高频小信号放大器

高频小信号放大器()

一、学习目标与要求

1.掌握单调谐回路谐振放大器工作原理的分析方法，理解提高稳定性措施；

2.了解同步调谐放大器和双参差调谐放大器工作原理；

3.了解双调谐放大电路，能够识读各种类型的谐振放大器电路；

4.了解集中选频放大器电路；了解噪声概念； 二、学习要点

（一）高频小信号放大器的分类 （l ）按器件分类

高频小信号放大器若按器件分可分为晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器。 (2)按通带分类

高频小信号放大器若按通带分可分为窄带放大器、宽带放大器。 （3）按负载分类

高频小信号放大器若按负载分可分为谐振放大器、非谐振放大器。

本章重点介绍单级窄带负载为I ．C 调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。对其他器件的单级谐振放大器、各种级联放大器以及集成电路放大器这略加讨论。

（二） 高频小信号放大器的质量指标 1.增益（放大系数）

放大器输出电压Vo(或功率P 。)与输入电压V i （或功率P i ）之比，称为放大器的增益或放大倍数，用A v （或A P ）表示（有时以dB 数计算）。我们希望每级放大器在中心频率（谐振频率）及通频带处的增益尽量大，使满足总增益时级数尽量少。

电压增益：i

o

v V V A =

(6-1) 功率增益：i

o

P P P A =

（6-2） 2.通频带

放大器的电压增益下降到最大值的0，7（即v ／1）倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用B ＝2△f 0.7表示，如图3－l 所示。2△f 0.7也称为3分贝带宽。

图6－1 高频小信号放大器的通频带

与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数Q e 。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变窄，并且，通频带愈宽，放大器的增益愈小。

3．选择性

从各种不同频率信号的总和（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。 矩形系数（见图6-2）：7

.01

.01.022f f K r ∆∆=

(6-3) 2△f 0.1为放大倍数下降至0．1处的带宽，K r0.1愈接近于1越好。K r0.1表示对邻值干扰的抑制能力。

图6-2 理想的与实际的频率特性

4．工作稳定性

工作稳定性是指在电源电压变化或器件参数变化时，增益、通频带、选择性三个参数的稳定程度。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。

5．噪声系数

放大器的噪声性能可用噪声系数表示：

（输出信噪比）

输入信噪比）

no so ni si F P P P P N /(/=

(6-4)

N F 越接近1越好。在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用，

因此要求它的噪声系数应尽量小。

以上这些要求，相互之间既有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛盾，通频带和选择性是一对矛盾。因此应根据需要决定主次，进行分析和设计。

（三） 晶体管高频小信号等效电路与参数 高频小信号放大器由于信号小，可以认为它工作在晶体管的线性范围内，常采用有源线性四端网络进行分析。y 参数等效电路和混合π等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型。

y 参数与混合π参数有对应关系，y 参数不仅与静态工作点有关，而且是工作频率的函数。 晶体管在高频运用时，它的等效电路不仅包含着一些和频率基本没有关系的电阻，而且还包含着一些与频率有关的电容，这些电容在频率较高时的作用是不能忽略的。

晶体管在高频运用时s 它的等效电路主要有两种表示方法，形式等效电路和物理模拟等效电路（混合t 等效电路）。

1．形式等效电路（y 参数等效电路）

形式等效电路把晶体管等效为有源四端网络，高频等效电路中主要采用y 参数进行分析，即U 1、U 2，为自变量，I 1，、I 2为参变量。

图6-3 为晶体管共发电路的y 参数等效电路。

1111122I y U y U =+ （6-5） 2211222I y U y U =+ （6-6）

其中，211110/|i U y y I U ===称为输出短路时的输入导纳；

112120/|r U y y I U ===称为输入短路时的反向传输导纳； 221210/|f U y y I U ===称为输出短路时的正向传输导纳； 122220/|o U y y I U ===称为输入短路时的输出导纳。 2．物理模拟等效电路（混合π等效电路）

图6-4为晶体管混合π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１０k Ω～１０M Ω。

ｒce ：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上。 ｃ

b ′e ：发射结电容, 约１０ ｃ

b ′

c ：集电结电容, ｇ

m ：晶体管跨导,

3．混合π等效电路的简化

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：

C M =(1+g m R ′L )C b ′c (2.1)

即把C b ′c 的作用等效到输入端, 这就是密勒效应。其中g m 是晶体管跨导, R ′L 是考虑负载后的输出端总电阻, C M 称为密勒电容。

另外, 由于r ce 和r b ′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（6—4）所示。