高频电子线路阳昌汉版第2章_高频小信号放大器
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可用Q表来测量。
11
高频电路中的无源器件
电容器 无源、记忆元件、储能元件
电容器：电容特性+损耗电阻+分布电感。 米波以下频段：只考虑电容和损耗。
R
r
C
Cp 电容器的串、并联等效电路
品质因数Q：表征电容器损耗的大小。 它等于容抗与串联电阻之比，并联电阻与容抗之比。
1
Q C 1 r Cr
Q
R 1
CPR
Au
0.1Au
时所对应的频
0
带宽度
5
4、工作稳定性：指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参 数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。
一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频 带变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器 发生自激，放大器不能正常工作。
5、噪声系数： 指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值
7
无源元件：电阻（器）、电容（器）和电感（器）
高
-----都属于无源的线性元件
频 有源器件： 二极管、晶体管、场效应管、集成电路
电
-----完成信号的放大、非线性变换等
路 无源网络： 串联谐振回路、并联谐振回路、耦合谐振回
路 -----放大选频、谐振自激震荡、变频调制解调选频
高频电路使用的元器件与低频电路基本相同，但是高频电路中 使用的是元器件的高频特性。（电容的影响）
10
高频电路中的无源器件
线圈的品质因数Q：表示线圈的损耗性能。 定义为无功功率与有功功率之比
设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为I2ωL，而 损耗功率，即电阻r0的消耗功率为I2r0，电感的品质因数：
Q
I 2L
I 2r0
L
r0
Q值：感抗ωL与损耗电阻r0之比，Q值越高损耗越小。 通常, 线圈的Q值通常在几十~一二百左右。
NF
(S / N )i (S / N )O
Psi Pso
Pni Pno
( N F )dB
10 lg( Psi Pso
Pni ) Pno
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪
声系数接近 1。
6
2.2 高频电路的基础知识
一、LC谐振回路
主要特点： 选频、滤波作用
分为： LC 并联谐振回路 LC 串联谐振回路
高频小信号放大器功能的表示形式:
输入信号频谱与输出信号频谱相同 2
二、高频小信号放大器的分类
按负载性质分：
谐振放大器 （又称调谐放大器）
用LC谐振回路作负载
非谐振放大器（如集中选频放大器）
按放大信号的频谱宽窄分
窄带放大器
用LC谐振回路或集中选频滤波器 做负载
宽带放大器
用纯阻或变压器做负载， 带宽较宽，
CP
12
高频电路中的无源器件
另外：电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。Q值可达 几千到几万的数量级，与电感线圈相比, 电容器的损耗常 常忽略不计。
13
（一）LC并联谐振回路
L
.
rC
Is
G0 （R0）
Z
L 的等效
1.回路阻抗 损耗电阻
R0
L Cr
(r jL)
Z
r jL
1
jC
1
jC
(r jL) 1
r
j(L
jC
1)
r
C
LC
j(L 1 )
C
Cr L
1
j(C Байду номын сангаас ) L
(L r)
回路导纳
Y
G0
jB
1 Z
Cr L
j(C
1)
L
G0
Cr L
B C 1 L
14
2.回路谐振特性
Y
G0
jB
1 Z
Cr L
j(C
1)
L
（1）谐振条件： 当回路的电纳等于0时（即虚部为0），回路呈谐振状态
（2）谐振阻抗： 谐振电阻：
物理意义：谐振条件下，回路储存能量与消耗能量之比
Q
U
2 0
0 L
U
2 0
R0
R0
0 L
R00C
谐振电阻 Q 谐振时回路的感抗值（或容抗值）
谐振时
0L
1
0C
L LC
L （谐振回路的特性阻抗）
C
谐振电阻
并联谐振回 路中的电流
Rp R0 Q Q
.
L C
.
.
.
I L0
U0
j0 L
I s R0
第 2 章 高频小信号放大器
概述 高频电路的基础知识 晶体管高频小信号谐振放大器 小信号谐振放大器的稳定性 集中选频放大器
1
2.1 概 述
一、高频小信号放大器的功能
实现对微弱的高频信号进行不失真的放大
高频: 指被放大信号的频率在几百KHz～几百MHz
小信号: 指放大器输入信号小，有源器件工作在线性 范围内，分析电路时可采用有源四端网络 分析法分析
2△f0.7
0.707 Av0
f1 f2
4
3、选择性： 表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。
.
Au
.
1.0
理想
Auo
0.707
2△f0.7
实际
0.1
f
2△f0.1
f0
矩形系数：表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表
示实际曲线形状接近理想矩形的程度
K r 0.1
2f 0.1 2f 0.7
Kr0.1 1，选择性越好。
8
高频电路中的无源器件
电阻器 无源、无记忆元件、耗能元件
低频段：表现为 电阻特性 高频段：表现为 电阻特性+电抗特性（高频特性）
CR LR
R 电阻的高频等效电路
CR：分布电容 LR：引线电感 R： 为电阻
注意：电阻在高频范围内损耗很小，因而被认为是理想元件， 不考虑其损耗的影响。
9
高频电路中的无源器件
电感器
无源、记忆元件、储能元件
高频段：电感L+损耗电阻r0+分布电容。 长、中、短波频段：通常忽略分布电容的影响。
L
r0
电感线圈的串联等效电路
集肤效应影响：随着工作频率的增高，流过导线的交流电流 向导线表面集中-------导电的有效面积为导线圆环面积 减小------电阻增大-------损耗增大。
3
三、高频小信号放大器的主要技术指标
1、电压增益与功率增益
电压增益
功率增益
Au
uo ui
输出电压 输入电压
2、通频带
Ap
Po Pi
输出给负载的功率 输入功率
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 1 2 倍时所对
应的频带宽度。常用 2△f0.7(或BW0.7)表示。
BW0.7 f2 f1 2f0.7
Y G0
Rp R0
Z
R0
L （达到最大值，且为纯阻性） Cr
（3）谐振频率：
谐振时，由于B=0，即
0C
1
0L
0
ω0
1， LC
1
f0 2π LC0
1 LC
f0
2
1 LC
（4）谐振电压：U. 0
.
Is
R0
.
谐振时电压达到最大值且 I s与同相
15
3.品质因数
它反映谐振回路损耗的大小
.
IL0 IC0
j0 L
jQ
.
I
s
.
.
IC0
U0 1
.
.
j0C I s R0 jQ I s
j0C
结论：谐振时电感和电容中的电流幅值为外加电流源的Q倍
16
4.回路阻抗特性
Z1
1
1
Z
G02
(C
1
L
)2
Y
G0
j(C 1 )
1
L
C
Z
arctan
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高频电路中的无源器件
电容器 无源、记忆元件、储能元件
电容器：电容特性+损耗电阻+分布电感。 米波以下频段：只考虑电容和损耗。
R
r
C
Cp 电容器的串、并联等效电路
品质因数Q：表征电容器损耗的大小。 它等于容抗与串联电阻之比，并联电阻与容抗之比。
1
Q C 1 r Cr
Q
R 1
CPR
Au
0.1Au
时所对应的频
0
带宽度
5
4、工作稳定性：指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参 数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。
一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频 带变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器 发生自激，放大器不能正常工作。
5、噪声系数： 指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值
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无源元件：电阻（器）、电容（器）和电感（器）
高
-----都属于无源的线性元件
频 有源器件： 二极管、晶体管、场效应管、集成电路
电
-----完成信号的放大、非线性变换等
路 无源网络： 串联谐振回路、并联谐振回路、耦合谐振回
路 -----放大选频、谐振自激震荡、变频调制解调选频
高频电路使用的元器件与低频电路基本相同，但是高频电路中 使用的是元器件的高频特性。（电容的影响）
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高频电路中的无源器件
线圈的品质因数Q：表示线圈的损耗性能。 定义为无功功率与有功功率之比
设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为I2ωL，而 损耗功率，即电阻r0的消耗功率为I2r0，电感的品质因数：
Q
I 2L
I 2r0
L
r0
Q值：感抗ωL与损耗电阻r0之比，Q值越高损耗越小。 通常, 线圈的Q值通常在几十~一二百左右。
NF
(S / N )i (S / N )O
Psi Pso
Pni Pno
( N F )dB
10 lg( Psi Pso
Pni ) Pno
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪
声系数接近 1。
6
2.2 高频电路的基础知识
一、LC谐振回路
主要特点： 选频、滤波作用
分为： LC 并联谐振回路 LC 串联谐振回路
高频小信号放大器功能的表示形式:
输入信号频谱与输出信号频谱相同 2
二、高频小信号放大器的分类
按负载性质分：
谐振放大器 （又称调谐放大器）
用LC谐振回路作负载
非谐振放大器（如集中选频放大器）
按放大信号的频谱宽窄分
窄带放大器
用LC谐振回路或集中选频滤波器 做负载
宽带放大器
用纯阻或变压器做负载， 带宽较宽，
CP
12
高频电路中的无源器件
另外：电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。Q值可达 几千到几万的数量级，与电感线圈相比, 电容器的损耗常 常忽略不计。
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（一）LC并联谐振回路
L
.
rC
Is
G0 （R0）
Z
L 的等效
1.回路阻抗 损耗电阻
R0
L Cr
(r jL)
Z
r jL
1
jC
1
jC
(r jL) 1
r
j(L
jC
1)
r
C
LC
j(L 1 )
C
Cr L
1
j(C Байду номын сангаас ) L
(L r)
回路导纳
Y
G0
jB
1 Z
Cr L
j(C
1)
L
G0
Cr L
B C 1 L
14
2.回路谐振特性
Y
G0
jB
1 Z
Cr L
j(C
1)
L
（1）谐振条件： 当回路的电纳等于0时（即虚部为0），回路呈谐振状态
（2）谐振阻抗： 谐振电阻：
物理意义：谐振条件下，回路储存能量与消耗能量之比
Q
U
2 0
0 L
U
2 0
R0
R0
0 L
R00C
谐振电阻 Q 谐振时回路的感抗值（或容抗值）
谐振时
0L
1
0C
L LC
L （谐振回路的特性阻抗）
C
谐振电阻
并联谐振回 路中的电流
Rp R0 Q Q
.
L C
.
.
.
I L0
U0
j0 L
I s R0
第 2 章 高频小信号放大器
概述 高频电路的基础知识 晶体管高频小信号谐振放大器 小信号谐振放大器的稳定性 集中选频放大器
1
2.1 概 述
一、高频小信号放大器的功能
实现对微弱的高频信号进行不失真的放大
高频: 指被放大信号的频率在几百KHz～几百MHz
小信号: 指放大器输入信号小，有源器件工作在线性 范围内，分析电路时可采用有源四端网络 分析法分析
2△f0.7
0.707 Av0
f1 f2
4
3、选择性： 表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。
.
Au
.
1.0
理想
Auo
0.707
2△f0.7
实际
0.1
f
2△f0.1
f0
矩形系数：表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表
示实际曲线形状接近理想矩形的程度
K r 0.1
2f 0.1 2f 0.7
Kr0.1 1，选择性越好。
8
高频电路中的无源器件
电阻器 无源、无记忆元件、耗能元件
低频段：表现为 电阻特性 高频段：表现为 电阻特性+电抗特性（高频特性）
CR LR
R 电阻的高频等效电路
CR：分布电容 LR：引线电感 R： 为电阻
注意：电阻在高频范围内损耗很小，因而被认为是理想元件， 不考虑其损耗的影响。
9
高频电路中的无源器件
电感器
无源、记忆元件、储能元件
高频段：电感L+损耗电阻r0+分布电容。 长、中、短波频段：通常忽略分布电容的影响。
L
r0
电感线圈的串联等效电路
集肤效应影响：随着工作频率的增高，流过导线的交流电流 向导线表面集中-------导电的有效面积为导线圆环面积 减小------电阻增大-------损耗增大。
3
三、高频小信号放大器的主要技术指标
1、电压增益与功率增益
电压增益
功率增益
Au
uo ui
输出电压 输入电压
2、通频带
Ap
Po Pi
输出给负载的功率 输入功率
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 1 2 倍时所对
应的频带宽度。常用 2△f0.7(或BW0.7)表示。
BW0.7 f2 f1 2f0.7
Y G0
Rp R0
Z
R0
L （达到最大值，且为纯阻性） Cr
（3）谐振频率：
谐振时，由于B=0，即
0C
1
0L
0
ω0
1， LC
1
f0 2π LC0
1 LC
f0
2
1 LC
（4）谐振电压：U. 0
.
Is
R0
.
谐振时电压达到最大值且 I s与同相
15
3.品质因数
它反映谐振回路损耗的大小
.
IL0 IC0
j0 L
jQ
.
I
s
.
.
IC0
U0 1
.
.
j0C I s R0 jQ I s
j0C
结论：谐振时电感和电容中的电流幅值为外加电流源的Q倍
16
4.回路阻抗特性
Z1
1
1
Z
G02
(C
1
L
)2
Y
G0
j(C 1 )
1
L
C
Z
arctan