高频谐振放大器(1)

K0
U0 Ub
p1p2Yfe
(p12goe p22gie
g0)
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2. 放大器的性能参数 (3) 电压放大倍数
•
KV
U
•
c
Ub
Y fe Yoe YL'
K0
U0 Ub
p1p2Yfe (p12goe p22gie
g0)
(4)
通频带 B0.707
fo QL
其中：
fo 1/(2π LC ) QL 1/(0Lg )
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3. 参差调谐放大器 单回路
双回路
多级参差调谐放大器，就是各级 的调谐回路和调谐频率都彼此不同。
目的是增加放大器总的带宽，同 时又得到边沿较陡峭的频率特性。
(a) 单、 双回路特性
(b) 总特性
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3. 参差调谐放大器
输入电路： 采用单调谐回路.
输出电路： 采用双调谐回路.
图 3-9 电视机高频放大器的简化电路
按频带宽度 ②分类
按有源器件
窄带放大器 宽带放大器
以分立元件为主的高频放大器 以集成电路为主的集中选频放大器
③ 对高频小信号放大器的主要要求
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3.1 高频小信号放大器
① 功用 ②分类
③ 主要要求 ☆ 增益要高，也就是放大量要大。 ☆ 频率选择性要好。频带宽度和矩形系数。 ☆ 工作稳定可靠。 ☆ 接收机前级放大器内部噪声要小。
因为放大器本身的噪声越低，接收微弱信号的能力就越强。
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一、电路结构和工作原理
（1）直流偏置电路
典型高频小信号谐振放大器实际线路
Rb1、Rb2：基极分压式偏置电阻； Re：射极负反馈偏置电阻，稳定静态工作点； Cb、Ce：高频旁路电容。
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一、电路结构和工作原理
（2）高频交流等效电路 输出回路
2. 分类： ①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。 集成选频放大器，如晶体滤波器、 陶瓷滤波器或声表面波滤波器等。
集成选频放大器只适用于固定频率的选频放大器， 图3-10。
Y参数方程
在忽略rbe
及满Cb足'e Cb'c
Y参数与混Π参数之间的关系为 ：
I时b ， YieU b YreUc
I Y U Y U Yie
Yoe Yfe
jCb'e
c
fe b
oe c
1 jCb'e
jCb'c gm
rbb
j
说明：
Cb'erbb gm
① Y参数与工作频率有关，是频率的复 函数。
(1)
Yi
Ib U b
Yie
YreYfe Yoe YL
(2)
Ic
U Y U b
Y0
Ic Uc
YfeUb +YoeUc
re c
is 0
Y0
Ic Uc
is 0
Yoe
第一项为晶体管内部参数；
YreYfe YS Yie
Y Y s
ie
第二项是反向传输导纳Yre引入的。
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2. 放大器的性能参数 (3) 电压放大倍数KV
便携式发射机：毫瓦级； 无线电广播电台：几十千瓦， 甚至兆瓦级。
3、效率
A(甲)类状态（ηmax= 50%）; B(乙)类状态（η max＝78.5％）； C(丙)类状态，高频功率放大器多工作在此状态。
高频功率管内部结构
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高频功率管内部结构
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高频功率管外部结构
(a)和(b)为四引线结构， 其中两条引线为发射极(宜接成 共发组态)或基极(宜接成共基 组态)，目的是减小输入和输出 公共极端点上的引线电感。
1 jCb'erbb
② 当放大器工作在窄带时，Y参数变 化不大，可将Y参数看作常数。
1 jCb'erbb
Yre
jCb'c 1 jCb'erbb
③ Y re的反馈，使放大器存在着工作 不稳定的问题。
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二、放大器性能分析 2. 放大器的性能参数
(1) 输入导纳Yi (2) 输出导纳Yo (3) 电压放大倍数K (4) 通频带B0.707 (5)矩形系数Kr0.1
第三章 高频谐振放大器
本章主要内容：
（1）高频小信号谐振放大器 （2）高频谐振功率放大器
本章的重点：
（1）高频小信号谐振放大器的电路、工作原理和分析方法 （2）C类高频谐振功率放大器的工作原理和分析方法 （3） C类高频谐振功率放大器的外部特性
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3.1 高频小信号放大器
① 功用 放大各种无线电设备中的高频小信号， 以便作进一步的变换和处理。
Ib YieU b YreUc
程 Ic YfeU b YoeUc
.
Yre Uc 代表晶体管内部反馈作用。
.
Yfe Ub 代表晶体管正向传输能力。
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1. 晶体管的高频等效电路
(3)Y参数方程
Ib YieUb YreUc Ic YfeUb YoeUc
(2)Y参数等效电路
输入导纳：
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四、高频谐振放大器的稳定性
1. 放大器的稳定性 谐振放大器中存在不稳定性问题。
因为晶体管 的C反b馈'c ，使放大器引起自激！
放大器输入导纳：
r 忽略
b的b'影响
Yi
Ib Ub
Yie
YreYfe Yoe YL
Yie
Yir
g Yfe
1
gm
jCπ rbb
m
Yre
－jC 1 jCπrbb
单级放大器归一化频率特性
1 12
（3）设多级放大器各回路的带宽及Q值相同，即α相同，
多级放大器归一化频率特性
n (1 2)n/2
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1．多级单调谐放大器
多级放大器频率特性：
通频带： Bn
21/ n
1
f0 QL
n (1 2 )n/2
矩形系数： K0.1
1001/ n 1 21/ n 1
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2. 提高放大器稳定性的方法
中和法的应用
某收音机实际电路
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2. 提高放大器稳定性的方法
（2）失配法
输入导纳：
Yi
Ib Ub
Yie
YreYfe Yoe YL
YL Yib
Yie
（共基电路输入导纳较大！）
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2. 提高放大器稳定性的方法
（2）失配法
通过增大负载导纳，进而增大总回路导纳，使输出电路失配，输出电压 相应减小，对输入端的影响也就减小。
随着n的增加，总带宽将减小，矩形系数有所改善。
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2. 多级双调谐放大器
采用多级双调谐放大器可以改善放大器的频率选择性。 设各级均采用同样的双回路，并选择临界耦合。
单级双调谐回路归一化 频率特性
多级双调谐回路归一化 频率特性
4 1/ 2
1
4
n
1
4
4
n / 2
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2. 多级双调谐放大器
Yi
Ib Ub
Yie
YreYfe Yoe YL
Yie
Yir
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2. 提高放大器稳定性的方法 ①从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳Yre。 ②从电路上消除晶体管的反向作用，使它单向化。
（1）中和法
+ ui-
中和法 失配法
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2. 提高放大器稳定性的方法
（1）中和法
根据电桥平衡：
1
j0Cn
j0L1
1
j0Cbc
j0 L2
中和条件：
Cn
L1 L2
Cbc
N1 N2
Cbc
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2. 提高放大器稳定性的方法
中和法的局限性：
①中和电容Cn只能在某一个频率点起到完全中
和的作用，对其它频率只能有部分中和作用。 ②如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等 因素的影响，则中和电路的效果是很有限的。 ③中和法应用较少，一般用在某些收音机电路中。
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电流源的
2. 放大器的性能参数
内导纳
负载
导纳
(1)
信号源 电流源
Yi
Ib Ub
Ib YieUb +YreUc
Uc
Yfe Ub Yoe YL
Yi
Ib U b
Yie
YreYfe Yoe YL
第一项为晶体管内部参数；
第二项是反向传输导纳Yre引入的。
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2. 放大器的性能参数
(c) 和 (d) 为 两 线 结 构 ， 金 属 底座为基极或发射极，宜接成共 基组态或共发组态。
在器件手册中，指定用作线性功率放大器的高频功率 管不宜丙类工作，否则放大器功率增益将偏低。
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3.2
4、高频功放与低频功 放的区别
高频功率放大器的原理与特性
共同点都要求输出功率大和效率高，但二者的工作频率和 相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。
(5)矩形系数
单调谐回路放大器，故:
Kr0.1=9.95
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三、多级谐振放大器
在应用时，多级放大器满足增益及频率选择性等方面的要求。
1．多级单调谐放大器
（1）各级放大器的谐振频率相同；
（2）设各级谐振时的电压放大倍数为K01、 K02、 …、 K0n，则总的电压放大倍
数：
K0 K01K02K0n
i i b
正向传输导纳：
c
Y u Y u ie
fe
be uce 0 近似于gm跨导或电导
be uce 0
输出导纳：
Yoe
i2 u ce
ube 0
反向传输导纳：
Yre
ib u ce
ube 0
注意：以上短路参数为晶体管本身的参数，只与晶体管的特征有关，
与外电路无关，又称为内参数。
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二、放大器性能分析
K U0 p2Yfe Ub p1(Yoe YL )
p N45 N 2
13
Y'L
1 p12
(G0
jC
1 jL
p22YL )
令 YL Yie
对应谐振
阻抗R0
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(3‘) 电压放大倍数K0
K U0
p1p2Yfe
百度文库
Ub
谐振时放大器电压增益:
(p12Yoe
p
Y2
2 ie
g0
jC
1) jL
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3. 集中选频放大器组成框图 （1）
注意的问题：使集成放大器与集中滤波器之间实现 阻抗匹配。
（2）
在滤波器之前加一前置放大器，以补偿滤波器的衰减。
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3.2 高频功率放大器的原理与特性
1、主要功用
是放大高频信号，并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。
2、输出功率
jC
Yir
j GL
0C gm
1
j2QL
0
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四、高频谐振放大器的稳定性
1．放大器的稳定性
Yir
分析
①当回路谐振时Δω=0，Y ir为
j
0C gm
GL
1
j2QL
0
一电容;
②当ω>ω0时, Δω>0 Yir的电导 为正，是负反馈;
③当ω<ω0时，Δω<0 Yir的电导 为负，是正反馈，将引起放大器的 不稳定。
工作频率 相对频宽
负载
高频功放 很高。几百KHz
~ 几百MHz, 甚至 几万MHz.
低频功放 低。一般在20 Hz ~ 20 KHz.
很窄 一般采用选频网络
宽 不能采用调谐负载，
而要用电阻、 变压器等 非调谐负载。
5、分析方法 近似条件下进行，折线分析法。
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一、工作原理
电路组成： ①输入回路 ②谐振回路 ③晶体管
(1) 混Π等效电路
c b
e
注意：C 和 rbb'在高频运用时不利！
C : 可能会引起放大器自激。
r :共基电路中引起高频负反馈，降低晶体管电流放大倍数。
bb'
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1． 晶体管的高频等效电路 (2)Y参数等效电路
+
ube
-
c
b
阻抗R：U=IR
导纳Y （或G） ：I=YU e
+
uce
-
Y参 数 方
图 3-12 晶体管高频功率放大器的原理线路
常采用平面工艺 制造的NPN高频大功率晶 体管，它能承受高电压和 大电流。
如何保证工作在C类？
输入回路 晶体管
典型高频小信号谐振放大器实际线路
放大器组成 ①输入回路 ②晶体管 ③输出回路
由输入变压器构成，隔离信号源与放大器间的直流联系， 能耦合交流信号，同时还能实现阻抗的匹配与变换。 是放大器的核心，电流控制和放大作用。 LC并联谐振回路，输出变压器 及负载YL
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二、放大器性能分析 1． 晶体管的高频等效电路
因此，失配法是用牺牲增益来换取电路的稳定。
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四、高频谐振放大器的稳定性 考虑外部反馈引起的不稳定性！
电磁干扰的耦合途径： （1）电容性耦合 （2）电感性耦合 （3）公共电阻耦合 （4）辐射耦合
接地问题：是控制干扰的重要方法。
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五、高频集成放大器
1 . 优点： 线路简单、 性能稳定可靠、 调整方便等， 应用越来越 广泛。
C p12Coe C p22Cie
g p12goe g0 p22gie
考虑内参数
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2. 放大器的性能参数 (3) 电压放大倍数
•
KV
U
•
c
Ub
Y fe Yoe YL'
(4) 通频带
K0
U0 Ub
p1p2Yfe
(p12goe p22gie g0 )
B0 .7 0 7
fo QL
忽略管子内部的
反馈，即Y re =0。
交流等效电路
由右边电 路可知
•
•
Uc
Y fe Yoe
Ub YL'
•
高频等效电路
KV
U
•
c
Ub
Yfe Yoe YL'
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(3) 电压放大倍数K0
K U0 Ub
Uc
Yfe Ub Yoe YL
.
UC
p1 p2
.
U0
p 1
Y'L
p 2 p N12 N 1 13