高频电子线路讲义3高频小信号放大器概论

2. 静态分析 画出直流等效电路
简化规则：交流输入信号为零；所有电容开路；所 有电感短路。
VCC
Rb1
C
L
1 2
Tr2 4 yL
Rb1
Tr1
T
3
5
Rb2
Rb2
Cb
Re
Ce
VCC
Re
结论：Rb1、Rb2、Re为偏置电阻，提供静态工作点；
3. 动态分析 1）画出交流等效电路
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）
•
yce V2
•
•
I2 YL V2
Yi
yie
yre yfe yoe YL
二、混合π等效电路
c
Cb'c b
rbb' Cb'e
rcc rb'c b' rce rb'e
ree
gm vb‘e
e
图 4.2.4 混合π等效电路
优点： 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 缺点：
rbb是基极体电阻
Cbe (Cμ )是发射结电容
K r 01
2f 0.1 2f 0.7
K r0.01
2f 0.01 2f 0.7
AV/AVo 1
0.7
0.1
理想
2f0.7 2f0.1
实际 f
② 抑制比：表示对某个干扰信号fn 的抑制能力，用dn表示。
A
dn
Av 0 Avn
Av0 Avn
f fn f0
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管 参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特 性的稳定。
1、了解高频小信号放大器的主要质量指标：增益、通频带、 选择性等的含义。
2、熟悉高频小信号放大器的两种等效电路“形式等效电路、混 合π等效电路。
3、掌握单调谐回路谐振放大器的增益、通频带与选择性的 计算。
4、了解单、双调谐回路谐振放大器的特点。 5、理解谐振放大器的稳定性与稳定措施。 6、了解集成电路谐振放大器的特点。 7、了解噪声的来源，理解的噪声的表示方式。
vBE iB
VCE
低频小信号模型
输出端交流短路时的输入电阻;
h fe
iC iB
VCE
输出端交流短路时的正向电流传输比;
hre
vBE vCE
IB
输入端交流开路时的反向电压传输比;
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
晶体管y参数及小信号模型
yi yr yf yo
VVVVIIII11122122
rbe是基射 极间电阻
gm为微变跨导。
•
g m V b'e 表示晶体管放大作用的 等效受控电 流源
三、等效电路参数的转换
rb'e
26 0
IE
gm
0
rb'e
IC 26
1
Cb'e
rb'e
或f fβ
图 4.2.5 ｙ参数及混合π等效电路
四、晶体管的高频参数
1. 截止频率
下降到低频值 0的
1 时所对应的频率。 2
V2 0 称为输出短路时的输入导纳； V1 0称为输入短路时的反向传输导纳； V2 0称为输出短路时的正向传输导纳； V1 0称为输入短路时的输出导纳。
图 4.2.1 晶体管共发射极电路
图 4.2.2 ｙ参数等效电路
1、放大器输入导纳Yi
I•1
•
yie V1
•
yre V2
I•2
y fe
•
V1
高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中
心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几 十MHz的范围内)的放大器。
音频
射频
微波
300KHz
300MHz
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视 信号的带宽为６MＨz左右。
高频小信号放大器的分类
单振荡回路 谐振放大器（窄带） 耦合振荡回路
高频小信号放大器
LC集中滤波器
非谐振放大器（宽带）
石英晶体滤波器 陶瓷滤波器
声表面波滤波器
本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。
窄带谐振放大器
宽带小信号放大器
有源器件 谐振回路
宽带非谐 振放大器
滤波器
高频小信号放大器的主要质量指标
1) 增益（放大系数） 2) 通频带 3）选择性 4) 工作稳定性
1) 增益：（放大系数）
频率参数的关系: fmax fT fβ
4. 电荷存储效应
图4.3.1 单调谐回路谐振放大器的原理性电路与等效电路
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。
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。
VCC
输出回路
输入回路 晶体管
Rb1
C
Tr1
T
L
1 2
Tr2 4 yL
3
5
Tr1
T
3
5
L
2 1
4
C
yL
Tr2
Rb2
Cb
Re
Ce
2) 画出交流小信号等效电路
输入回路 Tr1
晶体管 T
输出回路
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
v54 v31
N2 N
晶体管集、射回路与振
不稳定状态的极端情况是放大器自激（主要由晶体管内反 馈引起），使放大器完全不能工作。
F
A
A
低频小信号模型
出于分析的方便，将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。
一、形式等效电路（网络参数等效电路）
晶体管H参数及小信号模型
vBE f1(iB , vCE ) iC f2 (iB , vCE )
hie
其中： y ie g i1 jC i1 y oe g o1 jC o1
0
0
2
1
f f
2. 特征频率
1
1时所对应的频率。fT 0fβ。
0 / 2
f
fβ
fT
当f > fT后，共发接法的晶体管将不再有电流放大能力，但仍 可能有电压增益，而功率增益还可能大于1。
3. 最高振荡频率fmax
晶体管的功率增益 GP 1时的最高工作频率。
f ≥fmax后， Gp<1，晶体管已经不能得到功率放大。 由于晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为 自激振荡器的必要条件，所以也不能使晶体管产生振荡。
电压增益： Av
Vo Vi
功率增益： Ap
Po Pi
分贝表示： Av
20 log Vo Vi
2) 通频带：
Ap
10 log
Po Pi
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。
① 矩形系数：表示与理想滤波特性的接近程度。
yie
+3 +
C u31L 2
v21
1
yoe
yrevce yfevbe -
-
荡回路之间采用抽头接入，
5 + 接入系数
4 yL v54
-
p1
v21 v31
N1 N
+
+3 5 +
C v3L1 2
v21
1
4 yL v54
yoe
ຫໍສະໝຸດ Baidu
-
yie yrevce yfevbe -
-
出于分析的方便，假定晶体管不存在内反馈，即yre=0。