單調(diào)諧回路諧振放大器

封面3.3單調(diào)諧回路諧振放大器返回引言本頁(yè)完引言返回單調(diào)諧回路諧振放大器的特點(diǎn)：

(1)放大電路中集電極負(fù)載是一個(gè)單回路的LC并聯(lián)諧振回路，它諧振于放大器的中心頻率；

(2)單回路LC并聯(lián)諧振回路采用自耦變壓器形式（即抽頭形式），以保證LC回路性能受到的影響為最??；

(3)本級(jí)電路與下級(jí)負(fù)載的聯(lián)接采用變壓器耦合形式。主頁(yè)單調(diào)諧回路諧振放大器結(jié)束返回1、單調(diào)諧諧振放大器y參數(shù)電路3、單調(diào)諧諧振放大器功率增益Ap4、單調(diào)諧諧振放大器通頻帶2Δf0.75、單調(diào)諧諧振放大器的選擇性Kr0.12、單調(diào)諧諧振放大器電壓增益Av本節(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn)和要求一、單調(diào)諧諧振放大器y參數(shù)等效電路繼續(xù)1、電路元件的作用單調(diào)諧諧振放大電路

T1次級(jí)起到信號(hào)源的作用。

Rb1、Rb2和Re組成分壓式射極偏置電路，利用直流負(fù)反饋穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。

Ce和Cb均是高頻旁路電容。Ce可使Re對(duì)交流不起負(fù)反饋?zhàn)饔茫龃箅娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)；Cb使T1次級(jí)線圈一端(即信號(hào)源的一端接地)交流接地

。

T2的初級(jí)線圈L1與C組成LC并聯(lián)諧振回路，作為共射放大電路的負(fù)載，并起到選頻作用。中間抽頭有利于實(shí)現(xiàn)與次級(jí)的阻抗匹配，以獲得最大的功率增益。本頁(yè)完T1Rb1Rb2ReYL+VCCCT2CbCeVo1·+-L1L2Vi2·+-Vo·-+Vi1·+-L3.3單調(diào)諧回路諧振放大器繼續(xù)單調(diào)諧諧振放大電路本頁(yè)完2、交流等效電路T1Rb1Rb2ReYL+VCCCT2CbCeVo1·+-L1L2Vi2·+-Vo·-+Vi1·+-LYLCT2Vo1·+-LL2Vi2·+-Vo·+-Vi1·+-12L1一、單調(diào)諧諧振放大器y參數(shù)等效電路3.3單調(diào)諧回路諧振放大器3、y參數(shù)等效電路gi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·L

其中GP是諧振時(shí)LC并聯(lián)回路的阻抗。交流等效電路繼續(xù)本頁(yè)完3、y參數(shù)等效電路Y’L三極管的等效負(fù)載gi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·LYLCT2Vo1·+-LL2Vi2·+-Vo·+-Vi1·+-12L1

設(shè)Y’L是晶體管在1、2端間看來(lái)的等效負(fù)載。晶體管共射y參數(shù)等效電路ebc-+-+Vi1·Vo1·Ii·Io·Vi1·yfeVo·yreyieyoe一、單調(diào)諧諧振放大器y參數(shù)等效電路3.3單調(diào)諧回路諧振放大器晶體管集發(fā)極間等效電流源繼續(xù)本頁(yè)完晶體管集發(fā)極間等效電流源3、y參數(shù)等效電路Io1=yfeVi1··晶體管放大作用的等效電流源：晶體管的輸出電導(dǎo)：go1晶體管的輸出電容：Co1諧振回路的損耗：GP=—RP1負(fù)載的導(dǎo)納：YL=gi2+jωCi2Y’L三極管的等效負(fù)載gi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·LYLCT2Vo1·+-LL2Vi2·+-Vo·+-Vi1·+-12L1一、單調(diào)諧諧振放大器y參數(shù)等效電路3.3單調(diào)諧回路諧振放大器繼續(xù)1、電壓增益的一般表達(dá)式本頁(yè)完Y’L—晶體管在1、2兩點(diǎn)間的等效負(fù)載導(dǎo)納，即下級(jí)晶體管輸入導(dǎo)納gi2和Ci2反射回1、2兩點(diǎn)間的導(dǎo)納和LC并聯(lián)諧振回路折算至1、2兩點(diǎn)間的等效導(dǎo)納。

二、電壓增益Av·=-———yfe

yoe+Y’L

Av=——Vo1·Vi1··yoe—晶體管的輸出導(dǎo)納yoe=go1+jωCo1Y’L三極管的等效負(fù)載yoegi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·LYLCT2Vo1·+-LL2Vi2·+-Vo·+-Vi1·+-12L13.3單調(diào)諧回路諧振放大器yoeyoe+Y’L———1、2兩點(diǎn)間的等效負(fù)載導(dǎo)納的總和。yoe+Y’L

顯然，要寫出本電路電壓增益的表達(dá)式，關(guān)鍵是求出Y’L。=-——————yfeVi1/(yoe+Y’L)·Vi1·gi2T2+YLL2Vi2·+--12Ci2N2CGpL1N1abVo·L繼續(xù)本頁(yè)完Y’L三極管的等效負(fù)載yoegi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·L

(1)首先把Ci2和gi2折算至LC回路。Ci2’gi2’2、Y’L的推導(dǎo)Ci2’=p22Ci2gi2’=p22gi2其中p2=N2/NLC回路的總導(dǎo)納：C’=Ci2’+Cg’=gi2’+GPC’g’

注：假定L2與L之間耦合很緊。L2可以看成是在N2處的抽頭。3.3單調(diào)諧回路諧振放大器

二、電壓增益Av·(2)再把C’和g’折算至1、2端。CΣ’=C’/p12gΣ’=g’/p12其中p1=N1/N

再把C’和g’折算至1、2兩端間。

再把C’和g’折算至1、2兩端間。gΣ’CΣ’Y’L1gi2L2Vi2·+-Ci2N2L1N1gΣ’CΣ’Vo1-+·Y’L=—————+——--j——jωC’p22gi2+GPp211p21ωL1(3)Y’L表達(dá)式Y(jié)’L繼續(xù)本頁(yè)完1L1N1Vo1-+·yoegi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·Lgo1Co1yoe=go1+jωCo1

代入后總阻抗Y’中的所有電容相加后用CΣ表示。Y’=go1+—————+jωCΣ-j——p22gi2

+GPp211ωL1諧振時(shí)電路的總阻抗為:

諧振電路一般工作在諧振狀態(tài)，諧振時(shí)有jωCΣ-j/ωL1=0。同時(shí)GP很小，可忽略。Y’≈go1+———p22gi2p21gΣ’CΣ’3.3單調(diào)諧回路諧振放大器

二、電壓增益Av·2、Y’L的推導(dǎo)Y’L=—————+——--j——jωC’p22gi2+GPp211p21ωL1Y’=yoe+Y’L1、電壓增益的一般表達(dá)式2、Y’L的推導(dǎo)繼續(xù)本頁(yè)完Y’=yoe+Y’L≈go1+———p22gi2p21Av=—Vo1·Vi1··≈-—————p12yfe

p12go1+p22gi2yoegi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·L

觀察電路可知，電路最終應(yīng)求出的增益是Avo=Vi2/Vi1···3、諧振時(shí)線圈初級(jí)的Av·=-———yfe

yoe+Y’L

Av=——Vo1·Vi1··Y’Lgi2L2Vi2·+-1Ci2N2L1N1Vo1-+·go1Co1gΣ’CΣ’23.3單調(diào)諧回路諧振放大器

二、電壓增益Av繼續(xù)本頁(yè)完=————N2N1Vo1·Vi1·=—————p2p1Vo1·Vi1·Avo=——Vi2·Vi1··Avo≈

-——————p1p2yfe·p12go1+p22gi24、諧振時(shí)線圈次級(jí)的Avo·3.3單調(diào)諧回路諧振放大器

二、電壓增益Av

諧振放大時(shí)1/jωL1+jωCΣ=0，

GP亦可忽略。gi2T2Vo1·YLL2+-12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abL

所以電路只有電導(dǎo)go1和gi2。

其中p12go1是晶體管輸出電導(dǎo)go1折算至a、b點(diǎn)的阻抗。

而p22gi2是負(fù)載電導(dǎo)gi2折算至a、b點(diǎn)的阻抗。p12go1p22gi2Y’Lgi2L2Vi2·+-1Ci2N2L1N1Vo1-+·go1Co1gΣ’CΣ’Av=—Vo1·Vi1··≈-—————p12yfe

p12go1+p22gi2

討論p12go1+p22gi2在電路里的意義，得出匹配時(shí)Avo的值A(chǔ)vomax。繼續(xù)本頁(yè)完Avo≈

-——————p1p2yfe·p12go1+p22gi2

最后討論匹配時(shí)電路輸出的總電壓增益Avomax。因?yàn)椋篏P’=p12go1+p22gi25、匹配條件p12go1=p22gi2有：p12go1=p22gi2=GP’/26、諧振且匹配時(shí)總電壓增益Avomax·Avo≈

-————p1p2yfe·GP’得：代入此式4、諧振時(shí)線圈次級(jí)的Avo·3.3單調(diào)諧回路諧振放大器

二、電壓增益Avgi2T2Vo1·YLL2+-12Ci2N2Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abLp12go1p22gi2繼續(xù)本頁(yè)完gi2Vo1·YLL2+-12N2go1Io1·yfeVi1·GpL1N1abL

為方便分析起見，把所有量折算至ab兩端點(diǎn)間aIo=p1yfeVi1Gpbp22gi2p12go1Ap0=—PoPi1、諧振時(shí)功率增益Ap0輸出功率:

Po=Vab2p22gi2輸入功率:

Pi=Vi12gi1

其中g(shù)i1是本級(jí)晶體管的輸入電導(dǎo)。G’P其中Vab=Io/G’P=p1yfeVi1/G’P所以Po=—————p22gi2P12|yfe2|Vi12(G’P)2把Pi和Po式代入定義式得：定義:Ap0=————·——p1p2|yfe|gi2gi1G’P2gi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·L諧振時(shí)等效電路

三、功率增益Ap3.3單調(diào)諧回路諧振放大器負(fù)載獲得的功率為Po

其中導(dǎo)納變換利用p12yfe，電壓變換利用了Vi1/p1。繼續(xù)本頁(yè)完gi2Vo1·YLL2+-12N2go1Io1·yfeVi1·GpL1N1abLaIo=p1yfeVi1Gpbp22gi2p12go1G’PAp0=————·——p1p2|yfe|gi2gi1G’P2gi1—本級(jí)晶體管輸入電導(dǎo)gi2—下級(jí)晶體管輸入電導(dǎo)若采用相同晶體管，則gi2=gi1Ap0=————p1p2|yfe|G’P2得其中Avo≈

-————p1p2|yfe|GP’Ap0=(Avo)2

為方便分析起見，把所有量折算至ab兩端點(diǎn)間1、諧振時(shí)功率增益Ap0

三、功率增益Ap3.3單調(diào)諧回路諧振放大器繼續(xù)本頁(yè)完gi2Vo1·YLL2+-12N2go1Io1·yfeVi1·GpL1N1abLaIo=p1yfeVi1Gpbp22gi2p12go1G’P

2、諧振且匹配時(shí)的最大功率增益Ap0max(1)不考慮損耗Gp時(shí)Ap0max=(Avomax)2Ap0max=|yfe|2/(4go1gi2)

為方便分析起見，把所有量折算至ab兩端點(diǎn)間

經(jīng)過(guò)前面學(xué)習(xí)，我們知道匹配時(shí)的電壓增益為：

三、功率增益Ap3.3單調(diào)諧回路諧振放大器(2)考慮損耗Gp時(shí)Ap0max=———|yfe|24go1gi2(1-——)2QLQ0QL—有載品質(zhì)因數(shù)QL=—————————(p12go1+p22gi2+GP)ωoL1Q0—無(wú)載品質(zhì)因數(shù)(3)考慮損耗Gp時(shí)的電壓增益AvomaxAvomax=Ap0max√考慮損耗Gp時(shí)的電壓增益Avomax，可以通過(guò)功率Ap0max反推得。說(shuō)明：采用共發(fā)射極電路時(shí)，最大功率增益與最小噪聲系數(shù)可近似地同時(shí)獲得滿足。而在工作頻率較高時(shí)，則采用共基極電路可以同時(shí)獲得最小噪聲系數(shù)與最大功率增益。四、單調(diào)諧放大器的通頻帶繼續(xù)本頁(yè)完gi2T2Vo1·+YLL2Vi2·+-+--12Ci2N2go1Co1Io1·yfeVi1·CGpL1N1abVo·L

單調(diào)諧放大器的通頻帶由并聯(lián)LC回路的有載品質(zhì)因數(shù)QL決定，遵循LC回路通頻帶的一般表達(dá)式。QL=————ωoL1G’P12Δf0.7=——f0QL(p22/p12)

gi21L1GP/p12C/p12go1Co1(p22/p12)Ci2Vo1·+-G’PCΣ=———G’PωoCΣ其中(1)單調(diào)諧放大器的通頻帶23.3單調(diào)諧回路諧振放大器QL越大，通頻帶越窄，QL越小，通頻帶越寬，QL的大小必須根據(jù)電路需要而定。

例如，AM收音機(jī)的中頻為fo=465kHz，通頻帶2Δf0.7=8kHz，那么所需的有載品質(zhì)因數(shù)QL為：QL=——=————=57f02Δf0.7465kHz8kHz

又如某一雷達(dá)接收機(jī)的中頻為fo=30MHz，頻帶2Δf0.7=10MHz，那么所需的有載品質(zhì)因數(shù)QL為QL=——=————=3f02Δf0.730MHz10MHz

這時(shí)就需要在中頻LC回路上并上一定數(shù)值的電阻，增大損耗。(2)利用通頻帶表示電壓增益G’P=4πCΣΔf0.7單調(diào)諧放大器電壓增益：Avo≈

-————p1p2yfeGP’·Avo≈————p1p2yfe4πCΣΔf0.7·對(duì)左式意義的討論自行閱讀教材P105。五、單調(diào)諧放大器的選擇性繼續(xù)本頁(yè)完

單調(diào)諧放大器的選擇性的質(zhì)量一般通過(guò)矩形系數(shù)表示。

把Av/Avo=0.1代入上式可得2Δf0.1的寬度。

根據(jù)并聯(lián)諧振回路的原理知諧振曲線遵循以下關(guān)系：0Av/Avof10.72f0.70.12f0.1

矩形系數(shù)的定義：

Kr0.1=———2Δf0.12Δf0.7

矩形系數(shù)一定大于1，其值越接近1，則表明電路的選擇性越好。

求出2Δf0.1

的表達(dá)式即可可求出矩形系數(shù)