学习指导第3章高频小信号放大器

·30·

第3章 高频小信号放大器

3.1 掌握要点

3.1.1 高频小信号放大器的质量指标：

1. 增益：（放大系数） 电压增益： i V V A o

V = (3-1) 功率增益： i 0P P P A =

(3-2) 分贝表示： i 0

V log 20V V A = (3-3)

i

o p log 10P P

A =

(3-4)

2. 通频带：

放大器的电压增益下降到最大值的0.7（即1/2）倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用7.02f B ∆=表示， 2∆ f 0.7也称为3分贝带宽。

3. 选择性：

从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。

① 矩形系数： 它表示对邻道干扰的抑制能力。

矩形系数 7.01

.0122f f K ro ∆∆=

⋅ (3-5) 7

.001

.0r0.0122f f K ∆∆=

(3-6)

② 抑制比：表示对某个干扰信号f n 的抑制能力，用d n 表示。

n

v0n A A

d =

(3-7)

用分贝表示d n (dB) = 20 lgd n 。A n 为干扰信号的放大倍数，A v0为谐振点f 0的放大倍数。 4. 工作稳定性：

指在电源电压变化或器件参数变化时，以上三参数的稳定程度。为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。

5. 噪声系数： )

()(no so ni si F 输出信号噪比输入信号噪比P /P P /P N = N F 越接近1越好

·31·

3.1.3 晶体管高频小信号等效电路与参数

高频小信号放大器由于信号小，可以认为它工作在管子的线性范围内，常采用有源线性四端网络进行分析。Y 参数等效电路和混合π等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型。

图3-5 混合π等效电路

3.1.4 Y 参数等效电路与混合π等效电路参数的转换：

将图3-4与图3-5等效可推导出用混合π参数表示的Y 参数：

e

'b bb e 'b V ie Y 'r Y v I y +==10112

；

)173(- e

'b 'bb V fe Y r g I I y +=

=

=1m

01

22

；

)183(-

其中)C C (j Y c b e b e b '''+=ω 'e

'b 'bb c

'b V re Y r C j v I

y +-

===1021

1

ω ；

)193(-

)1(102

2

1

'e

'b 'bb '

bb m c 'b V oe Y r r g C j I I

y ++

===ω ；

)203(-

其中

e 'b 'e 'b C j Y ω=

若已知ω，从手册上查得r bb '、C b 'e '、C b 'e 等参数由此可求得y ie 、y re 、y fe 、y oe ，求得这些

参数对计算实际电路是很有用的。

3.1.3 晶体管谐振放大器

–+

–

图3-4 y 参数等效电路

·32·

1. 单级单调谐回路谐振放大器电路

2. 单级单调谐回路谐振放大器的质量指标： 1) 谐振时电压增益： (3-21)

(3-22)

22

2p 21e i oe g P g g P g ++=∑

2) 功率增益：

(3-23) 若

ie2ie1g g =则Vo P0)A (A =

(3-24)

当ie222oe 21g P g P =时达到功率匹配，若不考虑回路本身损耗g p 则 oe

ie 2

fe

max p04)(g g y A =

(3-25)

若考虑回路的插入损耗2o L )

1(1

Q Q K l -=

，则

2

L

ie oe 2

fe

ie

oe 2

fe

po 144g )(⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-

⋅⋅=⋅=

Q Q g g y K g y A l max (3-26)

3) 放大器的通频带：

·33·

当

2

1

VO V =

A A 得

为放大器的通频带。 4) 带宽与增益的关系：

22221e i oe C P C P C C ++=∑ (3-28)

设 P 1 当y fe 和C ∑为定值时（电路定了其值也定了）

则带宽与增益乘积为常数。

5) 选择性：单调谐放大器的选择性用矩形系数来表示为：

19591102227

01

010>>≈-=∆∆=.f f K ...r

(3-29)

所以单调谐放大器的矩形系数比1大得多，选择性比较差， 3. 多级单调谐回路谐振放大器： (1) 多级放大器的电压增益

假如，放大器有m 级，各级的电压增益分别为A v1、A v2、…A vm ，则总增益A m 是各级增益的乘积，即

A m =A v1·A v2…A vm (3-30) 如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成，

则 A m =m

v1A (3-31)

(2) 多级放大器的通频器

对m 级放大器而言，通频带为：

L

m

.m

m .Q f f f 0

1701701

2212)2(-=∆⋅-=∆ (3-32)

式中，2∆f 0.7为单级放大器的通频带，121-m 称为带宽缩减因了，它意味着，级数增加后，总通频带变窄的程度。

(3) 多级单调谐放大器的选择性(矩形系数) m 级单调谐回路放大器的矩形系数为 1

21

100)2()2(11701010--=∆∆=

m

m

m

.m ..r f f K

(3-33)

3.3.4 谐振放大器的稳定性

1. 自激产生的原因：由于管子内部存在

e b c '

由于晶体管为双向器件，内部存在反向传输导纳，当放大器的正反馈能量抵消了回路