07-08 第二章——高频小信号放大器
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第二章 高频小信号谐振放大器
放大
集中选频放大器的应用
19
1.石英晶体滤波器
物理特性 化学成分为SiO2，形状为结晶六角锥体 具有压电效应 等效电路 品质因数：
Lq
Qq = fs =
等效质量 串联谐振频率：
1 Rq
Lq Cq
静电容
Co
Cq
等效弹性 等效阻尼 并联谐振频率：f p =
1 2π Lq Cq 1
Rq
Co C q 2π Lq Co + C q
第二章 高频小信号谐振放大器
熟练掌握并联谐振回路的基本特性及其耦合联 接方式 熟练掌握高频小信号放大器的电路组成和工作 原理，并能应用晶体管Y参数等效电路计算其 各项性能指标 正确理解谐振放大器的稳定性 了解集中选择性滤波器的工作原理
1
2.1 概述
一、高频小信号放大器的作用
用于接收设备 以提高信号的质量和抗干扰能力
yoe
9
y11 = g11 + jωC11
y12 = y12 e jϕ12
1.电路组成
VCC 3 T 5
晶体管
RL
C R3 L R2 V
1 4 2
输入电路 输出电路
Ce R1 Cb Re
自耦变压器耦合联接：晶体管→谐振回路 次级 初级 N12 n1 = N13 变压器耦合联接：谐振回路←下一级负载
2 GΣ = 2 p12 g oe = 2 p2 g ie
2 p12 g oe = p2 g ie
p1 =
GΣ = 0.41 ⇒ N12 = N13 p1 = 120 × 0.41 = 49 2 g oe
同理： p2 = 0.15
N 45 = 18
15
（3）决定回路外接电容C 1 1 CΣ = = = 200 pF 2 3 2 −6 (2πf o ) L (2π × 465 ×10 ) × 586 ×10
《高频小信号放大器》课件
3
集成电路设计
利用集成电路技术，将放大器等组件集成到单个芯片上。
实现
PCB布局
优化电路的物理布局，以提高性 能和减少干扰。
结构优化
通过改进放大器的电路结构，进 一步提高性能和稳定性。
System-on-chip
利用现代集成电路设计技术，将 放大器功能集成到更大的系统中。
实例
低噪声放大器
专门设计用于音频处理等对信 号质量要求高的应用。
根据输入信号和输出 信号的比值计算放大 器的增益。
带宽计算
确定放大器能够工作 的频率范围。
噪声计算
评估放大器引入的噪 声水平。
阻抗匹配
确保放大器输入/输出 与周围电路之间的阻 抗匹配。
设计
1
线性设计方法
通过分析放大器的线性特性，进行电路设计和参数选择。
2
非线性设计方法
针对特定的应用要求，设计具有非线性特性的放大器电路。
高增益放大器
提供高增益的放大器，用于需 要放大微弱信号的应用。
差分放大器
用于抑制共模噪声，提高信号 传输的可靠性。
结论
高频小信号放大器是电子设备中重要的组成部分，具有广泛的应用领域。通 过了解放大器的原理、参数和设计方法，可以提高电路性能和稳定性，实现 更好的信号放大效果。
未来，随着集成电路技术的不断发展，高频小信号放大器将继续在各个领域 发挥重要作用。
作用与应用领域
作用
放大小信号，增加信号的强度。
应用领域
通信、无线电、音频等领域。
原理
1
放大器基本结构
由放大元件、电源和输入/输出端口组成
小信号模型
2
的电路。
通过分析放大器中的小信号行为，得到
高频电路基础课件：第2章 高频小信号放大器
高频电路基础
16
晶体管高频小信号调谐放大器
晶体管高频小信号调谐放大器一般采用LC谐振回路作为负 载。根据LC谐振回路的不同，可分为单调谐回路放大器和 双调谐回路放大器。
高频调谐放大器的主要指标是增益（电压增益和功率增 益）、频率特性（通频带以及矩形系数）等。其中频率特 性与谐振回路的参数有关，增益不仅与谐振回路有关，还 与晶体管参数及阻抗匹配情况有关。
晶体管 ←→ 四端网络 ←→ 形式参数
y参数（导纳参数）
以网络端口上的电压和电流表示
z参数（阻抗参数） h参数（混合参数）
A参数（级联参数）
以网络端口上的入射波和反射波表示 → S参数（散射参数）
2020/9/16
高频电路基础
9
以网络端口上的电压电流表示的形式参数
i1
i2
v1+
四端网络
+v2
i1 i2
vb 0
y fe
ic vb
vc 0
yre
ib vc
vb 0
输出短路时的输入导纳 输入短路时的输出导纳 输出短路时的正向传输跨导 输入短路时的反向传输跨导
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高频电路基础
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混合p 参数与 y 参数的转换
yie
1
ybe ybc
,
rb ( ybe ybc )
y fe
1
gm ybc , rb ( ybe ybc )
输到输入端，形成晶体管的内反馈。频率越高，此内反馈 越强烈
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高频电路基础
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晶体管参数在高频条件下的变化—— yie , yoe
0.015 6 10 4 0.010 4 10 4 0.005 2 10 4
第二章 高频小信号放大器 课后习题答案
第二章 高频小信号放大器 28页2-4 已知oe g =200us ，oe c =7pf|fe y |=45ms|re y |=0 试计算下列各值：电压增益Aco,通频带B. [解]1p =1323N N =5/20=0.25 2p =1345N N =0.25 p g =66104107.1028.61001-⨯⨯⨯⨯⨯=37.2610-⨯S ∑g =p is os g g p g p ++2221=228.5610-⨯s 通频带：L Q =∑Lg w 01=16.3 B=L Q f 00.66MHZ 电压增益：VO A =∑g y p p fe ||12=12.3 2-5单级小信号谐振放大器的交流等效电路如图2-5所示。
要求谐振频率0f =10MHz, 通频带B=500KHz ，谐振电压增益VO A =100，在工作点和工作频率上测得晶体管的y 参数为ie y =（2+j 0.5）ms re y ≈0fe y =(20-j 5)ms 310)14.015.0(-⨯+=j y oe s如果线圈品质因数600=Q ，计算谐振回路参数L 、C 和外接电阻R 的值。
【解】|fe y |=22520+=20.6ms ∑g =vo feA y =206usL Q =0f /B=20p g =L Q /0Q ⨯∑g =69610-⨯s∑g =oe g +p g +gg=117610-⨯sR=1/117610-⨯=8.5k Ω∑C =∑g /2πB=65.6p FC=∑C -oe C =65p F L=∑c w 201=5.9uH 2-6某晶体管收音机中频放大器（0f =465kHZ ）晶体管在某工作点和工作频率上的y 参数为ie y =(1+j0.19)310-⨯s re y =0 fe y =50310-⨯s oe y =(0.15+j0.14) 310-⨯s 中频变压器用TTF-1-3,其数据如题图2-6所示。
第二章 高频小信号放大器练习
高频小信号放大器一、填空题1、矩形系数是表征放大器__________________好坏的一个参量。
2、高频放大器按照输入信号的大小可分为__________放大器和________放大器。
3、高频放大器按负载形式可分为____________放大器和_______________放大器。
4、选择性指_________________________________________________。
5、信噪比是_________________________________________________。
6、放大器的噪声系数F N 是指____________________________________，理想的噪声系数F N ＝_________，一般情况F N ________。
7、小信号调谐放大器，当ＬＣ调谐回路的电容增大时，谐振频率_________，回路的品质因数_______；当ＬＣ调谐回路的电感增大时，谐振频率________，回路的品质因数_______。
8、小信号调谐放大器当工作频率等于回路的谐振频率时，电压增益_______________，当工作频率偏离谐振频率时，电压增益__________。
9、小信号调谐放大器多级级联后，增益______________，计算方法_______________；级联后频带_____________，如果各级带宽相同，则计算方法___________。
10、一小信号调谐放大器增益为15dB ，带宽为5MHz ，两级级联后，增益为____________，带宽为___________。
三级级联后，增益为_________，带宽为___________。
11、为了使晶体管实现单向化传输，提高电路的稳定性，可采用________法、________法。
12、小信号调谐放大器的主要技术指标___________、__________、__________、________、__________。
高频电路 第二章 高频小信号放大器
2.1
高频小信号放大器：用以放大微弱的高频小信号。 分类： （一）.按负载性质分： 1.小信号调谐放大器：用LC谐振回路作负载。 又可分为谐振放大器（频率可调，主要做高频放 大级，接收天线后第一级放大器）和中频（频带）放大 器（频率固定的中放电路）； 2. 集中选频放大器：用集中选择性滤波器做负载。 （二）.按带宽分： 1.窄频带放大器：窄带放大器用LC谐振回路或集 中选频滤波器做负载，具有放大、选频的功能。其中 心频率在（几百-几百M）Hz范围内，频带宽度约（几～ 几十M）Hz。 2几M～几百M）Hz。
所以 Vo n2Vo n2 n1 y feVi y
f0
0 1 C Re0 1 ， Q0 0 Re00C 2 2 LC ge0 ge00 L 0 L
Qe
0C
g
1 g0 L
， ge0
1 1 Re0 Q0
C 0C 1 L Q0 Q00 L
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
Ib yie Vbe V 0 ce y Ib re V ce Vbe 0
Ic y fe Vbe Ic yoe Vce
Vce 0
Vbe 0
yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳 式中，
2.2.2
谐振电压放大倍数（增益） A Vo 0 0
n1n2 y fe g
Vi
负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 180o 。 同时，由于 y fe 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时， 输出电压 Vo 和输入电压 Vi 之间 的相位差并不是180o，而是 180o fe 。当工作频率较低时， fe 0 Vo 和 V 相位才相 i 差180o ，即输出电压 Vo 和输入电压 Vi 反相位。 谐振电压放大倍数（增益）的振幅值
高频小信号放大器：用以放大微弱的高频小信号。 分类： （一）.按负载性质分： 1.小信号调谐放大器：用LC谐振回路作负载。 又可分为谐振放大器（频率可调，主要做高频放 大级，接收天线后第一级放大器）和中频（频带）放大 器（频率固定的中放电路）； 2. 集中选频放大器：用集中选择性滤波器做负载。 （二）.按带宽分： 1.窄频带放大器：窄带放大器用LC谐振回路或集 中选频滤波器做负载，具有放大、选频的功能。其中 心频率在（几百-几百M）Hz范围内，频带宽度约（几～ 几十M）Hz。 2几M～几百M）Hz。
所以 Vo n2Vo n2 n1 y feVi y
f0
0 1 C Re0 1 ， Q0 0 Re00C 2 2 LC ge0 ge00 L 0 L
Qe
0C
g
1 g0 L
， ge0
1 1 Re0 Q0
C 0C 1 L Q0 Q00 L
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
Ib yie Vbe V 0 ce y Ib re V ce Vbe 0
Ic y fe Vbe Ic yoe Vce
Vce 0
Vbe 0
yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳 式中，
2.2.2
谐振电压放大倍数（增益） A Vo 0 0
n1n2 y fe g
Vi
负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 180o 。 同时，由于 y fe 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时， 输出电压 Vo 和输入电压 Vi 之间 的相位差并不是180o，而是 180o fe 。当工作频率较低时， fe 0 Vo 和 V 相位才相 i 差180o ，即输出电压 Vo 和输入电压 Vi 反相位。 谐振电压放大倍数（增益）的振幅值
第2章 高频小信号谐振放大器(简化版)
电阻的值主要决定于介质材料。与电感元件相比，其损 耗可以忽略，因而在一般高频电路中可认为是无损元件。
2.2 高频电子线路的基础电路
二、LC串并联谐振回路的特性
3. LC串联谐振回路
接入负载电阻rL后，可等效为如图所示的 LCr 等效电路。 1 Z r j( L ) 回路的阻抗 C 式中， r r0 rL 1 I 谐振频率 0 LC rL r0 接入负载电阻rL后的有载品质因数QLL
赫兹，必须考虑放大器件的极间电容；
小信号指的是放大器输入信号小，在线性范围
内工作。
2.1 概述 1 0.707 三、高频小信号放大器的主要技术指标
1. 电压增益与功率增益
2. 通频带
Uo 电压增益Au Ui
Au Au0
0.1
0
功率增益AP
f P0
o
f
2Pif 0.7
2f 0.1
放大器的电压增益下降到最大值的 1/ 2 倍时所对应的 频带宽度。常用 2f 0.7 表示。
无功功率 I 2 L L Q0 2 有功功率 I r0 r0
当Q0>>1时，有损电感可用无损电感L和一个并联电阻R0或g0 来等效。其中，R0=ωLQ0 或g0=1/(ωLQ0) 。
2.2 高频电子线路的基础电路
二、LC串并联谐振回路的特性
2. 一个实际的电容元件也是有损耗的，电容元件的损耗
提高谐振放大器稳定性的措施
由于 yre 的反馈作用，晶体管是一个双向器件。消除 yre 反馈 作用的过程称为单向化。单向化的目的是提高放大器的稳定 性。单向化的方法有中和法和失配法。
(一) 中和法
Cb'c
1 2
Re R2
2.2 高频电子线路的基础电路
二、LC串并联谐振回路的特性
3. LC串联谐振回路
接入负载电阻rL后，可等效为如图所示的 LCr 等效电路。 1 Z r j( L ) 回路的阻抗 C 式中， r r0 rL 1 I 谐振频率 0 LC rL r0 接入负载电阻rL后的有载品质因数QLL
赫兹，必须考虑放大器件的极间电容；
小信号指的是放大器输入信号小，在线性范围
内工作。
2.1 概述 1 0.707 三、高频小信号放大器的主要技术指标
1. 电压增益与功率增益
2. 通频带
Uo 电压增益Au Ui
Au Au0
0.1
0
功率增益AP
f P0
o
f
2Pif 0.7
2f 0.1
放大器的电压增益下降到最大值的 1/ 2 倍时所对应的 频带宽度。常用 2f 0.7 表示。
无功功率 I 2 L L Q0 2 有功功率 I r0 r0
当Q0>>1时，有损电感可用无损电感L和一个并联电阻R0或g0 来等效。其中，R0=ωLQ0 或g0=1/(ωLQ0) 。
2.2 高频电子线路的基础电路
二、LC串并联谐振回路的特性
2. 一个实际的电容元件也是有损耗的，电容元件的损耗
提高谐振放大器稳定性的措施
由于 yre 的反馈作用，晶体管是一个双向器件。消除 yre 反馈 作用的过程称为单向化。单向化的目的是提高放大器的稳定 性。单向化的方法有中和法和失配法。
(一) 中和法
Cb'c
1 2
Re R2
高频小信号放大器
高频小信号放大器在现代通信领域，小信号放大器作为关键组件发挥着重要的作用。
而在高频领域，高频小信号放大器则更加重要。
本文将就高频小信号放大器的原理、设计和应用进行探讨。
一、原理高频小信号放大器是一种专门用于放大高频小信号的电路。
其工作原理基于三极管的放大特性。
三极管由一个发射极、一个基极和一个集电极组成。
在高频领域，三极管的输入和输出电容以及自激振荡等问题需要特别注意。
二、设计设计高频小信号放大器需要考虑频率响应、增益、稳定性和线性度等因素。
在频率响应方面，放大器应能够传输高频小信号而不产生明显的衰减。
增益是指输入信号经过放大器后的输出信号相对于输入信号的增加倍数，高频小信号放大器一般需要有较高的增益。
稳定性和线性度是保证放大器正常工作的关键，应采取相应的措施来避免产生不稳定和非线性失真。
三、应用在通信系统中，高频小信号放大器被广泛应用于射频放大、中频放大和功率放大等方面。
射频放大是指将信号从射频频段放大到中频频段的过程，高频小信号放大器在该过程中能够保持信号的稳定和线性度。
中频放大是指将信号从射频频段放大到基带频段的过程，高频小信号放大器在该过程中能够提供较高的增益和良好的频率响应。
功率放大是指将信号从较低功率放大到较高功率的过程，高频小信号放大器在该过程中能够提供高功率输出，并保持信号的稳定性和线性度。
四、优化为了进一步提高高频小信号放大器的性能，可以采取一些优化措施。
例如，可以通过选择合适的放大器拓扑结构来降低噪声和失真；可以采用高速、低噪声和低功耗的元件来提高放大器的工作效率；可以通过负反馈等技术手段来提高放大器的稳定性和线性度等。
综上所述，高频小信号放大器在现代通信系统中发挥着关键作用，设计和优化高频小信号放大器需要考虑频率响应、增益、稳定性和线性度等因素。
通过不断的研究和应用，相信高频小信号放大器的性能将得到进一步提升，为通信技术的发展做出更大的贡献。
高频小信号放大器 (2)优秀课件
7、无线电通信的特点是接收机接收到的无线 电信号通常是微弱的，必须首先对它进行 放大。
8、高频小信号放大器是无线电通信设备必 需的功能电路，它的作用是对微弱的高频 小信号进行不失真的放大。常见的无线电 接收机的高频和中频放大器都是高频小信 号放大器。
9、谐振放大器，就是用LC谐振回路 作负载的放大器。由于谐振回路有 选频特性，所以谐振放大器对接近 谐振频率的信号，有较大增益；对 远离谐振频率的信号，增益很小。 所以谐振放大器既有放大作用，又 有选频滤波作用。
以上五项性能指标，相互间有联系也 有矛盾。如增益和稳定性，通频带和 选择性等。因此，应根据要求决定主 次和取舍。
1.共射极高频小信号放大电路结构图
14
Rb1
VC
2 L 35
RL
Rb2
Cb Re
Ce
2． 晶体管共射接法的高频等效电 路------Y参数等效电路
Ib
b＋
.
.
Ube Yie YreUce
4、高频小信号放大器的基本组成是：由 “放大部分+选频滤波部分”按“级联” 方式构成。
5、具体分为：先放大后选频，先选频后 放大，以及选频、放大、再选频的三种 基本模式。
6、高频小信号放大器按所用器件可分为晶体
管、场效应管和集成电路放大器；按所用负 载性质可分为谐振和非谐振放大器。
选频滤波部分的核心：LC谐振回路或固 定滤波器。
•
谐振频率： 0
高频小信号放大器 (2)优秀课件
1、高频小信号放大器的功用就是放大 各种无线电设备中的高频小信号，如 常见的无线电接收机中高频和中频放 大
2、高频：频率范围从几百kHz到几百 MHz。
3、小信号：所用的非线性放大元件（ 如晶体管或场效应管）可近似看成线 性元件，工作在线性范围，可等效成 四端网络。
8、高频小信号放大器是无线电通信设备必 需的功能电路，它的作用是对微弱的高频 小信号进行不失真的放大。常见的无线电 接收机的高频和中频放大器都是高频小信 号放大器。
9、谐振放大器，就是用LC谐振回路 作负载的放大器。由于谐振回路有 选频特性，所以谐振放大器对接近 谐振频率的信号，有较大增益；对 远离谐振频率的信号，增益很小。 所以谐振放大器既有放大作用，又 有选频滤波作用。
以上五项性能指标，相互间有联系也 有矛盾。如增益和稳定性，通频带和 选择性等。因此，应根据要求决定主 次和取舍。
1.共射极高频小信号放大电路结构图
14
Rb1
VC
2 L 35
RL
Rb2
Cb Re
Ce
2． 晶体管共射接法的高频等效电 路------Y参数等效电路
Ib
b＋
.
.
Ube Yie YreUce
4、高频小信号放大器的基本组成是：由 “放大部分+选频滤波部分”按“级联” 方式构成。
5、具体分为：先放大后选频，先选频后 放大，以及选频、放大、再选频的三种 基本模式。
6、高频小信号放大器按所用器件可分为晶体
管、场效应管和集成电路放大器；按所用负 载性质可分为谐振和非谐振放大器。
选频滤波部分的核心：LC谐振回路或固 定滤波器。
•
谐振频率： 0
高频小信号放大器 (2)优秀课件
1、高频小信号放大器的功用就是放大 各种无线电设备中的高频小信号，如 常见的无线电接收机中高频和中频放 大
2、高频：频率范围从几百kHz到几百 MHz。
3、小信号：所用的非线性放大元件（ 如晶体管或场效应管）可近似看成线 性元件，工作在线性范围，可等效成 四端网络。
第2章 高频小信号放大器(1)
1 ' 0 LC
1 LC
结论： 并联谐振回路谐振频率降低，并且CS、CL的不稳定将影响 回路的频率特性不稳定。 在实际应用的谐振回路中， CS、CL常常是晶体管的输出 电容和输入电容，当更换管子或温度变化时， CS、CL也要变 化，这将引起f0的不稳定。显然C 值越大， CS、CL变化影响 就越小。在设计高频谐振回路时应考虑这个问题。
N RL ( 1 )2 RL N2
R0 // RS // RL ' QL 0 L
N
结论：可通过改变 1 ( 1)比值调整RL‘ 的大小，提高回路 N2 QL的值。
⑵ 回路抽头的阻抗变换
高频电路的实际应用中，常用到激励信号源或负载与振荡回路中的电 感或电容部分接入并联振荡回路，常称为抽头振荡回路或部分接入并联 振荡回路。 抽头的目的是：减小信号源内阻和负载对回路和影响。
Q0 QL Rs RL 1 R R
结论：并联谐振适用于信号 源内阻RS很大，负载电阻RL 也较大的情况，以使QL较高 而获得较好的选择性。
结论：串联谐振回路通常适用 于信号源内阻Rs很小(恒压源） 和负载电阻RL也不大的情况。
（2）实际信号源内阻和负载并不一定都是纯电阻，也有可能有 电抗成分（一般是容性）。 考虑信号源输出电容和负载电容时的并联谐振回路 回路的谐振频率：
1 1 2
同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为
P tg
P 或 S
S tg 1
P 或
S
1
Q1
Q2
Q2 > Q1
Q1 Q2
O
O
●通频带
定义：
并联 谐振回路：
u 1 令： i uio 2
第二章_高频小信号放大器
网
40 ×10−6 = 0.59 pF ， y fe = 202 + 52 = 20.6ms 2π × 10.7 × 106
y fe g∑
ww
w.
1
如果回路空载品质因数 Q0 = 100，试计算谐振回路的 L 、 C 、 R 。
kh
da
w. c
BW0.7 = 500kHz， | Aυ 0 |= 100。晶体管参数为
om
则 因为
g∑ =
y fe Aυ o
=
20.6 × 10 − 3 = 0.206 m s 100
BW0.7 =
所以
f0 Qe
Qe =
因为
f0 10.7 = = 21.4 BW0.7 0.5
Qe =
所以
L=
= 3.37 × 10 s = 3.37 µ s 由等效电路可知
−6
C∑ =
1 1 = = 65.65pF 2 (2π f 0 ) L (2π × 10.7 × 106 ) 2 × 3.37 × 10−6 1 1 = = 44.14 µ s 6 2π f 0 LQ0 2π × 10.7 × 10 × 3.37 ×10 −6 ×100
（1）单级谐振电压增益：
后 答
案
Aυ o =
n1n2 y fe g∑
课
（2）单级放大器的通频带 回路有载品质因数：
Qe =
1 1 = ≈ 11.9 6 ωo Lg ∑ 6.28 ×10.7 ×10 × 4 ×10−6 × 312.4 ×10−6
BW0.7 =
f o 10.7 = = 899(kHz ) Qe 11.9
（5）如四级的总通频带 (2∆f 0.7 )4 保持和单级的通频带 2Δf 频带应加宽至：
第2章 高频小信号放大器(小结和例题)
若负载导纳 y 'L >> yoe
Yi ≈ yie
从而消除了yre的反馈作用对Yi的影响； 从而消除了yre的反馈作用对Yi的影响； yre的反馈作用对Yi的影响 失配法的典型电路如： 失配法的典型电路如：
共发一共基级联放大器的交流等效电路
Ψ P 或Ψ S
回路电压与工作频率之间的关系
αP或 αS
1
Q1 Q2
Q2 > Q1
Q1 Q2 O
ξ
O
ξ
归一化谐振曲线
概念1 概念1——品质因数Q 品质因数 定义：谐振时回路感抗值（或容抗值） 定义 ： 谐振时回路感抗值 （ 或容抗值 ） 与回路电阻 R 的比值 称为回路的品质因数， 表示。它表示回路损耗的大小。 称为回路的品质因数，以Q表示。它表示回路损耗的大小。
分析思路 ①交流通路
② Y参数等效电路
③将所有参数都”折算到”LC谐振回路两端的等效电路 将所有参数都”折算到”LC谐振回路两端的等效电路
④高频小信号放大器的“质量指标”：电压增益等 高频小信号放大器的“质量指标”
具体如下： 具体如下：
原理图
①交流通路
②由交流通路得： Y参数等效电路 由交流通路得： 参数等效电路
二、单级单调谐回路谐振放大器
为偏置电阻， R1、R2、R3为偏置电阻，决定工作点 为滤波电路； LF、CF为滤波电路；负压供电 C4、L组成L、C谐振回路 是加宽回路通频带用， R4是加宽回路通频带用，有时没有 通常在实际 Rp是并联回路本身的损耗 ，通常在实际
电路中不画出来；而在等效电路中必须画 电路中不画出来； 出；
1、基本特性
（1）回路阻抗频率特性 ） 指外加电压或电流一定时， （2）谐振曲线 ）谐振曲线——指外加电压或电流一定时，回路两端的电压或回路 指外加电压或电流一定时 中的电流与频率的关系曲线
08-第二章——高频小信号放大器解析
第二章 高频小信号放大器
1. Y参数等效电路
设电压u1和u2为自变量， 电流i1和i2为参数量，
可得Y参数系的约束方程：
I1 y11 U 1 y12 U 2
I 2 y21 U 1 y22 U 2
i1
+
I1 yi U 1 yr U 2
U1
I 2 y f U 1 yo U 2
-
i1 + u1
ｙf越大, 表示晶体管的放大能力越强；
ｙr越大, 表示晶体管的内部反馈越强。 ｙr的存在, 对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激 的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减小, 或削弱它的影响。
第二章 高频小信号放大器
Y参数的物理意义
yie
Ib Ub
UC 0
输入导纳
yi yru2
第二章 高频小信号放大器
放大器 特点
工作频率高，中心频率几百KHz-几百MHz
具有选频特性，一般负载采用谐振回路 晶体管工作在线性区，可看成线性元件，可用双端网 络参数微变等效电路来分析。
按所用负载的性质分为谐振放大器和非谐振放大器。 谐振放大器——采用谐振回路作为负载的放大器，具有放
大、滤波和选频的作用。 非谐振放大器——由阻容放大器和各种滤波器组成，其机
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y U fb eb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
Ie y U fc bc yocUec
第二章 高频小信号放大器
Ｙ参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个有 源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
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f max 2
m
4rbbCbeCce
通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，晶体 管的实际工作频率应等于fmax的1/3~1/4。
以上三个频率参数的大小顺序为： f max fT f 。
第二章 高频小信号放大器
2.3.1单调谐回路谐振放大器
一、电路结构和工作原理
1 直流偏置电路
第二章 高频小信号放大器
第二章 高频小信号放大器
uo Au ui
其中：
2 p1g oey p2 g ie p2 fe 2 p1 p2 y fe g g o p1 A u 1 1 2 C 2 1 g p g (1 ( jC )) Cie C C 1jCoe p2L j g jL
rbb ybe
b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
ybc
I1 yre V2
V1 0
Vbe rbbV2
e
Vbe I 1 ybe rbb
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
第二章 高频小信号放大器
3. Y参数与π参数转换
Cb'c rbb' rb'c Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce
b + V1 -
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c + V2 -
ybc 1 / rbc jCbc jCbc ybe 1 / rbe jCbe gbe jCbe ybe ybc
4. 工作稳定性 5. 噪声系数------NF
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合
参数等效电路。
网络参数等效电路：y 参数等效电路。
第二章 高频小信号放大器
yi
yru2
yfu1
yo
受控电流源:
yrU2 ：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制） yfU1 ：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）
ybe 1 rbb ybe
第二章 高频小信号放大器
（二）令V2=0，求yfe
b + V1 e
Vbe V1 1 rbb ybe ybc 1 ybe ybc
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c V2=0
因为V1小，所以V1引起的I 小，可以忽略。
四个 y 参数都是复数，为了计算方便，可表示为：
yie gie jC ie yoe goe jC oe
y fe y fe e
j
fe
y re y re e j re
Cie
yie
gieyreuce
yfeube
yoe Coe goe
其中： g ie 和 g oe 称为输入，输出电导； C ie 和 C oe 为输入，输出电容； y fe 和 yre 为正向，反向传输幅频特性；
yie Ub
UC 0
第二章 高频小信号放大器
2. 混合 参数等效电路
c
PN结特性： 反偏 R大 C小 正偏 R小 C大
把晶体管内部的物理过程用集中元器件RLC表示物理模拟模型
Cb'c rcc Cb'c rbb' Cb'e rb'c gm ub’e ub'e rbb' rb'c Cb'e rb'e gm ub’e rce
3
5 4 yL
ib Yi ube 而：
ube
yie yreuce
-
+ uce
yoe
yfeube
-
C
L2
1
i u y y u be ie re ce b ic y fe ube uce yoe 1 1 2 YL 2 ( g0 p2 yL jC ) ic -YL' uce p1 j L
b
b' rce
rb'e ree e
注意：C b’c 和 rbb’的存在对晶体管的高频运用的十分不利的。
Cb’c 将输出交流电流反馈到输入端，可能会引起放大器自激。 rbb’ 在共基电路中会引起高频负载反馈，降低晶体管的电流 放大系数。
第二章 高频小信号放大器
bb ' :基区纵向电阻。几十Ω ~100 Ω，基区很薄，相
ce :极间电阻，很大。几十KΩ
Cce :极间电容，很小。
第二章 高频小信号放大器
混合π参数法是从模拟晶体管的物理机构出发,
用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表示管内的复杂关
系。 优 点: 各元件参数物理意义明确, 在较宽的频 带内元件值基本上与频率无关。 缺 点: 随器件不同而有不少差别, 分析和测量 不方便。因而混合π型等效电路法较适合于分析宽频 带小信号放大器。
输入回路 晶体管
B1 T C 输出回路
3 L2 1 5 4
R1
yL
Ec
B2
R2
Re
第二章 高频小信号放大器
C T
1 3
Ec B2
4 yL 5
R1 B1
L 2
B1
T C
3 L2 1
5 4
B2
yL
R2
Cb
Re Ce
第二章 高频小信号放大器
二、放大器的性能参数分析 ib 1 放大器输入导纳Yi +
iC
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y fbUeb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
Ie y fcUbc yocUec
第二章 高频小信号放大器
Yo
ic uce
ic y fe ube uce goe yre uce - ube ( Ys yie )
is 0
C
iS Y YS S yie yie y u re ce yreuce yyoe oe yfeube
o
yL
由（2）式可得： yre ube uce ys yie 代入（1）式得：
ｙf越大, 表示晶体管的放大能力越强；
ｙr越大, 表示晶体管的内部反馈越强。 ｙr的存在, 对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激 的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减小, 或削弱它的影响。
第二章 高频小信号放大器
Y参数的物理意义
yi
Ib yie Ub
yru2
输入导纳
UC 0
I2 yoe V2
V1 0
I g mVbe g m rbb g m rbb I 1 1 y r ybc 1 1 y r V2 V2 be bb be bb
第二章 高频小信号放大器
4. 晶体管的高频参数 （1）截止频率f
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
ybc
e
Vbe I 1 ybe rbb
见书p21
V2 ybc 1 rbb ybe V2 ybc 1 rbb ybe
V2 ybc 1 rbb ybe V2 ybc 1 rbb ybe
Vbe - ybc yre rbbV2 1 rbb ybe
第二章 高频小信号放大器
（四）令V1=0，求yoe
b V1=0 I1
rbb ybe
b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
Ｙ参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个 有源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析测量方便。 缺点：网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大 器相对频带较窄, 一般仅需考虑谐振频率附近的特性, 因而采用这种分析方法较合适。 晶体管Ｙ参数获取方法：测量、查阅晶体管手册。 测量方法：分别使输出端或输入端交流短路, 在另 一端加上直流偏压和交流信号, 然后测量其输入端 或输出端的交流电压和交流电流, 代入式中可求。 b I
yfu1
yo
输入电压对输入电流的控制作用。
Ic y fe Ub
Ib yre Uc
Ic yoe Uc
正向传输导纳
UC 0
输入电压对输出电流的控制作用
反向传输导纳
Ub 0
晶体管输出电压对输入端的反作用
输出导纳
Ub 0
输出电压对输出电流的控制作用
第二章 高频小信号放大器
*对于共基接法，y参数用 yib、yrb、y fb、yob 表示，则:
第二章 高频小信号放大器
上节回顾
混频器 高频小信号 放大器 中频小信号 放大器
f1
f2
本地振荡器
有源放大元件
选频网 络
第二章 高频小信号放大器
1. 电压增益与功率增益------Au，Ap 2. 通频带------B=2B0.7 （或△f0.7)
3. 矩形系数------K0.1 越接近于1，选择性越好
R1 B1 T
电路图
共射极高频调谐放大器的实际电路
Ec B2
4 yL 5
C
R1、R2 为基极分压式偏置电阻， Re 为射极负反馈偏置电阻， 稳定静态 工作点， Cb、Ce 为旁路电容。
m
4rbbCbeCce
通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，晶体 管的实际工作频率应等于fmax的1/3~1/4。
以上三个频率参数的大小顺序为： f max fT f 。
第二章 高频小信号放大器
2.3.1单调谐回路谐振放大器
一、电路结构和工作原理
1 直流偏置电路
第二章 高频小信号放大器
第二章 高频小信号放大器
uo Au ui
其中：
2 p1g oey p2 g ie p2 fe 2 p1 p2 y fe g g o p1 A u 1 1 2 C 2 1 g p g (1 ( jC )) Cie C C 1jCoe p2L j g jL
rbb ybe
b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
ybc
I1 yre V2
V1 0
Vbe rbbV2
e
Vbe I 1 ybe rbb
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
第二章 高频小信号放大器
3. Y参数与π参数转换
Cb'c rbb' rb'c Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce
b + V1 -
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c + V2 -
ybc 1 / rbc jCbc jCbc ybe 1 / rbe jCbe gbe jCbe ybe ybc
4. 工作稳定性 5. 噪声系数------NF
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合
参数等效电路。
网络参数等效电路：y 参数等效电路。
第二章 高频小信号放大器
yi
yru2
yfu1
yo
受控电流源:
yrU2 ：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制） yfU1 ：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）
ybe 1 rbb ybe
第二章 高频小信号放大器
（二）令V2=0，求yfe
b + V1 e
Vbe V1 1 rbb ybe ybc 1 ybe ybc
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c V2=0
因为V1小，所以V1引起的I 小，可以忽略。
四个 y 参数都是复数，为了计算方便，可表示为：
yie gie jC ie yoe goe jC oe
y fe y fe e
j
fe
y re y re e j re
Cie
yie
gieyreuce
yfeube
yoe Coe goe
其中： g ie 和 g oe 称为输入，输出电导； C ie 和 C oe 为输入，输出电容； y fe 和 yre 为正向，反向传输幅频特性；
yie Ub
UC 0
第二章 高频小信号放大器
2. 混合 参数等效电路
c
PN结特性： 反偏 R大 C小 正偏 R小 C大
把晶体管内部的物理过程用集中元器件RLC表示物理模拟模型
Cb'c rcc Cb'c rbb' Cb'e rb'c gm ub’e ub'e rbb' rb'c Cb'e rb'e gm ub’e rce
3
5 4 yL
ib Yi ube 而：
ube
yie yreuce
-
+ uce
yoe
yfeube
-
C
L2
1
i u y y u be ie re ce b ic y fe ube uce yoe 1 1 2 YL 2 ( g0 p2 yL jC ) ic -YL' uce p1 j L
b
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rb'e ree e
注意：C b’c 和 rbb’的存在对晶体管的高频运用的十分不利的。
Cb’c 将输出交流电流反馈到输入端，可能会引起放大器自激。 rbb’ 在共基电路中会引起高频负载反馈，降低晶体管的电流 放大系数。
第二章 高频小信号放大器
bb ' :基区纵向电阻。几十Ω ~100 Ω，基区很薄，相
ce :极间电阻，很大。几十KΩ
Cce :极间电容，很小。
第二章 高频小信号放大器
混合π参数法是从模拟晶体管的物理机构出发,
用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表示管内的复杂关
系。 优 点: 各元件参数物理意义明确, 在较宽的频 带内元件值基本上与频率无关。 缺 点: 随器件不同而有不少差别, 分析和测量 不方便。因而混合π型等效电路法较适合于分析宽频 带小信号放大器。
输入回路 晶体管
B1 T C 输出回路
3 L2 1 5 4
R1
yL
Ec
B2
R2
Re
第二章 高频小信号放大器
C T
1 3
Ec B2
4 yL 5
R1 B1
L 2
B1
T C
3 L2 1
5 4
B2
yL
R2
Cb
Re Ce
第二章 高频小信号放大器
二、放大器的性能参数分析 ib 1 放大器输入导纳Yi +
iC
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y fbUeb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
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第二章 高频小信号放大器
Yo
ic uce
ic y fe ube uce goe yre uce - ube ( Ys yie )
is 0
C
iS Y YS S yie yie y u re ce yreuce yyoe oe yfeube
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yL
由（2）式可得： yre ube uce ys yie 代入（1）式得：
ｙf越大, 表示晶体管的放大能力越强；
ｙr越大, 表示晶体管的内部反馈越强。 ｙr的存在, 对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激 的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减小, 或削弱它的影响。
第二章 高频小信号放大器
Y参数的物理意义
yi
Ib yie Ub
yru2
输入导纳
UC 0
I2 yoe V2
V1 0
I g mVbe g m rbb g m rbb I 1 1 y r ybc 1 1 y r V2 V2 be bb be bb
第二章 高频小信号放大器
4. 晶体管的高频参数 （1）截止频率f
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
ybc
e
Vbe I 1 ybe rbb
见书p21
V2 ybc 1 rbb ybe V2 ybc 1 rbb ybe
V2 ybc 1 rbb ybe V2 ybc 1 rbb ybe
Vbe - ybc yre rbbV2 1 rbb ybe
第二章 高频小信号放大器
（四）令V1=0，求yoe
b V1=0 I1
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b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
Ｙ参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个 有源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析测量方便。 缺点：网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大 器相对频带较窄, 一般仅需考虑谐振频率附近的特性, 因而采用这种分析方法较合适。 晶体管Ｙ参数获取方法：测量、查阅晶体管手册。 测量方法：分别使输出端或输入端交流短路, 在另 一端加上直流偏压和交流信号, 然后测量其输入端 或输出端的交流电压和交流电流, 代入式中可求。 b I
yfu1
yo
输入电压对输入电流的控制作用。
Ic y fe Ub
Ib yre Uc
Ic yoe Uc
正向传输导纳
UC 0
输入电压对输出电流的控制作用
反向传输导纳
Ub 0
晶体管输出电压对输入端的反作用
输出导纳
Ub 0
输出电压对输出电流的控制作用
第二章 高频小信号放大器
*对于共基接法，y参数用 yib、yrb、y fb、yob 表示，则:
第二章 高频小信号放大器
上节回顾
混频器 高频小信号 放大器 中频小信号 放大器
f1
f2
本地振荡器
有源放大元件
选频网 络
第二章 高频小信号放大器
1. 电压增益与功率增益------Au，Ap 2. 通频带------B=2B0.7 （或△f0.7)
3. 矩形系数------K0.1 越接近于1，选择性越好
R1 B1 T
电路图
共射极高频调谐放大器的实际电路
Ec B2
4 yL 5
C
R1、R2 为基极分压式偏置电阻， Re 为射极负反馈偏置电阻， 稳定静态 工作点， Cb、Ce 为旁路电容。