)時(shí),|雖然下降到原來的雖然下降到原來的0.707但是仍然比但是仍然比1大的多大的多,因此晶體管還能起到放大的作用。因此晶體管還能起到放大的作用。2）特征頻率）特征頻率1120ff120ffTffT00, 1所以所以由于由于當(dāng)頻率增高，使當(dāng)頻率增高，使|下降到下降到1時(shí)的頻率。時(shí)的頻率。電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)與與f 的關(guān)系：的關(guān)系：TTTffffffffff或或者者,120故可以粗略計(jì)算在某工作頻率下的電流放大系數(shù)。故可以粗略計(jì)算在某工作頻率下的電流放大系數(shù)。3）最高振蕩頻率）最高振蕩頻率fmax1PGcbebbbmCCrgfmax4

16、21fmax表示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。在此工作表示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。在此工作頻率時(shí)晶體管已經(jīng)不能得到功率放大，當(dāng)頻率時(shí)晶體管已經(jīng)不能得到功率放大，當(dāng)ffmax時(shí)時(shí),無論使用無論使用什么方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。什么方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。fffTmax:頻頻率率參參數(shù)數(shù)的的關(guān)關(guān)系系晶體管的功率增益晶體管的功率增益 時(shí)的工作頻率時(shí)的工作頻率可以證明可以證明:C4R3LFCFC3R2R1C2P1R4P2abL+R1、R2、R3為偏置電阻，決定為偏置電阻，決定工作點(diǎn)，工作點(diǎn)， LF、CF為濾波電路，負(fù)壓供電為濾波電路，負(fù)壓供電 C4、L組成組成L、C諧振回路諧振回路 R

17、4是加寬回路通頻帶用是加寬回路通頻帶用 Rp是并聯(lián)回路本身的損耗是并聯(lián)回路本身的損耗所謂單調(diào)諧回路共發(fā)放大器就是晶體管共發(fā)電路和并聯(lián)所謂單調(diào)諧回路共發(fā)放大器就是晶體管共發(fā)電路和并聯(lián)回路的組合。所以前面分析的晶體管等效電路和并聯(lián)回路的回路的組合。所以前面分析的晶體管等效電路和并聯(lián)回路的結(jié)論均可應(yīng)用。結(jié)論均可應(yīng)用。3.3單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器等效電路分析等效電路分析因?yàn)橛懻摰氖切⌒盘?hào)，略去直流參數(shù)元件即可用因?yàn)橛懻摰氖切⌒盘?hào)，略去直流參數(shù)元件即可用Y參數(shù)參數(shù)等效電路模擬。等效電路模擬。 數(shù)學(xué)分析：由圖可知：數(shù)學(xué)分析：由圖可知： Y L代表由集電極代表由集電極C向右看的回路導(dǎo)納（對(duì)

18、外電路而言向右看的回路導(dǎo)納（對(duì)外電路而言Vc是上是上負(fù)下正，故負(fù)下正，故Ic有一負(fù)號(hào)）有一負(fù)號(hào)） ) 3()2() 1 (LccCoeifeccreiiebYVIVyVyIVyVyI C P1 gp P2 a b L Is Ys Vi + Ib yie1 yreVc YfeVi yoe gie2 Vc + Vo + c Ic iLoefecVYyyViLoefereiebVYyyyyI)1(1ie2221yPLjcjgPYpLLoefereieibiYyyyyVIY(3) = (2)(4) 代入代入(1) (4)放大器的輸入導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納: :放大器的質(zhì)量指標(biāo)放大器的質(zhì)量指標(biāo)1）電壓指標(biāo)

19、電壓指標(biāo)ioVVVA根據(jù)電壓變比關(guān)系：根據(jù)電壓變比關(guān)系：ab2oVpV1cabpVVc12oVppVLoefeicYypypVVpp1212ioVVVA222212111iepLLypLjCjGppYYLoefeLoefeLoefeYypypppYypypYypyp2121211212VA2221iepLypLjCjGY所以：所以：由于：由于：所以：所以：222ieieieoeoeoeCjgyCjgy：令令LjCpCpCjGpgpgpyppieoeieoefe1A22212222121V：所所以以；，納和輸出電容納和輸出電容分別是放大器的輸出導(dǎo)分別是放大器的輸出導(dǎo)和和其中其中oeoeCg輸入導(dǎo)

20、納和輸入電容。輸入導(dǎo)納和輸入電容。分別是下一級(jí)放大器的分別是下一級(jí)放大器的和和ie2ie2Cg2222122221;g ieoeieoeCpCpCCGpgpgp令令)1(A21VLjCjgyppfe則則0Lfe21VffQ2j1gyppA：可可寫寫成成附附近近時(shí)時(shí)在在諧諧振振角角頻頻率率的的導(dǎo)導(dǎo)納納，當(dāng)當(dāng)角角頻頻率率式式中中分分母母視視為為并并聯(lián)聯(lián)回回路路VA0的失諧的失諧是工作頻率對(duì)是工作頻率對(duì)式中式中000f,21ffffLC：是回路的等效品質(zhì)因數(shù)是回路的等效品質(zhì)因數(shù)gC0LQ電壓增益的相關(guān)結(jié)論電壓增益的相關(guān)結(jié)論的的函函數(shù)數(shù)是是工工作作頻頻率率 fV VA A，時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)0 0f f i i

21、e e2 22 22 2o oe e2 21 1f fe e2 21 1f fe e2 21 1V V0 0g gp pg gp pG Gp py yp pp pg gy yp pp pA A。180180，180180y y180180fefefefefefe而是而是的相差不是的相差不是，因此輸入和輸出之間，因此輸入和輸出之間一個(gè)相角一個(gè)相角是一個(gè)復(fù)數(shù)，它也有是一個(gè)復(fù)數(shù)，它也有的相位差。此外的相位差。此外號(hào)表明輸入和輸出有號(hào)表明輸入和輸出有-o ofefe18018000相位差才是相位差才是V V和和V V，當(dāng)頻率較低時(shí)，當(dāng)頻率較低時(shí)，i io o成反比。成反比。導(dǎo)導(dǎo)成正比，和回路的總電成正

22、比，和回路的總電與晶體管正向傳輸導(dǎo)納與晶體管正向傳輸導(dǎo)納fefevovog gy yA A2）功率增益功率增益放大器的輸入功率放大器的輸入功率上獲得的功率上獲得的功率輸出端負(fù)載輸出端負(fù)載諧振時(shí)諧振時(shí)：Piie2o0gP(：）；ioPPPG1ie2iigvP 2ie222ife12ie222abogpgVypgpVP1221222fe2221PoggyppGieieVoieieggAg：故故。體管的輸入導(dǎo)納體管的輸入導(dǎo)納分別是本級(jí)和下一級(jí)晶分別是本級(jí)和下一級(jí)晶和和ie21gieg）（：dblgG10GdbPoPo表示時(shí)表示時(shí)用用ie222oe21PogpgpG：，則則匹匹配配條條件件為為忽忽略略

23、回回路路本本身身的的損損耗耗oeiefeoeieiefeieioggygpgpgygpppp12212221222221(max)maxPo44G：故最大功率增益為故最大功率增益為 goe a b P1yfe vi gie2 P1goe 2 P1 P2 P2gie2 2 a b GP yfevi gie1 V i ie22oe21gPgPgg的的作作用用不不能能忽忽略略，考考慮慮到到在在實(shí)實(shí)際際情情況況下下GpGp，212212max1414)(OLieoefeieoefePoQQggygGpggyG式中：式中：為回路有載品質(zhì)因數(shù)為回路有載品質(zhì)因數(shù)LgQL01為為回回路路空空載載品品質(zhì)質(zhì)因因數(shù)

24、數(shù)POLGQ01稱稱為為回回路路的的插插入入損損耗耗21/1OLQQ3）放大器的通頻帶放大器的通頻帶做做放放大大器器的的諧諧振振曲曲線線隨隨f f而而變變化化的的曲曲線線，叫叫VoVAA20VoV211AAffQL 由于由于LLVoVQfffQA07 . 007 . 0f212,21A：故故則則如如果果。通通頻頻帶帶越越窄窄；反反之之越越寬寬可可見見：品品質(zhì)質(zhì)因因數(shù)數(shù)越越高高，CfffCfQCggCLgALLVo7 . 07 . 0000004221Q與通頻帶的關(guān)系：與通頻帶的關(guān)系：CfyppgyppfefeVo7 . 021214A故：故：當(dāng)當(dāng) 和和 為定值時(shí)（電路定了，其值也定了，帶寬增益

25、乘積為定值時(shí)（電路定了，其值也定了，帶寬增益乘積為常數(shù)）決定于為常數(shù)）決定于 與與 ，因?yàn)檫x擇管子時(shí)應(yīng)選取，因?yàn)檫x擇管子時(shí)應(yīng)選取 大的，大的，應(yīng)減少應(yīng)減少 ，但但 也不能取的太小，因?yàn)椴环€(wěn)定的電容的影響也不能取的太小，因?yàn)椴环€(wěn)定的電容的影響大。大。CfyPPgyPPA7 . 0fe21fe21Vo4CyfAfeV227.00設(shè)設(shè) P1、P2 =1帶寬增益乘積為一常數(shù)帶寬增益乘積為一常數(shù)feyCC02 fCCfey討論：討論：fey0VAC0VA7 . 02 ffeyCVAC1、當(dāng)當(dāng) 確定，確定，p1和和p2不變時(shí)，不變時(shí)， 只取決于只取決于 和和 的乘積，電容越大，通頻帶越寬，的乘積，電容越大

26、，通頻帶越寬， 變小。變小。2 、為了獲得高增益，寬頻帶，除了選用為了獲得高增益，寬頻帶，除了選用 較大的晶體較大的晶體管外，應(yīng)該盡量減小諧振回路的總電容管外，應(yīng)該盡量減小諧振回路的總電容 ，但是這樣會(huì)導(dǎo)致，但是這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。3、 對(duì)于寬帶而言，要使對(duì)于寬帶而言，要使 盡量大，諧振曲線不穩(wěn)定是盡量大，諧振曲線不穩(wěn)定是次要的，因?yàn)轭l帶很寬，對(duì)于窄帶放大器，次要的，因?yàn)轭l帶很寬，對(duì)于窄帶放大器， 盡量大，使盡量大，使諧振曲線穩(wěn)定（不會(huì)使通頻帶改變，以至引起頻率失真）。諧振曲線穩(wěn)定（不會(huì)使通頻帶改變，以至引起頻率失真）。4）單調(diào)諧放大器的選擇性單調(diào)諧放大器的選擇性以矩

27、形系數(shù)來分析：以矩形系數(shù)來分析：7 . 01 . 00.1r 22kff則則如如果果1 . 0AAV0V1 . 0ff2Q1101 . 0LL020.1Qf1102f111022k27 . 01 . 0r0.1ff：故矩形系數(shù)故矩形系數(shù)所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，故其鄰道，故其鄰道選擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點(diǎn)。選擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點(diǎn)。4、多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器、多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器若單級(jí)放大器的增益不能滿足要求，就可以采用多級(jí)級(jí)若單級(jí)放大器的增益不能滿足要求，就可以采用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大器。級(jí)聯(lián)后的放大器的增益、通頻帶和選擇

28、性都將發(fā)聯(lián)放大器。級(jí)聯(lián)后的放大器的增益、通頻帶和選擇性都將發(fā)生變化。生變化。1）增益增益mAAA21mVmV2V1AAAA則總增益為則總增益為級(jí)，各級(jí)的增益為級(jí)，各級(jí)的增益為如果放大器有如果放大器有、m m2）通頻帶通頻帶相相同同如如果果各各級(jí)級(jí)放放大大器器的的增增益益2m20L0mmmVmffQ211AAAA根據(jù)通頻帶的定義可以求根據(jù)通頻帶的定義可以求m級(jí)放大器的通頻帶級(jí)放大器的通頻帶21ffQ211AA2m20L0mm成成為為帶帶寬寬縮縮減減因因子子可可見見通通頻頻帶帶變變窄窄, ,121mXmf)2(7 . 0上面的分析表明上面的分析表明: 為了使總的通頻帶不變?yōu)榱耸箍偟耐l帶不變,每級(jí)

29、的帶寬都要增加為原每級(jí)的帶寬都要增加為原來的來的X倍。倍。 當(dāng)每級(jí)通頻帶加寬當(dāng)每級(jí)通頻帶加寬X倍時(shí)倍時(shí),每級(jí)的增益都會(huì)降低為原每級(jí)的增益都會(huì)降低為原來的來的1/X。LmmmQfff017 . 017 . 012212)2(3）選擇性選擇性( (以矩形系數(shù)為例以矩形系數(shù)為例) )時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng): :根根據(jù)據(jù)定定義義1 . 0AAV0VL0m1m1 . 0Qf1100)f2(12110022k117 . 01 . 01 . 0mmmmrff: :故故結(jié)論結(jié)論:單調(diào)諧回路特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單單調(diào)諧回路特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單,調(diào)試容易調(diào)試容易,但選擇但選擇性差性差,增益和通頻帶的矛盾比較突出。增益和通頻帶的矛盾比較突出。

30、它是改善放大器選擇性和解決放大器增益和通頻帶它是改善放大器選擇性和解決放大器增益和通頻帶之間矛盾的有效方法之一。之間矛盾的有效方法之一。3. 4雙調(diào)諧回路諧振放大器雙調(diào)諧回路諧振放大器是是不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的原原因因。生生，的的存存在在會(huì)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致致自自激激的的產(chǎn)產(chǎn)在在實(shí)實(shí)際際中中r re ey yFieLoerefeieiYyYyyyyY3.5.1自激產(chǎn)生的原因自激產(chǎn)生的原因FFFYgjbgF改變了回路的改變了回路的QL值值, , bF引起回路失諧。引起回路失諧。3. 5諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器的穩(wěn)定性gsLCyieYFYSYi gF是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負(fù)值，即呈負(fù)是頻率的函數(shù)，在

31、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，電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，QL增加，通頻帶減小，增增加，通頻帶減小，增益也因損耗的減少而增加，即負(fù)電導(dǎo)益也因損耗的減少而增加，即負(fù)電導(dǎo)gF供給回路能量，出現(xiàn)供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當(dāng)正反饋。當(dāng)gF = gs + gie（回路原有電導(dǎo)）則回路總電導(dǎo)（回路原有電導(dǎo)）則回路總電導(dǎo)g = 0，QL ，放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。，放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。0YyyyyYLoerefeieS1yyYyYYrefeLoeieS系系統(tǒng)統(tǒng)變變得得穩(wěn)穩(wěn)定定。 變變大大遠(yuǎn)遠(yuǎn)離離1 1，反反饋饋?zhàn)冏內(nèi)跞?，等等式式左左邊邊變變?/p>

32、的不不穩(wěn)穩(wěn)定定。 變變小小接接近近于于1 1，反反饋饋?zhàn)冏儚?qiáng)強(qiáng)，等等式式左左邊邊y y 討討論論：r re er re ey y當(dāng)當(dāng)Ys + Yi = 0 回路總電導(dǎo)回路總電導(dǎo)g = 0 放大器產(chǎn)生自激。放大器產(chǎn)生自激。此時(shí)放大器的反饋能量抵消了回路損耗能量，且電納部分此時(shí)放大器的反饋能量抵消了回路損耗能量，且電納部分也恰好抵消。表明放大器反饋的能量抵消回路損耗的能量，且也恰好抵消。表明放大器反饋的能量抵消回路損耗的能量，且電納部分也切好得到抵消。電納部分也切好得到抵消。 3.5.2放大器產(chǎn)生自激的條件放大器產(chǎn)生自激的條件還可推導(dǎo)穩(wěn)定系數(shù)還可推導(dǎo)穩(wěn)定系數(shù))cos(1)(2refereLoeie

33、sygggggSfeS S5 510101 1S S一般要求一般要求時(shí)穩(wěn)定時(shí)穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生自激，時(shí)產(chǎn)生自激， 當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng) 為穩(wěn)定系數(shù)為穩(wěn)定系數(shù)定義：定義：1S SrefeLoeieSyyYyYYfefeyy0,f因因此此, ,實(shí)實(shí)際際上上：由由于于工工作作頻頻率率feTforeCj90y0re，即即中中，電電納納起起主主要要作作用用，且且r re ey ySgGgggg2Loe1ies帶帶入入穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)如如果果令令，re0feV02120021CSy2Agg 2則則有有：如如果果gyACyggSfeVrefe3.5.3Avo與與S的關(guān)系的關(guān)系 討論：討論： (Avo)s與與f有關(guān)，有關(guān)，f (

34、Avo)s ，f yre 內(nèi)反饋厲害。內(nèi)反饋厲害。 選管應(yīng)選選管應(yīng)選 大些的為好大些的為好 (Avo)s只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。refeCy當(dāng)當(dāng)S = 5時(shí)，時(shí)，re0feVO2.5)(CyAs(Avo)s是保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益，稱為是保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益，稱為穩(wěn)定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，穩(wěn)定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，Avo不允許超過不允許超過(Avo)s。由于由于yre的存在，晶體管是一個(gè)雙向的器件，增強(qiáng)放大的存在，晶體管是一個(gè)雙向的器件，增強(qiáng)放大器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向

35、化。單向化的方法有：?jiǎn)蜗蚧姆椒ㄓ校褐泻头ㄖ泻头?消除消除yre的反饋的反饋失配法失配法 使使GL或或gs的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回路與晶體管匹配。路與晶體管匹配。在實(shí)際運(yùn)用中，中和法是外加一個(gè)電容抵消正反饋電容在實(shí)際運(yùn)用中，中和法是外加一個(gè)電容抵消正反饋電容的作用失配法：的作用失配法： 信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配； 晶體管輸出端負(fù)載不與晶體管的輸出阻抗匹配。晶體管輸出端負(fù)載不與晶體管的輸出阻抗匹配。 即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性3.5.4克服自激的方法克服自激的方法(1) (

36、1) 中和法：中和法： 在放大器線路中插入一個(gè)外加的反饋電路，使它的作用在放大器線路中插入一個(gè)外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。 具體線路：具體線路： AL1L2BCbcCNVi+ BAViCN+VoCbcCDL1L20VNCCLL11bc21cb21cb21NCNNCLLC 電橋平衡時(shí)，電橋平衡時(shí)，CDCD兩端的回路電壓兩端的回路電壓 不會(huì)反映到不會(huì)反映到ABAB兩端兩端, ,即對(duì)應(yīng)兩邊阻抗之比相等。即對(duì)應(yīng)兩邊阻抗之比相等。LoerefeieiYyyyyYsiefereoe0yyyyyYiesyyierefeoe0yyyyY BG1 Yg

37、Y0 yiyie YL 失配 BG2 復(fù)合管 使使Yi = yie，即使后項(xiàng)，即使后項(xiàng)0，則必須加大，則必須加大Y LoeLyy晶體管實(shí)現(xiàn)單向比，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一晶體管實(shí)現(xiàn)單向比，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一般采用共發(fā)一共基級(jí)聯(lián)放大。般采用共發(fā)一共基級(jí)聯(lián)放大。則則信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與信號(hào)源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本級(jí)晶體管的輸出阻抗匹配。本級(jí)晶體管的輸出阻抗匹配。原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到輸入電路的影響也原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到輸入電路的影響也隨之減小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。隨

38、之減小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。(2) 失配法失配法 ieiyy )(oerefereryyyyyfefyy re0yy復(fù)合管復(fù)合管y參數(shù)公式：參數(shù)公式：3. 中和法與失配法比較中和法與失配法比較中和法：中和法：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，增益高優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，增益高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶 因?yàn)榫w管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，不適于批量因?yàn)榫w管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。生產(chǎn)。 采用中和對(duì)放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變采用中和對(duì)放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果?；瘺]有改善效果。失配法：失配法：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 性能穩(wěn)定，能

39、改善各種參數(shù)變化的影響；性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作； 生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：增益低。缺點(diǎn)：增益低。輸入C30.047F3AG22680T1R10R65.1kR95.6k2kR3C40.047FC50.047FR7150R1110kC60.047FR122.7kC90.047F3AG22T2C7560pFC856pFTr13AG22T3R165.1kR131.5kR142002kR15C100.047F0.047FC113AG22T4R175.1kR180.047

40、FC1215V輸出R1910kR205. 1kC13C14560pF560pFTr215V穩(wěn)壓8V3.6.1二級(jí)共發(fā)二級(jí)共發(fā)-共基級(jí)聯(lián)中頻放大器電路共基級(jí)聯(lián)中頻放大器電路下圖表示國產(chǎn)某調(diào)幅通信機(jī)接收部分所采用的二級(jí)中頻放下圖表示國產(chǎn)某調(diào)幅通信機(jī)接收部分所采用的二級(jí)中頻放大器電路。大器電路。3.6 調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器振放大器器件器件MC1590具有工作頻率高，不易自激的特點(diǎn)，并帶有自動(dòng)增益控具有工作頻率高，不易自激的特點(diǎn)，并帶有自動(dòng)增益控制的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)雙端輸入、雙端輸出的全差動(dòng)式電路。制的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)雙端輸入、雙端輸出的

41、全差動(dòng)式電路。 器件的輸入和輸出各有一個(gè)單諧振回路。輸入信號(hào)器件的輸入和輸出各有一個(gè)單諧振回路。輸入信號(hào)V1通過隔直流電容通過隔直流電容C4加到輸入端的引腳加到輸入端的引腳“1”，另一輸入端的引腳，另一輸入端的引腳“3”通過電容通過電容C3交流接地，交流接地，輸出端之一的引腳輸出端之一的引腳“6”連接電源正端，并通過電容連接電源正端，并通過電容C5交流接地，故電路是交流接地，故電路是單端輸入、單端輸出。由單端輸入、單端輸出。由L3和和C6構(gòu)成去耦濾波器，減小輸出級(jí)信號(hào)通過供構(gòu)成去耦濾波器，減小輸出級(jí)信號(hào)通過供電電源對(duì)輸入級(jí)的寄生反饋。電電源對(duì)輸入級(jí)的寄生反饋。 C2 L2 C2 Vi RL V

42、0 C6 +12V L3 3 2 1 8 7 6 4 5 MC1590 C5 V(AGC) C3 C4 3.6.2由由MC1590構(gòu)成的選頻放大器：構(gòu)成的選頻放大器：MC1110集成塊是一種適合于放大頻率高達(dá)集成塊是一種適合于放大頻率高達(dá)100MHz信號(hào)信號(hào)的射極耦合放大電路，其內(nèi)部電路及由它制成的的射極耦合放大電路，其內(nèi)部電路及由它制成的100MHz調(diào)調(diào)諧放大器的實(shí)用電路如圖所示。諧放大器的實(shí)用電路如圖所示。片內(nèi)電路如虛線框內(nèi)所示，兩只晶體管片內(nèi)電路如虛線框內(nèi)所示，兩只晶體管VT1和和VT2組成共組成共集一共基組合放大電路，使電路的上限截止頻率得以提高，集一共基組合放大電路，使電路的上限截止

43、頻率得以提高，且輸入、輸出阻抗均較高，故對(duì)外接調(diào)諧回路的影響減小。且輸入、輸出阻抗均較高，故對(duì)外接調(diào)諧回路的影響減小。 Re 5 9V C L1 C2 1 2 MC1110 3 4 C5 C3 L2 C4 RL V0 +5V VT1 VT2 vi C1 3.6.3MC1110制成的制成的100MHz調(diào)諧放大電路調(diào)諧放大電路片內(nèi)電容片內(nèi)電容C約約30pF，跨接在，跨接在VT1的集電極與的集電極與VT2的基的基極之間，對(duì)于極之間，對(duì)于100MHz以上的工作頻率，以上的工作頻率，C的容抗較小，的容抗較小，以構(gòu)成這兩極間的高頻短路，使以構(gòu)成這兩極間的高頻短路，使VT1的集電極在管內(nèi)經(jīng)的集電極在管內(nèi)經(jīng)C

44、至至VT2的基極，形成良好的高頻接地，實(shí)現(xiàn)共集的基極，形成良好的高頻接地，實(shí)現(xiàn)共集共基共基（CCCB）放大對(duì)。）放大對(duì)。由由C1、C2、L1構(gòu)成的回路調(diào)諧于信號(hào)頻率，為了減構(gòu)成的回路調(diào)諧于信號(hào)頻率，為了減弱信號(hào)源對(duì)回路的影響，信號(hào)是部分接入的。弱信號(hào)源對(duì)回路的影響，信號(hào)是部分接入的。L2、C3、C4組成并聯(lián)諧振回路，組成并聯(lián)諧振回路，RL是負(fù)載，阻值較是負(fù)載，阻值較小，也是部分接入回路的。小，也是部分接入回路的。 本本 章章 小小 結(jié)結(jié)一、高頻小信號(hào)放大器是通常分為諧振放大器和非諧一、高頻小信號(hào)放大器是通常分為諧振放大器和非諧振放大器，諧振放大器的負(fù)載為串、并聯(lián)諧振回路或耦合振放大器，諧振放大

45、器的負(fù)載為串、并聯(lián)諧振回路或耦合回路?；芈?。 二、小信號(hào)諧振放大器的選頻性能可由通頻帶和選擇二、小信號(hào)諧振放大器的選頻性能可由通頻帶和選擇性兩個(gè)質(zhì)量指標(biāo)來衡量。性兩個(gè)質(zhì)量指標(biāo)來衡量。用矩形系數(shù)可以衡量實(shí)際幅頻特用矩形系數(shù)可以衡量實(shí)際幅頻特性接按近理想幅頻特性的程度，矩形系數(shù)越接近于性接按近理想幅頻特性的程度，矩形系數(shù)越接近于1，則，則諧振放大器的選擇性愈好。諧振放大器的選擇性愈好。三、高頻小信號(hào)放大器由于信號(hào)小，可以認(rèn)為它工三、高頻小信號(hào)放大器由于信號(hào)小，可以認(rèn)為它工作在管子的線性范圍內(nèi)，常采用有源線性四端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行作在管子的線性范圍內(nèi)，常采用有源線性四端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。分析。Y參數(shù)等效電路和混合參數(shù)等效電路和混合 等效電路是描述晶體管工等效電路是描述晶體管工作狀況的重要模型。作狀況的重要模型。Y參數(shù)與混合參數(shù)與混合 參數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，參數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，Y參數(shù)不僅與靜態(tài)參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，而且是工作頻率的函數(shù)。工作點(diǎn)有關(guān)，而且是工作頻率的函數(shù)。 四、單級(jí)單調(diào)諧放大器是小信號(hào)放大器的基本電路，四、單級(jí)單調(diào)諧放大器是小信號(hào)放大器的基本電路，其電壓增益主要決定于管子的參數(shù)、信號(hào)源和負(fù)載，為其電壓增益主要決定于管子的參數(shù)、信號(hào)源和負(fù)載，為了提高電壓增益，諧振回路與信號(hào)源和負(fù)載的連接常采了提高電壓增益，諧振回路與信號(hào)源和負(fù)載的連接常采用