第三章第1节

高频谐振放大器
本章重点： 高频小信号谐振放大器及高频功率放 大器。
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高频小信号放大器
接收装置：
微伏～毫伏 含有干扰
功用：一般用在无线电接收设备中，放大高频小信号抑制干 扰信号
分类：窄带放大器—选频网络作负载（重点）
宽带放大器—高频变压器或传输线变压器作负载
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I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c
忽略rb′e，且Cπ »Cμ 时, Y参数与混Π 参数之间的关系： ——晶体管的输入导纳




——反向传输导纳，晶体管的内部反馈 ——前向传输导纳，反映晶体管的放大能力 ——晶体管的输出导纳
N F 通常是大于1的， N F 越接近于1，放大器的输出
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噪声越小。
放大器中产生噪声的原因有放大器本身产生的噪声。 在多级级联的放大器中，第一级放大器的噪声对整个放 大器的噪声起决定作用。为了减少放大器的内部噪声， 在设计与制作时应当采用低噪声管，正确的选择工作点 电流，选用合适的电路等。
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的偏移，通频带 BW0.7 变窄，谐振曲线变形等，其极限 状态是放大器产生自激。 采用内反馈小的晶体管，中和法，失配法改善稳定性
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2.1.1
4．噪声系数
表征信号经放大后，信噪比变坏的程度。 噪声系数的定义是放大器的输入信噪比（输入端的信 号功率与噪声功率之比）与输出信噪比之比，即 psi pni NF pso pno
yoe = ( 20 + j 40 )ms
若 Q0 = 60，试计算回路参数L，C和电阻R的值
L
R C
Ui
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四 多级单调谐回路谐振放大器 当多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上时， 称为多级单调谐放大器。n级放大器级联，则总电压增益 的振幅值为： 1、电压增益 An A1 A 2 An 若每一级参数均 相同，则
n 级放大器的通频带
1 f0 ( BW0.7 )n (2f 0.7 )n 2 1 2 n 1 BW0.7 Qe 1 n
由上式知，级联的放大器级数越多，总增益 A越大， 但通频带 ( BW0.7 )n 越窄。换句话说，当多级放大器带宽 确定后，级数越多，要求每一级的带宽越宽。
电路性能分析 1)放大器的小信号等效电路及其简化 图中设
yre 0 得到的小信号等效电路如下图所示。其中
( y feVi ) n1 y feVi
2 n2 yie yie
n12 yoe yoe
1 Vo Vo n2
N12 n1 N13
单管放大器的小信号 （a）小信号等效电路 （b）简化电路
2 4.8
3 3.75
4 3.4
5 3.2
6 3.1
7 3.0
8 2.94
9 2.92
10 2.9

2.56
由该表知，级联的放大器级数越多，Kr 0.1虽有所改善，但 效果不大。 由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通 频带的矛盾突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频 带之间的矛盾的有效方法之一是采用参差调谐放大器。
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高频小信号调谐放大器的主要质量指标 1、增益
（1） 电压放大倍数
Vo A Vi
Vo 或 电压增益 20lg A 20lg dB Vi
（2）功率放大倍数
或 功率增益
4
Ap
po pi
10lg Ap 10lg
po dB pi
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2.2.2
矩形系数
2f 0.1 K r 0.1 102 1 9.95 2f 0.7
结论 A、晶体管选定以后（y fe 值已经确定），接入系数 不变时，放大器的谐振电压增益 A o 只决定于回路的总 电容 C 和通频带 BW0.7 的乘积。电容
BW0.7 越宽，则增益 A o 越小。
C
越大，通频带
B、要想既得到高的增益，又保证足够宽的通频带，除
了选用 y fe 大的晶体管外，还应该尽量减小谐振回路的总
电容 C
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2.2.2
C 的减小与电路的稳定性相矛盾，减小 C 即应该 C、 减小外接电容C ，但分布参数的影响将加大，会造成电
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2.2.3
双参差调谐放大器
所谓双参差调谐，是将两级单调谐回路放大器的谐
振频率，分别调整到略高于和略低于信号的中心频率。
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2.2.4
对于单个谐振电路而言，它是工作于失谐状态的。 相应的广义参差失谐量分别是 Q 2f
2.1.1
3.1.1 实际线路和工作原理
实际线路： 交流等效电路：
晶体管和负载没有直接接到回路两端： 1）阻抗匹配； 2）减小晶体管输出电阻和负载电阻对回路影响（Q值）；
3）减小晶体管极间电容对回路影响（谐振频率）；
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3.1.2 放大器性能分析
（2）Y参数等效电路 从测量和使用的角度出发 , 把晶体管作为一个有源线性双端口 网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
Y参数方程：
I b Yie U b Yre U c I c Y fe U b Yoe U c




优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析和测量方便。 缺点：网络参数与频率有关。 应用：适合分析窄频带高频小信号谐振放大器
1 g j (C ) L
1 j L
其中
2 2 2 n2 yie yie n2 gie jn2 Cie
n12 yoe n12 goe jn12Coe yoe
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2.2.2
所以 Vo n2Vo n2 n1 y feVi y
晶体管工作区：线性区
高频谐振小
信号放大器
放大器工作状态：A（甲）类
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主要要求：增益要高、频率选择性要好、工作要稳定可靠
与低放区别：高放用谐振回路作负载
按谐振回路区分：
单调谐放大器 、双调谐放大器和参差调谐放大器。 按晶体管连接方法区分： 共基极、共集电极、共发射极放大器等等。 本章主要讨论共发射极单调谐放大器
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N 45 n2 N13
2.2.2
由图知：
Vo ( y feVi ) y
yie ge 0 jC y yoe
2 1 2 1 2 2
1 j L
2 2
n goe j n Coe n gie jn Cie g e 0 jC
2.2.2
放大器的通频带
放大器的通频带为
BW0.7 f1 f2 f0 Qe
放大器的增益带宽积
ωC 将 Qe = 0 Σ = 1 gΣ g Σ ω0 L
代入
n1n2 y fe Vo 0 A 0 Vi g
得到放大器的增益带宽积为 n1n2 y fe A 0 BW0.7 2 C
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2.2.2
n1n2 y fe Vo 0 谐振电压放大倍数（增益） A 0 Vi g
谐振电压放大倍数（增益）的振幅值
Vo 0 n1n2 y fe A o Vi g
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2 g n12 goe n2 gie geo
2 C n12Coe // n22Cie // C n12Coe n2 Cie C
Qe
0C
g

1 g0 L
f0
0 1 2 2 LC
1 1 geo Re0 Q0
C 0C 1 L Q0 Q00 L
不相同。如
中波广播： BW0.7
=（6~8）KHz
电视信号：BW0.7
=6MHz 调谐放大器电压增益的频率特性曲线
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2.1.1
3．工作稳定性
指放大器的工作状态，晶体管参数，电路元件
参数等发生可能变化时，其主要质量指标的稳定程度。
放大器的不稳定现象表现为增益 A 0 的变化，中心频率 f0
0 e
f0
理论推导表明，当0 1 时综合频率特性曲线为单峰；
0 1 时为双峰； 0 1为两者的分界线，相当于单峰中最 0 ( f ）愈大，则双峰的距离愈远，且中间 平坦的情况。
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优点：（1）各元件参数物理意义明确 （2）在较宽的频带内元件值基本上与频率无关
缺点：随器件不同而有不少差别, 分析和测量不方便缺点
应用：适合于分析宽频带高频小信号放大器
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An A
n 1
n1n2 y fe
n n
2fQe 2 ) g 1 ( fo

n
谐振电压增益
n1n2 y fe An 0 g
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2.2.3
2、通频带
1．晶体管的高频等效电路
（1）混合π型等效电路
从模拟晶体管的物理机构出发，用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表 示管内的复杂关系。
Rce ：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上 Cb’e：发射结电容, 约10 皮法到几百皮法 Cb’c：集电结电容, 约几个皮法 gm ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下
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
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2.1.1
对高频小信号放大器的要求是在中心频率 f0 处及带宽 内，有足够大的电压增益 A ，而在其它频率处增益减小，
调谐放大器电压增益的频率特性曲线
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2.1.1
路不稳定。
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2.2.2
例：要求谐振频率 f0 =10MHz，通频带 BW =500KHz，谐振电压增益为100。
0.7
在工作点和工作频率上测得晶体管Y参数为： yie = ( 2 + j 0.5 )ms
yre = 0
y fe = ( 20 - j5 )ms
2．通频带 BW0.7
通频带也称为3dB带宽：指放大电路的电压增益比中 心频率 f0 处的增益下降3dB时的上、下限频率之间的频带， 用 BW0.7 表示。
BW0.7 f 2 f1 2f0.7
BW0.7 决定于负载回路 Q 值；且随级数的增加
带宽越来越窄。同时用途不同， 要求的带宽 BW0.7 也各
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2.2.3
3、矩形系数 n级单调谐放大器的矩形系数为
( BW0.1 ) n 100 n 1 ( K r 0.1 ) n 1 ( BW0.7 ) n 2 n 1
1
矩形系数与级数n的关系如下表所示：
n
k r 0.1
1 9.95
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实际线路：
交流等效电路：
晶体管和负载没有直接接到回路两端： 1）阻抗匹配； 2）减小晶体管输出电阻和负载电阻对回路影响（Q值）；
3）减小晶体管极间电容对回路影响（谐振频率）；
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