高频小信号放大电路学习笔记
高频小信号谐振放大器实验总结(第五组)
高频小信号谐振放大器（总结）高频小信号谐振放大器=高频+小信号+谐振+放大；高频：由于高频频率高波长短，不同于低频，所以在线路中会存在反射、串扰；以及整块电路板的寄生参数的影响会导致效果会一点也出不来。
因为此次的频率在6M频率不算很高，总结一些解决方法：①反射：器件之间的连线要短，最好是直接相连，背面焊接不要出现就90°转折。
②串扰：级与级之间的地线处理好，最好是单点供地，并且地线要是所有传输线中最粗的一根，信号线不要裸露的从地线上方走过。
③寄生参数：是个不好处理的参数，但是可以通过输出的波形分析出，然后实施相应方法避免或解决，如布线不要有平行线，减小接入系数可以减小晶体管极间电容的影响。
注：自制扼流线圈或电感在绕制好后需用绝缘胶布固定，防止其因线圈变动影响稳定性。
小信号：小信号的输入大小影响晶体管的基极偏置，但是不能太小，因为学校的数字合成信号发生器在输出小于10mv的时候会有寄生波纹输出，在示波器上显示的可能是几百Hz属于低频信号，但是此时的信号仍然是高频信号，出现这种现象是因为示波器导致的视觉误差。
因为这种波纹的存在导致输出的波形上下浮动，很容易认为是电路的寄生振荡。
解决方法是提高小信号的输出幅度，一般在100mv时寄生波纹很小。
（注：有的数字合成信号发生器输出没有寄生波纹）谐振：涉及到输出的中心频率和带宽，如图：电容和电感可由计算可得，而这个电位器的作用是在输出带宽窄的情况下，调节电位器，减小其接入阻值，可以增加带宽。
放大：此次的核心是放大，其他的工作做的再好，不放大就是做无用功，只有放大了，再出现问题就好解决。
出现不放大的情况有以下几种：①输出增益为负值②增益不够高③输出波形失真，如图：解决方法：①静态工作点没有设置好，基极偏置跟低频不一样，经验值为+5V左右；②增益不够高很大程度上是因为晶体管的截止频率不够（静态工作点合理），可以尝试换截止频率高的晶体管，如9018 的截止频率为1G，足够放大。
实训1 高频小信号谐振放大器(高频书后实验报告)
实训1 高频小信号谐振放大器
1.实训目的
（1）EWB常用菜单的使用；
（2）搭接实训电路及各种测量仪器设备；
（3）估算小信号谐振放大器的宽频和矩形系数。
2.实训内容及步骤
（1）利用软件绘制出如图1所示的高频小信号谐振放大器实训电路
图1
（2）当接上信号源U S（50Mv/6MHz/0）时，开启仿真实训电源开关，双击示波器，调整适当的时基及A、B通道的灵敏度，即可看到如图所示的输入、输出波形
图2
（3）观察并对比输入与输出波形，估算此电路的电压增益。
Au=25.04
（4）双击波特图仪，适当选择垂直坐标与水平坐标的起点与终点值，即可看到如图所示的高频小信号放大器的幅频特性曲线。
从波特图仪上的幅频特性曲线分析此电路的带宽与矩形系数。
f=6.439MHz
（5）改变电阻R4的阻值，观察频带宽度的变化。
结论：由图上可以知道，它的输入波形没有什么变化但是它的频带宽度并不是一直增加的，而是有一个峰值。
一般在实际电路中通常采用在LC回路两端并联电阻的办法，来降
低调谐回路的有载品质因数Qe的值，以达到展宽放大器的通频带的目的。
高频电路实验报告
实验一 高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；MHz CLw p 936.2105801020011612=⨯⨯⨯==--2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = 电压增益===357.0544.10I O v V V A 4.325输入，输出波形：3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电相应的图，压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~AvBW0.7=6.372MHz-33.401kHz5，在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益A v0,285.28mV V I =,160.5V V O =33.1820283.0160.50===I O v V V A输入端波形：输出端波形：2、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
BW0.7=11.411MHz-6.695MHz BW0.1=9.578MHz-7.544MHz 矩形系数K=0.431实验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
的波形。
（2）将输入信号的振幅修改为1V，用同样的设置，观察ic（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
高频电子线路复习
高频电子线路复习第2章 高频小信号放大器高频小信号放大器与低频小信号放大器的主要区别：（1）晶体管在高频工作时，其电流放大系数与频率有关，晶体管的两个结电容将不能被忽略。
（2）高频小信号放大器的集电极负载为调谐回路，因此高频小信号放大器的主要性能在很大程度上取决于谐振回路。
1．LC 谐振回路的选频作用并联谐振回路的等效导纳：Y=G 0+j(ωC- ),谐振频率：ω0= ，并联回路的品质因数： 其中R=Q L ω0L2.串并联阻抗的等效变换：R 2≈Q 2r 1 ;X 2≈X 13.谐振回路的接入方式:变压器耦合连接，自耦变压器耦合连接，双电容分压耦合连接4.等效变换的接入系数与变换关系（上述三种耦合连接方式接入系数p 的计算公式）5.晶体管高频等效电路：晶体管y 参数等效电路6.高频谐振放大器的分析，等效电路，谐振电压放大倍数，通频带和矩形系数。
第3章 高频功率放大器高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。
高频功率放大器与高频小信号放大器的主要区别：高频小信号放大器晶体管工作在线性区域；而高频功率放大器，为了提高效率，晶体管工作延伸到非线性区域，一般工作在丙类状态。
高频功率放大器的分析方法通常采用折线分析法。
1.谐振功率放大器的用途和特点（与小信号调谐放大器进行比较）2.折线近似分析法----晶体管特性的折线化3.丙类高频功率放大器的工作原理：静态时晶体管工作在截止状态；在正弦输入信号时，输出集电极电流为余弦电流脉冲；输出为并联谐振电路，故其输出电压仍为正弦波。
4. 丙类高频功率放大器的一些重要公式：（1）导通角：(2) 集电极余弦脉冲电流的高度（幅值）：（3）集电极余弦脉冲电流波形的表达式：（4）余弦电流脉冲的傅里叶级数表达式：i c =I c0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+···+I cnm cosn ωt其中：I c0=I cM α0(θc );I c1m =I cM α1(θc )5. 丙类高频功率放大器的功率和效率：P ==V CC I C0 ;P 0=(1/2)U cm I c1m ;η=P o /P = 。
W第2章高频小信号放大器-2教程
定义：当|β|下降到低频电流放大系 数β0的0.707倍时，所对应的频率称 为β截止频率f β 。
=
0
= 0
1 ( rb e ( C b e C b c ) ) 2
2
得 f
=
1
2 rb e ( C b e
， C b c )
=
0
,
1 ｊ f
f
=
0
1 ( f )2 f
高频电路 〔二〕晶体管特征频率f T
可 以 证 明 Q 1X r11X R 2 2Q 2Q
r1
Байду номын сангаас
X
2 2
R
2
R
2 2
X
2 2
R2
R22
X
2 2
1
1 Q2 1
R2 ,
r1
R2X
2 2
R
2 2
X
2 2
,
X1
R
2 2
X
2
R
2 2
X
2 2
R X2 1 R(Q R22 222 X X2 21 2 )r 1 1 XQ XR2 2222 2r 1 ， 1X XQ2 21 2 (1 Q 1 2)X 1 X 1
0 1ｊ f f
定义：当|β|下降到1时，所对应的 频率称为β特征频率f T 。
令
0
1
1 ｊ( f T ) 2
0
f
0
得 fT f
2 0
1
0
f
（ 注 意 0 1）
高频电路 〔三〕最高振荡频率f max
定义：晶体管的功率增益Ap=1时所对应的频率 称为最高振荡频率f max 。
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 )1(CL ωω-0100=-=C L X ωωLC 10=ωCR R L Q 001ωω==)(j 00)()(j 11ωψωωωωωe N Q =-+=Q702ωω=∆⋅21)(2=+=ξξN Q f f 0702=∆⋅Qf f 1207.0=∆ξωωωωψ arctan arctan 00-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅-=Q ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+≈C L R C L ωω1j ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=L C L CR ωω1j 1C ω1-+ –CV sLRI s C L 22222221cos 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⋅=⋅⋅=ωQ CQV V CQ w w w R C L ⋅=⋅=+π2121π2212sm sm每周期耗能回路储能π2 =Q 所以RR R R Q LS 01++=反之w p=√［1/LC-(R/L)2］=1/√RC·√1-Q23.谐振时，回路谐振电阻R p= =Q p w p L=Q p/w p C4.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.信号源阻和负载电阻的影响由此看出，考虑信号源阻及负载电阻后，品质因数下降，并联谐振回路的选择性变坏，通频带加宽。
第2章 高频小信号谐振放大器(简化版)
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
高频小信号放大器实验预习报告
高频小信号放大器实验报告一、实验目的1、理解高频小信号调谐放大器的电路组成和工作原理。
2、进一步理解高频小信号放大器和低频小信号放大器的不同。
3、掌握高频小信号放大器的调试方法。
4、掌握用示波器测试小信号谐振放大器的基本性能。
二、实验仪器双踪示波器、数字频率计、高频毫伏表、BT-3频率特性测试仪直流稳压电源、数字万用表、高频信号发生器。
三、实验原理1、高频小信号放大器高频小信号谐振放大器最典型的单元电路图如上，由LC但调谐回路作为负载构成晶体管调谐放大器。
晶体管基极为正偏，工作在甲类状态负载回路调谐在输入信号频率f0上。
该放大电路能够对输入的高频小信号进行反向放大。
LC调谐回路的作用有两个：一是选频滤波，二是提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗变换。
高频小信号的技术指标有：（1）中心频率f，指放大器的工作频率。
（2）增益放大器对有用信号的的放大能力。
（3）通频带指放大电路增益由最大值下降3dB时所对应的频带宽度（4）选择性指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。
2、实验电路图3、实验电路分析（1）电路中各元件的作用（2）交流通路四、实验步骤及内容（一）静态工作点的测量1、K1、K2均置于1—2，K3、K4断开，用示波器和频率计在B点监测。
调整L1，使振荡器振荡；使振荡频率在4MHz左右。
2、用万用表测量直流工作点。
V BQ(V) V CQ (V) V EQ (V) I CQ (mA) 估算值仿真值实测值（二）观察单调谐回路放大器的输入、输出信号的波形，注意幅度和相位的变化关系。
（三）用示波器测量单调谐回路放大器的幅频特性曲线与增益，并计算通频带宽度。
记下输入信号幅度Vin（pp值）（可在输入开关处测量）。
保持输入信号幅度不变，逐点改变信号源频率，记录3B点输出电压幅度V out（pp值），在3.9—4.1MHz频率范围内，每隔200KHz做一次测量。
做V out—f曲线，并根据曲线计算电压增益K、通VO 频带BW。
第二章 高频小信号放大器
本章教学主要内容
第一节 概述
高频小信号放大器
第二节 高频电路的基础知识 第三节 晶体管高频小信号谐振放大器 第四节 小信号谐振放大器的稳定性
本章教学基本要求
一、高频电子线路的基础电路 二、晶体管高频小信号谐振放大器
第一节 概
一、高频小信号放大器的功能
述
高频： 高频：放大器的工作频率在几百KHz～几百MHz，分析电路时应考虑有源
导纳： 导纳：
式中
谐振角频率： 谐振角频率： 品质因数： 品质因数：
1 LC ωC 1 C R 1 Q= = = 0 = ω0 L ω0 Lg g g L
ω p = ω0 =
当回路无负载电阻RL时，R =R0， = Q0 为空载品质因素 空载品质因素；而当回路有负载电 空载品质因素 Q
Q 阻RL时，R =R0//RL， = QL为有载品质因素 有载品质因素。 有载品质因素
图2-6 LC串联谐振回路
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第二节 高频电路的基础知识
1、阻抗 、
1 Z = r + j ωL − ωC
2、谐振角频率 、
ω0 =
1 仅由元件参数L、 决定 决定， 无关 无关） （仅由元件参数 、C决定，与r无关） LC
3、品质因素 、
Q=
ω0 L
r
2
。
2
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退出
第二节 高频电路的基础知识
5、频率特性 、
流过电路的电流 I&( jω ) 为
& U & I ( jω ) = = Z & U 1 r + j ωL − ωC
当 ω = ω0 谐振时，流过电路电流最大 电流最大，为 电流最大
第3章 高频小信号放大电路
1 Q00 L
34mS
回路总电导：g n12 goe n22 gL g0 1.48 ´10－4 S
3、Qe
1
g0
L
，Q0
1
g00 L
Qe
g0 g
Q0
23
B W0.7
f0 Qe
1.37MHz
§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。
1，即两放大器的调谐频
率很接近中心频率
f
时，
0
谐振曲线为单峰，在 0处，AVΣ 达到最大值。
1，谐振曲线为单峰，在 0处，AVΣ 达到最大值,
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。
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。
+
3、输出端采用并联谐振电路，起 选频作用，T的集电极采用部分接 入，以提高谐振回路的有载Q值；
2
C
Uo 4、信号输入与输出为实现阻抗匹
L
配、满足最大功率传输均采用变压
高频小信号放大器基本知识表
Iɺ b = y ie Uɺ i + y re Uɺ c .......... Iɺ c = y fe Uɺ i + y oe Uɺ c .......... Iɺ c = − Y L′Uɺ c .......... ..........
式中 YL′ 代表由集电极 C 向右看的回路总导纳，即集电极负载导纳。
ɺ ɺ ɺ I c = y feU b + yoeU c ɺ ɺ y reU c = −U b ( y s + yie )
解得
Yo = yoe −
ɺ 3、求解电压增益 Au (ω ) = ɺ Uo ɺ Ui
y fe y re y s + yie
把晶体管集电极回路和负载 YL 折合到振荡回路两端（如图（d）所示）
BW0.1 Kr0.1 = = BW0.707
Yi =
99 f o fo
QL
= 99
QL
ɺ y re y fe Ib = yie − ɺ Ui yoe + YL′
y fe y re y s + yie
Yo = yoe −
5、电路的输入、输出导纳如下图：
. Ib ＋ . IS YS . Ub － Yie Yoe . YfeUb . Ic ＋ . Uc － YL ′
Yi =
. YreUc
ɺ Ib ɺ Ub ɺ I Yo = c ɺ U
c I s =0
Y
二、模型电路→电路方程 由图（c）可见：
（f）
Y
.......... .......... .......... .......... .......... .......... ( 2 − 1) (2 − 2) (2 − 3)
高频小信号放大电路分析
3、高频小信号放大器的质量指标
1)增益：（放大系数）
电压增益：AV
Vo Vi
功率增益：
AP
P0 Pi
分贝表示：AV
2)通频带：
20 log V0 Vi
Ap
10 log
Po Pi
放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对
应的频率范围称为放大器的通频带，用B=2f 0.7表示。
2f 0.7也称为3分贝带宽。
AV
AP
AV 0
AP 0
1
0.7 2f0.7
1
2
0.5
f0
f f0
为什么要求通频带？
f 2f0.5
放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号
都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必
要的信号频谱分量通过放大器。
放大器的质量指标
1）电压指标
A V
V o V i
Ib
c Ic
a
+
yreVc
yoe
+
P1
Is
Vi
Ys
– yie1 YfeVi
C Vc
L
+
P2
– gp
gie2Vo
根据电压变比关系： V o p2V ab V ab V c p1
所以： A V
V o V i
p2 p1
Vc Vi
p2 y fe
p1yoe YL
Y参数等效电路与混合π等效电路参数的转换式
输入导纳
y ie
I1 V1
V2 0
Ybe 1 rbbYbe
第2章 高频小信号放大器(小结和例题)
若负载导纳 y 'L >> yoe
Yi ≈ yie
从而消除了yre的反馈作用对Yi的影响； 从而消除了yre的反馈作用对Yi的影响； yre的反馈作用对Yi的影响 失配法的典型电路如： 失配法的典型电路如：
共发一共基级联放大器的交流等效电路
Ψ P 或Ψ S
回路电压与工作频率之间的关系
αP或 αS
1
Q1 Q2
Q2 > Q1
Q1 Q2 O
ξ
O
ξ
归一化谐振曲线
概念1 概念1——品质因数Q 品质因数 定义：谐振时回路感抗值（或容抗值） 定义 ： 谐振时回路感抗值 （ 或容抗值 ） 与回路电阻 R 的比值 称为回路的品质因数， 表示。它表示回路损耗的大小。 称为回路的品质因数，以Q表示。它表示回路损耗的大小。
分析思路 ①交流通路
② Y参数等效电路
③将所有参数都”折算到”LC谐振回路两端的等效电路 将所有参数都”折算到”LC谐振回路两端的等效电路
④高频小信号放大器的“质量指标”：电压增益等 高频小信号放大器的“质量指标”
具体如下： 具体如下：
原理图
①交流通路
②由交流通路得： Y参数等效电路 由交流通路得： 参数等效电路
二、单级单调谐回路谐振放大器
为偏置电阻， R1、R2、R3为偏置电阻，决定工作点 为滤波电路； LF、CF为滤波电路；负压供电 C4、L组成L、C谐振回路 是加宽回路通频带用， R4是加宽回路通频带用，有时没有 通常在实际 Rp是并联回路本身的损耗 ，通常在实际
电路中不画出来；而在等效电路中必须画 电路中不画出来； 出；
1、基本特性
（1）回路阻抗频率特性 ） 指外加电压或电流一定时， （2）谐振曲线 ）谐振曲线——指外加电压或电流一定时，回路两端的电压或回路 指外加电压或电流一定时 中的电流与频率的关系曲线
高频电子线路第一章高频小信号放大器知识讲解
令f： β 2πrbe(C1 beCbc)
0
1 j
f
,
f
rbb'
Cb'c
b ib rb'e
c
Cb'e
gmUb'e
rce ic
0
1
f f
2
低 频 β0时 gmrbe
e
2. 定义
1）截止频率： 下降β 到 0 的 12 低 时 工 频 的 作 值 。频
*Y参数与混合π参数可互相转换
三、晶体管的高频参数
1. 晶体管β随频率下降的原因
Ic Ib Uce 0
∴等效电路如下图
I b U b e g b e j ( C b e C b c )
且 I cgm U be
低频时 ： 0 I I ggb cbm e g b e j 2 I I f b c g ( m C 1 b e jC 2 b r cb )e( C 0 b eC b c)f
矩形系数：
kr 0.1
2Δf0.1 2Δf0.7
0.7带宽：
2f0 .7
f0 QL
0.1带宽： A A uu0
1
12
1
＝ 0.1
1(2QLf0.1） 2
Au0
f0
则2f0.1
1021 f0 QL
故 矩 ： k r形 0 .2 2 1 f f0 0 ..系 7 112 数 0 1 9 .9 51
令 g p 1 2g o ep 2 2g i2 e G 0 ; C C p 1 2 C o ep 2 2 C i2 e
高频小信号放大电路
方法1） 稳态法依据：任何复杂的信号都可看成是由许多不同频率、不同幅度的正弦波的叠加。
方法：通过分析或测量宽带放大器对不同频率正弦波的响应，通过分析或测量宽带放大器对不同频率正弦波的响应，得到电路的幅频特得到电路的幅频特性和相频特性，并由此分析出该放大器的一些性能指标。
应用连接图示：2） 暂态法依据：任一信号都可看成由许多起始时间不同、幅度不同的矩形脉冲的叠加。
方法：通过观察矩形脉冲经宽带放大器放大后波形的失真情况，通过观察矩形脉冲经宽带放大器放大后波形的失真情况，来判断该放大器来判断该放大器的相关特性。
的相关特性。
应用连接图示1.2.2 扩展通频带的方法 1、组合电路法、组合电路法放大电路三种组态的特点：放大电路三种组态的特点：共射：Au 大，Ri 、Ro 中，f H 低 共集：共集： Au 小，小， Ri 大，Ro 小，小， f H 高共基：共基： Au 大，大， Ri 小，小， Ro 大，大， f H 较高较高适当组合可得到以下几种常见的组合电路：2、负反馈法、负反馈法引入负反馈课扩展放大器的通频带，引入负反馈课扩展放大器的通频带，而且反馈越深，而且反馈越深，而且反馈越深，通频带扩展得越宽。
通频带扩展得越宽。
通频带扩展得越宽。
但但是，是，引入负反馈容易造成放大器工作的不稳定，引入负反馈容易造成放大器工作的不稳定，引入负反馈容易造成放大器工作的不稳定，甚至出现自激振荡，甚至出现自激振荡，甚至出现自激振荡，这是必须注这是必须注意的问题。
意的问题。
、集成宽带放大器 、集成宽带放大器谐振回路具有选频和滤波作用。
谐振回路具有选频和滤波作用。
w wo RCR w w w )2222)1(C L R X R w w -++Carctg w sV I I R==达到最大值，回路发生谐振。
达到最大值，回路发生谐振。
LC 2LCp()C w w w w w w w s s V 11V)R I C I C R w w+= 1C R wI 下降到I 的12时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带，其绝对值（用0电感线圈L 、电容C 、外加信号源相互并联，就构成LC 并联谐振回路。
高频实验实验一高频小信号调谐放大器
实验一高频小信号调谐放大器一、实验目的1．掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。
2．掌握信号源内阻及负载对谐振回路Q值的影响。
3．掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。
二、实验内容1．调测小信号放大器的静态工作状态。
2．用示波器观察放大器输出与偏置及回路并联电阻的关系。
3．观察放大器输出波形与谐振回路的关系。
4．调测放大器的幅频特性。
5．观察放大器的动态范围。
三、根本原理：小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1所示。
该电路由晶体管VT7、选频回路CP2二部分组成。
它不仅对高频小信号放大，而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率fs＝10MH。
R67、R68和射极电阻决定晶体管的静态工作点。
拨码开关S7改变回路并联电阻，即改变回路Q值，从而改变放大器的增益和通频带。
拨码开关S8改变射极电阻，从而改变放大器的增益。
四、实验步骤：熟悉实验板电路和各元件的作用，正确接通实验箱电源。
1．静态测量将开关S8的2，3，4分别置于“ON〞，测量对应的静态工作点，将短路插座J27断开，用直流电流表接在J27C.DL两端，记录对应I c值，计算并填入表1.1。
将S8“l〞置于“ON〞，调节电位器VR15，观察电流变化。
2．动态测试〔1〕将10MHZ高频小信号(<50mV)输入到“高频小信号放大〞模块中J30(XXH.IN)。
〔2〕将示波器接入到该模块中J31〔XXH．OUT〕。
〔3〕J27处短路块C.DL连到下横线处，拨码开关S8必须有一个拨向ON，示波器上可观察到已放大的高频信号。
〔4〕改变S8开关，可观察增益变化，假设S8“ l〞拨向“ON〞那么可调整电位器VR15，增益可连续变化。
〔5〕将S8其中一个置于“ON〞，改变输出回路中周或半可变电容使增益最大，即保证回路谐振。
〔6〕将拨码开关S7逐个拨向“ON〞，可观察增益变化，该开关是改变并联在谐振回路上的电阻，即改变回路Q值。
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图 2.2.5 共射—共基电路
3 宽频带放大器
在通信系统中，处于前端的前置低噪声放大器LNA和混 频器之后的中频放大器需要采用宽频带放大器进行小信号放大， 采用集中选频滤波器进行选频。
宽频带放大器中的晶体管特性宜采用混合π型等效电路。 图2.3.1是晶体管高频共发射极混合π型等效电路。输出电容Cce 很小， 可以忽略。
(2.2.24)
由上述公式可知, ｎ级相同的单调谐放大器的总增益比单
级放大器的增益提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小 了, 且级数越多, 频带越窄。
换句话说, 如多级放大器的频带确定以后, 级数越多, 则要 求其中每一级放大器的频带越宽。 因此, 增益和通频带的矛盾 是一个严重的问题, 特别是对于要求高增益宽频带的放大器来 说, 这个问题更为突出。 这一特性与低频多级放大器相同。
f0 2
1 LC
或
0 2
1 LC
回路有载Ｑ值为
Qe
0C
g
1
0 Lg
回路通频带即放大器带宽为
(2.2.14)
BW f0 g
Qe 2C
(2.2.15)
以上几个公式说明, 考虑了晶体管和负载的影响之后, 放大
器谐振频率和Ｑ值均有所变化。
谐振频率处放大器的电压增益为
Au0
其电压增益振幅为
UU0i0
用有源四端网络参数微变等效电路来分析。
2 谐振放大器
由晶体管、场效应管或集成电路与ＬＣ并联谐振回路组成
的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、电视、通信、雷达等 接收设备中, 其作用是将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不 需要的噪声和干扰信号。
谐振放大器的主要性能指标是电压增益、 通频带、 矩形系 数和噪声系数。
ｙfe越大, 表示晶体管的放大能力越强；yre越大, 表示晶体管
的内部反馈越强。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
其减小或削弱它的影响。
为了分析方便，晶体管Ｙ参数中输入导纳和输出导纳通常 可写成用电导和电容表示的直角坐标形式, 而正向传输导纳和反 向传输导纳通常可写成极坐标形式, 即
Kn0.1
BWn0.1 BWn
1001/ n 1 21/ n 1
2.3谐振放大器的稳定性
共射电路由于电压增益和电流增益都较大, 所以是谐振放 大器的常用形式。
以上我们在讨论谐振放大器时, 都假定了反向传输导纳ｙre
＝０, 即晶体管单向工作, 输入电压可以控制输出电流, 而输出
电压不影响输入。实际上ｙre≠0, 即输出电压可以反馈到输入端,
CM (1 gm RL' )Cb'c
(2.3.1)
即把Cb′c的作用等效到输入端, 这就是密勒效应。其中gm是晶 体管跨导, RL′ 是考虑负载后的输出端总电阻, CM称为密勒电容。 另外, 由于rce和rb′c较大, 一般可以将其开路，这样, 利用密勒效 应后的简化高频混合π型等效电路如图2.3.2所示。
高频小信号放大电路学习笔记
1 概述
高频小信号放大电路分为窄频带放大电路和宽频带放大电 路两大类。
窄频带放大电路对中心频率在几百千赫兹到几吉赫兹, 频谱 宽度在几千赫兹到几兆赫兹内的微弱信号进行线性放大, 故不但 需要有一定的电压增益, 而且需要有选频能力。
宽频带放大电路对频带宽度为几兆赫兹甚至几吉赫兹以上 的微弱信号进行线性放大, 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。
图 2.3.2 简化高频混合π型等效电路
1. 共射晶体管截止频率ｆβ
图 2.3.1 晶体管共发射极混合π型等效电路
图中各元件名称及典型值范围如下：
ｒbb′： 基区体电阻, 约１５～５０ Ω。 ｒb′e：发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻, 约几十欧姆
到几千欧姆。
ｒb′c： 集电结电阻, 约１０ kΩ～１０ MΩ。 ｒce： 集电极—发射极电阻, 几十千欧姆以上。
设放大器有ｎ级, 各级电压增益振幅分别为Ａu1, Ａu2, …, Ａ
un, 则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积, 即
Ａn＝Ａu1Ａu2…Ａun
(2.2.20)
如果每一级放大器的参数结构均相同, 根据式（2.3.15）,
则总电压增益振幅
An ( Au1)n
(n1n2 )n | y fe |n
yie UIbb Uc 0
正向传输导纳为
y fe
Ic U b
Uc 0
反向传输导纳为
yre
输出导纳为
UIbc
Ub 0
yoe
Ic U c
Ub 0
注意：以上短路参数为晶体管本身的参数，只与晶体管的特征有关， 与外电路无关，又称为内参数。
图中受控电流源yreU. c表示输出电压对输入电流的控制作用 （反向控制）；yfeU.b表示输入电压对输出电流的控制作用（正 向控制）。
引起输入电流的变化, 从而可能引起放大器工作不稳定。如果 这个反馈足够大, 且在相位上满足正反馈条件, 则会出现自激振 荡。
为了提高放大器的稳定性, 通常从两个方面着手。
一从晶体管本身想办法, 减小其反向传输导纳ｙre值。
二从电路上设法消除或减小晶体管的反向作用, 使它单向化。 具体方法有中和法与失配法。
n1n2 y fe g
(2.2.16)
Au0
U00 Ui
n1n2 y fe g
(2.2.17)
根据N(f)定义和式（2.2.10）, 可写出放大器电压增益振幅的
另一种表达式， 即
Au
Uo Ui
Uo U00
U00 Ui
N ( f ) Au0
g
n1n2 y fe
2
1
2f Qe f0
(2.2.18)
由式（2.2.18）可知, 单管单调谐放大器的单位谐振函数Ｎ （ｆ）与其并联谐振回路的归一化谐振函数相同, 且都可以写成
本节仅分析由晶体管和LC回路组成的谐振放大器。
由于谐振放大器的工作频段较窄，因此采用晶体管Y参数 等效电路进行分析比较合适。
现以共发射极接法的晶体管为例, 将其看作一个双口网络,
如图2．2．1所示, 相应的Ｙ参数方程为
Ib yieUb yreUc
Ic
y feUb
yoeU c
(2.2.1)
其中, 输入导纳为
中和法:在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部 反
馈电路（中和电路）, 以抵消晶体管内部参数ｙre的反馈作用。
图 2.2.4 放大器的中和电路
失配法通过增大负载导纳ＹL, 使输出电路严重失配, 回路 总电导gΣ增大，输出电压相应减小, 从而反馈到输入端的电流
减小, 这样对输入端的影响也就减小了。可见, 失配法是用牺 牲增益来换取电路稳定的。
同理, 当ｎ＝３时, 要求每一级带宽
BW0.7
6106 11.8106 Hz 11.8MHz 21/3 1
根据矩形系数定义, 当Δｆ＝Δｆ0.1时, Ａn／Ａn0＝0.1, 由式
（2.2.23)可求得
BWn0.1 2f0.1
1001/ n 1 f0 Qe
所以, ｎ级单调谐放大器的矩形系数为
yie=gie+jωCie yfe=|yfe|∠φfe
yoe=goe+jωCoe yre=|yre|∠φre
（2.2.2）
2.1 单管单调谐放大器 １． 电路组成及特点
图 2.2.2 单管单调谐放大电路
２. 电路性能分析
图 2.2.3 单管单调谐放大器的等效电路
其中,
.
YL
n12Y.L'
是 Y.L' 等效到谐振回路两端的导纳, 它
【例2.2】 某中频放大器的通频带为6MHz, 现采用两级或三 级相同的单调谐放大器, 两种情况下对每一级放大器的通频带 要求各是多少？
解: 根据式（2.2.24）, 当n=2时, 因为
BW2 21/2 1 • BW0.7 6106 Hz
所以, 要求每一级带宽
BW0.7
6106 9.3106 Hz 9.3MHz 21/ 2 1
N ( f ) Uo Ui Au Au U00 Ui Au0 Au0
1
2
1
2fQe f0
(2.2.19)
由于ｙfe是复数, 有一个相角∠φfe, 因此一般来说, 图２.2.2所
示放大器输出电压与输入电压之间的相位并非正好相差180°。
由上述公式可知, 电压增益振幅与晶体管参数、 负载电
包括回路本身元件Ｌ、Ｃ、ｇe0和负载导纳总的等效值, 即
YL
ge0
jC
1
jL
n22
yie
(2.2.11)
根据式（2.2.2）, 将式（2.2.11）代入式（2.2.10）中, 则
Au g
n1n2 y fe
jC
1
jL
其中ｇΣ与ＣΣ分别为谐振回路总电导和总电容：
谐振频率为
gΣ=n21goe+n22gie+ge0 CΣ=n21Coe+n22Cie+C
(2Байду номын сангаас
1 30 106 )2
1.4 106
20 pF
又
C C n12Coe n22Cie
所以
C C n12Coe n22Cie 20 9.5 0.32 12 9.4 pF
BW
g
2cC
0.55 103 2 3.14 20 1012
4.38MHz
2.2 多级单调谐放大器
如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上, 则称为多 级单调谐放大器。
Cb′e： 发射结电容, 约十皮法到几百皮法。 Cb′c：集电结电容, 约几皮法。