第2章高频小信号放大器
07-08 第二章——高频小信号放大器
m
4rbbCbeCce
通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，晶体 管的实际工作频率应等于fmax的1/3~1/4。
以上三个频率参数的大小顺序为： f max fT f 。
第二章 高频小信号放大器
2.3.1单调谐回路谐振放大器
一、电路结构和工作原理
1 直流偏置电路
第二章 高频小信号放大器
第二章 高频小信号放大器
uo Au ui
其中：
2 p1g oey p2 g ie p2 fe 2 p1 p2 y fe g g o p1 A u 1 1 2 C 2 1 g p g (1 ( jC )) Cie C C 1jCoe p2L j g jL
rbb ybe
b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
ybc
I1 yre V2
V1 0
Vbe rbbV2
e
Vbe I 1 ybe rbb
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
第二章 高频小信号放大器
3. Y参数与π参数转换
Cb'c rbb' rb'c Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce
b + V1 -
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c + V2 -
ybc 1 / rbc jCbc jCbc ybe 1 / rbe jCbe gbe jCbe ybe ybc
第二章 高频小信号谐振放大器
放大
集中选频放大器的应用
19
1.石英晶体滤波器
物理特性 化学成分为SiO2，形状为结晶六角锥体 具有压电效应 等效电路 品质因数：
Lq
Qq = fs =
等效质量 串联谐振频率：
1 Rq
Lq Cq
静电容
Co
Cq
等效弹性 等效阻尼 并联谐振频率：f p =
1 2π Lq Cq 1
Rq
Co C q 2π Lq Co + C q
第二章 高频小信号谐振放大器
熟练掌握并联谐振回路的基本特性及其耦合联 接方式 熟练掌握高频小信号放大器的电路组成和工作 原理，并能应用晶体管Y参数等效电路计算其 各项性能指标 正确理解谐振放大器的稳定性 了解集中选择性滤波器的工作原理
1
2.1 概述
一、高频小信号放大器的作用
用于接收设备 以提高信号的质量和抗干扰能力
yoe
9
y11 = g11 + jωC11
y12 = y12 e jϕ12
1.电路组成
VCC 3 T 5
晶体管
RL
C R3 L R2 V
1 4 2
输入电路 输出电路
Ce R1 Cb Re
自耦变压器耦合联接：晶体管→谐振回路 次级 初级 N12 n1 = N13 变压器耦合联接：谐振回路←下一级负载
2 GΣ = 2 p12 g oe = 2 p2 g ie
2 p12 g oe = p2 g ie
p1 =
GΣ = 0.41 ⇒ N12 = N13 p1 = 120 × 0.41 = 49 2 g oe
同理： p2 = 0.15
N 45 = 18
15
（3）决定回路外接电容C 1 1 CΣ = = = 200 pF 2 3 2 −6 (2πf o ) L (2π × 465 ×10 ) × 586 ×10
高频小信号放大器工作原理
高频小信号放大器工作原理高频小信号放大器是一种电子器件，可以放大高频小信号。
它的工作原理是通过放大器内部的晶体管或场效应管等电子元件来实现的。
高频小信号放大器的核心部件是晶体管或场效应管。
晶体管是一种半导体器件，由P型和N型半导体材料组成，具有放大电流和电压的特性。
场效应管也是一种半导体器件，由栅极、漏极和源极组成，通过控制栅极电压来改变漏极和源极之间的电流。
当输入一个高频小信号时，它经过输入端进入放大器的输入电路。
输入电路的作用是将输入信号与放大器内部电路相匹配，以便信号能够被有效地传递到放大器的放大部分。
在放大器的放大部分，晶体管或场效应管起到放大信号的作用。
它们根据输入信号的大小和电压，通过电流放大的方式将信号放大到所需的幅度。
放大部分还会根据放大器的设计和要求，对信号进行滤波、调整相位和增加功率等处理。
放大后的信号经过输出电路，输出到负载或其他电路中。
输出电路的作用是将放大后的信号与负载匹配，以便信号能够被负载有效地接收和利用。
为了保证高频小信号放大器的稳定性和性能，放大器通常还会加入反馈电路。
反馈电路通过将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，来控制放大器的增益和稳定性。
反馈电路可以使放大器的增益更加稳定，减少失真和噪声。
除了晶体管和场效应管，高频小信号放大器还包括其他辅助元件，如电容、电阻和电感等。
这些辅助元件在放大器中起到滤波、隔离、匹配和耦合等作用，以提高放大器的性能和稳定性。
总的来说，高频小信号放大器的工作原理是通过晶体管或场效应管等电子元件来放大输入的高频小信号。
通过适当的电路设计和元件选择，可以实现对高频小信号的放大、滤波和调整等处理，以满足不同的应用需求。
高频小信号放大器在通信、雷达、无线电和音频等领域有着广泛的应用。
Chapter2 小信号谐振放大器 Small Signal RF Amplifier
I 2 L／２（2）
（3）
Q 越大，损耗越小。一般线圈为几十 ～100、200。
2 L r I2 r 2
2.1.1电感线圈的高频特性
为了方便分析，把它变成并联形式：
等效的要求：1-2的导纳 ＝1’-2’ 的导纳： 串联 1-2
1 1 1 r jL R jLp
2.1.3.2 谐振曲线
2.1.3 串联振荡电路 Series-resonant circuits
归一化谐振曲线定义为在任意频率下的回路电流 I与谐振时的电 流I0 之比:
U I r 1 1 1 N ( ) Z 1 L 0 0 Z I0 U L 1 j 0 ( ) 1 jQ ( ) C r 0 0 1 j r r 0 Q 1 0 0L 1 j 其中: Q 2 2 0 0 r Cr 0 1 Q 1 Q 0 0
之差Δω=ω–ω0表示频率偏离谐振的程度, 称为失谐。
2.1.3 串联振荡电路
当ω与ω0很接近时,定义相对失谐 为:
2 0 0 0 2 0 ( )( ) 0 0 0 所以谐振曲线也可以绘制 2 f ( )2 成下图的形式(自变量是广 0 f0 义失谐，不是角频率ω )：
2.1.2 电容器的高频特性 电容器的损耗电阻由介质材料决定，一般为几千～几万 的数量级，与电感线圈相比，可以忽略不计。 同理可得到： 1 2
R r (1 QC )；Cp C
1 1 2 QC
由于：QC 1
1 R r QC 2 2 ；CP C Cr
《高频小信号放大器》课件
3
集成电路设计
利用集成电路技术，将放大器等组件集成到单个芯片上。
实现
PCB布局
优化电路的物理布局，以提高性 能和减少干扰。
结构优化
通过改进放大器的电路结构，进 一步提高性能和稳定性。
System-on-chip
利用现代集成电路设计技术，将 放大器功能集成到更大的系统中。
实例
低噪声放大器
专门设计用于音频处理等对信 号质量要求高的应用。
根据输入信号和输出 信号的比值计算放大 器的增益。
带宽计算
确定放大器能够工作 的频率范围。
噪声计算
评估放大器引入的噪 声水平。
阻抗匹配
确保放大器输入/输出 与周围电路之间的阻 抗匹配。
设计
1
线性设计方法
通过分析放大器的线性特性，进行电路设计和参数选择。
2
非线性设计方法
针对特定的应用要求，设计具有非线性特性的放大器电路。
高增益放大器
提供高增益的放大器，用于需 要放大微弱信号的应用。
差分放大器
用于抑制共模噪声，提高信号 传输的可靠性。
结论
高频小信号放大器是电子设备中重要的组成部分，具有广泛的应用领域。通 过了解放大器的原理、参数和设计方法，可以提高电路性能和稳定性，实现 更好的信号放大效果。
未来，随着集成电路技术的不断发展，高频小信号放大器将继续在各个领域 发挥重要作用。
作用与应用领域
作用
放大小信号，增加信号的强度。
应用领域
通信、无线电、音频等领域。
原理
1
放大器基本结构
由放大元件、电源和输入/输出端口组成
小信号模型
2
的电路。
通过分析放大器中的小信号行为，得到
高频电子线路试题库
高频电子线路试题库一、单项选择题（每题 2 分，共20 分）第二章选频网络1、LC 串联电路处于谐振时，阻抗（）。
A、最大B、最小C、不确定2、L C并联谐振电路中，当工作频率大于、小于、等于谐振频率时，阻抗分别呈（）。
A、感性容性阻性B、容性感性阻性C、阻性感性容性D、感性阻性容性3、在LC并联电路两端并联上电阻，下列说法错误的是（）A、改变了电路的谐振频率B、改变了回路的品质因数C、改变了通频带的大小D、没有任何改变第三章高频小信号放大器1、在电路参数相同的情况下，双调谐回路放大器的通频带与单调谐回路放大器的通频带相比较A、增大B减小C相同D无法比较2、三级相同的放大器级联，总增益为60dB,则每级的放大倍数为（）。
A、10dB B 、20 C、20 dB D、103、高频小信号谐振放大器不稳定的主要原因是((A)增益太大(B)通频带太宽Cb' c的反馈作用(D)谐振曲线太尖锐。
第四章非线性电路、时变参量电路和混频器(C)晶体管集电结电容1、通常超外差收音机的中频为( )A) 465K B) 75KHZ ( C) 1605KHZ ( D) 10.7MHZ2、接收机接收频率为fc ,fL >( A) fc > fI fc+fI B) fL+fc C) fc+2fI( D)3、设混频器的fL >fC 产生的干扰称为( ，即fL =fC+fI )。
，若有干扰信号fn=fL+fI ，则可能(A)交调干扰(B)互调干扰(C)中频干扰(D)镜像干扰4、乘法器的作用很多，下列中不属于其作用的是(A、调幅B、检波C、变频D、调频5、混频时取出中频信号的滤波器应采用( )(A)带通滤波器(B)低通滤波器(C)高通滤波器(D)带阻滤波器(A)相加器(B)乘法器(C)倍频器(D)减法器7、在低电平调幅、小信号检波和混频中，非线性器件的较好特性是()A、i=b0+b1u+b2u2+b3u3 B 、i=b0+b1u+b3u3 C、i=b2u2 D、i=b3u38、我国调频收音机的中频为( )( A) 465KHZ ( B) 455KHZ ( C) 75KHZ ( D) 10.7MHZ9、在混频器的干扰中，组合副波道干扰是由于 ------- 造成的。
第二章 高频小信号放大器 课后习题答案
第二章 高频小信号放大器 28页2-4 已知oe g =200us ，oe c =7pf|fe y |=45ms|re y |=0 试计算下列各值：电压增益Aco,通频带B. [解]1p =1323N N =5/20=0.25 2p =1345N N =0.25 p g =66104107.1028.61001-⨯⨯⨯⨯⨯=37.2610-⨯S ∑g =p is os g g p g p ++2221=228.5610-⨯s 通频带：L Q =∑Lg w 01=16.3 B=L Q f 00.66MHZ 电压增益：VO A =∑g y p p fe ||12=12.3 2-5单级小信号谐振放大器的交流等效电路如图2-5所示。
要求谐振频率0f =10MHz, 通频带B=500KHz ，谐振电压增益VO A =100，在工作点和工作频率上测得晶体管的y 参数为ie y =（2+j 0.5）ms re y ≈0fe y =(20-j 5)ms 310)14.015.0(-⨯+=j y oe s如果线圈品质因数600=Q ，计算谐振回路参数L 、C 和外接电阻R 的值。
【解】|fe y |=22520+=20.6ms ∑g =vo feA y =206usL Q =0f /B=20p g =L Q /0Q ⨯∑g =69610-⨯s∑g =oe g +p g +gg=117610-⨯sR=1/117610-⨯=8.5k Ω∑C =∑g /2πB=65.6p FC=∑C -oe C =65p F L=∑c w 201=5.9uH 2-6某晶体管收音机中频放大器（0f =465kHZ ）晶体管在某工作点和工作频率上的y 参数为ie y =(1+j0.19)310-⨯s re y =0 fe y =50310-⨯s oe y =(0.15+j0.14) 310-⨯s 中频变压器用TTF-1-3,其数据如题图2-6所示。
第二章 高频小信号放大器练习
高频小信号放大器一、填空题1、矩形系数是表征放大器__________________好坏的一个参量。
2、高频放大器按照输入信号的大小可分为__________放大器和________放大器。
3、高频放大器按负载形式可分为____________放大器和_______________放大器。
4、选择性指_________________________________________________。
5、信噪比是_________________________________________________。
6、放大器的噪声系数F N 是指____________________________________，理想的噪声系数F N ＝_________，一般情况F N ________。
7、小信号调谐放大器，当ＬＣ调谐回路的电容增大时，谐振频率_________，回路的品质因数_______；当ＬＣ调谐回路的电感增大时，谐振频率________，回路的品质因数_______。
8、小信号调谐放大器当工作频率等于回路的谐振频率时，电压增益_______________，当工作频率偏离谐振频率时，电压增益__________。
9、小信号调谐放大器多级级联后，增益______________，计算方法_______________；级联后频带_____________，如果各级带宽相同，则计算方法___________。
10、一小信号调谐放大器增益为15dB ，带宽为5MHz ，两级级联后，增益为____________，带宽为___________。
三级级联后，增益为_________，带宽为___________。
11、为了使晶体管实现单向化传输，提高电路的稳定性，可采用________法、________法。
12、小信号调谐放大器的主要技术指标___________、__________、__________、________、__________。
高频小信号放大器课件
设计电路元件参数
根据电路形式和性能指标，设 计电路中电阻、电容、电感等 元件的参数值。
仿真验证
使用仿真软件对设计的高频小 信号放大器进行性能仿真验证
，确保满足设计要求。
元件选择与匹配
元件选择
01
根据电路设计要求，选择合适的电阻、电容、电感等元件，确
高增益与低噪声
研发具有高增益和低噪声的高频小信号放大器， 提高信号的信噪比。
宽带与高线性度
研发具有宽带和高线性度的高频小信号放大器， 提高信号的频率响应和线性度。
高稳定性与可靠性
提高高频小信号放大器的稳定性和可靠性，确保 其在各种环境下的正常工作。
感谢您的观看
THANKS
要求。
优化调整
根据调试结果，对电路参数或元件 进行优化调整，进一步提高放大器 的性能指标。
可靠性测试
对调试和优化后的高频小信号放大 器进行可靠性测试，确保在实际应 用中具有稳定可靠的性能表现。
05
高频小信号放大器常见问 题与解决方案
噪声问题
01
总结词
噪声问题是高频小信号放大器中常见的问题之一，它会影响信号的清晰
高频小信号放大器课件
目录
• 高频小信号放大器概述 • 高频小信号放大器分类 • 高频小信号放大器性能指标 • 高频小信号放大器设计 • 高频小信号放大器常见问题与解决方案 • 高频小信号放大器发展趋势与展望
01
高频小信号放大器概述
定义与特点
总结词
高频小信号放大器是一种电子设备，用于放大微弱的高频信 号。
稳定性问题
总结词
稳定性问题是指高频小信号放大器在工作过程中，由于外部干扰或内部参数变化等原因， 导致放大器性能不稳定，输出信号失真或振荡。
高频电子线路第二章 高频小信号放大器
(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。 (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。
结论：
以上这些质量指标，相互之间即有联系又有矛盾。 增益和稳定性是一对矛盾，通频带和选择性是一 对矛盾。
应根据需要决定主次，进行分析和讨论。
4、 晶体管的高频小信号等效电路
形式等效电路（网络参数等效电路） 包括：Y参数、h参数、z参数、s参数等效电路 混合π型等效电路(物理模拟等效电路)
2.2.1 单管单调谐放大器※
1.电路组成及特点
●右图是一个典型的单管单调谐放大器。
Ｃ b 与 Ｃ c 分别是和信号源（或前级放大器）、 负载（或后级放大器）的耦合电容, Ｃe是旁路
UCC R2 L Cc
电容。 ●电容Ｃ与电感Ｌ组成的并联谐振回路作为晶 体管的集电极负载 , 其谐振频率应调谐在输入 有用信号的中心频率上。 ● 回路与晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方 式 , 这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。 ● 负载（或下级放大器）与回路的耦合采用自 耦变压器耦合和电容耦合方式, 这样, 既可减弱 负载（或下级放大器）导纳对回路的影响 , 又 可使前、 后级的直流供电电路分开。 ● 另外 , 采用上述耦合方式也比较容易实现前、 后级之间的阻抗匹配。
指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程 度。 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。
第二章习题解答.doc
8第二章 高频小信号放大器典型例题分析与计算例2-1 图2-18所示电路为一等效电路，其中L =0.8uH,Q 0=100,C =5pF,C 1 =20pF,C 2 =20pF,R =10k Ω,R L =5k Ω，试计算回路的谐振频率、谐振电阻。
题意分析 此题是基本等效电路的计算，其中L 为有损电感，应考虑损耗电阻0R (或电导0g )。
解由图2-18可画出图2-19所示的等效电路。
图2-18 等效电路 图2-19 等效电路(1)回路的谐振频率0f由等效电路可知L =0.8H μ，回路总电容C ∑为12122020515(pF)2020C C C C C C ∑⨯=+=+=++则0f ==45.97(MHz)=(2)R L 折合到回路两端时的接入系数p 为211212121112C C p C C C C C C ωω===++则9()2233110.50.0510s 510L P R -=⨯=⨯⨯ 电感L 的损耗电导0g 为0660011245.97100.810100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯ ()643.3010s -=⨯总电导 23-3031110.0433100.05101010L g g P R R ∑-=++=+⨯+⨯⨯ ()30.193310s -=⨯谐振电阻 ()P 1 5.17k R g ∑==Ω例2-2 有一个RLC 并联谐振电路如图2-20所示，已知谐振频率f 0=10MHz,L =4μH ,Q 0=100,R =4k Ω。
试求(1)通频带20.7f ∆;(2)若要增大通频带为原来的2倍，还应并联一个多大电阻?题意分析 此题是一个RLC 并联谐振电路的基本计算，了解通频带的变化与回路电阻的关系。
解 (1)计算通频带电感L 的损耗电导0g 为 图2-20 RLC 并联谐振回路066001121010410100g LQ ωπ-==⨯⨯⨯⨯⨯()639.810s -=⨯回路总电导6031139.810410g g R ∑-=+=+⨯⨯ ()6289.810s -=⨯10回路的有载品质因数L Q 为666011g 21010410289.810L Q L ∑ωπ--==⨯⨯⨯⨯⨯⨯13.74=回路通频带()()6600.7101020.72810Hz 0.728MHz 13.74L f f Q ∆⨯===⨯= (2)若通带增大一倍，即20.71.456MHz f ∆=，计算应再并多大电阻R '根据题意要求通频带增大一倍，则回路的有载品质因数应减小一倍，即16.872LL Q Q '== 对应的'g ∑应该增大一倍，即 ()6'2579.610s g g ∑∑-==⨯ 因为0'11g g R R∑=++' 所以0''11g g g g R R ∑∑∑⎛⎫=-+=- ⎪'⎝⎭()6289.810s -=⨯则 3.45k R '=Ω图2-21 单调谐放大电路11例2-3 单调谐放大器如图2-21所示。
魏俊平 高频电子线路 第2章 高频小信号选频放大器
R. S
Us
L rC
解：1. 计算不考虑 RS、 RL时的回路固
RL
有特性：f0、Q、RP、BW0.7
f0
2
1 LC
(
2
1
)Hz 465kHz
586 106 200 1012
586 106
Q
LC r
200 1012 12
143
RP
L Cr
(
586 106 200 1012
Is'U
' o
IsU12
I's
I sU 12 U 'o
U 12 U 13
Is
1 n1
Is
1mA 5
0.2 mA
Uo
U13 n2
U
' o
n2
I
' s
Re
0.2 30.6 V
n2
10
0.612 V
思考讨论题
1. LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对 回路特性的影响。
2.1 LC谐振回路
2.1.3抽头谐振回路 2.电容分压式
【例2-3、2-4】
第2章 高频电路基础
例 2-3 如图， 抽头回路由电流源激励，忽略回路本 身的固有损耗，试求回路两端电压 u1(t) 的表示式及 回路带宽。
29
例2.4 下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝， N13 = 50 匝，N45 = 5 匝，L13= 8.4 mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW, RL= 2.5 kW, 求有载品质因数Qe、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。
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 = 。
高频电子线路教案 第二章 小信号选频放大器
1、Cj L j R C j L j R Zp ωωωω11)(+++= )1(C L j R CLωω-+≈ R = )C1L (X ωω-= (1) 谐振条件：当回路总电抗X=0时，回路呈谐振状态(2)并联谐振阻抗CRLZ po ==p R jXR C L Z P +=（呈纯电阻，且取最大值）0X =ω1L -设初级线圈数为N1，，次级线圈数为N2。
在变压器紧耦合时，负载电阻载R‘L的关系为R‘L＝（N1/ N2）2 R L2. 自耦变压器的耦合联接3. 变压器自耦变压器的耦合联接1. 组成2. 元件作用3. 工作原理高频信号电压互感耦合基极电压管子be结回路谐振电压互感耦合负载电流i L在负载上产生较大的高频信号电压二、电路分析1.直流通路2. 交流通路3. 高频Y参数等效电路晶体管接入回路的接入系数n 1＝负载接入回路的接入系数n 2＝I‘S＝n1 2 I S＝n1 Y fe Ug‘oe＝n1 2 g oe，C‘oeg‘L＝n2 2 g L，C‘＝G ∑＝g‘oe＋g‘C ∑＝C‘oe＋C‘导纳Y ∑＝G ∑＋jw C输出电压U‘o＝－I‘s / Y ∑＝－n三、性能指标分析3. 电抗曲线一个是串联谐振频率f s，另一个是并联谐振频率4. 四端陶瓷滤波器及电路符号5. 陶瓷滤波器的优缺点二、声表面波滤波器1. 声表面波滤波器基本结构、符号和等效电路2. 声表面波滤波器工作原理3. 均匀叉指换能器的频率特性－均匀叉指换能器是指长、指宽以及指距均为一定值的结构4.非均匀叉指换能器5. 声表面波滤波器的优点6. 声表面波滤波器与放大器的连接。
08-第二章——高频小信号放大器解析
第二章 高频小信号放大器
1. Y参数等效电路
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 y11 U 1 y12 U 2
I 2 y21 U 1 y22 U 2
i1
+
I1 yi U 1 yr U 2
U1
I 2 y f U 1 yo U 2
-
i1 + u1
ｙf越大, 表示晶体管的放大能力越强；
ｙr越大, 表示晶体管的内部反馈越强。 ｙr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。
第二章 高频小信号放大器
Y参数的物理意义
yie
Ib Ub
UC 0
输入导纳
yi yru2
第二章 高频小信号放大器
放大器 特点
工作频率高，中心频率几百KHz-几百MHz
具有选频特性，一般负载采用谐振回路 晶体管工作在线性区，可看成线性元件，可用双端网 络参数微变等效电路来分析。
按所用负载的性质分为谐振放大器和非谐振放大器。 谐振放大器——采用谐振回路作为负载的放大器，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
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y U fb eb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
Ie y U fc bc yocUec
第二章 高频小信号放大器
Ｙ参数法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。
高频电路小信号谐振放大器
信息工程学院
6
1 BJT、FET器件的混合π型等效模型及其参数
ib
ube
ic
I2
uce
(a) 共发射极接法
b
rbb/ b/
Cb/c
c
ib
ube
r g u C b/e
b/e
m b/e
Au
Uo
(2-3-5)
由图2-3-2 c中 U i
Y L/ 先求T 1
n 1 1 2(gpj 的集电极电压 U
C 1j1Ln2 2Y ie)2
，由图2-3-2 c中
c
IcU cY o1eU iY fe U cY L /
Uc
Yfe Ui Yoe1 YL/
I2
U2
U10
称为输出短路时的输入导纳 称为输出短路时的正向传输导纳 称为输入短路时的反向传输导纳
称为输入短路时的输出导纳
信息工程学院
14
Y11Yie1rb g/b b(/eg b/ejC jb/eCb/e)
Y12Yre1rb/b (gjb /eC b/cjCb/e)
26
1. 放大器的输入导纳
Ib Yre1 U c Yfe1 Ui Ic
n1
3 2
由图2-3-2 b可得到：
Ui
Yie1
Yoe1 Uc
L1 1
g C1
p n22Yie2
高频小信号放大器的基本性能指标
因此，需要在回路上并联7.97 kΩ的电阻。
第２章 高频小信号放大器
5. 常用阻抗变换电路
为了减小信号源及负载对谐振回路的影响，除了增大RS、
RL外，还可以采用阻抗变换电路。常用的阻抗变换电路有变
变压器的功能有
变压： 变流： 变阻：
U1 N L 1 1 U 2 N 2 L2
I1 N 2 I 2 N1
(3) 以上所知品质因数均是指回路没有外加负载时的值， 称为空载品质因数，用Q0来表示。当回路有外加负载时，品
质因数要用有载品质因数值Qe
第２章 高频小信号放大器
3.
并联谐振回路在高频小信号放大器、高频功率放大器、
混频器以及正弦波振荡器中常用如图2-3所示的中频放大器。
图2-3 中频放大器
第２章 高频小信号放大器
第２章 高频小信号放大器
2.1 小信号谐振放大器的分类和性能指标 2.2 LC并联谐振回路
2.3 高频小信号放大器
2.4 集成选频放大器 2.5 仿真设计与应用 小结 习题
第２章 高频小信号放大器
本章要点
·
·
·
本章难点 · · ·用Multisim 10.0仿真分析高频小信号放大器
第２章 高频小信号放大器
为纯电阻且为最大，可以用R0表示，式(2-1)变为
Z p R0 L Cr
(2-2)
第２章 高频小信号放大器
并联谐振回路的谐振频率为
0
1 LC 或 f 0 1 2π LC
(2-3)
在LC谐振回路中，为了评价谐振回路损耗的大小，常引 入空载品质因数Q0。 Q0定义为回路谐振时的感抗(或容抗)与 回路等效损耗电阻r之比，即
100(kHz )
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2. 4小信号谐振放大器
2.4.2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。设放大器有n级.各级电压增益振幅分别为Au1 ， Au2 ， Au3 ， …… Aun 则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积，即
如果每一级放大器的结构和参数均相同.则总电压增益振幅为
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2. 2高频小信号放大器的功能
2.2.2高频小信号放大器的主要性能指标
高频小信号放大器的主要性能指标有谐振增益、通频带和选择 性等。它的典型幅频特性曲线如图2-1所示.图中f0为有用信号的中心 频率.即放大器的谐振频率。由图2-1可说明放大器主要性能指标的含 义如下。 谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益A VO(或功率增益)， 其值可用分贝(dB)数表示。它用来说明放大器对有用信号的放大能力， 一般希望每级的增益越大越好。 通频带是指放大器的增益比谐振增益下降3 dB时.所对应的频率 范围用BW0.7表示.如图2-1所示。为了不失真地放大有用信号BW0.7 应 大于有用信号的频谱宽度。
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2. 4小信号谐振放大器
2.电路性能分析 为了分析单级单调谐放大器的电压增益.图2-13给出了其等效电 路。 在单级单调谐放大器中.选频功能由单个并联谐振回路完成.所以 单级单调谐放大器的矩形系数与单个并联谐振回路的矩形系数相同. 其通频带则由于受晶体管输出阻抗和负载的影响.比单个并联谐振回 路要宽。 从对单级单调谐放大器的分析可知.其电压增益取决于晶体管参数、 回路与负载特性及接入系数等.所以受到一定的限制。如果单级放大 器的电压增益较小而不能满足要求时.可采用多级放大器。另外.单级 单调谐放大器的矩形系数不好.即选择性较差.可以采用参差放大器和 双调谐放大器加以改善。
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2. 4小信号谐振放大器
2. 4. 1单级单调谐放大器
电路组成及特点 图2-12是一个典型的单级单调谐放大器。Cb与Cc分别是和信号源 (或前级放大器)与负载(或后级放大器)的藕合电容. Ce是旁路电容。电 容C与电感L组成的并联谐振回路作为晶体管的集电极负载.其谐振频 率应调谐在输入有用信号的中心频率上。回路与本级晶体管的藕合采 用自藕变压器藕合方式，这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。 负载(或下级放大器)与回路的藕合采用自藕变压器藕合和电容藕合方 式，这样既可减弱负载(或下级放大器)导纳对回路的影响，又可使前、 后级的直流供电电路分开。另外，采用上述藕合方式也比较容易实现 前、后级之间的阻抗匹配。
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2. 4小信号谐振放大器
为了保证对信号的选择性要求.声表面波滤波器在接入实际电路 时必须实现良好的匹配。图2-18所示为一接有声表面波滤波器的预中 放电路.滤波器输出端与一宽带放大器相接。 2.集成宽带放大器 1)组合电路集成宽带放大器 在集成宽带放大器中广泛采用共发一共基电路如图2-19所示。 2)负反馈集成宽带放大器 调节负反馈电路中的某些元件参数.可以改变反馈深度.从而调节 负反馈放大器的增益和频带宽度。如果以牺牲增益为代价.可以扩展 放大器的频带.其类型可以是单级负反馈.也可以是多级负反馈。
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2. 4小信号谐振放大器
声表面波滤波器是在经过研磨抛光的极薄的压电材料基片上.用 蒸发、光刻、腐蚀等工艺制成两组叉指状电极.其中与信号源连接的 一组称为发送叉指换能器.与负载连接的一组称为接收叉指换能器。 当把输入电信号加到发送换能器上时.叉指间便会产生交变电场。由 于逆压电效应的作用.基体材料将产生弹性变形.从而产生声波振动。 向基片内部传送的体波会很快衰减.而表面波则向垂直于电极的左、 右两个方向传播。向左传送的声表面波被涂于基片左端的吸声材料所 吸收.向右传送的声表面波由接收换能器接收。由于正压电效应.在叉 指对间产生电信号.并由此端输出。 声表面波滤波器的滤波特性.如中心频率、频带宽度、频响特性 等一般由叉指换能器的几何形状和尺寸决定。这些几何尺寸包括叉指 对数、指条宽度a、指条间隔b、指条有效长度L和周期长度M等。
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
所以Y参数又称为短路导纳参数.即确定这4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。
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
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(2-30 )中就可求得。通 过查阅晶体管手朋一也可得到各种型号晶体管的Y参数。
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2. 4小信号谐振放大器
对照工作于临界稠合状态的双调谐放大器和临界偏调的双参差放 大器可以发现.二者的谐振曲线是相同的。它们均由两个谐振回路组 成.但前者两个回路调谐于同一个频率.后者两个回路调谐于不同频率。 前者仅一级放大.增益较小;后者为两级放大.增益较大。
2.4.4集中选频放大器
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下一页返回Fra bibliotek2. 3分析小信号放大器的有关知识
根据变压器的电压变换关系.即
可得
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
2)自藕变压器藕合连接的变比关系 图2-8是自藕变压器藕合连接形式.其变比关系的分析与变压器藕 合相同。同理可得
3)双电容分压祸合连接的变比关系 图2一9为双电容分压祸合连接形式.其变比关系可以应用串并联 等效互换的关系求得.
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
回路的谐振频率为
回路的特性阻抗为
回路的品质因数为
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
同样可得出并联回路的谐振曲线和相移曲线.如图2一5所示 3.串并联谐振回路的特性比较 串并联回路的特性比较如表2-1所示。 4.串并联阻杭的等效互换 串并联阻抗的等效互换电路如图2-6所示。 5.并联谐振回路的搞合连接与接入系数 1)变压器祸合连接的变比关系 图2-7是变压器祸合连接形式。根据功率关系 可得
Q0越大.说明回路电抗元件储能越大而损耗的能量越小。用S表 示的回路的选择性(也称谐振曲线方程)为
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
它表示当回路调谐不变、信号源频率改变时.谐振回路电流的相对 幅值变化规律。 于是可绘出串联谐振回路在不同Q0值上的谐振曲线和相移曲线. 如图2-3所示。由图可见, Q0值越大,谐振曲线越尖锐,相移特性越陡峭; Q0值越小,曲线就越平坦。 2.并联谐振回路 L C并联谐振回路如图2-4所示。图中r代表线圈L的等效损耗电 阻.由于电容器的损耗很小.其损耗电阻可以略去。下面按照与串联LC 回路对偶关系.直接给出并联LC回路的主要基本参数。 回路的总导纳为
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
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4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6种组合方式.也就是说有6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
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2. 4小信号谐振放大器
谐振频率处电压增益振幅为
n级放大器通频带为
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2. 4小信号谐振放大器
2.4.3双调谐回路谐振放大器
改善单级放大器的通频带和选择性可以采用双调谐放大器。双 调谐放大器是指集电极采用双调谐回路作为负载的一种放大器.可分 为互感藕合和电容藕合两种类型。现以互感藕合双调谐放大器为例进 行分析。图2-14(a) (b)分别是其电路图和高频等效电路.图2-14(c)是将 晶体管输出电流源和输出导纳折合到L1C1两端.负载导纳折合到L2C2 两端后的等效电路。 3种稠合情况时的谐振曲线如图2-15所示。 临界藕合是比较常用的情况.可求出相应的通频带和矩形系数
第2章高频小信号放大器
2.1概述 2.2高频小信号放大器的功能 2.3分析小信号放大器的有关知识 2.4小信号谐振放大器 2.5各种滤波组件 2.6谐振放大器的制作、调试和检测
2.1概述
高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、雷达等接收设备 中.其主要功能是从所接收的众多电信号中选出有用信号并加以放大. 而对其他无用信号、干扰与噪声进行抑制.以提高信号的质量和抗干 扰能力。高频小信号放大器是指放大高频小信号(中心频率在几百千 赫到几百兆赫.频谱宽度在几千赫到几百兆赫,振幅在微伏至毫伏量级 的范围内)的放大器。因此,高频小信号放大器不但需要有一定的增益. 而且需要有选频能力。前者由双极型晶体管(以下简称晶体管)、场效 应管或集成电路等有源器件提供.后者由LC谐振回路、陶瓷滤波器、 石英晶体滤波器和声表面波滤波器等选频器件实现。高频小信号放大 器也广泛用于其他电子设备中,如测量仪器、发射机等。
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
在某一频率上.回路的感抗与容抗相等时.回路的总阻抗Z=r最小. 此时电流与电压同相.回路发生串联谐振.由此可得串联谐振频率为
谐振时容杭与感杭数值相等· 通常称它们为回路的特性阻抗以ρ表 示，即
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2. 3分析小信号放大器的有关知识
回路的特性阻杭与回路固有损耗电阻的比值.称为回路的固有品 质因数，用Q0表示.即
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2. 2高频小信号放大器的功能
2. 2. 1高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器主要有两类:一类是以谐振回路为负载的谐振 放大器;另一类是以集中选择性滤波器为负载的集中选频放大器。谐 振放大器常以晶体管等放大器件与LC并联谐振回路或稠合谐振回路 构成.它又可分为调谐放大器(通称高频放大器)和频带放大器(通称中 频放大器)。前者的谐振回路需对外来不同的信号频率进行调谐,后者 的谐振回路的谐振频率固定不变。集中选频放大器是把放大和选频两 种功能分开处理.放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担,目前一般 都采用集中宽频带放大器。集中选择性滤波器常用的有LC带通滤波 器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等,这些滤波器都可 作为部件在专业工厂生产。因此,采用集中选频放大器的电路简单、 性能可靠、调整方便。