第3章 小信号放大电路

1 1 2
)n
BW n BW 0 .7 ( 单级 ) 2 1，
矩形系数：
取S 0.1得：
1 n
可以看出级数越多，通 频带越窄。
级数n Bn/B1 K0.1 1 1.0 9.95 2 0.64 4.66 3 0.51 3.74 4 0.43 3.18
U o I Z n1 y feU i g (1 j )
+ n1yfeUi g C L Uo′ _
n1 n2 y feU i U o n2U o g (1 j )
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
当输出回路谐振时， ξ =0，即为纯电导。因此，谐振时电压 n1 n2 y fe U0 增益Auo为：
3 2 C L 1
4 CL gL
+ Uo
yfeUi Coe
goe
_
5
Y参数等效电路
n1yfeUi + g C L Uo′ _
N 45 N 12 设：n1 ，n2 N 13 N 13
2 2 C n1 C oe n2 CL C C
则下图中：
将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路
3 2 C + + U _i L
4 + Uo _
Ui _
1
5
交流通路
二、主要参数分析计算 1、放大器的交流小信号等效等效电路
yie gie jC ie y U yoe goe jCoe _ y L g L jC L y fe gm （忽略 Cie和yre）
+
i ie
说明抑制比的谐振曲线
第3章 小信号放大电路
稳定性
指当放大器的工作状态或条件发生变化时，其主要 性能的稳定程度 。 当环境温度变化时，会引起直流偏置状态以及晶体 管和电路元件的参数改变，导致放大器性能的不稳定。 它常表现为放大器的增益改变，中心频率偏移，谐振曲 线畸变，甚至放大器自激而完全不能工作。因此要求放 大器工作稳定是十分重要的问题。
2
0.1
0
BW0.7
f
BW0.1
令S 0.1 ， 则BW 0.1 K 0.1 BW0.1 BW0.7
理想和实际的选频曲线
K越接近于1,选频特性 越好!
102 1 9.95
例3－1：单调谐回路放大器如图所示。 设负载是与该放大器完全相同的下一 级放大器，BJT的参数为： gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S， |yfe|＝0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF， N12=16圈，N13＝20圈， N45＝4圈， L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。 求：f0，Aou，BW0.7
第3章 小信号放大电路
接收机天线所感应的电台的高频信号是很微弱 的，一般只有几十微伏到几毫伏，而接收设备 内检波器的输入电压，最好能达到1伏左右。 这就是说，要求接收机对高频信号的放大 能力要达到1千倍至10万倍左右，相当于60分 贝至100分贝。显然，这就需要先对高频信号 进行放大，必要时要用多级高频放大电路。
b、插入损耗：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称 为谐振回路的插入损耗——（1－Qe/Q）2 。这样任意态下的 功率增益表述为下式：
APo
Qe 2 4P APomax (1 ) 2 (1 P ) Q
（3）选择性和通频带 选择性S：任意频率时的放大倍数与谐振时放大倍数之比定义 为放大器的选择性。 Au 1 1 S Au 2 Au o 2 f 1 Au0 1 (Qe )2 f0 1
+
+
LC理想， g0是L和C的损 耗之和。
y g 0 j C
I
I
U -
C
L r
U
C
y
L
go
-
1y
j L 1 g 0 j (C ) L 1 1 g 0 1 j (C ) g0 L 0C 0 g 0 1 j ( ) g 0 0 g 0 1 jQ ( 0 ) 0 g 0 (1 j )
S 0.707时 ，BW 0.7
（4）矩形系数 矩形系数K：放大器电压增益下降至谐振时 增益的0.1倍（或0.01倍）时，相应的通频带 与放大器通频带之比 ，即
f0 Qe
0.707
K 0.1
BW0.1 BW0.01 ( K 0.01 ) BW0.7 BW0.7 f0 10 1 Qe
gb'e j (C b'e C b'c )
jb'c
yie
1 rbb ' [ gb'e j (C b'e C b'c )]
y fe
1 rbb ' [ gb'e j (Cb'e C b'c )]
gm jC b'c
2、分析计算
（1）电压增益（电压放大倍数）
2 2 g n1 goe n2 g L g0 ( g0为LC回路的损耗)
复习Y参数等效电路
I b yieU be yre U ce I c y feU be yoeU ce
Ib
+ yreUce yfeUbe
Ic
+
Ube yie
_
yoe
Uce
_
b I Yie ce 0 g ie jC ie U U be b I Yre be 0 g re jC re U U ce c I Y fe ce 0 g m U U be c I Yoe be 0 g oe jC oe U U ce
第3章 小信号放大电路
调谐放大器是高频放大器的一种。 它是指负载采用谐振回路的放大电路。接收天线所 感应的信号，除了要收听的电台信号以外，还有许多不 需要的无线电信号(我们把不需要的信号都称为干扰)。 显然如果我们采用没有选择性的放大器进行放大，势必 使所要收听的电台声音被淹没在其它电台的干扰声中。 为了解决这个问题。通常在晶体管的集电极接上LC谐振 回路作为选频之用。这样构成的调谐放大器不仅有放大 作用，而且具有选频能力。
Auo
（2）功率增益（谐振时功率放大倍数）
定义：APo＝ Pi U i
2
Ui

g
Po
Pi
，其中
APo＝
2 Ui ） gL
Po
g ie n1n2 y fe g
Pi
（
n1n2 y fe g
2
gL ） g ie
2
Po U o g L （
2
Auo
gL g ie
复习并联谐振回路
按负载 分:
调谐放大器
3.1 小信号谐振放大器
3.1.1 概述
作用：放大各种无线电设备中的高频小信号（微弱）， 通常是窄带放大器，以各种选频电路作负载（并联、耦 合谐振回路等），所以还具有选频或滤波作用。 分类：调谐放大器和频带放大器，前者的谐振回路调谐 于输入有用信号的频率；后者谐振频率为固定值。 组成：放大器件+负载回路（非线性电阻）
第3章 小信号放大电路
●矩形系数
理想的频带放大器频率 响应曲线应呈矩形，但实际 的曲线形状则与矩形有较大 的差异，如图所示。 显然矩形系数愈接近1，则 实际曲线愈接近理想矩形， 邻近波道选择性愈好，滤除 邻近波道干扰信号的能力愈 强。通常谐振放大器的矩形 系数，约在2~5的范围内。
理想的与实际的频率特性
a、并联谐振频率
o
1 1 或f o LC 2 LC
b、品质因数
Qo
oC
g0

1 g0 o L
c、广义失谐
0 Q( ) 2Q 0 0
若谐振回路理想、无损 耗，则go=0，当输出端匹配 时n12goe=n22gL，输出功率最 大，功率增益最大，记为 APomax：
第3章 小信号放大电路
●
抑制比
通常说明对某些特定组合频率 如中频、像频等选择性的好坏
如图所示的谐振曲线，对 信号频率调谐。谐振点的放 大倍数为Avo。 若有一干扰其频率为fn ， 则电路对此干扰的放大倍数 为Av ，用d=Avo/ Av表示放大 器对干扰的抑制能力。 通常 称为对干扰的抑制比(或抗拒 比)，用dB表示。
要求：（1）增益要高 （3）工作要稳定可靠
（2）选择性要好 （4）噪声要小
另外，由于小信号谐振放大器放大的信号幅度很小， 电路中用于放大的器件工作在线性范围，因而它们属于线 性放大器，通常采用线性模型的等效电路分析法。
3.1.2 单调谐回路谐振放大器电路
一、电路和工作原理 1、采用分压式稳定偏置 电路； 2、T工作在甲类放大状 态； 3、输出端采用并联谐振 电路，起选频作用，T的 集电极采用部分接入， 以提高谐振回路的有载Q 值； 4、信号输入与输出为实 现阻抗匹配、满足最大 功率传输均采用变压器 耦合。
N 45 N 解： 接 入系 数： 1 1 n1 12 ＝0.8，n2 3、Qe＝ 0.2 ，Q0 N 13 N 13 g 0 L g0 0 L
1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以g =gie，CL=Cie gL 0
2 2 C n1 Coe n2 C L C 17 pF f 0＝
• 练习
3.1.3 单调谐放大器的级连
目的：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。 一、同步调谐多级放大器（单级级连构成） 电压放大倍数：Au=Au1•Au2……Aun＝ Au1n （每一级都相同） 选择性和通频带： S A u ( A u ) n (
Au 0 Au 0
1 n
通频带 由于所放大的信号不只是一个载波频率，而 且还包括载波两旁的边频，要使无线电信号不失 真地传输，调谐放大器的通频带一定要稍宽于信 号所占有的频谱宽度。所以放大器的通频带也是 一个重要的指标。
通频带
放大器的通频带
第3章 小信号放大电路
选择性 放大器从各种不同频率的信号(有用的和有害的)中选出 有用信号，排除干扰(有害)信号的能力，称为放大器的选择 性。 选择性指标是针对抑制干扰而言的，但干扰的情况常常 很复杂，有位于有用信号频率附近电台的干扰(称邻台干扰)， 有某一特定频率的干扰，又有由于设备本身电子器件非线性 产生的交调干扰，等等。对于不同的干扰有不同的选择性指 标要求。选择性的两个基本指标是抑制比和矩形系数。
Qe 1
2、Aou
n1n2 y fe g
85倍 1 Q00 L
g 31.4 MHz 2 L13C f 0 BW0.7 1.37MHz Qe
Q0 23
回路空载时的电导为： g0
34S
2 回路总电导： g n12 g oe n2 g L g 0 1.48 10－4 S
a、失配损耗：如果负载失配导 致输出功率减小引起的功率损 耗。此时，
A Po A Po max ×
2
4P (1 P ) 2
APo max
y fe PO max Pi 4 goe gie
2
n g 其中 P 22 L ，称为失配系数 n 1 g oe 4P 反映了失配时功率增益 (1 P ) 2 下降的程度，称为失配 功率损耗。
第3章 小信号放大电路
小信号放大电路的分类:
按频带宽度分: 窄带放大器：以各种选频电路作负载，例 如并联谐振回路、耦合谐振回路、各种滤 波器等 宽带放大器：采用无选频作用的电路作负 载，例如高频变压器、传输线变压器等 单调谐放大器：输出端接调谐回路 双调谐放大器：输入、输出端都接调谐回路 参差调谐放大器：调谐回路的谐振频率不同 集中选频放大器：以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载
第3章 小信号放大电路
电压增益和功率增益
也就是调谐放大器的放大能力。 放大器输出电压(或功率) 与输入电压(或功率)之比，称为放大器的增益或放大倍数， 用(Au/Ap)表示，有时以dB数计算。 放大器增益的大小，取决于所用的晶体管、要求的通频 带宽度、是否良好的匹配和稳定的工作等。
第3章 小信号放大电路
yoe
jC b 'c [1 rbb ' ( g m gb 'e jC b 'c )] 1 rbb ' [ gb 'e j (C b 'e C b 'c )]
，
gb ' e
1 rb'e
yre
1 rbb ' [ gb'e j (C b'e C b'c )]