工大刂频电子线路第二章PPT2

输出短路时的正向传输导纳
2 0
输入短路时的输出导纳
U1 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， 7 与外电路无关，又称为内参数。
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
受控电流源:
yrU2 ：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制） yfU1 ：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）
3
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
1.网络参数模型
二端口网络:具有两个端口的网络 端口:指一对端钮, 流入其中一个端钮的电流总是等于流 出另一个端钮的电流。
四端网络外部结构与双口网络相同, 但对流入流出电流没有 类似的规定, 这是两者的区别。
4
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
双口网络在每一个端口都有一个电流变量和一个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自变量, 其 余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组可 能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。 四种参数系：H参数、Z参数、Y参数，A参数。 高频小信号放大电路分析常用Ｙ参数，选取各端口的电压 为自变量, 电流为应变量。
LC并联谐振回路 空载谐振电导g0。
yie gie jCie
yoe goe jCoe
将输出电路所有 元件参数折合到 LC回路两端。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
uo Au ui 而且：
2 2 p p y p1 p2 y fe g g p g 1 2 fe p2 g ie o 1 oe Au 1 1 1 2 2 g jC C p C g (1 ( jC )) C C p 1 oe 2 ie jL g jL
C T
1 3
Ec
B2
4 yL 5
R1 B1
L 2
B1
T C
3 L2 1
5 4
B2
yL
R2
Cb
Re
Ce
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
二、放大器的性能参数分析 ib (1) 放大器输入导纳 Yi
yreuce yfeube yoe
而：
ib Yi ube
+ ube y ie
-
ic + uce
-
j fe
yoe goe jC oe yre yre e jre
Cie yie yoe g oe Coe
gie
yreuce
yfeube
其中： g ie 和 g oe ：输入、输出电导； C ie 和 C oe ：输入、输出电容； y fe 和 yre ：正向、反向传输幅频特性；
fe 和 re ：正向、反向传输相频特性。
yre y fe Ys yie
Baidu Nhomakorabea
_
上式中第一项 yoe 为晶体管的短路输出导纳，第二项是由 yre 引起的输 出导纳，且与信号源的内导纳 YS 有关。
一般在忽略 yre 的作用时， Yo yoe
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
四个 y 参数都是复数，为了计算方便，可表示为：
yie gie jC ie y fe y fe e
Ib yie Ub
输入导纳 输入电压 对输入电流的控制作 用 正向传输导纳
UC 0
UC 0
Ic y fe Ub Ib yre Uc
Ic yoe Uc
输入电压对输出电流的控制作用
反向传输导纳
Ub 0
晶体管输出电压对输入端的反作用
输出导纳
Ub 0
输出电压对输出电流的控制作用
9
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
1 L 2 3
R2
Cb
Re
Ce
2
高频交流等效电路
输入回路 晶体管
B1 T C 输出回路
3 L2 1 5 4
输入回路：输入变压器次 级绕阻 B1
R1
yL
Ec
晶体管：T
输出回路： LC 并联谐振回 路，输出变压器 B2，及负 载 YL 或者表示为 yL
B2
R2
Re
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
(3) 电压放大倍数
为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配， 减少晶体管 输出电阻与负载对品质因数的影响：
负载和回路之间采用了变压器耦合， 接入系数
N45 p2 N13
N12 晶体管集、射回路与振荡回路之间，接入系数 p1 N13
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器

0
0 / 2
1
f
fT
f
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
最高振荡频率 f max
定义：晶体管的功率增益 G p 1 时的工作频率为 f max
f max 表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。在此频
率工作时，晶体管已得不到功率放大。 一般当 f f max 时，无论用什么方法都不能使晶体管产生 振荡。
高频中常采用Y参数等效电路。 网络参数等效电路：Y参数等效电路。 因晶体管是电流受控元件，输入输出 端都有电流，采用 Y参数系较方便; 物理模型等效电路：混合 参数等效电路。 另外很多导纳的并联可直接相加，使 运算简单。

同一晶体管可用不同的等效电路来表示，这是人为的， 可互相等效的。各等效电路中的参数应能互相转换。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
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。
优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析测量方便。 缺点：网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大 器相对频带较窄, 一般仅需考虑谐振频率附近的特性, 因而采用这种分析方法较合适。 晶体管Ｙ参数获取方法：测量、查阅晶体管手册。 测量方法：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, 代入式中可求。
缺 点: 随器件不同而有不少差别, 分析和测量
不方便。因而混合π型等效电路法较适合于分析宽频 带小信号放大器。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
晶体管的高频参数
β 电流放大系数 1 定义：当 下降到低频值 0 的 时对应的频率为 f 2
截止频率 f
特征频率 fT
定义：当 下降到 1 时所对应的频率为 fT
以上三个频率参数的大小顺序为： f max fT f 。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
2.3.2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
R1 B1 T
电路图
共射极高频调谐放大器的实际电路
Ec B2
4 yL 5
C
R1、R2 为基极分压式偏置电阻， Re 为射极负反馈偏置电阻， 稳定静态 工作点， Cb、Ce 为旁路电容。
晶体管在高频段运用时，必须考虑PN结电容的影响。 其高频等效电路≠低频等效电路。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
晶体管的高频小信号等效电路两种表示途径：
1.网络参数模型 把晶体管视为一个二端口网络，列出电流、电压方 程式，拟定满足方程的网络模型。 2.物理参数模型 根据晶体管内部发生的物理过程来拟定模型
e
集 r b′c :结电阻，很大。100KΩ~100MΩ 电 结 反 偏 Cb′c :结电容，很小。2pf～10pf
gmUbe :受控电流源，而 gm Ie / 26mv ，称为跨导。
rce :极间电阻，很大。几十KΩ
Cce :极间电容，很小。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
注意：C b′c 和 rbb′的存在对晶体管的高频运用十分不利。
Cb′c 将输出交流电流反馈到输入端，可能会引起放大器自激。 rbb′ 在共基电路中会引起高频负载反馈，降低晶体管的电流 放大系数。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
混合π参数法是从模拟晶体管的物理结构出发,
用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表示管内复杂关系。
优 点: 各元件参数物理意义明确, 在较宽的频 带内元件值基本上与频率无关。
c
rcc
Cb'c
gm ub’e Cce
b
Cb'c
rb'c b' rce rb'e ree
rbb'
rb'c
rbb' Cb'e
Cb'e
ub'e rb'e
gm ub'e
rce Cce
e
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
元件参数 rbb′ :基区纵向电阻。几十Ω ~100 Ω
发 射 结 正 偏
rb′e :结电阻。较小 几十～几百Ω 260 β0:共射极晶体管低频电流放 rbe = I e 大系数，I ：发射极电流 Cb′e :结电容，较大，100pf～500pf。
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。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
共射电路 Y参数的物理意义 下标e表示共发射极
*对于共基接法，y参数用 yib、yrb、y fb、yob 表示，则:
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y fbUeb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
Ie y fcUbc yocUec
yie
So：放大器的输入导纳 Yi不仅与晶体管的输入 导纳yie有关，而且还与 放大器的负载YL'有关。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
(2) 放大器输出导纳
ic Yo uce
ic y feube uce yoe yre uce ube (Ys yie )
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
2.3 晶体管高频小信号谐振放大器
晶体管谐振放大电路由晶体管和调谐回路组成。 晶体管可以是双极型晶体管/场效应晶体管/线性模 拟集成电路。 调谐回路可用单回路/双耦回路。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
2.3.1 晶体管高频小信号等效模型
晶体管是非线性元件，一般情况下，必须考虑其非 线性特点。但是，在小信号运用或者动态范围不超出 晶体管特性曲线线性区的情况下，可视其为线性元件， 并可用线性元件组成的网络模型来模拟晶体管。
晶体管无论是共基/共射/共集，都可视为二端口网络。
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
由上可求出各 Y 参数:
I1 yi U1 U 输出短路时的输入导纳
2 0
I Í 2 yr 1 输入短路时的反向传输导纳 U 2 U 0
1
I2 yf U1 U
I2 yo U2
I 1 yi U 1 yr U 2 I 2 y f U 1 yo U 2
p1 y feup p1 y feui uo i p y p1 p2 y fe 1 2 - fe 1 p2 Y1 L 0 0C g j g (1 j (C )) g (1 jQL ( )) 0 L j L g 0 L L 0
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第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
2. 物理参数模型--- 混合 参数等效电路
晶体三极管由两个PN结组成，见左下图。如忽略集极和 发射极体电阻rcc和ree，其混合π等效电路如右下图，考虑 了结电容效应，适用频率范围可到高频段，适用的最高 频率≈fT/5。fT为晶体管特征频率，晶体管手册中可查。
由（2）式可得：
is 0
C
iS
yie YS y Y ie S
y u y ube yre fe reuce ce y feu be
y yoe oe
YO
yL
yre ube uce Ys yie
代入（1）式得：
iC
+
_
ube Y S
+
yie yreuce yfeube yoe
YO
uce
Yo yoe
简化分析，设晶体管yre=0。电感线圈的电感量为L，LC并 联谐振回路损耗用电导g0代替，（空载品质因数为Q0，则空载 谐振电导g0=1/(ω0LQ0)。且 yie gie jCie ; yoe goe jCoe 将输出电路所有元件参数折合到LC回路两端。
第二章 晶体管高频小信号谐振放大器
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C
L2
1
4
yL
' YL
i u y y u b be ie re ce ic y fe ube uce yoe ' ic -YL uce
uce
Yi
原因：yre的存在
y fe
yoe YL
ube
Yi yie
yre y fe
yoe YL