高頻電子線路第三章課件2

1、3.2 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的電路組成： 晶體管和LC諧振回路。3.2.1晶體管高頻等效電路參數(shù)等效電路）。另一是形式等效電路（）等效電路。 一是物理模擬（混合2.2一、混合型等效電路圖3.2.1 晶體管高頻共發(fā)射極混合型等效電路； 2.2.1各主要參數(shù)有關(guān)的公式如下： 另外，常用的晶體管高頻共基極等效電路如圖3.2.2圖（a）所示，圖 (b)是簡(jiǎn)化等效電路。圖3.2.2 晶體管高頻共基極等效電路及其簡(jiǎn)化電路 2.2.1二、參數(shù)等效電路 雙口網(wǎng)絡(luò)即具有兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)，如圖2.2.3所示。 Y參數(shù)方程是選取各端口的電壓為自變量, 電流為應(yīng)變量, 其方程如下 圖3.2.3 雙

2、口網(wǎng)絡(luò)2.2.1其中 四個(gè)參量均具有導(dǎo)納量綱，即 所以參數(shù)又稱為短路導(dǎo)納參數(shù), 即確定這四個(gè)參數(shù)時(shí)必須使某一個(gè)端口電壓為零, 也就是使該端口交流短路。2.2.1圖3.2.4 共發(fā)射極接法的晶體管參數(shù)等效電路 2.2.1 如共發(fā)射極接法的晶體管, 如圖2.2.4所示, 相應(yīng)的參數(shù)方程為 式中， 分別稱為輸入導(dǎo)納、反向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納。 其中 圖3.2.4 共發(fā)射極接法的晶體管參數(shù)等效電路 三、參數(shù)與混合 參數(shù)的關(guān)系2.2.1 由混合 等效電路與參數(shù)的定義即可求出Y參數(shù)如下式（請(qǐng)自行推導(dǎo)得出下式）3.2.2 單調(diào)諧回路諧振放大器一、電路組成及工作原理圖3.2.5 高頻調(diào)諧放大器的典型

3、線路（a）原理電路 （b）交流通路 構(gòu)成晶體管的分壓式電流反饋直流偏置電路，以保證晶體管工作在甲類狀態(tài)。2.2.2旁路電容CB、CE對(duì)高頻旁路，電容值比低頻放大器中小得多。 LC振蕩回路作為晶體管放大器的負(fù)載，為放大器提供選頻回路。振蕩回路采用抽頭連接，可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。圖3.2.6 單管放大器的小信號(hào)（a）小信號(hào)等效電路 （b）簡(jiǎn)化電路二、電路性能分析1、放大器的小信號(hào)等效電路及其簡(jiǎn)化2.2.2圖中設(shè)2、電路性能分析（1）電壓放大倍數(shù)（增益）諧振電壓放大倍數(shù)（增益）的振幅值 諧振電壓放大倍數(shù)（增益） （2）、放大器的頻率特性其中幅頻特性表達(dá)式為 圖2.2.7 放大器的諧振曲線 2.2.2 放

4、大器的頻率特性曲線如圖示。（3）放大器的通頻帶令 ，得到放大器的通頻帶為 越高，放大器的通頻帶越窄，反之越寬。 （4）放大器的增益帶寬積將 代入 2.2.2（5）矩形系數(shù) 得到放大器的增益帶寬積為 小結(jié)（請(qǐng)自行總結(jié)）1、放大倍數(shù)中負(fù)號(hào)（-）的意義？和輸入電壓之間的相位差是？輸出電壓為使輸出電壓和輸入電壓反相位，應(yīng)如何選擇晶體管？2、電壓增益振幅與晶體管參數(shù)、負(fù)載電導(dǎo)、回路諧振電導(dǎo)和接入系數(shù)的關(guān)系如何？為了增大電壓增益，應(yīng)如何選擇上述參數(shù)？ 晶體管選定以后（ 值已經(jīng)確定），接入系數(shù)不變時(shí)，放大器的諧振電壓增益 與那些因素有關(guān)？3、由增益帶寬積試說明：例3.2.1 在圖3.2.5中, 已知工作頻率

5、 =30MHz, cc6, 2mA。晶體管采用3DG47型NPN高頻管，其參數(shù)在上述工作條件和工作頻率處的數(shù)值如下： ， ， ； ； ， ； ， ； 回路電感14H, 接入系數(shù) ， ，回路空載品質(zhì)因數(shù) 100，負(fù)載是另一級(jí)相同的放大器。求放大器的諧振電壓增益 、通頻帶 ，且回路電容C取多少時(shí)，回路諧振？ 解：暫不考慮 的作用（ ）。 根據(jù)已知條件可得 回路總電導(dǎo) 電壓增益為回路總電容故外加電容C通頻帶3.2.3 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器 當(dāng)多級(jí)放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在同一頻率上時(shí)，稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。n級(jí)放大器級(jí)聯(lián)，則總電壓增益的振幅值為：一、電壓增益 若每一級(jí)參數(shù)均相同，則諧振電壓增益 所

6、以，單位諧振函數(shù)二、通頻帶n 級(jí)放大器的通頻帶由上式知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多，總增益 越大，但通頻帶 越窄。換句話說，當(dāng)多級(jí)放大器帶寬確定后，級(jí)數(shù)越多，要求每一級(jí)的帶寬越寬。（放大器多級(jí)級(jí)聯(lián)動(dòng)畫） 例3.2.2 某中頻放大器的通頻帶為 6MHz，現(xiàn)采用兩級(jí)或三級(jí)相同的單調(diào)諧放大器，對(duì)每一級(jí)放大器的通頻帶要求各是多少？解：根據(jù)式(2.2.25)，當(dāng)n=2時(shí) 所以要求每一級(jí)放大器的帶寬同理，當(dāng)n=3時(shí)，要求每一級(jí)放大器的帶寬三、矩形系數(shù)n級(jí)單調(diào)諧放大器的矩形系數(shù)為由該表知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多， 雖有所改善，但效果不大。123456789109.954.83.753.43.23.13.02.942

7、.922.92.56 由以上分析知，單調(diào)諧放大器的選擇性差，增益和通頻帶的矛盾突出。改善放大器選擇性和解決其增益與通頻帶之間的矛盾的有效方法之一是采用參差調(diào)諧放大器。矩形系數(shù)與級(jí)數(shù)n的關(guān)系如下表所示：3.2.4 雙調(diào)諧回路調(diào)諧放大器雙調(diào)諧回路諧振放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點(diǎn)。 圖3.2.7（a） 電路特點(diǎn)：交流通路：在實(shí)際應(yīng)用中，通常初、次級(jí)回路都調(diào)諧到同一中心頻率 上。 高頻小信號(hào)等效電路 為了分析方便，設(shè)兩個(gè)回路元件參數(shù)都相同，即： 簡(jiǎn)化電路 甴簡(jiǎn)化電路可以得到放大器的電壓增益的表達(dá)式為 在諧振時(shí)， 諧振電壓增益圖3.2.8 雙調(diào)諧回路諧振放大器的諧振特性曲線 的頻率特性曲線 與耦

8、合參數(shù)諧振電壓增益有關(guān)。 1）弱耦合 1，諧振曲線為單峰，且峰值出現(xiàn)在 （ ）處。 隨著 的增加， 的值增加。2）臨界耦合 =l，諧振曲線較平坦，仍為單峰， 在 （ ）處出現(xiàn)最大峰值。 3）強(qiáng)耦合 1，諧振曲線出現(xiàn)雙峰，兩個(gè)峰點(diǎn)位置在 峰值處的增益為 歸一化的的頻率特性曲線 與雙調(diào)諧回路相同 ，所以具有與雙調(diào)諧回路相同的選頻濾波特性。臨界耦合時(shí)的通頻帶為 矩形系數(shù)為 3.2.5 參差調(diào)諧放大器一、 雙參差調(diào)諧放大器 所謂雙參差調(diào)諧，是將兩級(jí)單調(diào)諧回路放大器的諧振頻率，分別調(diào)整到略高于和略低于信號(hào)的中心頻率。圖3.2.9 雙參差調(diào)諧放大器的頻率特性曲線(a) 雙參差調(diào)諧放大器的交流通路 (b)

9、雙參差調(diào)諧放大器的頻率特性曲線2.2.4兩級(jí)放大器的諧振頻率分別為 對(duì)于單個(gè)諧振電路而言，它是工作于失諧狀態(tài)的。相應(yīng)的廣義參差失諧量分別是 參差調(diào)諧的綜合頻率特性與參差失諧量 有關(guān)，即與 有關(guān)。平坦的情況。 ）( 愈大，則雙峰的距離愈遠(yuǎn)，且中間下凹愈嚴(yán)重。2.2.4理論推導(dǎo)表明，當(dāng) 時(shí)綜合頻率特性曲線為單峰； 時(shí)為雙峰； 為兩者的分界線，相當(dāng)于單峰中最二三參差調(diào)諧放大器 三參差調(diào)諧回路，是使其中的兩級(jí)工作于參差調(diào)諧的雙峰狀態(tài)，第三級(jí)調(diào)諧于 。 合成的諧振曲線就比較平坦。圖3.2.10 三參差調(diào)諧放大器的頻率特性曲線由合成諧振曲線可見：利用三參差調(diào)諧電路，并適當(dāng)?shù)剡x擇每個(gè)回路的有載品質(zhì)因數(shù) 和

10、，就可以獲得雙參差調(diào)諧所不能得到的通頻帶。2.2.4需要指出，由于參差調(diào)諧在 處失諧，故其在 倍數(shù)小?？梢宰C明它們有如下關(guān)系： 例如，設(shè) ，則上式等于 即雙參差調(diào)諧放大的諧振放大倍數(shù)等于調(diào)諧于同一頻率的兩級(jí)放大器的放大倍數(shù)的一半。 2.2.4點(diǎn)的放大倍數(shù) 要比調(diào)諧于同一頻率的兩級(jí)放大器的放大33 諧振放大器的穩(wěn)定性 以前討論，設(shè) ，實(shí)際上 ，因而將引起內(nèi)部反饋，使放大器不穩(wěn)定甚至自激。而 的大小主要由 決定，故應(yīng)想法減少 的影響。 方法： （1）加中和電路中和電容 （2）采用失配方法共射共基電路 3 .4 集成寬頻帶放大器 寬帶放大器既要求有較高的增益，又要求有較寬的帶寬。因而常用增益帶寬積衡量其性能的好壞。 增益帶寬積 一單級(jí)差分寬頻帶放大器： 差分對(duì)管放大器雙入雙出時(shí)交流等效電路： 交流等效電路 分析差放電路即是分析單級(jí)共射電路（半電路法）1.單級(jí)共射電路：小信號(hào)等效電路：由低頻分析知： 2.單級(jí)差分放大電路：結(jié)論： 為增大 ，應(yīng)取 大， 、 小， 高的BJT。 差放的其它組態(tài)分析方法與低頻（以上）同。略二、展寬頻帶的方法展寬頻帶，即要提高 ，除合理選BJT外，應(yīng)采取以下措施。 1.組和電路法在集成寬帶放大器中 廣泛采用的方法是