高频小信号放大器
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07-08 第二章——高频小信号放大器
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
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
《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
高频小信号放大器课件
根据放大器性能指标和实际应 用需求，选择合适的电路形式 ，如共射、共基、共集等。
设计电路元件参数
根据电路形式和性能指标，设 计电路中电阻、电容、电感等 元件的参数值。
仿真验证
使用仿真软件对设计的高频小 信号放大器进行性能仿真验证
，确保满足设计要求。
元件选择与匹配
元件选择
01
根据电路设计要求，选择合适的电阻、电容、电感等元件，确
高增益与低噪声
研发具有高增益和低噪声的高频小信号放大器， 提高信号的信噪比。
宽带与高线性度
研发具有宽带和高线性度的高频小信号放大器， 提高信号的频率响应和线性度。
高稳定性与可靠性
提高高频小信号放大器的稳定性和可靠性，确保 其在各种环境下的正常工作。
感谢您的观看
THANKS
要求。
优化调整
根据调试结果，对电路参数或元件 进行优化调整，进一步提高放大器 的性能指标。
可靠性测试
对调试和优化后的高频小信号放大 器进行可靠性测试，确保在实际应 用中具有稳定可靠的性能表现。
05
高频小信号放大器常见问 题与解决方案
噪声问题
01
总结词
噪声问题是高频小信号放大器中常见的问题之一，它会影响信号的清晰
高频小信号放大器课件
目录
• 高频小信号放大器概述 • 高频小信号放大器分类 • 高频小信号放大器性能指标 • 高频小信号放大器设计 • 高频小信号放大器常见问题与解决方案 • 高频小信号放大器发展趋势与展望
01
高频小信号放大器概述
定义与特点
总结词
高频小信号放大器是一种电子设备，用于放大微弱的高频信 号。
稳定性问题
总结词
稳定性问题是指高频小信号放大器在工作过程中，由于外部干扰或内部参数变化等原因， 导致放大器性能不稳定，输出信号失真或振荡。
设计电路元件参数
根据电路形式和性能指标，设 计电路中电阻、电容、电感等 元件的参数值。
仿真验证
使用仿真软件对设计的高频小 信号放大器进行性能仿真验证
，确保满足设计要求。
元件选择与匹配
元件选择
01
根据电路设计要求，选择合适的电阻、电容、电感等元件，确
高增益与低噪声
研发具有高增益和低噪声的高频小信号放大器， 提高信号的信噪比。
宽带与高线性度
研发具有宽带和高线性度的高频小信号放大器， 提高信号的频率响应和线性度。
高稳定性与可靠性
提高高频小信号放大器的稳定性和可靠性，确保 其在各种环境下的正常工作。
感谢您的观看
THANKS
要求。
优化调整
根据调试结果，对电路参数或元件 进行优化调整，进一步提高放大器 的性能指标。
可靠性测试
对调试和优化后的高频小信号放大 器进行可靠性测试，确保在实际应 用中具有稳定可靠的性能表现。
05
高频小信号放大器常见问 题与解决方案
噪声问题
01
总结词
噪声问题是高频小信号放大器中常见的问题之一，它会影响信号的清晰
高频小信号放大器课件
目录
• 高频小信号放大器概述 • 高频小信号放大器分类 • 高频小信号放大器性能指标 • 高频小信号放大器设计 • 高频小信号放大器常见问题与解决方案 • 高频小信号放大器发展趋势与展望
01
高频小信号放大器概述
定义与特点
总结词
高频小信号放大器是一种电子设备，用于放大微弱的高频信 号。
稳定性问题
总结词
稳定性问题是指高频小信号放大器在工作过程中，由于外部干扰或内部参数变化等原因， 导致放大器性能不稳定，输出信号失真或振荡。
第3章 高频小信号放大器
矩形系数Kr0.1定义：单位谐振曲线N（f）值下降到0.1时的频带 范围与通频带之比，即
BW0.1 K r0.1 BW0.7
理想谐振回路Kr0.1＝1，实际回路的Kr0.1总是大于1，而且其数 值越大，表示偏离理想值越大；其值越小，表示偏离理想值越小。 实际单级单调谐LC谐振回路的矩形系数： K r0.1 99 9.95 它是一个与回路的Q值以及谐振频率f0无关的定值，偏离理想回路 值较大。
第3章 高频小信号放大器
7
3.1 选频和滤波电路
选频和滤波电路在无线电接收设备的许多单元电路（如高频 放大器、混频器、中频放大器以及检波器）中起着举足轻重的作 用。
常见的选频电路是LC谐振回路，有串联回路和并联回路两种
类型。
常见的滤波电路是LC谐振回路和固体滤波器，有陶瓷滤波器、
石英晶体滤波器、声表面波滤波器等。
10
串联谐振回路
适合电源内阻小，负载电阻小的场合，应用最广。
谐振特性：电路的阻抗在某一特定频率上具有 最大或最小（或电流达到最大或最小）特性 。 谐振频率：上述作用的特定频率。
第3章 高频小信号放大器
X 容性 感性
11
+
US
L 0
-
0
r C (b)
(a)
ZS
/2 r
0 － /2
0
定义：在输入信号幅值不变的前提下改变其频率，使回路电流 1 幅度为谐振时的 时，对应的频率范围，用BW0.7表示。
2
BW0.7 f 2 f1 2 f 0.7
单位:赫兹
或 ： 0.7 2 1 20.7 单位:弧度/秒 BW 0.7 f 2Q0 2Q0 0.7 1 当 N f 1 2 , 1 0 f0 f 或 ： BW0.7 0 BW0.7 0 (3 — 9) Q0 Q0
高频电子线路第二章 高频小信号放大器
(2) 为了增大Ａu0, 要求负载电导小, 如果负载是下一级放 大器, 则要求其ｇie小。 (3) 回路谐振电导ｇe0越小, Ａu0越大。 (4) Ａu0与接入系数ｎ1、ｎ2有关, 但不是单调递增或单调 递减关系。由于ｎ1和ｎ2还会影响回路有载 Ｑ值Ｑe, 而Ｑe又 将影响通频带,所以ｎ1与ｎ2的选择应全面考虑, 选取最佳值。
结论：
以上这些质量指标，相互之间即有联系又有矛盾。 增益和稳定性是一对矛盾，通频带和选择性是一 对矛盾。
应根据需要决定主次，进行分析和讨论。
4、 晶体管的高频小信号等效电路
形式等效电路（网络参数等效电路） 包括：Y参数、h参数、z参数、s参数等效电路 混合π型等效电路(物理模拟等效电路)
2.2.1 单管单调谐放大器※
1.电路组成及特点
●右图是一个典型的单管单调谐放大器。
Ｃ b 与 Ｃ c 分别是和信号源（或前级放大器）、 负载（或后级放大器）的耦合电容, Ｃe是旁路
UCC R2 L Cc
电容。 ●电容Ｃ与电感Ｌ组成的并联谐振回路作为晶 体管的集电极负载 , 其谐振频率应调谐在输入 有用信号的中心频率上。 ● 回路与晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方 式 , 这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。 ● 负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自 耦变压器耦合和电容耦合方式, 这样, 既可减弱 负载（或下级放大器）导纳对回路的影响 , 又 可使前、 后级的直流供电电路分开。 ● 另外 , 采用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。
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。
第四章高频小信号放大器高频电子技术
第四章--高频小信号放大器(高频电子技术)高频电子技术第四章高频小信号放大器§4.1 概述低频放大器：工作频率较低，但带宽较宽；高频放大器：工作频率很高（中心频率在几百千赫至几百兆赫以上），但带宽很窄。
故高频放大器一般都是采用选频网络组成谐振放大器或非谐振放大器。
(1)谐振放大器：采用谐振回路（串、并联或耦合回路）作负载的放大器。
它又分为调谐放大器（高频放大器）和频带放大器（中频放大器）。
(2)非调谐放大器：由滤波器和阻容放大器组成的各种窄带、宽带放大器。
高频小信号放大器的主要质量指标：(1)增益：放大器输出电压与输入电压之比；(2)通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍（2/1）时对应的频率范围：3db带宽；放大器的电压增益下降到最大值的0.5倍（2/1）时对应的频率范围：6db带宽；(3)选择性：抑制干扰的能力。
(4)工作稳定性：电路元件参数发生改变时放大器的稳定程度。
(5)噪声系数：噪声系数＝输入端信噪比/输出端信噪比，如放大器内部噪声接近于零，则噪声系数接近于1，说明放大器本身引入的噪声很小。
§4.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路的两种形式：形式等效电路和物理模拟等效电路。
形式等效电路：将晶体管等效为有源线性四端网络。
优点：分析电路方便，具有普遍意义；缺点：网络参数与频率有关。
物理模拟等效电路：用RLC元件表示晶体管内部的复杂关系，即每一元件与晶体管内发生的某种物理过程有明显的关系，用这种物理模拟的方法得到的物理等效电路就是混合π等效电路。
优点：各个元件在很宽的频率范围内保持常数；缺点：分析电路不够方便。
4.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（P91）一、双口网络压控型伏安关系V AR（y参数）：1V 2端口1和端口2都外接电压源。
端口电流1I 的表示式：sc1212111111211y y )1N ()1()1(I V V I I IV V I ++='''+''+'=++=产生的电流口中所有独立源作用在端只由网络产生的电流单独作用在端口电压源产生的电流单独作用在端口电压源端口电流2I 的表示式： sc21212222y y I V V I++= 其中，0,0111112===sc I V V I y 为端口1（输出）短路策动点（输入）导纳；iy,0211211===sc IV V I y 为端口1（输入）短路反向转移导纳；ry0,0122122===sc I VV I y 为端口2（输出）短路正向转移导纳；fy,0222221===sc IV V I y 为端口2（输入）短路策动点（输出）导纳；oy 0,01sc121===V V I I 为两端短路时端口1的短路电流；0,02sc221===V V I I 为两端短路时端口2的短路电流；写成矩阵形式：scI V Y I +=，即⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡21212221121121sc sc I I V V y y y y I I一个双口网络可以用短路导纳矩阵Y 和短路电流向量scI 来表征，矩阵Y 中的各元素称为y 参数。
高频电子线路小信号放大器资料
I1
V1
yi
yrV2
I2
y f V1 yo V2
为因变量，其网络方程
为 I1 yi V1 yr V2
图3-4 Y参数等效电路
I2 y f V1 yo V2 .
12
即
I1
yi
yr
V1
I2 y f yo V2
式中，yi 、yr 、y f y、o 是晶体管的“内参数”，它们
注：教材P74图3-9
Vc
y fe yoe YL'
Vi
中 Vc 方向与此相反
(4)
YL'
1 p112
gp
jC
1
j
L
P22
yie
其中
g
gp
1， R
gp
为回路的谐振导纳。
Uc p1
Uo
p2 .
32
所以由
Au
Uo Ui
p2 p1
Uc Ui
，知
Au
p2 y fe p1( yoe YL' )
pi ：放大器的输入功率；
2
pi Vi2 gie1 ，
所以
po
p1
y fe g
Vi
p22 ge2
Apo
po pi
p12 p22 gie2 y fe
gie
g
2
2
Avo
g 2 ie2 gie
gie和gie
分别是本级和下一级. 晶体管的输入导纳。
式中，uo、u分i 别为放大电路中心频率上的输出、
输率入的电输压出有、效输值入；功P率o、，P分常i 别用为分放贝大表电示路。中心频
.
5
3、高频小信号放大器解析
•
Av
V
•
2
V1
yfe yoe YL
ｙre表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）； ｙfe表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）。 ｙre越大表示晶体管的内部反馈越强；ｙfe越大表示晶体管
的放大能力越强。
ｙre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
p22 gie2
则可得最大功率增益为：
p1 yfevbe
11
放大器输入导纳Yi
•
I1
•
yie V1
•
yre V2
•
I2
•
yfe V1
•
yoe V2
•
•
I2 YL V2
Yi
yie
yre yfe yoe YL
图 3.2.3 晶体管放大器及其ｙ参数等效电路
12
放大器输出导纳Yo
I•1
•
yie V1
•
yre V2
I•2
y fe
•
V1
•
yoe V2
不稳定状态的极端情况是放大器自激（主要由晶体管内反馈 引起），使放大器完全不能工作。
6
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管 参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特 性的稳定。
F
A
低频小信号模型
A
高频小信号模型
出于分析的方便，将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。
7
高频小信号放大器的分析方法
p1 p2 yfe
jwC
1
jwL
谐振时
Av 0
高频电子技术第1章高频小信号放大器
因为谐振回路的谐振特性，具有选择 特定频率信号的能力，所以谐振回路的谐 振频率应调谐在有用信号的中心频率上。
回路的谐振曲线越尖锐，通频带就越 窄，对无用信号的抑制作用越强，回路的 选择性越好。
谐振回路的选择性可用在通频带外特 定的偏离频率△f处S减少的dB数表示，称 为对特定信号的抑制能力S(dB)：
由上2式可知，当谐振时，阻抗值最大且为纯 电阻，相移ϕ=0。
1.2.2并联谐振回路7
根据上2式，可画出阻抗和相移的曲线：
|Z| Qp增大
O
Δf
并联谐振回路 阻抗曲线
ϕ 90°
Qp增大
O
Δf
-90°
并联谐振回路 相频曲线
可见，当回路失谐时，并联回路阻抗下降，相移增大，最大相移为 ±90°，Δf>0时，回路呈容性， Δf<0时，回路呈感性。
当ωL=1/ωC时，回路发生并联谐振，此时 回路的谐振角频率ωP为：
由于在实际电路中r非常小，所以：
因此，在相同的电感和电容值下，串联谐 振回路的谐振频率与并联谐振回路的谐振频率 一致。
+ İg
-
L
+
CŮ
r
-
并联谐振回路 等效电路1
1.2.2并联谐振回路4
与串联谐振回路相同，谐振时回路的感抗 或容抗称为回路的特性阻抗ρ：
1.1.1高频小信号放大器的用途、分类
高频小信号放大器广泛应用于广播、电视、通信、雷达、测量仪等接收设备 中，其主要功能是从所接收的微弱信号中，选择有用信号并加以放大，且对无用 信号、噪声等加以抑制。
高频小信号放大器主要分为两类： 一类是以谐振回路为负载的谐振放大器，称为谐振放大器； 二类是以集中选择性滤波器为负载的集中选频放大器；
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。
通信电子线路第3章 高频小信号放大器
电路是由物理模拟方法得到的物理等效电路，如图所
示。
Cbc
b
rbb'
b＇ rb'c
c
r Cbe b'e
Cb'c
Cb'e
g mVb 'e
rce Cce
e
e
混合π等效电路
把晶体管内部的物理过程用集中元件RLC表示，每一
个元件与发生的某种物理过程有明显的关系。
3.2.2 混合π等效电路（物理模拟等效电路） （续1）
来组成等效电路。
I1
I2
+
V1
yi
-
yrV2 y f V1
+
yo
V2
-
晶体管共射极电路
晶体管（共射极）的y参数等效电路
I1 yiV1 yrV2
I2 y f V1 yoV2
3.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（续1）
yi yr yf yo
VVVIIVII11122221
V2 0 称为输出短路时的输入导纳 V10 称为输入短路时的反向传输导纳 V2 0 称为输出短路时的正向传输导纳 V10 称为输入短路时的输出导纳
2
y fe
g
2
gie
gie2
( Av0 )2
gie2 gie
( Av0 )2
用分贝表示
如前后级采用
Ap0 (dB) 10 lg Ap0
相同晶体管
3.3 单调谐回路谐振放大器（续8）
忽略回路本身的损耗 Gp，则匹配条件为 p12 goe p22 gie2
故最大功率增益为（前后级采用相同的晶体管）
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。
06 第二章——高频小信号放大器
按电路形式分为单级放大器和级联放大器。
第二章 高频小信号放大器
技术指标
1. 电压增益与功率增益------Au，Ap
u 输出电压 Au o ui 输入电压
Po 输出给负载的功率 Ap Pi 输入功率
2. 通频带------B=2B0.7 （或△f0.7)
放大器所放大的一般都是已调信号，已调信号都包含一定谱宽度， 因此要有一定通频带。通频带取决于回路的形式和QL。并且通频带越宽， 放大器增益越小。
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。
5. 噪声系数------NF
Psi / Pni N F (dB) 10 lg Pso / Pno
Psi / Pni 输入信噪功率比 NF ＝ Pso / Pno 输出信噪功率比
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪声系数接 近1。
第二章 高频小信号放大器
以上这些要求相互之间即有联系又有矛盾，故根据 需要决定主次，eg: 增益和稳定性；通频带和选择 性等。
对发射区和集电区很大。
发 射 结 正 偏 集 电 结 反 偏
be :结电阻。较小 几十Ω～几百Ω,
26 0 be Ie Cbe :结电容，较大，100pf～500pf。
bc :结电阻，很大。100KΩ~100MΩ
第三章 高频小信号放大器
I b = Yie U b + Yre U c I c = Y fe U b + Yoe U c
(3-5a) (3-5b)
2． 放大器的性能参数 放大器的性能参数
根据图3 可以画出其高频等效电路如图3 所示。 根据图3-1可以画出其高频等效电路如图3-3所示。忽略管子内 部的反馈, 部的反馈, 即令Yre =0, 由图3-3可得： 由图3
ω0
ω0
由上式可得 上式可得： 上式可得 (1) 当 回路谐振时 ， Yir为一电容 （ 由反向传输导纳引入的输入 回路谐振时， 为一电容（ 导纳） 导纳）； (2) 当ω> ω0时， Yir的电导为正，是负反馈。 的电导为正，是负反馈。 的电导为负，是正反馈， (3) 当ω < ω0 时， Yir的电导为负，是正反馈，将导致放大器不 稳定。 稳定。
正反馈使放 大倍数增大
负反馈使放 大倍数下降
2. 提高放大器稳定性的方法 提高放大器稳定性的方法 （1）中和法 ） 是利用中和电容C 图3-5(a)是利用中和电容 n的中和电路。 为了抵消 re的 是利用中和电容 的中和电路。 为了抵消Y 反馈, 通过C 反馈 从集电极回路取一与 U c 反相的电压 U n , 通过 n反馈到输 入端。根据电桥平衡有： 入端。根据电桥平衡有：
1 Rb1 V C 2 L 3 Ce
4 RL 5
Rb2
Cb Re
(a)
3 5 2 L 4 1 RL
V
C
(b)
图 3-1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
2、分类
单级单调谐放大器性能分析 二、单级单调谐放大器性能分析 1．晶体管的高频等效电路 晶体管的高频等效电路
第三章 高频小信号放大器讲解
NF越接近1越好
在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起 决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。
3.2 小信号放大器等效电路及其参数
直流偏置电路和交流偏置电路的画法
(1)直流偏置电路： 将所有电容开路、电感短路，可得放大器的 直流通道。 （2）交流偏置电路： 将旁路电容（大电容）短路，直流电源对地 短路，高频扼流圈开路，可得交流通道。
p1 G -2 g p 2 goe 0.41 N12 N13 p1 120 0.41 49
1
G p2 0.12 N 45 N13 p2 120 0.12 14 2 gie
(3) 确定回路电容C
p12Coe 0.412 18 3(pF)， Cie p22Cie 0.152 142 3(pF) 因为Coe Cie 200 3 3 194(pF) 所以C C Coe
d n ( dB ) 40dB
4 工作稳定性：
指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化 时，放大器主要性能的稳定程度。 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：
放大器的噪声性能可用噪声系数表示：
Psi / Pni (输入信噪比 ) NF Pso / Pno (输出信噪比 )
例：求解任意一单谐振回路的矩形系数Kr0.1
解：
K r 0.1
2f 0.1 BW0.1 2f 0.7 BW0.7
I = Im
1 2D f 2 1+ （Q ） f0
单谐振回路
BW0.1 2f0.1 99 f0 QL
K r 0.1
在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起 决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。
3.2 小信号放大器等效电路及其参数
直流偏置电路和交流偏置电路的画法
(1)直流偏置电路： 将所有电容开路、电感短路，可得放大器的 直流通道。 （2）交流偏置电路： 将旁路电容（大电容）短路，直流电源对地 短路，高频扼流圈开路，可得交流通道。
p1 G -2 g p 2 goe 0.41 N12 N13 p1 120 0.41 49
1
G p2 0.12 N 45 N13 p2 120 0.12 14 2 gie
(3) 确定回路电容C
p12Coe 0.412 18 3(pF)， Cie p22Cie 0.152 142 3(pF) 因为Coe Cie 200 3 3 194(pF) 所以C C Coe
d n ( dB ) 40dB
4 工作稳定性：
指当放大电路的工作状态、元件参数等发生可能的变化 时，放大器主要性能的稳定程度。 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：
放大器的噪声性能可用噪声系数表示：
Psi / Pni (输入信噪比 ) NF Pso / Pno (输出信噪比 )
例：求解任意一单谐振回路的矩形系数Kr0.1
解：
K r 0.1
2f 0.1 BW0.1 2f 0.7 BW0.7
I = Im
1 2D f 2 1+ （Q ） f0
单谐振回路
BW0.1 2f0.1 99 f0 QL
K r 0.1
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( j ) V ( j) V ( j) ( j) V V o o1 o2 Av ( j ) on ( j ) V ( j) V ( j) ( j) V V i i o1 o( n-1)
( j) A ( j) A A v1 v2 vn
yie gb'e j(Cbe Cbc ) yoe gce jCbc
yfe g m
I yie 1 V 1
gie jCie
V2 0
jCbc I y re 1 V 2 V 0 1 jCbe rbb
1
I yoe 2 goe jCoe V2 V 0 1 I gm yfe 2 V 1 j (Cbe Cbc )rbb 1 V 0
gieyreuce
yfeube
y Coeoe goe
I yie 1 V 1
gie jCie
V2 0
yoe
I 2 V 2
goe jCoe
V1 0
rbb
1 (Cbe Cbc )
gm f f T 2 (Cb' e Cb' c )
n
0
2. 通频带
Av Av 0
2
p1 p2 yfe g
1
n
0 2 n [1 QL ( ) ]2 0
1 1 n 2 2 2 2 [1 (QL ) ] 0
1 n
1
可求得n级放大器的通频带
20.7 2 1 0 2 n 120.7 单级 QL
GP0 Po ( 谐振时）； Pi
gp
2 p2 gie2
v31
Po：输出端负载g ie2上获得的功率 Pi：放大器的输入功率
p1 yfevbe p goe1
2 1
-
gie2是下一级晶体管的输入 电导。 Pi Vi 2 gie1 gie1是本级晶体管的输入电 导。
Po V gie2； 故：GPo
2
yre jCbc
End
1. 截止频率
1 下降到低频值 0的 时所对应的频率。 2 0 . 0 0 2 f f 1 j 1 f f
2. 特征频率 1
0 / 2
1时所对应的频率。
f T f β 02 1
则可得最大功率增益为：
2 p12 p2 yfe 2 2 2
GP0 max
p
2 1
g oe1 p g ie2
2
g ie2 2 2 g ie1 4 g ie1 p1 g oe1 p2 g ie2 4 g ie1g oe1
2 p12 p2 yfe g ie2
2
yfe
2
通频带与选择性
c
rcc Cb'c rbb' Cb'e rb'c b' rce rb'e ree e gm vb‘e
b
混合π等效电路
优点： 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 缺点：
End
rbb
1 (Cbe Cbc )
f f T
gm 2π(Cb'e Cb'c )
Cie
yie
Cie
Yie · V i
Yie +
goe · Yfe V i p12Coe
2g p1 oe
C1
+ · V o gie
-
C1
L1
p2Cie
L2
+
· V p o
2
1
2
C2
· p1YfeV
i
p22gie
-
· V i
Yie -
+
p12Coe
yre yfe Yo yoe yie Ys
yfe Av yoe YL V1
V2
晶体管放大器及其 ｙ参数等效电路
混合Π 型等效电路
y（导纳）参数的优点：没有涉及晶体管内部的物理过程，适用于任何四端（ 三端）器件。
y（导纳）参数的缺点：随频率变化；物理含义不明显。
3. 选择性（矩形系数）
K r 01
Av Av 0
2f 0.1 20.1 10 1 1 2f 0.7 20.7 n
2 1
2 n
1
0 2 n [1 QL ( ) ]2 0
2
1 1 n 2 2 2 10 [1 (QL ) ] 0
20.1 10 1
. y Av 0 20.7 fe C
带宽增益积为一常数
带宽和增益为一对矛盾。
2. 选择性（矩形系数）
Av Av 0 1 1 QL (
2
AV/AVo 1
理想
0 2 ) 0
1 1 (QL 2
0.7
0
)2
0.1
2f0.7 2f0.1
实际 f
K r 01
基本共射极放大电路
稳Q共射极放大电路
不稳定状态的极端情况是放大器自激（主要由晶体管内反 馈引起），使放大器完全不能工作。
F
A 低频小信号模型
A
高频小信号模型
出于分析的方便，将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。
形式等效电路
和输出电压V 为自变量 设输入电压V 1 2
式中：
I yi 1 V 1 I yr 1 V 2 I yf 2 V 1 I yo 2 V 2
2 n
0
QL
通频带 20.7 2 1 0
1 n
QL
当级数n增加时，放大器的矩形系数有所改善，但这种改 善是有限度的。
单调谐回路放大器的选择性较差，增益和通频带的矛盾比较 突出，为此，可采用双调谐回路放大器。
单级双调谐回路谐振放大器
1、Y参数等效电路
· V i
+
Coe L1 p1 L2 p2 C2
2f 0.1 20.1 102 1 2f 0.7 20.7
0
QL
令 1 (QL 1 20.1 0.1 )
2
>>1
20.7
20.1 10 1
2
0
QL
0
不论其Q值为多大，其谐振曲线和理想的矩形相差甚远。
End
多级单调谐回路谐振放大器
若单级放大器的增益不能满足要求，就要采用多级放大器。 Av1 Av2 Avn
高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中心频率在几 百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的 放大器。
fo–fs=fi
fs
高频放大
fs fo
混频
中频放大
fi
检波
F
低频放大
F
本地振荡
高频小信号放大器的主要质量指标
1) 增益：（放大系数）
电压增益：
分贝表示：
2) 通频带：
Vo Av 20 log Vi
p1 p2 yfe g Σ
n
1 0 1 jQL 0
1 n [ ] 0 1 jQ（ ） L
n
0
1. 增益
p1 p2 yfe Av g
A v0
1 n [ ] 0 1 jQ（ ） L
f fβ
fT
通常0 1,
f T 0 f β。
当f > fT后，共发接法的晶体管将不再有电流放大能力，但仍 可能有电压增益，而功率增益还可能大于1。
2. 特征频率
0
f 1 f β
2
1时所对应的频率。
以 f T f β 1
2 o
2 p12 p2 y fe Po Vo g ie 2 2 g Pi Vi g ie1
2
2
g ie2 2 gi 2 ( Avo ) g ie1 g i1
讨论：
i)如果设LC调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配。
gp 0 即： 2 2 p g p 2 g ie2 1 oe1
yV I1 yiV 1 r 2 yV I y V
2 f 1
o 2
晶体管 共发射极电路
0 称为输出短路时的输入导纳； V 2
0 称为输入短路时的反向传输导纳； V 1
0称为输出短路时的正向传输导纳； V 2
0称为输入短路时的输出导纳。 V 1
通过分析放大器幅频特性来揭示其通频带与选择性。 p1 p2 yfe p1 p2 yfe Av Av 0 2f g g (1 jQL ) f0 1. 通频带
Av Av 0 1 2QL f 1 f 0
2
A 1 如果： v , Av 0 2
Vo Av Vi
功率增益：
Po Ap 10 log Pi
Po Ap Pi
高频小信号放大器的主要质量指标
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：表示与理想滤波特性的接近程度。
如果各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则
A A A A A v v1 v2 vn v1
n
如果各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则