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第3章 高频小信号放大器
❖ 无线电通信的特点是接收机接收到的无线电 信号通常是微弱的，必须首先对它进行放大。
❖ 高频小信号放大器是无线电通信设备必需的 功能电路，它的作用是对微弱的高频小信号 进行不失真的放大。常见的无线电接收机的 高频和中频放大器都是高频小信号放大器。
高频小信号放大器
❖ 高频小信号放大器按所用器件可分为晶体管、场效 应管和集成电路放大器；按所用负载性质可分为谐 振和非谐振放大器。
❖ 谐振放大器（resonant amplifier），就是用LC谐振 回路作负载的放大器。由于谐振回路有选频特性， 所以谐振放大器对接近谐振频率的信号，有较大增 益；对远离谐振频率的信号，增益很小。所以谐振 放大器既有放大作用，又有选频滤波作用。
非谐振放大器
❖ 非谐振放大器是由各种滤波器（LC集中选择 性滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器、 石英晶体滤波器）和阻容耦合放大器组成的。 由滤波器选頻，放大器提供电压增益。其性 能稳定，无需调整，便于集成化，现已广泛 使用。
共基截止频率fα
当晶体管用作共基极联接时，其输出端交流短路 的电流放大倍数 也是随频率提高而降低的,当α 下降到 时0 ，所对应的频率称为共基截止频率。
2
f110 f 10f
用近似公式
fT 0 f
代入得
故fβ，fT，fα三个频率的关系是:
fβ<fT<fα
fα,fβ,fT是晶体管三个重要频率参数。
3.3 高频小信号谐振放大器
3.2.3 晶体管的频率参数
1 共射截止频率fβ 截止频率fβ的定义：当 0 的频率，即
2
0 1 j f f
于是 | |
0
2
1
f f
特征频率fT
晶体管的放大性能有时还用特征频率fT表示。 特征频率是β=1时的频率。根据定义:
0
2
1
fT f
1
解之得
fT
2 0
1
f
当β0远远大于1时 fT 0 f
Y ie g ie j C ie
Y oe g oe j C oe
Y fe Y fe fe
Y re Y re re
gie、goe分别称为输入、输出电导；Cie、Coe分别称 为输入、输出电容；φfe是正向传输导纳Yfe的相角； φre是反向传输导纳Yre的相角。
图3-3 晶体管共发射极混合π 型 等效电路
高频小信号放大器的主要性能指标： 1、电压增益与功率增益 2 、通频带 3、选择性 4、稳定性 5、噪声系数
晶体管的Y参数等效电路
混合π型等效电路是从模拟晶体管的物理结构出发，用集 中参数元件r，C和受控源表示晶体管内的复杂关系。这 种等效电路称为物理模拟等效电路。它的优点是,各元件 参数物理意义明确，在较宽的频带内这些元件值基本上 与频率无关。缺点是，随着器件不同有不少的差别，分 析和测量不便。因此，混合π型等效电路比较适合宽频带 放大器。
高频小信号谐振放大器是由放大电路（由晶体管、 场效应管或集成电路组成）与选频电路（主要是LC谐 振回路）组成，作用是将微小的高频信号进行线性放 大，选出中心频率（输入信号对应）的信号，并滤除 不需要的干扰频率信号。
主要讨论高频小信号谐振放大器的主要性能指标： 电压增益、功率增益、通频带和矩形系数等。
rbb`: 基区体电阻25Ω； rb`e:发射结电阻150Ω； Cb`e: 发射结电容500pF；
Cb`c: 集电结电容5pF ； rb`c:集电结电阻1MΩ ；(反偏， 很大，被Cb`c短接掉)
rce: 集-射极电阻100kΩ； Cce:集电极电容； (很大，被 rce短接掉)
gm: 晶体管跨导，反映放大能力； gm=IEQ/26=β0/rb`e 50ms
L L2
Yie2
Ui
UO
Cie1 gie1
Ui
Y p12Coe p12goe C
g0
L
p22Cie2
p22gie2
Uo Uo p2
p1Yfቤተ መጻሕፍቲ ባይዱUbe
C
C
p12C oe
p
2 2
C
ie
2
g
g0
p12 g oe
p
2 2
g
ie
2
Y
g
j C
1 j L
3）放大器的性能指标 电压增益
由等效电路可得：
由电压增益定义可得： U 0 U p2 0p1Y Y fe U bep1Y Y f eU i gjp1Y C fe U i j1L
Y参数等效电路是从测量和使用的角度出发，把晶 体管看作一个有源线性四端网络，用一组网络参数来构 成其等效电路，这种等效电路称为形式等效电路。
图3-2 晶体管共射组态的Y参数等效电路
b Ib + U b -
e
图（a）
Ic c + U c
e
式中Yie，Yre，Yfe，Yoe是Y参数，具有导纳量纲， 故又称为四端网络的导纳参数。其中
当放大器谐振时： 谐振时电压增益：
Au
U0 Ui
g
0C
1
0 L
0
Au0
p1 p2Yfe g
p1p2Yfe
jC
1
jL
增益幅值： 相角：
Au0
p1 p2 Y fe g
u0 1800fe
谐振频率：
0
1, LC
f021LC
回路有载品质因数：
Qe
1 0C g0L g
谐振时的功率增益
Ap0
Po Uo2gie2 Pi Ui2gie1
高频小信号谐振放大器的分析方法主要采用Y参 数等效电路法－－线性分析方法。
图3-5 单调谐回路谐振放大器
放大电路的等效电路
忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0
3
3 5
2
V
L
Yie 2
C
4
Yie1
1
V
YfeUbe
C
Yoe
5
2 L
Yie2
4 1
pY Yie1 p1YfeUbe
2 1 oe
C R0
Yie
Ib U b
|U c 0
输出交流短路时的输入 导纳
Y fe
Ic U b
|U c 0
输出交流短路时的正向 传输导纳
Yre
Ib U c
|U b 0
输入交流短路时的反向
传输导纳
Yoe
Ic U c
|Ub 0
输入交流短路时的输出 导纳
Y参数是工作频率的函数，当工作频率不同时，即使是 同一晶体管，其Y参数也是不一样的。当工作频率比较 低，电容效应的影响可以不考虑时，晶体管的Y参数才 可以认为近似不变。若忽略Y参数的虚部,则可得到低频 工作的Y参数值。
Au20
gie2 gie1
若前后级放大器采用相同型号的晶体管，且工作电 流相同，则： Ap0 Au20
通频带
BW0.7
2f0.7
f0 Qe
通频带和电压增益的乘积是一定值，反映了两者之间的矛盾性。
❖ 无线电通信的特点是接收机接收到的无线电 信号通常是微弱的，必须首先对它进行放大。
❖ 高频小信号放大器是无线电通信设备必需的 功能电路，它的作用是对微弱的高频小信号 进行不失真的放大。常见的无线电接收机的 高频和中频放大器都是高频小信号放大器。
高频小信号放大器
❖ 高频小信号放大器按所用器件可分为晶体管、场效 应管和集成电路放大器；按所用负载性质可分为谐 振和非谐振放大器。
❖ 谐振放大器（resonant amplifier），就是用LC谐振 回路作负载的放大器。由于谐振回路有选频特性， 所以谐振放大器对接近谐振频率的信号，有较大增 益；对远离谐振频率的信号，增益很小。所以谐振 放大器既有放大作用，又有选频滤波作用。
非谐振放大器
❖ 非谐振放大器是由各种滤波器（LC集中选择 性滤波器、陶瓷滤波器、声表面波滤波器、 石英晶体滤波器）和阻容耦合放大器组成的。 由滤波器选頻，放大器提供电压增益。其性 能稳定，无需调整，便于集成化，现已广泛 使用。
共基截止频率fα
当晶体管用作共基极联接时，其输出端交流短路 的电流放大倍数 也是随频率提高而降低的,当α 下降到 时0 ，所对应的频率称为共基截止频率。
2
f110 f 10f
用近似公式
fT 0 f
代入得
故fβ，fT，fα三个频率的关系是:
fβ<fT<fα
fα,fβ,fT是晶体管三个重要频率参数。
3.3 高频小信号谐振放大器
3.2.3 晶体管的频率参数
1 共射截止频率fβ 截止频率fβ的定义：当 0 的频率，即
2
0 1 j f f
于是 | |
0
2
1
f f
特征频率fT
晶体管的放大性能有时还用特征频率fT表示。 特征频率是β=1时的频率。根据定义:
0
2
1
fT f
1
解之得
fT
2 0
1
f
当β0远远大于1时 fT 0 f
Y ie g ie j C ie
Y oe g oe j C oe
Y fe Y fe fe
Y re Y re re
gie、goe分别称为输入、输出电导；Cie、Coe分别称 为输入、输出电容；φfe是正向传输导纳Yfe的相角； φre是反向传输导纳Yre的相角。
图3-3 晶体管共发射极混合π 型 等效电路
高频小信号放大器的主要性能指标： 1、电压增益与功率增益 2 、通频带 3、选择性 4、稳定性 5、噪声系数
晶体管的Y参数等效电路
混合π型等效电路是从模拟晶体管的物理结构出发，用集 中参数元件r，C和受控源表示晶体管内的复杂关系。这 种等效电路称为物理模拟等效电路。它的优点是,各元件 参数物理意义明确，在较宽的频带内这些元件值基本上 与频率无关。缺点是，随着器件不同有不少的差别，分 析和测量不便。因此，混合π型等效电路比较适合宽频带 放大器。
高频小信号谐振放大器是由放大电路（由晶体管、 场效应管或集成电路组成）与选频电路（主要是LC谐 振回路）组成，作用是将微小的高频信号进行线性放 大，选出中心频率（输入信号对应）的信号，并滤除 不需要的干扰频率信号。
主要讨论高频小信号谐振放大器的主要性能指标： 电压增益、功率增益、通频带和矩形系数等。
rbb`: 基区体电阻25Ω； rb`e:发射结电阻150Ω； Cb`e: 发射结电容500pF；
Cb`c: 集电结电容5pF ； rb`c:集电结电阻1MΩ ；(反偏， 很大，被Cb`c短接掉)
rce: 集-射极电阻100kΩ； Cce:集电极电容； (很大，被 rce短接掉)
gm: 晶体管跨导，反映放大能力； gm=IEQ/26=β0/rb`e 50ms
L L2
Yie2
Ui
UO
Cie1 gie1
Ui
Y p12Coe p12goe C
g0
L
p22Cie2
p22gie2
Uo Uo p2
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C
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p12C oe
p
2 2
C
ie
2
g
g0
p12 g oe
p
2 2
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ie
2
Y
g
j C
1 j L
3）放大器的性能指标 电压增益
由等效电路可得：
由电压增益定义可得： U 0 U p2 0p1Y Y fe U bep1Y Y f eU i gjp1Y C fe U i j1L
Y参数等效电路是从测量和使用的角度出发，把晶 体管看作一个有源线性四端网络，用一组网络参数来构 成其等效电路，这种等效电路称为形式等效电路。
图3-2 晶体管共射组态的Y参数等效电路
b Ib + U b -
e
图（a）
Ic c + U c
e
式中Yie，Yre，Yfe，Yoe是Y参数，具有导纳量纲， 故又称为四端网络的导纳参数。其中
当放大器谐振时： 谐振时电压增益：
Au
U0 Ui
g
0C
1
0 L
0
Au0
p1 p2Yfe g
p1p2Yfe
jC
1
jL
增益幅值： 相角：
Au0
p1 p2 Y fe g
u0 1800fe
谐振频率：
0
1, LC
f021LC
回路有载品质因数：
Qe
1 0C g0L g
谐振时的功率增益
Ap0
Po Uo2gie2 Pi Ui2gie1
高频小信号谐振放大器的分析方法主要采用Y参 数等效电路法－－线性分析方法。
图3-5 单调谐回路谐振放大器
放大电路的等效电路
忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0
3
3 5
2
V
L
Yie 2
C
4
Yie1
1
V
YfeUbe
C
Yoe
5
2 L
Yie2
4 1
pY Yie1 p1YfeUbe
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C R0
Yie
Ib U b
|U c 0
输出交流短路时的输入 导纳
Y fe
Ic U b
|U c 0
输出交流短路时的正向 传输导纳
Yre
Ib U c
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输入交流短路时的反向
传输导纳
Yoe
Ic U c
|Ub 0
输入交流短路时的输出 导纳
Y参数是工作频率的函数，当工作频率不同时，即使是 同一晶体管，其Y参数也是不一样的。当工作频率比较 低，电容效应的影响可以不考虑时，晶体管的Y参数才 可以认为近似不变。若忽略Y参数的虚部,则可得到低频 工作的Y参数值。
Au20
gie2 gie1
若前后级放大器采用相同型号的晶体管，且工作电 流相同，则： Ap0 Au20
通频带
BW0.7
2f0.7
f0 Qe
通频带和电压增益的乘积是一定值，反映了两者之间的矛盾性。