第2章 高频电子线路-小信号谐振放大器

Y22 = Yoe ≈ jωC b / c + jωg m rbb / C b / c ) 1 + rbb / ( g b / e + jωC b / e )
15
晶体三极管的4个 参数都是复数 为了计算方便, 参数都是复数, 晶体三极管的 个Y参数都是复数,为了计算方便, 可表示为
Yie = gie + jωCie Yoe = g oe + jωCoe Yfe = yfe∠fe Yre = yre∠re
(2-2-12)
16
由于晶体管在高频运用时, 由于晶体管在高频运用时 其放大特性与工作频率 有关, 有关 因而常引用晶体管的频率特性参数来表明它的高 频特性. 频特性. (1) β截止频率 f β 和特征频率 f T 截止频率
Ic β= Ib
UC
β0 ≈ = =0 1 + jωrb e (Cb e + Cb c ) 1 + j ω ω β
图 2-3-1 小信号电压放大器
21
调谐放大器的基本原理
图b中Rb1, b 2 , 中 R R
C 为旁路电容. 电路, 等组成直流偏置电路, b ,C e 为旁路电容. e
1)直流工作状态的分析方法 )
2)交流分析:在交流等效电路中,由于晶体管的输 ) 在交流等效电路中, 输出导纳与调谐回路并联, 值降低, 入,输出导纳与调谐回路并联,使回路Q值降低,回路 谐振频率也改变.为使电路获得最大的功率增益,还要 谐振频率也改变.为使电路获得最大的功率增益, 求放大器前后级之间阻抗匹配. 求放大器前后级之间阻抗匹配.
6
1 BJT,FET器件的混合型等效模型及其参数 , 器件的混合
b
ib
ic
I
rbb/
ib
b
/
C b/ c
c
ic
ube
(a) 共发射极接法
uce u be
uce
rb/ e Cb e g mub e
/
/
rce
(b)晶体管的混合π 参数模型
e
图2-2-1 晶体管的混合 π 参数模型
7
1 BJT高频混合型等效模型及其参数 高频混合
Y22 =
I2
U2
U1 = 0
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Y11 = Yie ≈
Y12 = Yre ≈
g b / e + jωC b / e 1 + rbb / ( g b / e + jωC b / e )
1 + rbb / ( g b / e + jωCb / e ) jωCb / c
(2-2-11)
gm Y21 = Yfe ≈ 1 + rbb / ( g b / e + jωC b / e )
场效应管的放大能力. 其值一般比BJT小一个数量级. 小一个数量级. 场效应管的放大能力. 其值一般比 小一个数量级
rds
称为交流短路时的漏极输出电阻, 定义为: 称为交流短路时的漏极输出电阻 定义为
Q
u ds rds = iD
u ds = id
ugs = 0
(2-2-4)
10
2.2.2 混合 型参数与Y 参数的关系 混合型参数与
g m = ic u b / e = ic u b / e = I E (mA) 26(mV)
(2-2-2)
8
2 FET的高频混合 等效模型及其参数 的高频混合等效模型及其参数 的高频混合
图2-2-2 场效应管的混合 π 参数模型
9
它表示栅—源电压 它表示栅 源电压
uGS 对漏极电流 iD 的控制能力 反映了 的控制能力,
i2 = ic = Y21u1 + Y22 u 2
I1
Y21U 1
Y11
I2
由于 Y12 = Yre ,它对电路的稳定性 它对电路的稳定性
U1
Y22
U2
影响较大, 影响较大,因此在设计电路时 简化Y参数等效电路 将采取措施减小或消除其影响. 将采取措施减小或消除其影响 因此,分析电路时可采用简化Y参数等效电路 因此,分析电路时可采用简化 参数等效电路
f T 表示
fT =
2π (C b / e + C b / c )
gm
= β0 fβ
β 0 (1 + β 0 ) α0 α= = 1 + jω [(1 + β 0 )ω β ] 1 + j ω ω α
f α = (1 + β 0 ) f β
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2.3 小信号调谐放大器
小信号调谐放大器常作为选频放大器, 小信号调谐放大器常作为选频放大器,用来放大 微弱的高频信号. 微弱的高频信号. 所谓"小信号"是指两种情况: 所谓"小信号"是指两种情况 一是信号幅度足够小,使得所有有源器件(晶体三 一是信号幅度足够小,使得所有有源器件 晶体三 极管, 场效应管或IC)都可采用二端口 参数或线 极管, 场效应管或 都可采用二端口Y参数或线 都可采用二端口 性等效电路模型代替; 性等效电路模型代替 二是放大器的输出信号与输入信号成线性比例关 系.
的共发射极接法, 图2-2-1(a)为BJT的共发射极接法 根据晶体三极管 为 的共发射极接法 的物理结构及物理过程可得其小信号高频混合π型等效 的物理结构及物理过程可得其小信号高频混合 型等效 模型如图2-2-1(b)所示. 所示. 模型如图 所示
iC = g m u b / e
/
(2-2-1)
式中, 式中 g m 表示 u b e 对 iC 的控制能力 的控制能力, g m 称为正向传输电导或跨导. 称为正向传输电导或跨导.
iB iB ib = u be + u ce u BE u CE
(2-2-8)
iC iC ic = u be + u ce u BE u CE
(2-2-9)
12
由于 u1
i1 = ib = Y11u1 + Y12u 2
= u be u 2 = u ce i1 = ib i 2 = ic
,故有
图2-2-3 晶体管的Y参数模型
11
iB = f (u BE , u CE )
iC = f (u BE , u CE )
(2-2-6)
iB iB d iB = d u BE + d u CE u BE u CE
iC iC d iC = d u BE + d u CE u BE u CE
(2-2-7)
第2章小信号谐振放大器 章
1
本章基本要求
掌握:小信号谐振放大器的电路组成, 掌握:小信号谐振放大器的电路组成, 原理及分析方法; 原理及分析方法; 熟悉放大器的噪声系数, 熟悉放大器的噪声系数,高频集成放大 器的特点. 器的特点.
2
2.1 概述
在无线通信过程中, 通信信道数多, 在无线通信过程中 , 通信信道数多 , 所占频段范 围较宽, 工作频率也较高(从几百 从几百kHz到几百 到几百MHz,如 围较宽 工作频率也较高 从几百 到几百 , 卫星通信系统中, 工作频率可达数GHz).同一通信频 卫星通信系统中 工作频率可达数 . 段内, 存在着许多被传送的无线电信号及噪声, 段内 , 存在着许多被传送的无线电信号及噪声 , 而接 收机则只选择出所需要的信号进行放大.
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"等效电路"法的主要步骤 等效电路" 等效电路
用"等效电路"法分析小信号调谐放大器,可分为三 等效电路"法分析小信号调谐放大器, 个主要步骤: 个主要步骤: 首先是认识电路,包括认清电路的组态( 首先是认识电路,包括认清电路的组态(共射电路 认识电路 ),各元器件的作用 这是电子线路读图的基础; 各元器件的作用, 等),各元器件的作用,这是电子线路读图的基础; 其次分析电路的直流通路 直流偏置 和交流通路,以 其次分析电路的直流通路(直流偏置 交流通路, 分析电路的直流通路 直流偏置)和 了解电路的实际功能; 便了解电路的实际功能; 最后在画出交流等效电路( 参数等效电路) 最后在画出交流等效电路(如Y参数等效电路)的基 画出交流等效电路 参数等效电路 础上,根据定义计算放大电路的各参数,以此分析放 础上,根据定义计算放大电路的各参数, 大器的电路特性,技术性能和频率响应等. 大器的电路特性,技术性能和频率响应等.
α 从1降到 处时,对应的频率 f 和 f 降到0.707处时 处时, 降到
1
2
4. 噪声系数 5. 稳定性
图2-1-1 理想与实际选频特性
5
2.2 有源器件的高频小信号等效电路
2.2.1 BJT,FET器件的混合 π 型等效模型及其参数 , 在小信号放大器的分析和设计中, 在小信号放大器的分析和设计中 通常是采用等效电路 法, 即假定放大器工作于线性状态, 把电路中的有源器 即假定放大器工作于线性状态 件用线性等效电路来代替, 件用线性等效电路来代替 以便采用经典电路理论来进 行分析,计算. 行分析,计算. 根据导出的方法不同,器件的等效模型可分为两类: 根据导出的方法不同,器件的等效模型可分为两类: 第一类是根据器件内部的物理结构及其物理模型所得出 的模拟等效电路,其等效模型为混合π型等效电路 型等效电路. 的模拟等效电路,其等效模型为混合 型等效电路. 第二类是把器件等效为有源四端网络, 第二类是把器件等效为有源四端网络,用一些网络参数 组成的等效模型,主要有H 参数等效电路, 参数等效 组成的等效模型,主要有 参数等效电路,Y参数等效 电路等. 电路等.
g m rb/e
/ / /
β 0 = g m rb e
/
是晶体管低频运用时的共射极电流放大系数
1 fβ = 2π rb / e (C b / e + C b / c )