第3章高频谐振放大器

管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图3-3可得：
I b I S YS Ub
(3-6a)
. Ib
I c YLUc
(3-6b.)
Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
图 3-3 图3-1高频小信号放大器的高频等效电路
第3章 高频谐振放大器
利用式(3-6)和晶体管的Y参数方程(3-5)式，联立可求出 放大器的相关参数。
K0 K01K02 K0n
(3-13)
由第二章可知，单调谐放大器的归一化频率特性为：
a 1
12
(3-14)
则有n的回路的多级单调谐放大器的归一化频率特性为：
an (1 2 )n / 2
(3-15)
第3章 高频谐振放大器
2. 多级双调谐放大器
an (1 4 )n / 2
4
(3-16)
(1) 电压放大倍数K
K
Uc
Ub
Yfe Yoe YL
(2) 输入导纳Yi
Yi
Ib
Ub
Yie
YfeYre Yoe YL
(3) 输出导纳Yo
Yo
Ic
Uc
I S 0
Yoe
YreY fe YS Yie
(3- 7) (3-8) (3-9)
第3章 高频谐振放大器
输入回路 Tr1
晶体管 T
输出回路
1. 多级分单级 前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器是本 级放大器的负载。
2. 静态分析 画出直流等效电路，其简化规则：交流输入信号为零；电 容开路；所有电感短路。 3. 动态分析 画出交流等效电路，其简化规则：有交流输入信号，所有 直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振 回路L、C保留）
(2) 集中选频滤波器接于宽带集成放大器的前面 图3-10(b)是集中选频滤波器接于宽带集成放大器的前
面的一种接法。
第3章 高频谐振放大器
宽带 放大器
集中 滤波器
(a)
前置 放大器
集中 滤波器
宽带 放大器
(b) 图3-10 集中选频放大器组成框图
第3章 高频谐振放大器
图 3-11示出了Mini Circuits公司生产的一集成放大器 MRA8的应用电路， MRA8是硅单片放大器, 其主要指标 见表3-3。
第3章 高频谐振放大器
(2) 定性分析
Y fe
1
gm jC rbb
，Yre
jCu 1 jC rbb
下面分析由于反向传输导纳Yre的反馈引起的不稳定。
假设：反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。忽略Rbb′的
影响, 则由式(3-3)、 (3- 4)有：
b＋ . Ube Yie
. YreUce
＋Ec
R1 R3
G2 D
＋
S G1
V CS
uo
R2 R4
RS
－
图 3-7 双栅场效应管调谐放大器
第3章 高频谐振放大器
（3）减少放大器的电磁耦合 前面讨论放大器的稳定性，是从放大器内部来看的，实
际上还应考虑由于外部原因造成的不稳定，而电磁耦合是引 起外部寄生反馈的主要因素，因此抑制和减U少n 电磁耦合是提 高放大器稳定性的重要途径。
（2）失配法 失配法是通过增大放大器的负载导纳，使输出电路失配，
以降低输出电压，从而减少对输入端的影响。因此失配法是用
牺牲电路增益来换取电路的稳定。共发—共基电路是典型的失
配法应用。
V1
V2
Yi≈ Yie
YS YL
YfbYrb Yo≈ Yob － Yib
图 3-6 共发—共基电路
第3章 高频谐振放大器
在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下, Y参数与混Π参数之间 的关系为：
Yie
1
jC jC rbb
Yoe
jC
jC rbb gm 1 jC rbb
Y fe
1
gm
jC rbb
Yre
jCu 1 jC rbb
(3-1) (3-2) (3-3) (3-4)
第3章 高频谐振放大器
特别说明：
(1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作 频率有关，不过当放大器工作在窄带时，Y参数变化不大， 可近似看作常数；
＋15
C4
R1
220
1 4
W
R2
220
1 4
W
L1
L2
ui A1
uo A2
50 C1
C2
C3 50
MRA8
MRA8
图 3-11 集成选频放大器应用举例
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
3.2 高频功率放大器的原理和特性
高频功率放大器的主要功能是放大高频信号, 并且以 高效输出大功率为目的, 它主要应用于各种无线电发射机 中。
第3章 高频谐振放大器
二、放大器性能分析 1．晶体管的高频等效电路 要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体
管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的 混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体 管高频时的基本等效电路。
rbb′ b
b′
C
＋
.
Ub′e
C
－
. gmUb′e
把晶体管集电极回路和负载 折合到振荡回路两端
+
py1fyeufebvebe yyoeoe
u31
-
++ u54
YYLL v31
-
-
其中：
g g p12 goe p22 gL
C
C
p12Coe
p22CL
第3章 高频谐振放大器
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1 由于图3-1为一单调谐放大器，通频带B 0.707为：
3
5
L2
1
4
C
Tr2
负载和回路之间采用了 变压器耦合，接入系数
yL
p2
v 54 v 31
N1 N
晶体管集、射回路与振
+3 +
C u31L 2
v21
1
5 荡回路之间采用抽头接入，
+
4 yL v54
接入系数
yoe
yie yrevce yfevbe -
-
-
p1
v21 v31
N2 N
第3章 高频谐振放大器
表3－2 多级双调谐放大器的带宽和矩形系数
第3章 高频谐振放大器
3. 参差调谐放大器 参差调谐的概念： 图3-8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的参差调谐
放大器的频率特性。 图3-9示出了一彩色电视机高频头的调谐放大器的简化
电路。
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
V G2 D
G1
C2
第3章 高频谐振放大器
Zp
1
RL' j2QL
0
GL (1
1 j2QL
) 0
并将Yoe归入谐振回路负载中，则谐振回路总导纳为：
Yoe
YL
1 Zp
GL (1
j 2QL
)
0
由上述式(3-11a)~(3-11d)可得：
Yir
YreUc Ub
YreYfeUbZ p Ub
YreYfeZ p
故
Yir
通常为了满足高增益放大器的选频要求，集成选频 放大器一般采用集中滤波器作为选频电路。
第3章 高频谐振放大器
2、高频集成放大器与集中滤波器的接法 (1) 集中选频滤波器接于宽带集成放大器的后面
在图3-10(a)中, 集中选频滤波器接于宽带集成放大器 的后面，这是一种常见接法。
该接法需注意的问题为：集成放大器与集中滤波器 之间的阻抗匹配问题，这包括两重含义：其一是从放大器 输出上看，阻抗匹配表示放大器有较大的功率增益；其二 是从滤波器的输入端看，要求信号源的阻抗与滤波器的输 入阻抗，方能得到预期得频率特性。
(2) 在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作 在窄带，晶体管一律用Y参数等效。
由图3-2可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程为：
Ib Yie U b Yre U c
Ic Y fe U b Yoe U c
(3-5a) (3-5b)
第3章 高频谐振放大器
2． 放大器的性能参数
根据图3-1可以画出其高频等效电路如图3-3所示。忽略
14
Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
第3章 高频谐振放大器
V C
3 5
2
L
RL
4 1
(b)
图 3-1 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
第3章 高频谐振放大器
二、放大器性能分析
高频小信号放大器的电路分析包括：1. 多级分单级，2. 静态分析，3. 动态分析，4. 整合系统几个基本步骤。
2、高频小信号放大器的分类： (1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带
放大器。 (2) 按有源器件来分：分立元件高频小信号放大器
和集成放大器。
第3章 高频谐振放大器
3、高频小信号放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高。一般可达
80～100dB； (2) 频率选择性要好； (3) 工作稳定可靠。
GL'
(1
j0Cu gm
j 2QL
0
)
j
GL'
0Cu gm
(1 j2QL
0
)
(3-11)
第3章 高频谐振放大器
由上式可得：
(1) 当回路谐振时，Yir为一电容（由反向传输导纳引入的输入 导纳）；
(2) 当ω> ω0时， Yir的电导为正，是负反馈。 (3) 当ω < ω0 时， Yir的电导为负，是正反馈，将导致放大器不
则中和条件为
Cn
L1 L2
Cbc
N1 N2
Cbc
(3-12)
第3章 高频谐振放大器
. Uc
中和电容
N1
V
Ce
Cb1
N2
Cn
. Un
Cb
Ec
(a)
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中和电容
Ec
Cn
.
L1
L2 Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b) 图 3-5
(a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 3.5 高频功放、 功率合成与射频模块放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器
一、概述 1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无
线电设备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入 信号的电平较低，放大器工作在它的线性范围。
B0.707
fo QL
，fo
1/2
LC，Q 1/(0Lg ) (3-10)
其矩形系数B 0.1仍为9.95。
四、高频谐振放大器的稳定性 1．放大器的稳定性 (1) 稳定性的引入：前面分析了高频小信号放大器的性能，
但由于晶体管内部存在集基间电容Cb’c的反馈，或者通过Y参 数的反向传输导纳Yre的反馈，使放大器存在不稳定的问题。
. YfeUbe
wenku.baidu.com
＋c . Yoe Uce －
e
图 3-2
(b)Y参数等效电路
第3章 高频谐振放大器
其中： Yie————输出端交流短路时的输入导纳 Yoe————输入端交流短路时的输出导纳 Yfe————输出端交流短路时的正向传输导纳 Yre————输入端交流短路时的反向传输导纳
第3章 高频谐振放大器
稳定。
正反馈使放 大倍数增大
负反馈使放 大倍数下降
第3章 高频谐振放大器
2. 提高放大器稳定性的方法
（1）中和法
图3-5(a)是利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的
反馈,
从集电极回路取一与
U
c
反相的电压
U
n
,
通过Cn反馈到输
入端。根据电桥平衡有：
1
j0Cbc
j0L2
1
j0Cn
j0 L1
e
图 3-2 晶体三极管等效电路 (a) 混Π等效电路
c Yce
e
第3章 高频谐振放大器
直接使用晶体管的混Π等效电路分析放大器的性能很 不方便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时， 一般采用Y参数等效电路。晶体管的Y参数等效电路如图 3-2(b)所示。
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
二、高频小信号谐振放大器的工作原理 图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。
其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电阻。 图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头的谐振回路为放大器的 负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状 态。
第3章 高频谐振放大器
放大器中的电磁耦合途径主要有： A、电容性耦合； B、电感性耦合； C、公共电阻耦合； D、辐射耦合
第3章 高频谐振放大器
五、多级谐振放大器
1．多级单调谐放大器
假设多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心
频率，且各级放大器的电压放大倍数分别为K01、 K02、… K0n, 则总的电压放大倍数为：
＋ c Yfe gm
Y jC .
YfeUbe
. Yoe Uce
re
u
－ e
－ e
YreU c
YirUb
(b)
考虑谐振频率ω0附近情况, 有：
(3-11a)
(3-11b) (3-11c)
Uc IcZ p YfeUbZ p
(3-11d)
其中Zp为有载时并联谐振回路阻抗, 根据第二章(2-9)式，设 回路有载谐振阻抗为R’L=1/ G’L，有：
S
C3
C1
AGC Ec
图 3-9电视机高频放大器的简化电路
第3章 高频谐振放大器
六、 高频集成放大器 1、高频集成放大器的分类 高频集成放大器分为以下两类: (1) 一种是非选频的高频集成放大器, 主要用于某些不
需要选频功能的设备中, 通常以电阻或宽带高频变压器作 负载；
(2) 另一种是选频放大器, 用于需要有选频功能的场合, 如接收机的中放就是它的典型应用。