高频小信号放大器(精)

K Uc Ub


Y fe Yoe YL
(3─ 7)
(2) 输入导纳Yi
Yi
Ib Ub


Yie
Y feYre Yoe YL
(3 ─ 8)
(3) 输出导纳Yo
Yo
Ic Uc


I S 0
Yoe
YreY fe YS Yie
(3 ─ 9)
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Psi / Pni (输入信噪比) NF Pso / Pno (输出信噪比)
NF越接近1越好
在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作 用，因此要求它的噪声系数应尽量小。 以上这些要求，相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是一 对矛盾，通频带和选择性是一对矛盾。因此应根据需要决定主次， 进行分析和讨论。
0
当频率增高 ,使 1 时的频率。
2
f 1 f
1
fT f 02 1
由于0 1, 所以fT 0 f
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二、体管高频小信号等效电路与参数（续6）
电流放大系数β与f的关系:
0
f 1 f
5
一、 概述(续1）
3、高频小信号放大器电路的性能指标
1). 增益：（放大系数） P0 Uo 电压增益：K V 功率增益： K P Pi Ui U0 Po 分贝表示：K V 20 log K p 10log Ui Pi
2) 通频带： 放大器的电压增益下降到最大值的0.7（即1/ 2 ）倍时， 所对应 的频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f 0.7 表示。2 f 0.7也称为3分贝带宽。
2

fT f f f
fT , 或者f T f f
故可以粗略计算在某工作频率下的电流放大系数。 特征频率 f T 是晶体管在共发射极运用时能得到电流增益 的最高频率极限（电流放大系数 1，但功率增益>1 ）。 特征频率 f T 是高于截止频率 f , 约等于 f 的 0 倍。 特征频率 f T 与阻容乘积 re (Cb 'e Cb 'c ) 成反比，后者又决 定于晶体管的静态工作点，因此， f T 也是静态工作点的 函数。 特征频率 f T 是可查手册的，也可由仪器测量得到。
. Ib ＋ . IS YS . Ub －
I b I S YS U b I c YL U c




(3 ─ 6a) (3 ─ 6b)
. Ic ＋
Yie
. YreUc
Yo e . YfeUb
. Uc －
YL ′
图 3 ─ 3 图3 ─ 1高频小信号放大器的
高频等效电路
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(1) 电压放大倍数K
7
一、 概述（续3）
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频 带宽度来表示。 按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线接近 理想曲线的程度，引入“矩形系数”，它表示对邻道干扰的抑制能力。 带宽度BW0.1(或BW0.01）与放大器通频带BW0.7之比。
二、晶体管高频小信号等效电路与参数（续1）

y参数等效电路
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二、晶体管高频小信号等效电路与参数（续2）
2、混合π参数等效电路 把晶体管内部的物理过程用RLC表示。用这种物理模型的 方法所涉及到的物理等效电路就是所谓的π参数等效电路。
混合π参数等效电路
bb是基极电阻 be是发射结电阻 bc是集电结电阻
频率参数的关系 : f max fT f
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三、 单调谐回路谐振放大器
1、电路组成：
1 4 RL 5
接 前 级
Rb 1 V C
2 L 3 Ce
Rb 2
C b Re
(a)
所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联 谐振回路的组合。所以前面分析的晶体管等效电路和并 谐振联回路的结论均可应用。
三 、单调谐回路谐振放大器！
四 、谐振放大器的稳定性（中和法！） 五 、调谐放大器的常用电路与集成电路 谐振放大器
小结
作业与思考题
3
接收机中的高频放大器

高频放大和中频放大是高频小信号放大器。
自动增 益控制
滤波器
高频放 大器
混频器
中频放 大器
解调器
低频 放大器
信宿
本地振 荡器
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一、 概述
1、高频谐振小信号放大器的特点 ①频率较高 中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在 几kHz到几十MHz ②小信号 信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器) 2、分类 高频小信号按所用的材料可分为 晶体管（BJT)、场效应管（FET)、集成电路（IC) 按频谱宽度可以分为 窄带放大器和宽带放大器 按电路形式可以分为 单级放大器和多级放大器 按负载性质可以分为 谐振放大器和非谐振放大器 •谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、 滤波和选频的作用。非谐振由阻容放大器和各种滤波器 组成，其结构简单，便于集成。
① 矩形系数：为放大器的相对电压增益下降到 0.1(或0.01)时，相应的频
KV/KVo Kv0是最大电压增益，出现在 理想
谐振频率上
K ro 1
2 f 0 .1 2 f 0 .7
1 0.7 2f0.7 0.1 2f0.1 实际 f
2f 0.01 K r0. 01 2 f 0 . 7
(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1 通频带B 0.707为
B0.707 fo QL
(3 ─ 10)
以矩形系数来分析： 2f 0.1 kV k r 0.1 如果 ＝0.1 则 2f 0.7 k V0 f0 1 2 0.1 2f0.1 10 1 QL 2QL f 0.1 1 f0
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四、 谐振放大器的稳定性（续6）
1) 中和法： 在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作用恰好和晶体管的内反馈 Cbc Ｖ０ +C 互相抵消。 C b c + L1 具体线路： L1 –
(
A Vi ～
B
L2
+ –
A Vi ～
Vo CN –D L2
B
CN
电桥平衡时，CD两端的回路电压 V0 等。
6
一、 概述（续2）
KP
1 0.7 2f0.7 f0 f
1
KPo
0.5 f0 2 f 0.7 f
为什么有通频带这个指标？
放大器电路所放大的一般都是已调制的信号，已调制的 信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带， 让必要的信号频谱分量通过放大器。 与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回 路的等效品质因数QL。此外，放大器的总通频带，随着级 数的增加而变。并且，通频带愈宽，放大器的增益愈小。
Cbe是发射结电容 Cbc是集电结电容 b'e表示晶体管放大作用的 g mv 等效电流发生器 gm称为跨导 , gm 0 b'e I c (mA) 26(mV) Cbc将输出的交流电压反馈 一部分到输入端 .可能引起自激 bb'在共集电极电路中引起 高频反馈 ,降低晶体管的电流放大 系数
2f0.1, 2f0.01分别为放大倍数下降至0.1和0.01处的带宽，Kr愈接近 于1越好。 8
一、 概述（续5）
4）工作稳定性： 指在电源电压变化或器件参数变化时，以上三参数的稳定程度。
为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益， 选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。
5） 噪声系数： 放大器的噪声性能可用噪声系数表示：
2f 0.1 故矩形系数： kr0.1 102 1 1 2f 0.7
又因为： 2f 0.7
f0 QLwk.baidu.com
所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，故其邻道选 择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。
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四、 谐振放大器的稳定性（抓住重点，迅速掌握）
谐振放大器稳定性分析：
1、自激产生的原因：
前 级 放 大 器 的 后 半 部 分 本 级 放 大 器 的 前 半 部 分
在实际中yre的存在会导致自激的产 生，是不稳定的原因。
放大器等效输入端回路
g s中包含了goe和G0
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四、 谐振放大器的稳定性（续1）
2、放大器产生自激的条件： 当Ys + Yz = 0 回路总电导g = 0 放大器产生自激。
16
3 5 2 L 4 1 RL
V
C
(b)
图 3 ─ 1 高频小信号谐振放大器 (a) 实际线路; (b) 交流等效电路
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2． 放大器的性能参数 忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图3 ─ 3可得
y U I b ie b yreUc
y U I c fe b yoeUc
此即放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量，且电纳部分也恰好抵消

YS y ie
y fe y re 0 ' y oe YL

YS Yie y oe YL 1 y fe y re
那么，如何消除yre的影响呢？
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四、 谐振放大器的稳定性（续5）
3、克服自激的方法：
由于yre的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器 的稳定性可以考虑晶体管的单向化。 单向化的方法有： ⑴中和法 消除yre的反馈 ⑵失配法 使GL或gs的数值增大，因而使输入和输出回路 与晶体管失配。 在实际运用中，中和法是外加一个电容抵消正反馈电容的作用 失配法： 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配； 晶体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。 即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性
高频电子线路
第3章 高频谐振放大器
（一）高频小信号放大器
主要学习内容：


本章介绍高频小信号谐振放大器和高频谐振功 率放大器。 这里注意电路在应用时的特点：


高频（低频）——工作频率 大信号或小信号——输入信号电平 谐振（非谐振）——负载
2
内容1： 3.1 高频小信号放大器 一、 概述（5个性能指标） 二 、晶体管高频小信号等效电路与参数！
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二、 晶体管高频小信号等效电路与参数
1、形式等效电路（网络参数等效电路）
yi I I1 yiV1 y rV2 1 则有 即 : I 2 y f V1 y oV2 I 2 y f
式中：
y r V 1 yo V2
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二、晶体管高频小信号等效电路与参数（续7）
GP 1时的工作频率 3）最高振荡频率fmax 晶体管的功率增益
1 可以证明: f max 2
gm 4rbb 'Cb 'eCb 'c
fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率 时晶体管已经不能得到功率放大，当f>fmax时,无论使用什么 方法都不能使晶体管产生振荡。
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二、晶体管高频小信号等效电路与参数（续5）
3、晶体管的高频参数
随着工作频率下降到低 频值 0的1 2
时的频率
由于
1）截止频率
0
公式：
f 1 j f
,
0
f 1 f
2
由于β0比1大的多,在频率为fβ时,|β|虽然下降到原来的0.707 但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放大的作用。 2）特征频率
I 晶体管共发射极电路图 yi 1 V2 0 称为输出短路时的输入 导纳 V 1 I y r 1 V1 0 称为输入短路时的反向 传输导纳 V2 I y f 2 V2 0 称为输出短路时的正向 传输导纳 V1 I yo 2 V1 0 称为输入短路时的输出 导纳 V2 10

不会反映到AB两端,即对应两边阻抗之比相
1 L1 Cbc 1 L2 CN
L1 N1 CN C bc C bc L2 N2
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失配法（一般了解）： 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输出端负载阻抗不与本级 晶体管的输出阻抗匹配。 原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入电路的影响也随之减 小。使增益下降，提高稳定性。 (2)
YF g F jbF
Yi y ie
y fe y re y ie YF ' y oe YL
gF是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，使回路的总电导减 小，QL增加，通频带减小，增益也因损耗的减少而增加，即负电导 gF供给回路能量， 出现正反馈。谐振时，当gF = gs + gie（回路原有电导）则回路总电导g = 0，QL ， 选中了一个频率,输出信号成为单音.这就是自激．