晶体管高频等效电路精品PPT课件
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第2章-高频电路PPT课件
解: 根据式（）, 当n=2时, 因为
BW2 21/ 2 1 • BW0.7 6 106 Hz
所以, 要求每一级带宽
BW0.7
6 106 21/ 2 1
9.3 1 06
HZ
同理, 当ｎ＝３时, 要求每一级带宽
BW0.7
6 106 21/3 1
11.8 106
HZ
19
第19页/共75页
根据矩形系数定义, 当Δｆ＝Δｆ0.1时, Ａn／Ａn0＝0.1, 由式（可求得
12
第12页/共75页
解: （忽略ｙre的作用。）因为负载是另一级相同的放大器
YL yie
C
1
02 L
(2
1 30106)2
1.4 106
20pF
C C n12Coe n22Cie
C C n12Coe n22Cie 20 0.52 9.5 0.32 12 16.5pF
13
第13页/共75页
N ( f ) Uo Ui Au Au U00 Ui Au0 Au0
回路有载Ｑ值为
1
2
1
2fQe f0
Qe
0C
g
1
0 Lg
回路通频带即放大器带宽为
BW f0 g
Qe 2C
10
第10页/共75页
电压增益振幅与晶体管参数、 负载电导、回路谐振电导和接入系数有关： (1) 为了增大Ａu0, 应选取|yfe|大, ｇoe小的晶体管。 (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。而ｇe0取决于回路空载Ｑ值Ｑ0, 与Ｑ0成反比。 (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。
BW2 21/ 2 1 • BW0.7 6 106 Hz
所以, 要求每一级带宽
BW0.7
6 106 21/ 2 1
9.3 1 06
HZ
同理, 当ｎ＝３时, 要求每一级带宽
BW0.7
6 106 21/3 1
11.8 106
HZ
19
第19页/共75页
根据矩形系数定义, 当Δｆ＝Δｆ0.1时, Ａn／Ａn0＝0.1, 由式（可求得
12
第12页/共75页
解: （忽略ｙre的作用。）因为负载是另一级相同的放大器
YL yie
C
1
02 L
(2
1 30106)2
1.4 106
20pF
C C n12Coe n22Cie
C C n12Coe n22Cie 20 0.52 9.5 0.32 12 16.5pF
13
第13页/共75页
N ( f ) Uo Ui Au Au U00 Ui Au0 Au0
回路有载Ｑ值为
1
2
1
2fQe f0
Qe
0C
g
1
0 Lg
回路通频带即放大器带宽为
BW f0 g
Qe 2C
10
第10页/共75页
电压增益振幅与晶体管参数、 负载电导、回路谐振电导和接入系数有关： (1) 为了增大Ａu0, 应选取|yfe|大, ｇoe小的晶体管。 (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。而ｇe0取决于回路空载Ｑ值Ｑ0, 与Ｑ0成反比。 (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。
高频等效电路
以上这些要求相互之间即有联系又有矛盾，例如 增益和稳定性，通频带和选择性等。
2.2.2高频等效电路(high frequency equivalent circuit)
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 π 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。 一 混合 π 参数等效电路
如果设电压 U1 和 U2 为自变量， 电流 I1 和 I2 为参数量，可得 y 参数系的约束 方程： I1
I2 + Uce
-
⎧I1 = yiU1 + yrU2 ⎧I1 = yieUbe + yreUce ⇒⎨ ⎨ ⎩I2 = yf U1 + yoU2 ⎩I2 = yfeUbe + yoeUce
+ Ube
gb′c + jωCb′c yre ≈ − ≈ gb′c + jωCb′c (1+ rb′b gb′e ) + jωCb′erb′b
y fe gm ≈ ≈ gm (1 + rb ′b g b ′e ) + j ω C b ′e rb ′b
g b′c + jωCb′e yoe ≈ g ce + jωCb′c + rb′b g m (1 + rb′b g b′e ) + jωCb′e rb′b ≈ g ce + jωCb′c
共射极电路可以推算出：
g b′e + jω C b′e yie ≈ (1 + rb′b g b′e ) + jω C b′e rb′b
y fe gm ≈ (1 + rb ′b g b ′e ) + ω C b ′e rb ′b
2.2.2高频等效电路(high frequency equivalent circuit)
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 π 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。 一 混合 π 参数等效电路
如果设电压 U1 和 U2 为自变量， 电流 I1 和 I2 为参数量，可得 y 参数系的约束 方程： I1
I2 + Uce
-
⎧I1 = yiU1 + yrU2 ⎧I1 = yieUbe + yreUce ⇒⎨ ⎨ ⎩I2 = yf U1 + yoU2 ⎩I2 = yfeUbe + yoeUce
+ Ube
gb′c + jωCb′c yre ≈ − ≈ gb′c + jωCb′c (1+ rb′b gb′e ) + jωCb′erb′b
y fe gm ≈ ≈ gm (1 + rb ′b g b ′e ) + j ω C b ′e rb ′b
g b′c + jωCb′e yoe ≈ g ce + jωCb′c + rb′b g m (1 + rb′b g b′e ) + jωCb′e rb′b ≈ g ce + jωCb′c
共射极电路可以推算出：
g b′e + jω C b′e yie ≈ (1 + rb′b g b′e ) + jω C b′e rb′b
y fe gm ≈ (1 + rb ′b g b ′e ) + ω C b ′e rb ′b
常用的晶体管高频共基极等效电路如22图
g m ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；
各参数有关的公式如下：
gm
1
re
rbe (1o)re
re
VT IEQ
26(mV)
IEQ(mA)
Cbe
Cbc
1
2fTre
其中:I E Q 是发射极静态电流, o 是晶体管低频短路电流
放大系数, f T 是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作点有关。
式中负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 1 8 0。o
同时，由于 y f e 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时，
输出电压 V o 和输入电压V i 之间的相位差并不是1 8 0 o ，而是
180o fe 。当工作频率较低时， fe 0
V
o
和V
相位才相差
i
1 8 0 o ，即输出电压 V o 和输入电压 V i 反相位。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
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
Ib Vbe
2.2.1
另外，常用的晶体管高频共基极等效电路如图2.2.2 图（a）所示，图 (b)是简化等效电路。
图2.2.2 晶体管高频共基极等效电路及其简化电路
2.2.1
二、Ｙ参数等效电路 双口网络即具有两个端口的网络，如图2.2.3所示。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量,
其方程如下
1、各元件的作用 R B 1 R B 2 R E 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路， 以保证晶体管工作在甲类状态。
各参数有关的公式如下：
gm
1
re
rbe (1o)re
re
VT IEQ
26(mV)
IEQ(mA)
Cbe
Cbc
1
2fTre
其中:I E Q 是发射极静态电流, o 是晶体管低频短路电流
放大系数, f T 是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作点有关。
式中负号表示输出电压和输入电压之间的相位相差 1 8 0。o
同时，由于 y f e 是复数，其相角为 fe 故放大器在回路谐振时，
输出电压 V o 和输入电压V i 之间的相位差并不是1 8 0 o ，而是
180o fe 。当工作频率较低时， fe 0
V
o
和V
相位才相差
i
1 8 0 o ，即输出电压 V o 和输入电压 V i 反相位。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
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
Ib Vbe
2.2.1
另外，常用的晶体管高频共基极等效电路如图2.2.2 图（a）所示，图 (b)是简化等效电路。
图2.2.2 晶体管高频共基极等效电路及其简化电路
2.2.1
二、Ｙ参数等效电路 双口网络即具有两个端口的网络，如图2.2.3所示。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量,
其方程如下
1、各元件的作用 R B 1 R B 2 R E 构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路， 以保证晶体管工作在甲类状态。
晶体管高频小信号等效电路与参数ppt课件
· b Ib rbb' b'
+ e·
Ube
-
+ · Ub’e
-
· Ib’ rb’e
· Ib’
发射结电容，数值 很小。
e 晶体管h参数模型
· Ic
c + · Uce rce -
本继页续完
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
1、晶体管混合等效模型
考C虑横到跨集在电集结电电结阻电rb阻’c横rb跨’c两端。 cb’间，亦把此电阻画在图上。
· b Ib rbb' b'
+
+
· Ube
· Ub’e
rb’e
· IC C
· gmUb’e C
-
-
e
· Ic
c + · Uce
e
简化后晶体管的混合模型
晶体管总的输入电容为
C’C+C’=C+|K|C
·
·
·
另外：C’’=[(K-1)/K]C
C’’很小，容抗很大可忽略。
· b Ib rbb' b'
+
+
· Ube
采用密勒转换把C拆分为两个电容 C’和C’’ ，分别与输入和输出回路并接。 (推导过程可参考童诗白编《模拟电子 技术基础》P214。)
· b Ib rbb' b'
+
+
· Ube
· Ub’e
rb’e
· IC C
· gmUb’e C
-
-
e
· Ic
c + · Uce
e
简化后晶体管的混合模型
《高频高频电路基础》PPT课件
12 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
13 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
dH( f ) 0 df
1.0 0.8
0.6
通频带外的幅频特性应满足
0.4
2Δf0.7
H(f)0
0.2
理想的幅频特性应是矩形， 0
既是一个关于频率的矩形窗函数。
f1 fo f2 2Δf0.1
理想 实际 f
定义矩形系数K0.1表示选择性：
K0.12 2 ff0 0..7 1
P% P/2
2Δf0.7称为通频带 ：B f 2 f 1 2 ( f 2 f 0 ) 2 f 0 . 7
单振荡回路
振荡回路（由L、C组成）
并联振荡回路
耦合振荡回路
各种滤波器
LC集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
17 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
要求
选频电路的通频带宽度 传输信号有效频谱宽度
相一致
理想的选频电路通频带内的幅频特性
α(f)=H(f ) / H(fo)
C
Solution:
(a)
1. At f = 5.5MHz, = 2*5.5MHz = 34.56M rad/s,
XL = L = 345.6Ω, XC = 1/C = 289.4Ω,
|ZS|
Hence, Z = 10 + j345.6 - j289.4 = 10 + j56.2 =
第2章 高频电路基础
2.1.2 高频电路中的组件
• 振荡（谐振）回路 • 高频变压器 • 谐振器 • 滤波器 • 平衡调制（混频）器 • 正交调制（混频）器 • 移相器 • 匹配器 • 衰减器 • 分配器与合路器等
13 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
dH( f ) 0 df
1.0 0.8
0.6
通频带外的幅频特性应满足
0.4
2Δf0.7
H(f)0
0.2
理想的幅频特性应是矩形， 0
既是一个关于频率的矩形窗函数。
f1 fo f2 2Δf0.1
理想 实际 f
定义矩形系数K0.1表示选择性：
K0.12 2 ff0 0..7 1
P% P/2
2Δf0.7称为通频带 ：B f 2 f 1 2 ( f 2 f 0 ) 2 f 0 . 7
单振荡回路
振荡回路（由L、C组成）
并联振荡回路
耦合振荡回路
各种滤波器
LC集中滤波器 石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器
17 第二讲 高频电路中的元件、器件和组件
第2章 高频电路基础
要求
选频电路的通频带宽度 传输信号有效频谱宽度
相一致
理想的选频电路通频带内的幅频特性
α(f)=H(f ) / H(fo)
C
Solution:
(a)
1. At f = 5.5MHz, = 2*5.5MHz = 34.56M rad/s,
XL = L = 345.6Ω, XC = 1/C = 289.4Ω,
|ZS|
Hence, Z = 10 + j345.6 - j289.4 = 10 + j56.2 =
晶体管高频等效电路参数等效电路PPT课件
的作用是实现选频滤波及阻抗匹配。
.
12
二、电路性能分析
1、放大器的小信号等效电路及其简化
图中设
No Image
得到的小信号等效电路如下图所示。其中
(yfeV& i)n1yfeV& i
yie n22 yie
yoe n12yoe
图2.2.6 单管放大器的小信号 （a）小信号等效电路 （b）简化电路
其中幅频特性表达式为
N( f ) A Ao
1 1(2fQe )2
f0
放大器的频率特性 曲线如图示。
.
图2.2.7
放大器的谐振曲线
18
2.2.2
（3）放大器的通频带 令 N ( f ) ，1得到放大器的通频带为
2
B W 0.7f1f2f0Q e
Q e 越高，放大器的通频带越窄，反之越宽。
（4）放大器的增益带宽积
：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；
各参数有关的公式如下：
No Image
其中: No Image
是发射极静态电流,
No Image
是晶体管低频短路电流
放大系数,
No Image
是晶体管特征频率。
注意:各参数均与静态工作. 点有关。
3
2.2.1
另外，常用的晶体管高频共基极等效电路如图2.2.2 图（a）所示，图 (b)是简化等效电路。
.
V&o
1 n2
V&o
n1
N 31 N 14
n2
N 21 N 14
13
2.2.2
由图知：
No Image
No Image
No Image
No Image
35第二章 高频电路基础PPT课件
R1R 6.0376.R 3077.97k
2.1.3. LC 阻抗变换网络
1. 串、并联等效互换的模型电路
A X1
RX
R1
B
A
X2
R2
B
等效：电路在同频率工作ω时，从AB端看进去阻抗 或（导纳）相等。
为了分析电路的方便，常需把串联电路变换为并联电路。其中 X1 为电抗元件（纯电感或纯电容）， Rx 为 X1 的损耗电阻； R1 为 与 X1 串联的外接电阻，X 2 为转换后的电抗元件，R2 为转换后的 电阻。
Rp
电容性
p
o
ω0
ω
L
Zp
C R jX
L/ RC
1
j
L(
R
C1 L)
Rp
1
j
L R
(
1
CL
)
1joLR(po)1jRQp2
R o
0
Rp 1 j
Zp ejp
4）. 谐振曲线
u() 定义U ： Is
u Is
Z回 路 R 电 j(压 Is L与 LC工 1作 C )频 率 之 间 的 关 系RSIs
①
②
又 回 路 的 品 质 因 数 Q L 1 R 1 X 1 R X Q L 2X R 2 2
由①式得：
= R1 RX
R2 1 ( R2
)2
R2 1 QL21
得： R2 ( R1 RX )( 1 QL21 )
X2
同理,由(2)式得：
X2
X1(
1
1 QL21
)
得 结 果 为 ： R 2 ( R 1 R X ) 1 Q ( L 2 1 ) 同 理 ：X 2X 1(1Q 1 L 21)
2.1.3. LC 阻抗变换网络
1. 串、并联等效互换的模型电路
A X1
RX
R1
B
A
X2
R2
B
等效：电路在同频率工作ω时，从AB端看进去阻抗 或（导纳）相等。
为了分析电路的方便，常需把串联电路变换为并联电路。其中 X1 为电抗元件（纯电感或纯电容）， Rx 为 X1 的损耗电阻； R1 为 与 X1 串联的外接电阻，X 2 为转换后的电抗元件，R2 为转换后的 电阻。
Rp
电容性
p
o
ω0
ω
L
Zp
C R jX
L/ RC
1
j
L(
R
C1 L)
Rp
1
j
L R
(
1
CL
)
1joLR(po)1jRQp2
R o
0
Rp 1 j
Zp ejp
4）. 谐振曲线
u() 定义U ： Is
u Is
Z回 路 R 电 j(压 Is L与 LC工 1作 C )频 率 之 间 的 关 系RSIs
①
②
又 回 路 的 品 质 因 数 Q L 1 R 1 X 1 R X Q L 2X R 2 2
由①式得：
= R1 RX
R2 1 ( R2
)2
R2 1 QL21
得： R2 ( R1 RX )( 1 QL21 )
X2
同理,由(2)式得：
X2
X1(
1
1 QL21
)
得 结 果 为 ： R 2 ( R 1 R X ) 1 Q ( L 2 1 ) 同 理 ：X 2X 1(1Q 1 L 21)
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。
《高频电路基础》PPT课件
2Q
0
f
f0
:
Z
呈感性；
p
f f0 : Z p呈容性,Q越大,
相频特性斜率越大。
Z
0 感性 Q2
Q1 Q1>Q2
0 容性
谐振时电压电流关系：I为回路电流.
.
IC
IL IC QI
I.
U I
0
.
U
IC I I IL 90
2022/3/3
.
IL
12
例 2-1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信号中心频率 fs=10MHz,回路电容C=50pF.
电压控制振荡器<VCO>、调频器等电路中. PIN二极管：由P型、N型和本征<I型 >半导体组成.它的高频等效
电阻受正向直流电流的控制,主要用在电控的开关、限幅、衰 减和移相电路中.
2022/3/3
5
2〕晶体管和场效应管<FET> 二者的主要用途：高频小信号放大器、高频功率放大器. 高频小信号放大管：要求高增益和低噪声. 高频功率放大管：除了高频增益要求外,还要求有较大的高
UT
回路谐振电R阻 0 ： R1/ p22
L
U
谐振时等效输入 R电 p12R阻 0 ： p12R1/ p22
(c)
C2
U1
C1 R1
并联抽头回路的阻抗转换规则小结：
〔a〕部分－>整体<R1->R2>：阻抗变大,
R2
R1 p2
<b> 整体－>部分<R2->R1>：阻抗变小,
R1 p2R2
2022/3/3
C
R0
L R1
高频电子线路课件
可知，正向传输导纳越大，放大器的增益越大。负 号表示输入、输出电压相位差为180度。
3.2.2 混合л 等效电路
形式等效电路优点是，没有涉及晶体管内部
的物理过程，因而不仅适用于晶体管，也适 用于任何四端（或三端）器件。 缺点：没有考虑晶体管内部的物理过程。参 数随频率变化；物理含义不明显。 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某种物 理过程具有明显的关系。这种物理模拟的方 法所得到的物理等效电路就是所谓的混合л 等效电路
3.2.3 等效电路参数的互换
V ；输出电压V V ； 输入电压V 1 b 2 c I ；输出电流I I ； 输入电流I
1 b 2 c
3.2.3 等效电路参数的互换
① ②
(V V )(g jC ) V ( g jC ) 对于节点 1: I b ce be bc bc be be be 1 1 y V Vbe ( ybe ybc )V be b c ce 0(2) rbb rbb
ybe ybc ybc V V be ce 1 rbb ( ybe ybc ) 1 rbb ( ybe ybc )
rbb ybc 1 g y y g V 代入式(3)：I V V c m bc be ce bc ce ce 1 rbb ybe ybc 1 rbb ybe ybc g m ybc g y rbb ybc g m ybc V V be bc ce ce 1 rbb ybe ybc 1 rbb ybe ybc
g oe jCoe
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2.2.1 混合π
图2．2．1是晶体管高频共发射极混合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１５Ω～５０Ω 。 ｒb′e： 发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻, 约几十欧 到几千欧。 ｒb′c：集电结电阻, 约１０kΩ～１０MΩ。 ｒce：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上。
Yoe
Ic
|Ub 0
Uc
图中受控电流源 yre UC
作用（反向控制）；yre UC 表示输入电压对输出电流的控制作
用（正向控制）。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。
前者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。优点是各元件参数物理意 义明确, 在较宽的频带内元件值基本上与频率无关。缺点是随 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。
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。
晶体管的Ｙ参数可以通过测量得到。根据Ｙ参数方程, 分 别使输出端或输入端交流短路, 在另一端加上直流偏压和交流 信号, 然后测量其输入端或输出端的交流电压和交流电流, 代 入式（2．2．6）中就可求得。通过查阅晶体管手册也可得到 各种型号晶体管的Ｙ参数。
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
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。前者对中心频率在几百千赫到几百兆赫, 频谱宽 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。
I 1 y11U 1 y12 U 2
I 2 y21U 1 y22 U 2
其中ｙ11、ｙ12、ｙ21、ｙ22四个参数均具有导纳量纲, 且:
Y11
I
|U2 0
U1
Y12
I1
|U1 0
U2
Y21
I2
|U2
0
U1
Y22
I2
|U1 0
U2
所以Ｙ参数又称为短路导纳参数, 即确定这四个参数时必 须使某一个端口电压为零, 也就是使该端口交流短路。
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。
确定晶体管混合π型参数可以先查阅手册。 晶体管手册中 一般给出r bb′、Cb′c 、β0和fT等参数, 然后根据式(2.2.2)可以计 算出其它参数。 注意各参数均与静态工作点有关。
2.2.2
图2.2.3是双口网络示意图。
双口网络即具有两个端口的网络。所谓端口是指一对端 钮, 流入其中一个端钮的电流总是等于流出另一个端钮的电流。 而四端网络虽然其外部结构与双口网络相同, 但对流入流出电 流没有类似的规定, 这是两者的区别。
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2．2．4所示, 相应的Ｙ参数方程为：
I b yie U b yre U c
I c yie U b yoe U c
其中, 输入导纳
Yie
Ib
|Uc 0
Ub
反|Ub
0
Ub
正向传输导纳
Yie
Ic
|Uc
0
Ub
输出导纳
对于双口网络, 在其每一个端口都只有一个电流变量和一 个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自 变量, 其余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组 可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。 Ｙ参数方程就是其中的一组, 它是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量, 其方程如下：
CM =(1+gmR′L)Cb′c
(2.2.1)
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, R′L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2.2.2所示。
与各参数有关的公式如下：
1 gm re
re= kT 26(mv) () qIEQ IEQ (mA)
rb′e=(1+β0)re Cb′e +Cb′c =
1
2f re
其中k为波尔兹曼常数, T是电阻温度(
K
计量), IEQ是发射极静态电流, β0是晶体管低频短路电流放大系 数, fT是晶体管特征频率。
ｃb′e：发射结电容, 约１０ 皮法到几百皮法。
ｃb′c：集电结电容, 约几个皮法。
ｇm：晶体管跨导, 几十毫西门子以下。
由于集电结电容C b′c跨接在输入输出端之间, 是双向传输 元件, 使电路的分析复杂化。为了简化电路, 可以把C b′c 折合 到输入端b′、 e之间, 与电容C b′e并联, 其等效电容为：
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。
2.2
晶体管在高频线性运用时常采用两种等效电路进行分析, 一是混合π型等效电路, 一是Ｙ参数等效电路。