高频谐振放大器-1讲解

Ic Y fe U b Yoe U c
9
第3章 高频谐振放大器
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
. gmUb′e
e
c Yce
e
(a)
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
(b)
(a)混π等效电路
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b)Y参数等效电路 10
Y g .
gmUb′e
fe
Ycme
Yre
e

jCu 1 jC rbb
(a) Yre


e
jCu
输入导纳：Yi
Yie

Y Yfe re Yoe YL
Yie Yir
21
第3章 高频谐振放大器
将Yoe归入负载中, 并考虑谐振频率ω0附近情况, 有
Yoe
YL

GL (1
j2QL
0
)
代入有：Yir

Y Yfe re Yoe YL


ຫໍສະໝຸດ Baidu
GL
(1
j0Cu g
j2QL
m

0
)

j
0Cu gm
GL (1 j2QL
) 0
(3 ─ 11)
分析 0时，Yir为电容(米勒电容)；
0时，Yir为负，负反馈；
0时，Yir为负，正反馈...，严重时产生自激。
22
第3章 高频谐振放大器
.
.
Ib
Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
（2）输入导纳：Yi Yie Yir
引入反馈阻抗概念：Yir gF jbF
gF和bF分别为电导和电纳部分。它们除与yfe、 yre、yce有关外，还是频率的函数；随着频率的 不同，其值可能为正或负。
24
第3章 高频谐振放大器
25
第3章 高频谐振放大器
2.提高谐振放大器稳定性的措施
管子内部存在反馈，即yre的存在使得不稳定；
不稳定主要表现：频率特性变坏、性能指标变化， 严重时会产生自激。
提高放大器稳定性的措施：
最根本的方法：选用yre小的晶体管 由于yre的反馈作用，晶体管为双向器件。使yre的
＋Ec
R1 R3
G2 D
＋
S G1
V CS
uo
R2 R4
RS
－
图 3 ─ 7 双栅场效应管调谐放大器
33
第3章 高频谐振放大器
3.1.4多级谐振放大器 1．多级单调谐放大器 多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为 信号的中心频率。
K0 K01K02 K0n
a 1
12
an (1 2 )n / 2
馈,
从集电极回路取一与

U
c
反相的电压U
n
,
通过
Cn反馈到输入端。根据电桥平衡有
1
j0Cbc
j0L1
1
j0Cn
j0 L2
则中和条件为
Cn

L1 L2
Cbc

N1 N2
Cbc
Cb1
. Uc
N1 V
Ce N2
Cn . Un Ec
(a)
Cb
29
第3章 高频谐振放大器
. Uc
N1 V
Ce
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－



Ib Yie Ub Yre Uc


又有：K

U

c
Ub
Yfe Yoe YL

Uc
Yfe Ub Yoe YL


Ib

Yie Ub
YreYfe Ub Yoe YL

（2）输入导纳：Yi

Ib

Ub
Yie
V1
V2
Yi≈ Yie
YS YL
YfbYrb Yo≈ Yob － Yib
图 3 ─ 6 共发—共基电路
32
第3章 高频谐振放大器
双栅场效应管调谐放大器
一个管子中有两个控制栅极。可以认为是两个单栅场效应管 的串联组成。
从由于增加了第二栅级g2，具 有一定的屏蔽作用，使得漏 极与第一栅极之间的反馈电容变得很小，稳定性提高。
fT＝f 02－1 通常有 1，所以：
fT 0 f
13
第3章 高频谐振放大器
最高振荡频率
晶体管的功率增益Ap＝1时所对应的频率称为最 高振荡频率fmax 。
fmax表示晶体管的最高极限频率。在此频率，晶 体管已不可能得到功率放大。
通常，为了使电路工作稳定，且有一定的功率增 益，晶体管的实际工作频率约为最高 振荡频率的 1／3至1／4。
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b)
yie称为输出短路时的输人导纳； yre称为输入短路时的反向传输导纳； yfe称为输出短路时的正向传输导纳； yoe称为输入短路时的输出导纳



Ib Yie U b Yre U c
第3章 高频谐振放大器
14
Rb1
2
VC
L 35
RL
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
V C
3 5
2
L
RL
4 1
(b)
图3─1
4
(a) 实际线路; (b) 交流等效电路
第3章 高频谐振放大器
3.1.2 放大器性能分析
1． 晶体管的高频等效电路 晶体管在高频运用时的混π等效电路
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
fmax > fT > f
14
第3章 高频谐振放大器
要点
晶体管Y参数等效电路 混合π参数等效电路 截止频率fβ 特征频率fT
fmax > fT > f
15
第3章 高频谐振放大器
2． 放大器的性能参数
忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图可得



I b I S YS Ub

Ic

Uc
IS 0
Yoe
YreYfe YS Yie
(3 -9)
19
第3章 高频谐振放大器

输入导纳：Yi

Ib

Ub
Yie
Y Yfe re Yoe YL

输出导纳：Yo

Ic

Uc
IS 0
Yoe
YreY fe YS Yie
晶体管存在反向传输导纳yre ,输出电压可通过yre 反向作用到输入端，引起输入电流的变化，这
11
第3章 高频谐振放大器
晶体管高频参数
截止频率fβ：当β下降到低 频电流 放大系数β0 的 0.707倍时，所对应的频率 称为晶体管的截止频率。
特征频率fT定义：lβl 下降 到1时所对应的频率。
意义：f > fT时，β<1晶体管 失去电流放大作用
12
第3章 高频谐振放大器
特征频率与截止频率关系
.
.
U 21 U 45 如果：yre YN
结果：if 与ii' 幅度相等、相位相反（差180o）正好相互抵消！
.
.
如果U 21 U 45,但是二者的相位总是相反的，
适当选取YN，仍可以实现if 与ii' 正好相互抵消！ 28
中和法
第3章 高频谐振放大器
• 利用中和电容Cn的中和电路。 为了抵消Yre的反
联阻尼电阻来降低电压增益。 采用共射—共基级联放大器。
31
第3章 高频谐振放大器
共射—共基级联放大器：后级共基晶体管的 输人导纳较大，对于前级共射晶体管，大的负 载导纳使电压增益低，但仍有较大电流增益。
后级共基放大电流增益小，电压增益大。组 合后的放大器的总电压增益和功率增益都与单 管共射放大电路差不多，但稳定性高。
Y Yfe re Yoe YL
(3－ 8)
18
第3章 高频谐振放大器
.
.
Ib
Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－



Ic Yoe Uc Yfe Ub

又
IS 0

时有：U b

Yre Uc YS Yie

（3）输出导纳为：Yo
种反馈作用可能引起放大器产生自激等不良后
果。
放大器的输人导纳和输出导纳由于yre不为零而 与YL和Ys有关。
20
3.1.3
第3章 高频谐振放大器
1．
反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir 忽略r bb′的影响
rbb′
b′
C
b
c
Y fe
1
＋
gU.b′em C j C r － bb
. gmUb′e
e
(a)
c Yce
e
5
第3章 高频谐振放大器
3.1.2 放大器性能分析
1． 晶体管的高频运用时混π等效电路 基射极间电阻：
rb'e 260 I E
β0 是共射组态晶体管的低频电流放大倍数
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
. gmUb′e
e
(a)
c Yce
e
(3 ─ 13) (3 ─ 14) (3 ─ 15)
34
第3章 高频谐振放大器
2. 多级双调谐放大器
an (1 4 )n / 2
4
(3 ─ 16)
35
第3章 高频谐振放大器
3. 参差调谐放大器
增加放大器中的带宽,得到变沿陡峭的频率特性。 图3 ─ 8是采用单调谐回路和双调谐回路组成的 参差调谐放大器的频率特性。图3 ─ 9示出了一彩色 电视机高频头的调谐放大器的简化电路。
6
第3章 高频谐振放大器
gm为跨导表示放大能力
gm

0
rb'e

IC 26
g
mU
表示晶体管放大作用的等效电流源；
b'e
C（ Cb'e）是发射结电容；rb'e是集电结电阻;
C (Cb'c )是集电结电容; rbb'是基极电阻
rbb′ b
b′
C
＋ . Ub′e C －
. gmUb′e
c Yce
第3章 高频谐振放大器
在忽略rb′e及满足Cπ>Cμ的条件下, Y参数与混 π参数之间的关系为：
Yie

1
jC jC rbb
Yoe

jC
jC rbbgm 1 jC rbb
Y fe
1
gm
jC rbb
Yre

jCu 1 jC rbb
(3 ─ 1) (3 ─ 2) (3 ─ 3) (3 ─ 4)
反馈作用消除的过程称为单向化。 单向化方法:中和法、失配法
26
中和法:
第3章 高频谐振放大器
27
第3章 高频谐振放大器
在输出与输人之间引 入外部反馈电路，以 抵反消馈作晶用体。管内部yre的
.
内部：U 0
i yre ' i

.
yre U 21
外部：
. YN
U 45 i f
.
YN U 45


. I c YLUc
Ib
(3 ─ 6a)
(3 ─ 6b)
. Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
图3 ─ 1高频小信号放大器的高频等效电路
16
. Ib
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
－
(1) 电压放大倍数K：
第3章 高频谐振放大器
. Ic
＋
.
.
Yoe .
第3章 高频谐振放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器 3.2 高频功率放大器的原理和特性 3.3 高频功率放大器的高频效应 3.4 3.5 功率合成与射频模块放大器
第3章 高频谐振放大器
3.1 高频小信号放大器
高频小信号谐振放大器的功用就是放大各种 无线电设备中的高频小信号。
工作在线性范围，基本类型是频带放大器 “谐振”是指负载为选频振荡回路，工作在
23
第3章 高频谐振放大器
由于反馈导纳的存在，使输人端的电导和电纳发生变 化。前者改变回路的等效品质因数Q值，后者引起回 路失谐。影响放大器的增益、通频带和选择性，并使 谐振曲线产生崎变。
如果反馈到输入端回路的电导负值恰好抵消了回路原 有正值，则输入端回路总电导等于零，反馈能量抵消 了回路损耗的能量，Q值趋向无穷大，放大器失去放 大性能，处于自激振荡状态。
谐振频率对输出信号频率进行谐振,兼具阻抗 变换和选频滤波之功能。 分类: 窄带与宽带; 分立与集成. 主要要求：
增益高；选频性能好；工作稳定可靠。
2
第3章 高频谐振放大器
3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理
14
Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
高频小信号谐振放大器的实际线路 3
Cb1
N2
Cn
. Un
Cb
Ec
Ec
Cn
.
L1
L2 Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(a)
(b)
图3─5
(a) 原理电路; (b) 某收音机实际电路
30
第3章 高频谐振放大器
失配法
“失配”是指阻抗不匹配，主要对输出端。 失配法的实质是降低放大器的电压增益，
以确保满足稳定的要求。 选用合适的接入系数或在谐振回路两端并
Uc
YL′
YreUc
YfeUb
－




Ic Yfe Ub Yoe Uc YLUc

Yfe Ub




YLU
c

Yoe

U
c


K

Uc

Ub


Y fe Yoe +YL
(3─ 7)
17
.
第3章 高频谐振放大. 器
Ib
Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
e
e
7
(a)
第3章 高频谐振放大器
晶体管Y参数等效电路的Y参数方程



Ib Yie U b Yre U c



Ic Y fe U b Yoe U c
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b) Y参数等效电路
8
第3章 高频谐振放大器