第3章 高频小信号放大电路

fs
fs
fo1 fo fo2
f
合成曲线更接近于矩形
fo1
fo
fo2
f
设第一级放大器对中心 频率f 0 的广义偏调量为 ，则：
A V1 A V01 1 ( )2
设第二级放大器对中心 频率f 0 的广义偏调量为，则：
A V2 A V02 1 ( ) 2
二、高频小信号放大器的主要性能指标
1、增益（gain）：放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比， 记为Au（或Ap）。
谐振电压增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为Auo。
2、通频带（passband）：通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率fo 时，放大器 的电压增益Au下降到谐振电压增益Auo的0.707时，所对应的频率范围，用BW0.7表示。 3、选择性（selectivity）：放大器从各种不同频率的信号中选出有用信号抑制 干扰信号的能力。 矩形系数K0.1：2△f0.1与2△f0.7之比。 抑制比d：谐振电压增益Auo与干扰电压增益Aun之比。 4、工作稳定性（stability）：指放大器的工作状态（偏置）、晶体管参数、电路元 件参数等发生变化时，放大器的增益、中心频率、通频带、特性曲线等稳定程度。 5、噪声系数NF：指放大器输入端信噪比(Psi/Pni)与输出端信噪比(Pso/Pno)的比值。 放大器的噪声系数NF越小越好，理想值为1。
gb'e j (C b'e C b'c )
gb ' e
1 rb'e
yre
1 rbb ' [ gb'e j (C b'e C b'c )]
1 rbb ' [ gb'e j (Cb'e C b'c )] gm jC b'c
jC b'c
y fe
3、通频带

Au Au o 1 1 2 1 1 (Qe f 0 Qe 2f 2 ) f0
Au Au0 1 0.707
令 0.707 时，BW0.7
4、矩形系Kr0.1
0.1
K r 0.1
BW0.1 BW0.01 ( K r 0.01 ) BW0.7 BW0.7 f0 Qe
+ Uo _ 1 5
3
2 C + Ui _ + U _i L
4
4、信号输入与输出为实现阻抗匹 配、满足最大功率传输均采用变压 器耦合。
交流通路
二、主要参数分析计算
3 + Ui _ yie Coe 2 C goe L 1 gL 4 CL + n1yfeUi Uo g C
+ L Uo′ _
yfeUi
A V0
2
由于两级特性相同，故
A A A V V1 V2
(1 2 2 ) 2 4 2
由上可见：对于不同的 值，谐振曲线可出现三 种情况：
1，即两放大器的调谐频 率很接近中心频率 f 0时， 达到最大值。 谐振曲线为单峰，在 0处， A
_
5
Y参数等效电路
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
N 45 N12 设：n1 ，n2 则图中： N13 N13
2 C n12Coe n2 CL C C 2 g n12 g oe n2 g L g 0 ( g 0为LC回路的损耗)
1、电压增益（电压放大倍数）
f0 1.37MHz Qe
§3.4 多级单调谐放大器
目的：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。
A u A u0
一、同步调谐多级放大器
1、电压放大倍数：Au=Au1•Au2……Aun＝ Au1n （每一级都相同） 2、通频带：
α
Au
Au 0
(
Au
Au 0
)n (
1 n
n1n2 y fe
g
85倍
回路空载时的电导为： g 0
1 Q00 L
34 mS
2 g L g 0 1.48 ´ 10－4 S 回路总电导： g n12 g oe n2
3、Qe
1 g 0 L
，Q0
1 g 00 L
Qe
g0 Q0 23 g
BW0.7
解：接入系数： n1 N N12 ＝0.8，n2 45 ＝0.2 N13 N13
1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以gL=gie，CL=Cie 1 2 C n12Coe n2 CL C 17 pF f 0＝ 31.4MHz 2 L13C 2、Aou
+
yreUce yfeUbe yoe
Ic
+
Ube yie
_
Uce
_
其中：
y ie
Ib U be
是输出交流短路时的输入导纳；
U ce 0
I y re b U ce
y fe Ic U be
Ic U ce
U be 0
是输入交流短路时的反向传输导纳，这是造成三 极管输入回路与输出回路耦合的主要因数，也称为 反馈导纳； 是输出端交流短路时的正向传输导纳，这是体现三极管电 流控制作用的参数，其作用相当于H参数等效电路中的；
U ce 0
yoe
是输入端交流短路时的输出导纳，即受控电流源的内导纳。
U be 0
混合 π 等效电路和 Y 参数等效电路所反映的是同一只三极管，所以 两种等效电路之间存在着确定的关系，根据 Y 参数的上述定义，从混 合π 等效电路可以推导出：
yie
1 rbb ' [ gb'e j (C b'e C b'c )]
yoe
jC b 'c [1 rbb ' ( g m gb 'e jC b 'c )] 1 rbb ' [ gb 'e j (C b 'e C b 'c )]
三、三极管的β 参数
1、共射截止频率f β: β下降到β0的0.707所对应的工作频率。 共射电流放大倍数
β
4
f0 1 时， BW0.7 2 Qe 2
0.1时， BW0.1
f0 4.46 Qe
K 0.1
BW0.1 3.15 BW0.7
结论：双参差调谐放大器 的矩形系数远比两级同步 调谐放大器小得多。
C
§3.5
双调谐回路谐振放大器
优点:通频带宽，选择性好。
缺点:电路较复杂；调整比较困难。
e
已知线性二端口网络的y参数方程为：
I1 y11U1 y12U 2 I 2 y21U1 y22U 2
得到三极管共发射极接法的y参数电流方程：
I b yieU be yre U ce I c y feU be yoeU ce
并由这个电流方程画出三极管的交流Y参数等效电路如图： Ib
VΣ
达到最大值, 1，谐振曲线为单峰，在 0处， A VΣ 此时，矩形系数较好，通频带较宽。
1，即两放大器的调谐频率 相距较远时，谐振曲线为出现 双峰，且随着的增加，曲线 峰值高度也随之下降。
1，谐振曲线具有最大平 坦幅频特性。
A V
A V0
2
(1 2 2 )2 4 2
三极管处在小信号线性放大状态时，可以近似为线性器件。因此，我们避开 三极管的内部结构，将其看成一个线性二端口网络，如下图所示，从而可以用网 络参数等效电路来等效三极管。
Ic
+ c Uce _
Ib
+
yreUce
yfeUbe yoe
Ic
+
+ Ube _
b Ib
Ube yie
_ Y参数等效电路
Uce
_
e
三极管的二端口模型
Auo 2f 0.7
n1n2 y fe 2C
当增益带宽积一定时，放大器的带宽越宽，则其谐振电压增益越小。
三、级间耦合网络 见课本75页 四、例题
例1：见课本76~77页
例2：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放 大器完全相同的下一级放大器，BJT的参数为： gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S，|yfe|＝0.08S， Cie=25pF，Coe=6pF，N12=16圈，N13＝20圈， N45＝4 圈， L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。 求：f0，Aou，BW0.7
A Po
n2 g L 其中 P ，称为失配系数； 2 n 1 g oe
2
4P 反映了失配时功率增益下降的程度，称为失配功率损耗。 2 (1 + P )
b、插入损耗：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称为谐振回路的插 入损耗—[1/（1－Qe/Q）]2 。这样任意态下的功率增益表述为下式：
Qe 2 4P APo APomax (1 ) 2 (1 P ) Q
0
BW0.7
BW0.1 理想和实际的选频曲线
f
令 0.1 ，则BW0.1 102 1 K r 0.1
BW0.1 102 1 9.95 BW0.7
Kr0.1越接近于1，选频特性越好!
5、增益带宽积
n1n2 y fe n1n2 y feQL n1n2 y fe f 0 n1n2 y fe U0 Auo Ui g 0C 2f 0C 2f 0.7 2C 2f 0.7
§3.2
一、混合π等效电路
BJT的高频小信号模型与参数