2_晶体管高频小信号等效电路与参数
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高频电子技术第3章高频小信号放大器2
双调谐放大器的性能指标：
1）谐振时电压增益
Au0
1
p1 p2 Y fe g
（3-22）
临界耦合时 1，有
Au0
p1 p2 Y fe 2g
（3-23）
2）通频带
BW0.7 2f0.7
2 f0 Qe
（3-24）
3）矩形系数
K r 0.1
BW0.1 BW0.7
3.15
（3-25）
多级双调谐放大器和多级单调谐放大器类似，通频带随级数 2
Rb2
Cb Re
Ce
图3-22 共射极高频小信号放大电路
2． 晶体管共射接法的高频等效电路-----第-Y3章参数高等频小效信电号路放大器 4
Ib
b＋ . Ube Yie
. YreUce
. YfeUbe
Ic
＋c . Yoe Uce
－ e
－ e
图 3-23 晶体三极管共射接法Y参数等效电路
Y参数方程：
12V
R1
C1
1 2
L1 4
5 Uo
R3
3
Ui
VT1
R2
Cb1 Re1
Ce1 Cb2
VT2 R4
2.多级单调谐放大器
第3章 高频小信号放大器 14
多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
1）电压增益
Am Au1 Au2 L Aum
（3-17）
多级单调谐放大器的总电压增益是各级电压增益的乘积。若
BW0.7
m
2f0.7
m
1
2m
1
f0
Qe
（3-20）
多级放大器级数越多，通频带越窄。
无线电通信-3.1 晶体管高频小信号等效电路与参数
不稳定状态有增益变化，中心频率偏移，通频带变窄，谐振曲线变形，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。
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
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。
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
3.2.1 形式等效电路
• 晶体管放大器是双端口(two port) • 晶体管放大器 ｙ参数等效电路
图 3.2.1 晶体管共发射极电路
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
yi yr
I1 VI11 V2
V2 0称为输出短路时的输入导纳； V1 0 称为输入短路时的反向传输导纳；
3.1 概述
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。通过的频带和中心频率之比是很小的 （窄带），一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。
fo–fs=fi
解得：放大器输出导纳Yo
Yo
I2 V2
yoe
yre yfe yie Ys
Yi
yie
yre yfe yoe YL
V y
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
3.1 概述
高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器
谐振放大器（窄带） （调谐与非调谐）
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
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。
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
3.2.1 形式等效电路
• 晶体管放大器是双端口(two port) • 晶体管放大器 ｙ参数等效电路
图 3.2.1 晶体管共发射极电路
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
yi yr
I1 VI11 V2
V2 0称为输出短路时的输入导纳； V1 0 称为输入短路时的反向传输导纳；
3.1 概述
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。通过的频带和中心频率之比是很小的 （窄带），一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。
fo–fs=fi
解得：放大器输出导纳Yo
Yo
I2 V2
yoe
yre yfe yie Ys
Yi
yie
yre yfe yoe YL
V y
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
3.1 概述
高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器
谐振放大器（窄带） （调谐与非调谐）
高频小信号等效电路与参数
高频小信号等效电路与参数
晶体管等效电路的类型ห้องสมุดไป่ตู้
物理模拟的 等效电路
T型 等效电路
型 等效电路
分析高频段运用的共基极电路 适用于分析宽频带电路
功能模拟的 等效电路
H参数 等效电路
Y参数 等效电路
主要用于分 析低频电路
VIbce
hie Ib hfeIb
hreVce hceVce
适用于分析高频窄带调谐电路
Ic
c
＋
rc e
Cce Vce
－
e
ybe gbe jCbe
ybc gbc jCbc
4.2 高频小信号等效电路与参数
3.参数与Y参数的转换 Cbc
Ib
b′ Cbc
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
rbe
Cbe grbm.cVbe
rc e
e
Ib
ybe ybc 1 rbb ybe ybc
0
1
f f
2
4.2 高频小信号等效电路与参数
4.晶体管的高频参数 2)特征频率（characteristic frequency） fT
定义：随着频率的升高，值下降至1时对应的频率。
当 0>>1 时， fT 0 f
当 f >> f时，
fT
f
fT f
4.2 高频小信号等效电路与参数
Ib
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
b′ Cbc
rbe
Cbe grbm.cVbe
e
Ic
c
＋
晶体管等效电路的类型ห้องสมุดไป่ตู้
物理模拟的 等效电路
T型 等效电路
型 等效电路
分析高频段运用的共基极电路 适用于分析宽频带电路
功能模拟的 等效电路
H参数 等效电路
Y参数 等效电路
主要用于分 析低频电路
VIbce
hie Ib hfeIb
hreVce hceVce
适用于分析高频窄带调谐电路
Ic
c
＋
rc e
Cce Vce
－
e
ybe gbe jCbe
ybc gbc jCbc
4.2 高频小信号等效电路与参数
3.参数与Y参数的转换 Cbc
Ib
b′ Cbc
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
rbe
Cbe grbm.cVbe
rc e
e
Ib
ybe ybc 1 rbb ybe ybc
0
1
f f
2
4.2 高频小信号等效电路与参数
4.晶体管的高频参数 2)特征频率（characteristic frequency） fT
定义：随着频率的升高，值下降至1时对应的频率。
当 0>>1 时， fT 0 f
当 f >> f时，
fT
f
fT f
4.2 高频小信号等效电路与参数
Ib
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
b′ Cbc
rbe
Cbe grbm.cVbe
e
Ic
c
＋
第三章 高频放大器
VCC
M Rb1
C0
C
RL
C0
Rs Vs
Rb2
Re
Ce
4
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
例：宽带放大器
VCC
匹配网络
C1
Rb1 Cb
Rs
⋅
Rc
Lc
C2
主 中 放
Vs
Rb2
Re
声表面波滤波器（ 声表面波滤波器（SAW） 滤波器 ）
5
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
第3章 高频放大器
3.1 3.2 3.3 3.4 引言 晶体管的高频小信号等效电路和参数 高频小信号宽带放大器 放大器的噪声
3.1引言 引言
(1)发射机中的高频(大信号)放大器 (1)发射机中的高频 大信号) 发射机中的高频(
中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 中间各级的宽带功率放大器。工作于甲类或甲乙类状态。 宽带功率放大器 甲类 状态 负载通常为选频回路） （负载通常为选频回路） 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路） 丙类状态。（大信号非线性电路 末级功放，工作于丙类状态。（大信号非线性电路）
fT ≈ gm 2 Cb'e π
fT 当 f > fβ 时，存在近似关系 β = 。 f
是可查手册的，也可由仪器测量得到。 特征频率 fT 是可查手册的，也可由仪器测量得到。
10
高 拟 子 子 模 拟 电 子 线 路 模 频 电 电 线 路线 路
（3）最高振荡频率 ）
fmax ：
晶体管的功率增益 晶体管的功率增益GP = 1 时的工作频率称为最高振 荡频率 fm 。 ax
晶体管高频小信号等效电路与参数解读
信号的状态下。
c b
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
bb'
b' · Ib’ I rb’e
b’
· Ic · rce e
e · · Ube Ub’e
-
+
+
+
c
· Uce
-
发射结电容， 数值很小。
晶体管h参数模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数 yo是晶体管的输出导
· I2
c T · V2
+
· I1 + · V1
b
· yr V
2
c
· I2
yo
+ · V1
b
yi
e
-
yf V·
1
+ · V2
晶体管共发射极电路
e
-
晶体管y参数等效电路 本页完 继续
二、 y参数等效电路
1、晶体管y参数等效电路
yi—输出短路时的输入导纳 yr—输入短路时的反向传输导纳 yf—输出短路时的正向传输导纳 yo—输入短路时的输出导纳 · I1
b
bb'
b'
+
+
+
c
b
bb'
b'
· · U Ube b’e e
-
+
+
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
· gmUb’e
+
c b
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
bb'
b' · Ib’ I rb’e
b’
· Ic · rce e
e · · Ube Ub’e
-
+
+
+
c
· Uce
-
发射结电容， 数值很小。
晶体管h参数模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数 yo是晶体管的输出导
· I2
c T · V2
+
· I1 + · V1
b
· yr V
2
c
· I2
yo
+ · V1
b
yi
e
-
yf V·
1
+ · V2
晶体管共发射极电路
e
-
晶体管y参数等效电路 本页完 继续
二、 y参数等效电路
1、晶体管y参数等效电路
yi—输出短路时的输入导纳 yr—输入短路时的反向传输导纳 yf—输出短路时的正向传输导纳 yo—输入短路时的输出导纳 · I1
b
bb'
b'
+
+
+
c
b
bb'
b'
· · U Ube b’e e
-
+
+
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
· gmUb’e
+
两种晶体管高频小信号等效电路的比较
不 同的 高频 放 大 器 中。
【 关键词 】 混合 参数 ； Ｙ参数 ； 等效电路
０ 引 言
对 任何 一 个 晶 体 管放 大器 来 说 。 当输 入 信 号 的 频 率升 高 到 一 等 程 度 时 ， 的 放 大 倍数 总 比 工 作 于 低 频 时 要 小 ， 频 率 越 高放 大倍 数 越 它 且
低。 当频 率 继 续 上 升 到某 一 数 值 时 ， 晶体 管 就 会 失 去放 大作 用 ， 是 因 这
全 面 ， 个 参 数 基 本上 与 频 率 无 关 等 。 因此 这 种 等 效 电路 可 以适 用 于 各 为 晶 体 管 载 流 子 的运 动规 律是 由 发 射 结 发 射 ， 过 基 区 的扩 散 ， 通 由集 相 当宽 的频 率 范 围 。但 是 这 种 等效 电路 中 元 件 数 目较 多 ． 给分 析 和 计 电 结 收 集 后 传 送 到 外 电路 的 ， 中发 射 结 、 电 结 两 个 Ｐ 结 都 具 有 其 集 Ｎ 算带 来 麻 烦 。 实 际应 用 中 ， 了使 分 析 尽 量 简单 化 ， 把 某 些 次要 因 在 为 常 电容 效应 （Ｎ结 都 有 结 电容 ） 虽 然结 电容 容 量 很 小 ， Ｐ 。 但在 高 频 工 作 时 素忽 略 。例 如 在 高 频 （ 十 兆赫 以 上 ） 用 时 ， 几 运 因发 射 结 电容 ， 集 。 和 却 会 呈 现 较 低 的 阻抗 ， 分 载 流 子 就 不 按 照 上 述 的规 律 运 动 ． 发 射 部 使 电结 电容 ，的容 抗 较 小 ，故 与 它 并 联 的 发 射 结 电 阻 ｒ ｂ 和集 电结 电 ． 结 的 输入 效 率 和 集 电结 的 收集 效 率 降低 。此 外 ， 体 管 基 极 引 线 到 真 晶 阻 ｒｃ 可 忽 略 。 如 连 接 在 集 电极 电路 内 的 负载 电阻 一 般 比 较小 （ ｈ均 ， 又 小 正 起 控制 作 用 的 基 区有 一 段 距 离 ， 将使 真正 加 到 基 区 的 信 号 减 弱 。 为 于几 千 欧 ）和 它 并 联 的集 电 极一 射 极 电阻 ｒ ， 发 俚比它 大得 多 ， ｒｅ也 故 ｃ 此 ， 分 析 小 信 号 放 大 器 高频 特 性 时 ， 体 管 等 效 电路 必 须 用 混 合 叮 在 晶 Ｔ 可忽 略 。 因此 图 ｌ可 以简 化 成 图 ２所 示 的 等效 电路 ， 化 的 等效 电路 ， 简 参 数 等效 电路 和 Ｙ参 数 等 效 电路 来 等 效 ，但 两 种 参 数 对 频 率 的依 赖 基本 上 能 表 示 频 率较 高 时 晶 体 管 的工 作 状 态 ， 以 在分 析 高频 放 大 器 所 性 是 不 同 的 。混 合 参 数在 一 个 相 当宽 的 频 率 范 围 内是 与 频 率 无 关 时得 到 了广 泛 的应 用 。 的 常数 ， 以 它 适合 分 析 宽 频 带 放 大器 。而 Ｙ 参数 与频 率 的 关 系较 为 所
晶体管Y参数
1.3 晶体管高频小信号等效电路与参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路 1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路 1.3.3 晶体三极管的Y参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路
小信号时，PN结等效电路：
rd ：微变等效电阻
Cd Cd ：势垒电容（或扩散电容）
rd
三极管结构
2
+
V2
-
2
据方程，有：
Yi
(S)
I1 V1
V2 0
Yf
(S)
I2 V1
V2 0
—— ——
1
+
I 1
Yi (S ) Yr (S )
I 2
2
+
V1
V2
-
1
Yf (S ) Yo (S )
-
2
输出端交流短路的输入导纳
输出端交流短路的正向传输导纳
Yr (S)
I 1 V2
e
A
A2 B2
Yre
Ib Vce
Vce 0
yre e jre
Cbc
j( tg 1 B )
e2 A
A2 B2
Yoe
g oe
jCoe
(gce
BCbc gmrbb
A2 B2
)
j (Cbc
ACbc g A2
m rbb B2
)
式中， A 1 rbb gbe
ICQ 26
1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路
1. 有源四端网络的Y参数等效电路
网络方程： I1 Yi (S)V1 Yr (S)V2
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路 1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路 1.3.3 晶体三极管的Y参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路
小信号时，PN结等效电路：
rd ：微变等效电阻
Cd Cd ：势垒电容（或扩散电容）
rd
三极管结构
2
+
V2
-
2
据方程，有：
Yi
(S)
I1 V1
V2 0
Yf
(S)
I2 V1
V2 0
—— ——
1
+
I 1
Yi (S ) Yr (S )
I 2
2
+
V1
V2
-
1
Yf (S ) Yo (S )
-
2
输出端交流短路的输入导纳
输出端交流短路的正向传输导纳
Yr (S)
I 1 V2
e
A
A2 B2
Yre
Ib Vce
Vce 0
yre e jre
Cbc
j( tg 1 B )
e2 A
A2 B2
Yoe
g oe
jCoe
(gce
BCbc gmrbb
A2 B2
)
j (Cbc
ACbc g A2
m rbb B2
)
式中， A 1 rbb gbe
ICQ 26
1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路
1. 有源四端网络的Y参数等效电路
网络方程： I1 Yi (S)V1 Yr (S)V2
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
晶体管的高频小信号等效电路
由于晶体管的 与频率之间的关系为：
合 肥 工 业
0
1 j f f
有
0
1 ( f )2 f
0
大 学
由定义：令
0
1
1 ( fT )2
1
f
0 / 2
f f fT
fT f 02 1 0 f
EXIT
通信电子线路
2.3晶体管的高频小信号等效电路
3 最高振荡频率 fmax 定义：晶体管的功率增益Gp 1 时的工作频率为 f max
通信电子线路
2.3晶体管的高频小信号等效电路
2.3 晶体管的高频小信号等效电路
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 型参数等效电路。
网络参数等效电路：y 参数等效电路。
一、混合л型等效电路
Cb'c
合
rbb'
肥
rb'c
工 业
Cb'e
ub'e
rb'e
gm ub’e
rce
fmax 表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。在此频 率工作时，晶体管已得不到功率放大。一般当f fmax 时，无 论用什么方法都不能使晶体管产生振荡。
合 肥
可以证明： f max
1
2
g fT f
大
学 4 截止频率 f （共基）
定义：当 下降到低频值0 的
rce
rb‘c —集电结电阻,约１０kΩ～１０MΩ。可忽略。
合
cb‘c —集电结电容,数值较小，约几个皮法
肥
gm —晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下
工 业 大
gm
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
晶体管高频等效电路参数等效电路
式中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o
之间 的相位差并不是180o ，而是 和输入电压V V i o
180 fe 。当工作频率较低时， fe 0
和 V 相位才相差 V o i
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
yV y V I b ie be re ce I y V y V fe be oe ce c
2.2.1
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳 式中，
2.2.2
（5）矩形系数
2f 0.1 K r 0.1 102 1 9.95 2f 0.7
（6）、结论 A、晶体管选定以后（y fe 值已经确定），接入系数 不变时，放大器的谐振电压增益 A o 只决定于回路的总 电容 C 和通频带 BW0.7 的乘积。电容
BW0.7 越宽，则增益 A o 越小。
正向传输导纳和输出导纳。
I b yie Vbe y I b re V ce
0 V ce
I y fe c V be I yoe c V ce
0 V ce
0 V be
0 V be
三、Ｙ参数与混合 参数的关系
路呈现的阻抗最大，而对其它频率的阻抗很小，
因而输入信号频率的电压得到放大，而其它频
率信号受到抑制。同时振荡回路采用抽头连接， 可以实现阻抗匹配，以提供晶体管集电极所需 要的负载电阻，从而在负载（下一级晶体管的 输入）上得到最大的电压输出。所以，振荡回
高频电子线路(知识点整理)
127.02ωωω-=∆高频电子线路重点第二章 选频网络一. 基本概念所谓选频（滤波），就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。
电抗(X)=容抗（ )+感抗(wL) 阻抗=电阻(R)+j 电抗 阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二．串联谐振电路 1.谐振时，（电抗） ，电容、电感消失了，相角等于0，谐振频率： ，此时|Z|最小=R ，电流最大2.当w<w 0时，电流超前电压，相角小于0，X<0阻抗是容性；当w>w 0时，电压超前电流，相角大于0，X>0阻抗是感性；3.回路的品质因素数 （除R ），增大回路电阻，品质因数下降，谐振时，电感和电容两端的电位差大小等于外加电压的Q 倍，相位相反4.回路电流与谐振时回路电流之比 (幅频)，品质因数越高，谐振时的电流越大，比值越大，曲线越尖，选频作用越明显，选择性越好5.失谐△w=w （再加电压的频率）-w 0（回路谐振频率），当w 和w 0很相近时， ，ξ=X/R=Q ×2△w/w 0是广义失谐，回路电流与谐振时回路电流之比6.当外加电压不变，w=w 1=w 2时，其值为1/√2，w 2-w 1为通频带，w 2，w 1为边界频率/半功率点，广义失谐为±17. ，品质因数越高，选择性越好，通频带越窄 8.通频带绝对值 通频带相对值 9.相位特性Q 越大，相位曲线在w 0处越陡峭10.能量关系电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗能量的只有损耗电阻。
回路总瞬时储能 回路一个周期的损耗 ， 表示回路或线圈中的损耗。
就能量关系而言，所谓“谐振”，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡，而且谐振回路中电流最大。
11. 电源内阻与负载电阻的影响Q L 三. 并联谐振回路 1.一般无特殊说明都考虑wL>>R ，Z 反之w p =√［1/LC-(R/L)2］=1/√RC ·√1-Q2 2.Y(导纳)＝ 电导(G)= 电纳(B)= . 与串联不同 )1(CL ωω-010=-=C L X ωωLC 10=ωCR R L Q 001ωω==)(j 00)()(j 11ωψωωωωωe N Q =-+=Q702ωω=∆⋅2111)(2=+=ξξN Q f f 0702=∆⋅Qf f 1207.0=∆ξωωωωψ arctan arctan 00-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅-=Q ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≈C L R CL ωω1j ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=L C L CR ωω1j 1⎪⎭⎫ ⎝⎛-+L C LCRωω1j LCR ⎪⎭⎫ ⎝⎛-L C ωω1C ω1-+ –CV sLRI s C L R22222221cos 21sin 21sm sm sm V CQ t V CQ t V CQ w w w C L 22=+=+=ωω2sm 02sm 21π2121π2CQV R V w R⋅=⋅⋅=ωQCQV V CQ w w w R C L ⋅=⋅=+π2121π2212sm 2sm2每周期耗能回路储能π2 =Q 所以RR R R Q LS 01++=3.谐振时 ，回路谐振电阻R p = =Q p w p L=Q p /w p C 4.品质因数 （乘R p ） 5.当w<w p 时，B>0导纳是感性；当w>w p 时，B<0导纳是容性 （看电纳）电感和电容支路的电流等于外加电流的Q 倍，相位相反并联电阻减小品质因数下降通频带加宽，选择性变坏 6.信号源内阻和负载电阻的影响由此看出，考虑信号源内阻及负载电阻后，品质因数下降，并联谐振回路的选择性变坏，通频带加宽。
晶体管高频小信号等效电路与参数
10
三、混合π等效电路参数与y参数的转换
y参数等效电路
+
+
-
-
混合π等效电路
gmVb'e
11
由混合π等效电路，在节点b、b’和c上，用节点电流法列方程如下
Ib
1 rbb
Vbe
1 rbb
Vbe
0
1 rbb
Vbe
1 (
rbb
ybeybc )VbeybcVceIC g mVbe ybcVbe ( ybc g ce )Vce
8
基射极间电阻为
rbe 260 / I E
0 为共射极组态晶
体管的低频电流放
大系数；
Cbe
I E 为发射极电流。
Cbc
g mVb 'e
C b 'e 是发射结电容；
rb'c 是集电结电阻；
晶体管的混合π等效电路
Cb'c 是集电结电容； rce 是集射极电阻； rbb' 是基极电阻； gm 0 / rbe IC / 26 是晶体管的跨导。
上式说明：
Av
V2 V1
yoe
y fe YL
晶体管的正向传输导纳越大，则放大器的增益越大。
负号说明，如果式中三个导纳都为实数，则输出电压和输入电压相位相差180度。
7
二、晶体管的混合π等效电路
形式等效电路的特点，是没有涉及晶体管内部的物理过程。这 种分析方法适用于任何四端器件。 但是这种方法所得到的参数与信号频率有关。 若把晶体管内部的复杂关系，用集中元件RLC表示，则每一元 件与晶体管内发生的物理过程具有明显的关系。用这种物理模 拟的方法所得到的物理等效电路就是晶体管的混合π等效电路。 优点：各个元件在很宽的频带范围内保持常数。 缺点：分析电路不够方便。
三、混合π等效电路参数与y参数的转换
y参数等效电路
+
+
-
-
混合π等效电路
gmVb'e
11
由混合π等效电路，在节点b、b’和c上，用节点电流法列方程如下
Ib
1 rbb
Vbe
1 rbb
Vbe
0
1 rbb
Vbe
1 (
rbb
ybeybc )VbeybcVceIC g mVbe ybcVbe ( ybc g ce )Vce
8
基射极间电阻为
rbe 260 / I E
0 为共射极组态晶
体管的低频电流放
大系数；
Cbe
I E 为发射极电流。
Cbc
g mVb 'e
C b 'e 是发射结电容；
rb'c 是集电结电阻；
晶体管的混合π等效电路
Cb'c 是集电结电容； rce 是集射极电阻； rbb' 是基极电阻； gm 0 / rbe IC / 26 是晶体管的跨导。
上式说明：
Av
V2 V1
yoe
y fe YL
晶体管的正向传输导纳越大，则放大器的增益越大。
负号说明，如果式中三个导纳都为实数，则输出电压和输入电压相位相差180度。
7
二、晶体管的混合π等效电路
形式等效电路的特点，是没有涉及晶体管内部的物理过程。这 种分析方法适用于任何四端器件。 但是这种方法所得到的参数与信号频率有关。 若把晶体管内部的复杂关系，用集中元件RLC表示，则每一元 件与晶体管内发生的物理过程具有明显的关系。用这种物理模 拟的方法所得到的物理等效电路就是晶体管的混合π等效电路。 优点：各个元件在很宽的频带范围内保持常数。 缺点：分析电路不够方便。
晶体管Y参数
1.3 晶体管高频小信号等效电路与参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路 1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路 1.3.3 晶体三极管的Y参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路
小信号时，PN结等效电路：
rd ：微变等效电阻
Cd Cd ：势垒电容（或扩散电容）
rd
三极管结构
在分析高频小信放大器时，采用Ｙ参数等效电路进 行分析是比较方便的。所以在电路化简时，可将晶体管 等效成一个Ｙ参数等效电路。
＋
b
.
.
Ib
Ube
－
c .
＋
Ic
V
.
Uce
e
－
一个晶体管可以看成有源四端网络
应用前面的分析结果，找出对应关系。 （注：短路导 纳参数只与晶体管本身有关，与外电路无关。）
Ib YieVbe YreVce Ic YfeVbe YoeVce
e
A
A2 B2
Yre
Ib Vce
Vce 0
yre e jre
Cbc
j( tg 1 B )
e2 A
A2 B2
Yoe
g oe
jCoe
(gce
BCbc gmrbb
A2 B2
)
j (Cbc
ACbc g A2
m rbb B2
)
式中， A 1 rbb gbe
Yfe是晶体管输出端短路时的正向传输导纳（下 标“f”表示正向），反映了晶体管输入电压对 输出电流的影响，即晶体管内部的控制作用,表 示晶体管的放大能力。
Yre是晶体管输入端短路时的反向传输导纳（下 标“r”表示反向），反映了晶体管输出电压对 输入电流的影响，即晶体管内部的反馈作用。
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路 1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路 1.3.3 晶体三极管的Y参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路
小信号时，PN结等效电路：
rd ：微变等效电阻
Cd Cd ：势垒电容（或扩散电容）
rd
三极管结构
在分析高频小信放大器时，采用Ｙ参数等效电路进 行分析是比较方便的。所以在电路化简时，可将晶体管 等效成一个Ｙ参数等效电路。
＋
b
.
.
Ib
Ube
－
c .
＋
Ic
V
.
Uce
e
－
一个晶体管可以看成有源四端网络
应用前面的分析结果，找出对应关系。 （注：短路导 纳参数只与晶体管本身有关，与外电路无关。）
Ib YieVbe YreVce Ic YfeVbe YoeVce
e
A
A2 B2
Yre
Ib Vce
Vce 0
yre e jre
Cbc
j( tg 1 B )
e2 A
A2 B2
Yoe
g oe
jCoe
(gce
BCbc gmrbb
A2 B2
)
j (Cbc
ACbc g A2
m rbb B2
)
式中， A 1 rbb gbe
Yfe是晶体管输出端短路时的正向传输导纳（下 标“f”表示正向），反映了晶体管输入电压对 输出电流的影响，即晶体管内部的控制作用,表 示晶体管的放大能力。
Yre是晶体管输入端短路时的反向传输导纳（下 标“r”表示反向），反映了晶体管输出电压对 输入电流的影响，即晶体管内部的反馈作用。
晶体管高频等效电路
度在几千赫到几十兆赫内的微弱信号进行不失真的放大, 故不 但需要有一定的电压增益, 而且需要有选频能力。后者对几兆
赫至几百兆赫较宽频带内的微弱信号进行不失真的放大, 故要
求放大电路的下限截止频率很低(有些要求到零频即直流), 上 限截止频率很高。
窄频带放大电路由双极型晶体管 (以下简称晶体管)、场效 应管或集成电路等有源器件提供电压增益, LC谐振回路、陶瓷 滤波器、石英晶体滤波器或声表面波滤波器等器件实现选频功 能。它有两种主要类型：以分立元件为主的谐振放大器和以集 成电路为主的集中选频放大器。 宽频带放大电路也是由晶体管、场效应管或集成电路提供 电压增益。为了展宽工作频带 , 不但要求有源器件的高频性能 好, 而且在电路结构上采取了一些改进措施。 高频小信号放大电路是线性放大电路。Y参数等效电路和 混合π型等效电路是分析高频晶体管电路线性工作的重要工具, 晶体管、场效应管和电阻引起的电噪声将直接影响放大器和整 个电子系统的性能。本书将这两部分内容作为高频电路的基础 也在这一章里讨论。
Ｙ参数法则是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
是导出的表达式具有普遍意义, 分析和测量方便。 缺点是网络
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。
2.2.1
第2章 高频小信号放大电路
２.１ 概述 ２.２ 晶体管高频等效电路
２.３ 谐振放大器
２.４ 宽频带放大器
２.５ 集中选频放大器
２.６ 电噪声 ２.７ 集成高频放大电路的选用与实例介绍 ２.８ 章末小结
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第2章 高频小信号放大电路
2.1概述
赫至几百兆赫较宽频带内的微弱信号进行不失真的放大, 故要
求放大电路的下限截止频率很低(有些要求到零频即直流), 上 限截止频率很高。
窄频带放大电路由双极型晶体管 (以下简称晶体管)、场效 应管或集成电路等有源器件提供电压增益, LC谐振回路、陶瓷 滤波器、石英晶体滤波器或声表面波滤波器等器件实现选频功 能。它有两种主要类型：以分立元件为主的谐振放大器和以集 成电路为主的集中选频放大器。 宽频带放大电路也是由晶体管、场效应管或集成电路提供 电压增益。为了展宽工作频带 , 不但要求有源器件的高频性能 好, 而且在电路结构上采取了一些改进措施。 高频小信号放大电路是线性放大电路。Y参数等效电路和 混合π型等效电路是分析高频晶体管电路线性工作的重要工具, 晶体管、场效应管和电阻引起的电噪声将直接影响放大器和整 个电子系统的性能。本书将这两部分内容作为高频电路的基础 也在这一章里讨论。
Ｙ参数法则是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
是导出的表达式具有普遍意义, 分析和测量方便。 缺点是网络
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。
2.2.1
第2章 高频小信号放大电路
２.１ 概述 ２.２ 晶体管高频等效电路
２.３ 谐振放大器
２.４ 宽频带放大器
２.５ 集中选频放大器
２.６ 电噪声 ２.７ 集成高频放大电路的选用与实例介绍 ２.８ 章末小结
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第2章 高频小信号放大电路
2.1概述
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