高频电子线路(第三章 高频小信号放大器)资料
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《高频电子线路》课件—03高频小信号放大器
中波广播： BW0.7 =（6~8）KHz 电图视3.1信.1 号调谐：放B大W0器.7 电=6压M增Hz益的频率特性曲线
2.1.1
3、选择性
表示放大电路从各种干扰信号中选择有用信号，抑制
干扰信号的能力，等于在中心频率 f0 上的电压放大
倍数 A0 与偏离 f0 为f 处的放大倍数 An 的比值，即
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
2.2.1
图3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
Vce 0
y fe
Ic Vbe
Vce 0
yre
Ib Vce
Vbe 0
yoe
Ic Vce
Vbe 0
式中，yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳
V2 0
(S)
y12
I1 V2
V1 0
(S)
y21
I2 V1
V2 0
(S)
y22
I2 V2
V1 0
(S)
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。
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3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
1、增益
（1） 电压放大倍数
A
Vo Vi
或 电压增益
20 lg
A
20lg Vo Vi
dB
（2）功率放大倍数
Ap
po pi
或 功率增益
10 lg
Ap
10 lg
高频电子线路-李福勤-第三章
fs =
fp =
1 2π L C 1 1
1 2π L 1 C C0 1 C + C0 1
3）三端陶瓷滤波器
实物图：
(2)声表面波滤波器(SAWF) (2)声表面波滤波器(SAWF) 实物图：
声表面波滤波器SAWF（ 声表面波滤波器SAWF（Surface Acoustic Wave Filter） Filter）
若回路品质因数较高 ，则
可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R 可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R2 为串联电路r 为串联电路r1的Q2倍，而X2与串联电路X1相 倍，而X 与串联电路X 同，基本保持不变。
5．并联谐振回路的耦合连接与接入系数 并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方 式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管 的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐 振回路的品质因数Q 振回路的品质因数Q。通常，多采用部分接入方 式，以完成阻抗变换。 定义：接入系数p 定义：接入系数p为转换前的圈数（或容抗）与转 换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分 别可得：
（a）
（b）
（c）
声表面波滤波器 （a）结构；（b）符号；（c）等效电路
声表面波滤波器应用实例： 声表面波滤波器应用实例：
V1是预中放部分，起前置放大作用； Z1为SAWF起集中选频作用； SAWF起集中选频作用； TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。 TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。
集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 组成，根据网络理论，按照带宽、衰减特 性等要求进行设计，目前已得到了广泛应 用。
LC集中滤波网络
2、集中选频滤波器 (1) 陶瓷滤波器
fp =
1 2π L C 1 1
1 2π L 1 C C0 1 C + C0 1
3）三端陶瓷滤波器
实物图：
(2)声表面波滤波器(SAWF) (2)声表面波滤波器(SAWF) 实物图：
声表面波滤波器SAWF（ 声表面波滤波器SAWF（Surface Acoustic Wave Filter） Filter）
若回路品质因数较高 ，则
可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R 可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R2 为串联电路r 为串联电路r1的Q2倍，而X2与串联电路X1相 倍，而X 与串联电路X 同，基本保持不变。
5．并联谐振回路的耦合连接与接入系数 并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方 式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管 的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐 振回路的品质因数Q 振回路的品质因数Q。通常，多采用部分接入方 式，以完成阻抗变换。 定义：接入系数p 定义：接入系数p为转换前的圈数（或容抗）与转 换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分 别可得：
（a）
（b）
（c）
声表面波滤波器 （a）结构；（b）符号；（c）等效电路
声表面波滤波器应用实例： 声表面波滤波器应用实例：
V1是预中放部分，起前置放大作用； Z1为SAWF起集中选频作用； SAWF起集中选频作用； TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。 TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。
集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 组成，根据网络理论，按照带宽、衰减特 性等要求进行设计，目前已得到了广泛应 用。
LC集中滤波网络
2、集中选频滤波器 (1) 陶瓷滤波器
高频电子线路第3章高频功率放大器
ic I c 0 I c1m cos t I c 2m cos 2t ... I cnm cos nt
其中各分量的振幅：
1 I c0 2
I c1m 1
1 i d ( t ) c 2
c
c
c
c
I cM
cost cos c I sin c c cos c d (t ) cM ( ) 0 ( c ) I cM 1 cos c 1 cos c
窄带谐振放大器
有源器件 谐振回路 采用具有滤 波特性的选 频网络作为 负载
丙类
四、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。 不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic ic
ic ic
Q
o o
o
eb
t
尖顶余弦脉冲
图3-5丙类状态下集电极电流波形
1、iC表达式:
u BE VBB U bm cost 由 iC g c (u BE U BZ ) iC g c (VBB U bm cost U BZ )(3 9)
图3-3
2, iC两参数:I CM 、c
另外，为了分析方便，根据理想化输入特性，将理想化输 出特性曲线中的参变量ib 改为ube。
图中 ib=7mA，由输入特性
可知，uce=0.68V时，对应 的ic=180mA；而 ib=0 时， ube=0.6V，在0.60V-0.68V之 间，可按每间隔0.02V画出
水平线，即得到以ube为参
变量的理想化特性曲线。这 样的理想化特性正好满足gc 为常数。
高频电子线路(高频小信号放大器)研究课件
验与测试
实验前的准备与注意事项
实验器材
准备所需的高频小信号放大器、信号 源、示波器、频谱分析仪等实验器材 ，确保其性能良好，精度满足实验要 求。
实验原理
安全注意事项
了解实验过程中可能存在的安全隐患 ，遵循实验室安全规定，确保实验过 程的安全。
熟悉高频小信号放大器的原理、特性 以及应用场景，为实验的进行提供理 论支持。
02
高频小信号放大器的基本原理
放大器的基本概念与分类
放大器的基本概念
放大器是一种电子器件，能够将输入的微弱信号放大到所需的幅度和功率水平 ，以满足各种应用需求。
放大器的分类
根据不同的分类标准，放大器可以分为多种类型。按工作频带可分为窄带放大 器和宽带放大器；按输出信号的方式可分为电压放大器、功率放大器和电流放 大器等。
实验结果的评价与改进建议
结果评价
根据实验目的和要求，对实验结果进 行评价，如评估放大器的性能指标是 否满足设计要求，分析实验误差来源 等。
改进建议
根据实验结果的评价，提出针对性的 改进建议，如优化放大器电路设计、 改善信号源质量等，以提高高频小信 号放大器的性能。
06
高频小信号放大器的应用实例
无线通信系统中的应用
高频小信号放大器的性能指标
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
增益
增益是衡量放大器性能 的重要指标，表示放大 器输出信号幅度与输入 信号幅度之比。高频小 信号放大器的增益通常 较高，能够达到几十 dB甚至更高。
带宽
带宽是衡量放大器工作 频率范围的指标。高频 小信号放大器的带宽通 常较窄，只适用于特定
的高频频段。
线性度
线性度表示放大器对输 入信号的线性响应程度 。高频小信号放大器的 线性度较好，能够保证 对输入信号的准确还原
实验前的准备与注意事项
实验器材
准备所需的高频小信号放大器、信号 源、示波器、频谱分析仪等实验器材 ，确保其性能良好，精度满足实验要 求。
实验原理
安全注意事项
了解实验过程中可能存在的安全隐患 ，遵循实验室安全规定，确保实验过 程的安全。
熟悉高频小信号放大器的原理、特性 以及应用场景，为实验的进行提供理 论支持。
02
高频小信号放大器的基本原理
放大器的基本概念与分类
放大器的基本概念
放大器是一种电子器件，能够将输入的微弱信号放大到所需的幅度和功率水平 ，以满足各种应用需求。
放大器的分类
根据不同的分类标准，放大器可以分为多种类型。按工作频带可分为窄带放大 器和宽带放大器；按输出信号的方式可分为电压放大器、功率放大器和电流放 大器等。
实验结果的评价与改进建议
结果评价
根据实验目的和要求，对实验结果进 行评价，如评估放大器的性能指标是 否满足设计要求，分析实验误差来源 等。
改进建议
根据实验结果的评价，提出针对性的 改进建议，如优化放大器电路设计、 改善信号源质量等，以提高高频小信 号放大器的性能。
06
高频小信号放大器的应用实例
无线通信系统中的应用
高频小信号放大器的性能指标
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
增益
增益是衡量放大器性能 的重要指标，表示放大 器输出信号幅度与输入 信号幅度之比。高频小 信号放大器的增益通常 较高，能够达到几十 dB甚至更高。
带宽
带宽是衡量放大器工作 频率范围的指标。高频 小信号放大器的带宽通 常较窄，只适用于特定
的高频频段。
线性度
线性度表示放大器对输 入信号的线性响应程度 。高频小信号放大器的 线性度较好，能够保证 对输入信号的准确还原
高频电子线路(第三章 高频小信号放大器)
一、高频小信号放大器的特点 ① 频率较高
中心频率一般在几百kHz到几百MHz频
带宽（2△f0.7）在几khz到几十MHz
把这一段 近似看作 一段直线
② 小信号
信号较小，所以工作在
iC
线性范围内(甲类 放大器)
vBE
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
二、高频小信号放大器分类
L2
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
单调谐回路谐振放大器的典型电路
五、L1与L2紧耦合时（相当于抽头）的电路图
L12 N1 p1 L13 N
L2 N 2 p2 L1 N
2 5 1
3
yfeVi1
yoe
C
Gp
L1
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
fT f f 1 f
2
f 当工作频率f f 时, 1, 分母中的 1可忽略掉 f
fT f f f
fT f
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
3 最高振荡频率 f max
定义：晶体管的功率增益G p 1 时的工作频率为 f
（1）增益（放大倍数）
电压增益Av Vo Vi
Po Pi Po Pi
功率增益Ap
Vo 用分贝（dB）表示应为Av 20lg Vi
Ap 10lg
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（2）通频带
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 0.7（即1/ 2 ）倍时，上、下限频率之间的 频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f 0.7 表示。也称为3dB带宽。
中心频率一般在几百kHz到几百MHz频
带宽（2△f0.7）在几khz到几十MHz
把这一段 近似看作 一段直线
② 小信号
信号较小，所以工作在
iC
线性范围内(甲类 放大器)
vBE
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
二、高频小信号放大器分类
L2
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
单调谐回路谐振放大器的典型电路
五、L1与L2紧耦合时（相当于抽头）的电路图
L12 N1 p1 L13 N
L2 N 2 p2 L1 N
2 5 1
3
yfeVi1
yoe
C
Gp
L1
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
fT f f 1 f
2
f 当工作频率f f 时, 1, 分母中的 1可忽略掉 f
fT f f f
fT f
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
3 最高振荡频率 f max
定义：晶体管的功率增益G p 1 时的工作频率为 f
（1）增益（放大倍数）
电压增益Av Vo Vi
Po Pi Po Pi
功率增益Ap
Vo 用分贝（dB）表示应为Av 20lg Vi
Ap 10lg
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（2）通频带
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 0.7（即1/ 2 ）倍时，上、下限频率之间的 频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f 0.7 表示。也称为3dB带宽。
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
高频电子线路第3章高频谐振放大器
机电路中，如下图。
Ec
Cn
L1
L2
. Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
2021/8/7
③ 失配法：从输入导纳Yi的关系式可以看出，要降低Yre 对输入端的影响，可以通过增加负载导纳来实现。但这意味着 负载和晶体管的输出导纳不匹配，因此这种方法称为失配法。
下图的共发—共基电路可以用失配法解释：V2的输入导纳很 大，意味着V1的负载导纳很大。
2021/8/7
5. 多级谐振放大器 多级单调谐放大器：假设有n个单回路调谐放大器级联，
且各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n，多级单 调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频率。
总电压放大倍数：K0 K01K02 K0n
单回路频率特性： 1 12
总谐振特性： n 1 2 n /2
总带宽：B B1 21/n 1，B1为单回路带宽
总矩形系数：K0.1
2021/8/7
22/n 1 21/ n 1
多级双调谐放大器：设有n 级双调谐放大器级联，均工作在临
界耦合状态。假设各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n， 多级单调谐放大器谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
电压总增益：K0 K01K02......K0n
双极晶体管和场效应管：低于几百瓦； 电子管：高于几百瓦。 转换效率：高频功放实质上是将电源直流功率转换成高频功率 的过程。转换效率就是反映直流功率转换成高频功率的效率。 最高可达80%。
2021/8/7
工作状态：为了提高转换效率，高频功率放大器大多工作在 C(丙)类状态。
A(甲)类：ηmax=50%，放大器一直处于导通状态。 B(乙)类：ηmax=78.5%，放大器有一半时间处于导通状态。 C(丙)类：ηmax>78.50%，放大器有一少半时间处于导通状态。
Ec
Cn
L1
L2
. Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
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③ 失配法：从输入导纳Yi的关系式可以看出，要降低Yre 对输入端的影响，可以通过增加负载导纳来实现。但这意味着 负载和晶体管的输出导纳不匹配，因此这种方法称为失配法。
下图的共发—共基电路可以用失配法解释：V2的输入导纳很 大，意味着V1的负载导纳很大。
2021/8/7
5. 多级谐振放大器 多级单调谐放大器：假设有n个单回路调谐放大器级联，
且各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n，多级单 调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频率。
总电压放大倍数：K0 K01K02 K0n
单回路频率特性： 1 12
总谐振特性： n 1 2 n /2
总带宽：B B1 21/n 1，B1为单回路带宽
总矩形系数：K0.1
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22/n 1 21/ n 1
多级双调谐放大器：设有n 级双调谐放大器级联，均工作在临
界耦合状态。假设各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n， 多级单调谐放大器谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
电压总增益：K0 K01K02......K0n
双极晶体管和场效应管：低于几百瓦； 电子管：高于几百瓦。 转换效率：高频功放实质上是将电源直流功率转换成高频功率 的过程。转换效率就是反映直流功率转换成高频功率的效率。 最高可达80%。
2021/8/7
工作状态：为了提高转换效率，高频功率放大器大多工作在 C(丙)类状态。
A(甲)类：ηmax=50%，放大器一直处于导通状态。 B(乙)类：ηmax=78.5%，放大器有一半时间处于导通状态。 C(丙)类：ηmax>78.50%，放大器有一少半时间处于导通状态。
第3章 高频小信号放大器
Ap0 ( Ap0 ) max Av0 ( Av ) max 0 QL 1 Q
2
2
电压增益和功率增益可分别写为
QL Av0 1 Q
Ap0 QL 1 Q
y fe ( Av0 ) max 2 g g o1 i 2
它的优点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。但由于高频小信号谐振 放大器的频带较窄，一般只需在工作频率f0上进行参数计算。 故分析高频小信号谐振放大器时采用Y参数等效电路是合适 的。
晶体管的y参数等效电路
共发射极电路
b I 1
+
I2
+
c
V 1
e -
V 2
1 2
(2f 0.7 )m 2
1m
f0 1 21 m 1 2f 0.7 QL
多级单调谐回路谐振放大器（通频带续完）
m级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的 通频带缩小，级数越多，m越大，总的通频带越小。 如果要求m级总的通频带等于原单级的通频带，则每
级的通频带要相应地加宽，即必须降低每级回路的QL。
当Av>1时，Gv>0， 当Av＝1时，Gv＝0 当Av<1时，Gv<0
2.通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍时对应的 频率范围，仍然用2Δf0.7表示。也称为3db带宽。
3.选择性：从各种不同频率信号中选出有用信号，排除 有害信号的能力。矩形系数和抑制比。
矩形系数： 2f 0.1 K r 0.1 2f 0.7
2 g i2 p2 gi 2
1 p12 g o1 阻抗要变回原来的阻抗则： g o
2
2
电压增益和功率增益可分别写为
QL Av0 1 Q
Ap0 QL 1 Q
y fe ( Av0 ) max 2 g g o1 i 2
它的优点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。但由于高频小信号谐振 放大器的频带较窄，一般只需在工作频率f0上进行参数计算。 故分析高频小信号谐振放大器时采用Y参数等效电路是合适 的。
晶体管的y参数等效电路
共发射极电路
b I 1
+
I2
+
c
V 1
e -
V 2
1 2
(2f 0.7 )m 2
1m
f0 1 21 m 1 2f 0.7 QL
多级单调谐回路谐振放大器（通频带续完）
m级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的 通频带缩小，级数越多，m越大，总的通频带越小。 如果要求m级总的通频带等于原单级的通频带，则每
级的通频带要相应地加宽，即必须降低每级回路的QL。
当Av>1时，Gv>0， 当Av＝1时，Gv＝0 当Av<1时，Gv<0
2.通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍时对应的 频率范围，仍然用2Δf0.7表示。也称为3db带宽。
3.选择性：从各种不同频率信号中选出有用信号，排除 有害信号的能力。矩形系数和抑制比。
矩形系数： 2f 0.1 K r 0.1 2f 0.7
2 g i2 p2 gi 2
1 p12 g o1 阻抗要变回原来的阻抗则： g o
高频电子线路(第五版)_第三章_高频小信号放大器
1
yre 表示输出电压对输入电流的控制作用 反向控制）； （反向控制）； yre 表示输入电压对输出电流的 y 控制作用（正向控制）。 越大, 控制作用（正向控制）。 yre 越大, 表示晶体管 的放大能力越强； 越大, 的放大能力越强； yre 越大, 表示晶体管的内部 反馈越强。 的存在, 反馈越强。yre信号等效电路与参数
第二节
形式等效电路(网络参数等效电路 网络参数等效电路) 一、形式等效电路 网络参数等效电路
& & 设输入电压 V1和输出电压 V2为自变量
& & & I1 = yieV1 + yreV2 & & & I =y V +y V
2 fe 1
& I1
& V1
& I2 & V2
I 1 = yie V 1 + yre V 2
•
•
•
I 2 = yfe V 1 + yoe V 2
•
•
•
I 2 = −YL V 2
•
•
• yie − yre yfe V 1 消去 V 2与 I 2 得： I 1 = yoe +YL • 第二节 I1 因此输入导纳为： 因此输入导纳为： Yi = • = yie − yreyfe yoe+YL V1 上式说明， 有关， 上式说明，输入导纳 Yi 与负载 YL 有关，这反映 了晶体管有内部反馈， 了晶体管有内部反馈，而这个内部反馈是由反向传输 所引起的。 导纳 yre 所引起的。
, β =
β0 f 1+ f β
2
虽然β 虽然 0>>1，在频率为 β时,| β |虽然下降到原来的 ，在频率为f 虽然下降到原来的 但是仍然比1大的多 因此晶体管还能起到放大的作用。 大的多,因此晶体管还能起到放大的作用 但是仍然比 大的多 因此晶体管还能起到放大的作用。
yre 表示输出电压对输入电流的控制作用 反向控制）； （反向控制）； yre 表示输入电压对输出电流的 y 控制作用（正向控制）。 越大, 控制作用（正向控制）。 yre 越大, 表示晶体管 的放大能力越强； 越大, 的放大能力越强； yre 越大, 表示晶体管的内部 反馈越强。 的存在, 反馈越强。yre信号等效电路与参数
第二节
形式等效电路(网络参数等效电路 网络参数等效电路) 一、形式等效电路 网络参数等效电路
& & 设输入电压 V1和输出电压 V2为自变量
& & & I1 = yieV1 + yreV2 & & & I =y V +y V
2 fe 1
& I1
& V1
& I2 & V2
I 1 = yie V 1 + yre V 2
•
•
•
I 2 = yfe V 1 + yoe V 2
•
•
•
I 2 = −YL V 2
•
•
• yie − yre yfe V 1 消去 V 2与 I 2 得： I 1 = yoe +YL • 第二节 I1 因此输入导纳为： 因此输入导纳为： Yi = • = yie − yreyfe yoe+YL V1 上式说明， 有关， 上式说明，输入导纳 Yi 与负载 YL 有关，这反映 了晶体管有内部反馈， 了晶体管有内部反馈，而这个内部反馈是由反向传输 所引起的。 导纳 yre 所引起的。
, β =
β0 f 1+ f β
2
虽然β 虽然 0>>1，在频率为 β时,| β |虽然下降到原来的 ，在频率为f 虽然下降到原来的 但是仍然比1大的多 因此晶体管还能起到放大的作用。 大的多,因此晶体管还能起到放大的作用 但是仍然比 大的多 因此晶体管还能起到放大的作用。
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。
高频通信电子线路课件高频小信号放大器PPT课件
频率参数的关系: fmax fT f
--
24
§3.3 晶体管谐振放大器
3.3.1 单级单调谐回路谐振放大器
R1、R2、R3为偏置电
阻，决定工作点；
R1
LF、CF为滤波电路，负压 C1
供电；
C4、L组成LC谐振回路； Vi C1 、 C2 为 耦 合 电 容 ， 隔 直 ； C3为射极旁路电容；
yb'c )
yoe
gce
yb'c
yb'c rbb' ( gm yb'c ) 1 rbb' ( yb'e yb'c )
考虑到前面讨论的混合π等效电路的简化，以及yb’e >>yb’c , gce >>gb’c , gm>>yb’c 等条件，上述公式可作简化。
--
20
yie
yb 'e
1 rbb' yb 'e
0 ,
0
1 j f f
2
1
f f
由于β0比1大的多,在频率为fβ时,|β|虽然下降到原 来的0.707倍,但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放 大的作用。
--
22
2）特征频率fT
定义：当频率增高，使 |β|下降到1时的频率。
0
1
1
fT f
2
fT f 02 1
由于0 1,所以fT 0 f
Ib
yie
yre yfe yoe YL
Vi
所以放大器的输入导纳为
Yi
Ib Vi
yie
yre yfe yoe YL
yie为晶体管共发连接时的短路输入导纳（内参数），Yi为 晶体管接成放大器且接有负载YL的输入导纳。
--
24
§3.3 晶体管谐振放大器
3.3.1 单级单调谐回路谐振放大器
R1、R2、R3为偏置电
阻，决定工作点；
R1
LF、CF为滤波电路，负压 C1
供电；
C4、L组成LC谐振回路； Vi C1 、 C2 为 耦 合 电 容 ， 隔 直 ； C3为射极旁路电容；
yb'c )
yoe
gce
yb'c
yb'c rbb' ( gm yb'c ) 1 rbb' ( yb'e yb'c )
考虑到前面讨论的混合π等效电路的简化，以及yb’e >>yb’c , gce >>gb’c , gm>>yb’c 等条件，上述公式可作简化。
--
20
yie
yb 'e
1 rbb' yb 'e
0 ,
0
1 j f f
2
1
f f
由于β0比1大的多,在频率为fβ时,|β|虽然下降到原 来的0.707倍,但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放 大的作用。
--
22
2）特征频率fT
定义：当频率增高，使 |β|下降到1时的频率。
0
1
1
fT f
2
fT f 02 1
由于0 1,所以fT 0 f
Ib
yie
yre yfe yoe YL
Vi
所以放大器的输入导纳为
Yi
Ib Vi
yie
yre yfe yoe YL
yie为晶体管共发连接时的短路输入导纳（内参数），Yi为 晶体管接成放大器且接有负载YL的输入导纳。
高频电子线路模块三： 高频小信号选频放大器
3.4信号源内阻及负载对谐振回路的影响
信号源内阻或负载并联在回路两 端，将直接影响回路的Ｑ值，影响 负载上的功率输出及回路的谐振频 率的稳定度。
A
算出有载品质因数 QT 进行比较就
L
.
C
Is
知道信号源内阻与负载对谐振回路 产生了什么影响。
R B
空载时的品质因素： Q0 RP
C L
下面计算一下有载品质因数:
高频小信号谐振放大器的性能很大程度上取决于LC 并联谐振回路，LC并联谐振回路的主要作用是选频和
阻抗变换。
3.3.1 并联谐振回路 并联回路： 信号源与电感线圈和电容器并联组成的电
A 路，叫做LC并联回路
.
C L 图中与电感线圈Ｌ串联的电阻Ｒ代表
Is
R 线圈的损耗，电容Ｃ的损耗不考虑。
B IS为信号电流源。
1.05
当f/f0=2时 Z =0.75K
= 89.5
由以上计算可以看出：当并联谐振回路的Ｑ值较大 时，回路的等效阻抗随着失谐的增大显著减小。
3.3.2并联谐振回路的通频带和选择性
A 在左图中，保持电流源的幅值不变，改
. C L 变其频率，则并联电路两端的电压的变
Is
R 化规律与回路的阻抗频率特性相似。
在C图中，RT实际上是考虑了信号源内 阻和负载电阻的影响后的并联谐振回
路的等效谐振电阻，由RT可求得等效 并联谐振回路的品质因数，称为有载
品质因数，用QT表示：
C
QT RT L
Q0 RP
C L
C QT RT L
由于 RT RP 所以有载品质因数QT小于空载品质因数Q0，而且信号 源内阻和负载电阻越小，则QT就下降得越多，回路的 选择性就越差，通频带越宽。由此可见信号源内阻及
第三章 高频小信号放大器教材PPT课件
1. 放大器的输入导纳和输出导纳
引用§4.2 结果，可知
Yi
yie
yreyfe yoeYL
Yi yre0 yie
Yo
yoe
yreyfe yie Ys
Yo yre0 yoe
2. 自激振荡的产生 (以输入导纳的影响为例)
如果放大电路输入端也接有谐振回路(或前级放大器的 输出谐振回路)，那么输入导纳Yi并联在放大器输入端回路后 (假定耦合方式是全部接入)，
激振荡现象。
YFyyofeeyrYeL gFjbF
图4.6.2 反馈电导ｇＦ随频率变化 的关系曲线
4. 自激产生的条件(以输入导纳的影响为例)
▪ 按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 ▪ 按电路形式：单级放大器和级联放大器 ▪ 按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器
谐振放大器是采用谐振回路作负载的 放大器，具有放大、滤波和选频的作用。 非谐振放大器由阻容放大器和各种滤波器 组成，其机构简单，便于集成。
3. 高频小信号放大器的质量指标(1)
1) 增益：（放大系数） 2) 通频带: 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。 3) 选择性: 从各种不同频率的信号的总和（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。
Kr01
2f0.1 2f0.7
2 0.1 2 0.7
2
10 n 1
1
2n 1
Av Av0
[1QL2(
1
0
0)2]n2
[1
(QL
1
2 0
)2
n
引用§4.2 结果，可知
Yi
yie
yreyfe yoeYL
Yi yre0 yie
Yo
yoe
yreyfe yie Ys
Yo yre0 yoe
2. 自激振荡的产生 (以输入导纳的影响为例)
如果放大电路输入端也接有谐振回路(或前级放大器的 输出谐振回路)，那么输入导纳Yi并联在放大器输入端回路后 (假定耦合方式是全部接入)，
激振荡现象。
YFyyofeeyrYeL gFjbF
图4.6.2 反馈电导ｇＦ随频率变化 的关系曲线
4. 自激产生的条件(以输入导纳的影响为例)
▪ 按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 ▪ 按电路形式：单级放大器和级联放大器 ▪ 按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器
谐振放大器是采用谐振回路作负载的 放大器，具有放大、滤波和选频的作用。 非谐振放大器由阻容放大器和各种滤波器 组成，其机构简单，便于集成。
3. 高频小信号放大器的质量指标(1)
1) 增益：（放大系数） 2) 通频带: 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。 3) 选择性: 从各种不同频率的信号的总和（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。
Kr01
2f0.1 2f0.7
2 0.1 2 0.7
2
10 n 1
1
2n 1
Av Av0
[1QL2(
1
0
0)2]n2
[1
(QL
1
2 0
)2
n
(精选推荐)高频电子线路-高频小信号放大器-
Ic U ce
Ib yieU be yreU ce Ic y feU be yoeU ce
简化的共射接法y参数：
令yre 0
Ib
yie yreU ce U be
y feUbe
Ib
yie U be
y feUbe
Ic
yoe U ce
Pni Pno
3.2 晶体管高频小信号等效电路
y参数等效电路
适合于窄频带小信号放大器
混合π等效电路
适合于宽频带小信号放大器
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，——以y参 数等效电路为主。
y参数等效电路
一个晶体管可以看成二端口网络
i1 u1
二端口 网络
i2 u2
输出电压 输入电压
功率增益(AP) ：放大器输出功率与输入功率之比
Ap
Po Pi
输出给负载的功率 输入功率
高频小信号放大器的指标
3 通频带 B
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 B 或者 2△f0.7 表示。
输入信号的频率在通频带内的信号正常放大 通频带外的信号不能正常放大，即电压增益小，可近
本章主要以窄带高频小信号放大器为主
高频小信号放大器的指标
1 中心频率 F0
调谐放大器的工作频率 一般为几百KHz~几百MHz
调谐放大器的主要指标 选择有源器件和计算谐振回路参数的依据
高频小信号放大器的指标
2 增益
电压增益 (Au) ：放大器输出电压与输入电压之比
Au
uo ui
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+ V2
-
称为输出短路时的输入 导纳
y参数可能是
传输导纳 0 称为输出短路时的正向 V 2
0 V 1
复数，如
(25+10j)mS
I yr 1 V
课上思考：
称为输入短路时的反向 传输导纳
2
复数意味着什 么物理含义？
I yo 2 V 2
0 V 1
称为输入短路时的输出 导纳
b' rce
gm ub’e
rb'e
ree e
rb'c
Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce
其中 Cb’c 和 rbb’ 在高频时危害最大
Cb'c rbb' rb'c
Cb'e
ub'e
rb'e
gm ub’e
rce
rb'e为基-射极电阻，可表示为：rb'e =260 / I E，0为共发射极组态晶体管 的低频电流放大倍数；I E 为发射极电流，单位为mA。
f f
fT
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
2 特征频率 fT （续）
利用上页的结论 , 当工作频率f f 时, 可以估算出工作频率下 的电流放大倍数
由上一页
fT 0 f
fT 0 f
0
f 1 f
2
fT f f 1 f
2
f 当工作频率f f 时, 1, 分母中的 1可忽略掉 f
fT f f f
fT f
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
例题1: 已知高频三极管9014的特征频率是150MHz，
第三章 高频小信号放大器 §3.2.1 形式等效电路（y参数）
y参数的求法和含义
I yi 1 V 1
I yf 2 V
1
I2
yV yV I 1 i 1 r 2 yV yV I 2 f 1 o 2
2 f 1 o 2
0 V 2
+ V1
-
I1
-
+ V2
-
yV yV I 1 i 1 r 2 yV yV I
2 f 1
o 2
其中的 yi、yr、yf、yo 合称为 y 参数 可以看出4个参数均为导纳量纲，故其称为 y 参数
第三章 高频小信号放大器 §3.2.1 形式等效电路（y参数）
根据y参数公式画出y参数等效电路
Vo 解 : 因为Av 20lg 40dB Vi 所以lg Vo 2 Vi V 放大倍数 o 100(倍) Vi
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（2）通频带
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 0.7（即1/ 2 ）倍时，上、下限频率之间的 频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f 0.7 表示。也称为3dB带宽。
第三章 高频小信号放大器 §3.2.3 混合π参数和y参数的转换
yie和yoe的其他表示方法
yie yre V2 yfeV1 yoe
由于yie和yoe均为复 数，而且虚部(电纳) 通常为正数，所以在 图中，我们可以将其 看作一个电导g与一 个电容C的并联。
Cie
gie
goe
yre V2 yfeV1
2f 0.7
后面将会 证明谐振 放大器的 通频带与 谐振回路 的通频带 是类似的
20lg 2
调谐放大器电压增益的频率特性曲线
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（3）选择性
定义：表示放大电路从混合信号（有用信 号与干扰信号的叠加信号）中选出有用信 号，并抑制干扰信号的能力。 衡量指标
§3.1 概述
二、高频小信号放大器分类
按所用的材料分类：
晶体管（BJT） 场效应管（FET） 集成电路（IC）
通过学习基于晶体管的谐振放 大器来掌握基本原理，其他类 型的放大器原理基本相同。
按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 按电路形式：单级放大器和多级放大器 按负载性质：
谐振放大器（以谐振电路作为负载）
转换方法
由π参数电路出发，推出与y参数方程形式上一
样的表达式，则其系数即为y参数了。
第三章 高频小信号放大器 §3.2.3 混合π参数和y参数的转换
由π参数推出y参数的原理
Ib
rbb' rb'c Cb'c
Ic
引入中间变量Vb’e （最后会消去）
书上公式3.2.13 将上式代入可得 书上公式3.2.14
rce为集-射极电阻。
第三章 高频小信号放大器
§3.2 晶体管高频小信号等效电路和参数
§3.2.3 混合π 参数和y参数的转换
（经常用的是将π参数转换成y参数）
为什么要进行转换？
回答：拿到一个三极管时，往往只知道其物理
π参数，而不知道y参数。而且，由后面的推导， 同学们可知，y参数不仅与π参数有关，还与工 作频率有关！
在50MHz的高频时只能放大3倍了！
0 100, 求其截止频率；当其工作在50MHz时，
试估算此时的电流放大倍数 ?
150 由f T 0 f 截止频率f 1.5( MHz) 0 100
工作频率50MHz 截止频率 1.5MHz fT 150 3 f 50 低频时能放大电流100倍的三极管工作
主要的高频参数有：
截止频率
特征频率
最高振荡频率
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
1 截止频率 f
电流放大倍数 随着工作频率下降到低 频值 β0的1
2 时的频率
由于β0比1大的多,在频率为fβ时,|β|虽然下降到原来的0.707 但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放大的作用。
2 特征频率 fT
fT 定义：当 下降到 1 时所对应的频率为 0 0 由 于 , 2
1 j f f
由定义：令
0
1 (
2 0
fT f
f 1 f 1 )2
0
0 / 2
低频区 1
可得
fT f
1 0 f
第三章 高频小信号放大器
电路性质：线性、甲类放大器
基础知识：
- 并联谐振回路 - 抽头等效变换
第三章 高频小信号放大器
本章内容
§3.1 概述 §3.2 晶体管高频小信号等效电路和参数 §3.3 单调谐回路谐振放大器 §3.4 多级单调谐回路谐振放大器 §3.5 双调谐回路谐振放大器* 注意：§3.6~3.10节不讲
合理选择器件、合理设计PCB布局布线 单级的增益不要过高 加入稳定电路（如负反馈电路）等
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（5）噪声系数
) 定义： N F Psi / Pni (输 入 信 噪 比
Pso / Pno (输 出 信 噪 比 )
此信号功率为 Pso
Vbe
Cb'e
Vb'e
rb'e
gm ub’e
rce
Vce
Vbe Vbe 根据rbb上的欧姆定律列出第一 个方程I b rbb
根据b点的节点电流方程列出第二个方程Ib Vbe yb 'e (Vbe Vce ) ybc
Vce 根据c点的节点电流方程列出 第三个方程I c g mVbe (Vce Vbe ) ybc rce
利用y参数求单纯三级管放大电路的 电压增益
I2 + V1
-
yie
yre V2
yfeV1
yoe
+ V2
-
Y’L
根据I 2的电流方程: V 2 YL' y fe V1 yoe V2
y fe V2 单纯三极管电压增益 AvT V1 yoe YL (教材P63公式3.2.10)
等效方法
重点
近似看作 一段直线
形式等效电路（如y参数、h参数） iC 物理模拟等效电路（π
参数）
vBE
第三章 高频小信号放大器
§3.2 晶体管高频小信号等效电路和参数
§3.2.1 形式等效电路（主要介绍y参数）
I2
图中，若以V1和V2为 自变量， I1和I2为参 变量，列出表达式：
I1 + V1
g m ybc ybc rbb ( g m ybc ) Ic Vbe [ g ce ybc ]Vce 1 rbb ( ybe ybc ) 1 rbb ( ybe ybc )
对比y参数方程 yV yV I
1 i 1 r 2
书上公式3.2.15
第三章 高频小信号放大器 §3.2.3 混合π参数和y参数的转换
由π参数推出y参数的原理(续)
将上面三个方程整理 , 消去Vb 'e可得两个方程: Ib ybe ybc ybc Vbe Vce 1 rbb ( ybe ybc ) 1 rbb ( ybe ybc )
Cb’e是发射结电容; rb’c是集电结电阻; Cb’c是集电结电容; rbb’是基极 电阻。
其中 Cb’c 和 rbb’ 在高频时危害最大。 Cb’c将输出的交流电压反馈 一部分到输入端，可能引起放大器的自激。 rbb’ 在共基电路中引 起高频负反馈，降低晶体管的电流放大系数。所以希望他们的值 尽量小。 gm为晶体管的跨导，可表示为：gm =0 / rb'e Ic / 26，Ic的单位为mA。