高频电子线路-高频小信号放大器-课件

似认为不能通过放大器
高频小信号放大器的指标
4 矩形系数 Kr0.1
➢ 矩形系数表征放大器选择性好坏的一个 ➢ 选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力 ➢ 理想：——矩形
Kr0.1
2f0.1 2f0.7
高频小信号放大器的指标
5 工作稳定性
➢ 指放大器的直流偏置、晶体管参数、电路元器件参数等发 生变化时，放大器主要性能的稳定程度
y11 y12U2 y21U1
U 1
I2
y22 U 2
共发射极晶体管
＋
b
.
.
Ib
Ube
－
c . Ic
V
e
I b Yie U be Yre U ce I c Y fe U be Yoe U ce
.
.
Ib
Ic
b
c
＋
＋
＋
. Uce
. Ube
Yie
.
Yoe .
.
U ce
Y reU ce
Y feU b e
已知 Rb1 15 k , Rb 2 6.2 k , Re 1.8k , C b C e 0.01uF , RL 5k ，工作频率 f0 10 .7 MHz ,回路电感 L13 4uH , Q0 100 , N 13 20 , N 23 6, N 45 5,晶体管在直流 工作点和工作频率为 10 .7 MHz 时的参数为：
Ui=Ube; Uc即Uce;
信号源用电流源代替；
输出电压在第二级；
y y Ib
ie yreUce y feUi oe Ic
Is
Ys
U i
U c
C
35
2
L 1
4 y ie2
U o
图2-15
（一）画放大器的高频等效电路
然后，简化电路
Is Ys
y y Ib
ie yreUce y feUi oe Ic
Au
Uo Ube
g
p1p2Yfe
jC
1
jL
谐振时：
0
1 LC
Au0 p1 p2Yfe g
Au 0
p1 p2 Yfe g
结论：
➢ 谐振时电压增益 A u o与晶体管正向传输导纳y f e成正比，与回
路两端总电导成反比；
➢ 放大器输出电压与输入电压的相位差是180° f e
（2）谐振曲线
A u g jp 1 C p 2 Y fej1 L g [1 j
,
p2
N 45 N 13
单调谐放大器的等效电路
.
p1YfeUbe goe' Coe'
gL'
C
CL'
L
g0
I s p1 I s p1Yfe U be
goe p12 goe , Coe p12Coe gL p22 gL , CL p22CL
g0
1 0 LQ0
(e)
说明：CL即Cie2
p1
N12 N13
,
p2
N45 N13
单调谐放大器的等效电路
. p1YfeUbe gΣ
＋
CΣ
.
L Uo'
－ (f)
g goe g0 gL C Coe C CL
导纳 输出电压
Y
g
j C
1 j L
U o I s 1 U o Y p2
（二）放大器的技术指标
1.电压增益
Y
gjC
1
jL
g p12goeg0 p22gie
Yoe是晶体管输入端短路时的输出导纳，反映了晶 体管输出电压对输出电流的作用，其倒数是电路的
输出阻抗。 yoe=goe+jωCoe
共射接法y参数：
U be
Ib
Ic U ce
Ib yieUbeyreUce Ic yfeUbeyoeUce
简化的共射接法y参数：
令yre 0
Ib
y ie yreUce yfeUbe
本节要求掌握：画出单调谐放大电路的高频等效电路；技术指 标的计算;
（一）画放大器的高频等效电路
首先，2级单调谐变为单级单调谐
14
V CC
R1
2
R1
U i
T1 C
L 35
T2 C
R2
Cb Re
Ce
R2
Cb Re
Ce
V CC
14
R1
U i
T1 C
2 L 35
y ie2
R2
Cb Re
Ce
（一）画放大器的高频等效电路
解：(1)高频等效电路如下：
以下分四步来分析高频等效电路的画法：
第一步：由原电路画出交流通路
第二步：由交流通路画Y参数等效电路
第三步，忽略Yre的化简电路
U be
Ic
yoe U ce
Ib
y ie U be
y f eUb e
Ic
yoe U ce
单调谐回路谐振放大器
放大器的输入输出导纳
Y参数方程： Ib yieVi yreVce Ic yfeVi yoeVce
Ic YLVce
1
是Y L 集电极与发射极
2
之间向右看过去的回路
3
总负载导纳。
0 1 j f
f
0
1 f
2
f
通常 0，所1以 处的f
流放大作用。
，晶体管1 仍具有电
⑵ 特征频率 f T
当 下降为1时，所对应的工作频率称为特征频率。
0
1
2
1 fT f
fT f 0210
fT 0 f
尽管 ，无1 电流放大作用，但BJT可能还 有电压放大作用，所以仍有功率放大。
⑶ 最高振荡频率 f m a x
ce
Yie是晶体管输出端短路时的输入导纳，反映了晶体 管放大器输入电压对输入电流的控制作用，其倒数
是电路的输入阻抗。 yie=gie+jωCie
Yfe是晶体管输出端短路时的正向传输导纳，反映了 晶体管输入电压对输出电流的影响，即反映了晶体 管的放大能力。
Yre是晶体管输入端短路时的反向传输导纳，反映 了晶体管输出电压对输入电流的影响，即晶体管内 部的反馈作用。简化时， Yre =0。
高频小信号放大器主要应用于接收设 备中的高频放大器和中频放大器中
高频小信号放大器的指标
1 中心频率 F0
➢ 调谐放大器的工作频率 一般为几百KHz~几百MHz
➢ 调谐放大器的主要指标 ➢ 选择有源器件和计算谐振回路参数的依据
高频小信号放大器的指标
2 增益
➢ 电压增益 (Au) ：放大器输出电压与输入电压之比
－
－
－
e
. Ib b ＋
. Ube
－
晶体管Y参数(a )等效电路
Cie
gie
g oe
.
.
YreUce YfeUbe
. Ic
c ＋ Coe . Uce
－
e
实际应用(b)Y参数等效电路
Y ie
Ib
U be
U ce 0
Y fe
Ic
U U ce 0 be
Y re I b U U be0
ce
Y oe I c U U be0
下图是分别用 f 、 和f 表 示的放大器的谐振特性曲线。
用频率表示
用一般失谐 表示
用广义失谐 表示
（2）放大器的通频带
由
Au 1 Au 0 1 2
QL2f / f0
可得：
1
1
1(QL2f0.7/ f)2 2
1
通频带：
2 f0.7
f0 QL
当f0确定时，ＱL越低，通频带愈宽。
（2）放大器的矩形系数
高频电子线路-高频小信号放大器-课件
晶体管高频小信号谐振放大器
1. 晶体管高频小信号等效电路 2. 单调谐回路谐振放大器 3. 多级单调谐回路谐振放大器
第一节 概述
高频放大的必要性
➢ 无线信号——无线信道——有衰减 ➢ 远距离传输——距离越远——衰减越大 ➢ 接收设备接收到的高频电平——只有微伏级
C
U i
U c

35
2
L 1
4 y ie2
U o
知识点：
令yre=0; 即忽略后级
对前级的反馈作用
图2-15
3
y feUi y oe
2
U c
C
L 1
图2-16（a）
5
4 y ie2
U o
单调谐放大器的等效电路
14
C L2
V
YL
35
考虑到为保证实 用的单调谐放大 器稳定地工作， 都采取了一定的 措施，使内部反 馈很小， 即
p 1 p 2 Y fe
A u 0
0 L 1 g (C o L o L L )]
1 jQ L ( o)
0
A A u u 01jQ L(1 0 o)1jQ L(1ff0ffo)1jQ 1 L2 f0f
一般失谐： f f f0
广义失谐： QL2f / f0
Au 1 A u 0 1 j
Au 1 Au 0 1 2
Yre=0
b ＋
. Ub e
Yie
－
(b)
c
.
C
YfeUb e
Yo e
14 L2
＋
YL － 35
e (c)
单调谐放大器的等效电路
14 ＋
. YfeUbe goe
C L2
.
YL
Uo －
Co e
35
(d)
（一）画放大器的高频等效电路
最后，进行抽头阻抗变换
y feUi y oe
U c
C
35
2
L 1
4 y ie2
Au
uo ui
输出电压 输入电压
➢ 功率增益(AP) ：放大器输出功率与输入功率之比
ApP Poi 输 出 给 输 负 入 载 功 的 率 功 率
高频小信号放大器的指标
3 通频带 B
➢ 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 B 或者 2△f0.7 表示。
输入信号的频率在通频带内的信号正常放大 通频带外的信号不能正常放大，即电压增益小，可近
三个方程联立解：
Yi V Ibi
yie
yreyfe yoe YL
Yo VIcce
yoe
yreyfe yieYs
Ib
yie
yreyfe yoe YL
Vi
通常 y 很r 小，设 yre 0
Yi
Yo
yie yoe
2、BJT的高频参数（高频特性）
⑴ 截止频率 （f 共射）
当 下 降为低频段值 的 0 分之2 一时，所对应的工作频率 称为截止频率。
U o
图2-16（a）
p1yfeUi p12 g oe p12C oe
3 p2 2 gie 2 p22Cie2
C
L
U 0
g0
p2
1
图2-16（b）
知识点： yoe 用 goe 和 Coe并联表 示; 电感有损耗电 导g0； yie2 用 gie2 和 Cie2并联表示; 抽头阻抗变换；
p1
N 12 N 13
y参数等效电路
适合于窄频带小信号放大器
混合π等效电路
适合于宽频带小信号放大器
在分析高频小信放大器时，采用Ｙ参数 等效电路进行分析是比较方便的，——以y参 数等效电路为主。
y参数等效电路
一个晶体管可以看成二端口网络
i1 u1
二端口 网络
i2 u2
I1y11U1y12U2
I2y21U1y22U2
四个参数均具有导纳量纲
由 Au 1 0.1
Au0 12
可得：
QL
2f0.1 f0
99
2f0.1
99 f0 QL
矩形系数：
Au /Au0
1
理想
0.707
实际
0.1
0
fL f0 fH
f
B W 0.7
B W 0.1
Kr0.1 999.95
➢ 单级单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，说明它的 选择性差。这是它的一大缺点。
例1：单调谐放大电路如下页图示
Y11
I
|U2 0
U1
Y12
I1
|U1 0
U2
Y21
I2
|U2
0
U1
Y22
I2
|U1 0
U2
第三节 晶体管高频小信号谐振放大器 一，晶体管高频小信号等效电路 （一）y参数等效电路
二端口网络理论：
U 1
I1
I2 U 2
I1 y11U1 y12U2 I2 y21U1 y22U2
I1
当功率增益为1时，所对应的工作频率称为最高振荡频 率。
为使电路工作稳定，且保证一定的功率增益：
f14~13 fm ax
fmaxfT f
二，单调谐回路谐振放大器
14
V CC
R1
2
R1
U i
T1 C
L 3
5
T2 C
R2
Cb Re
Ce
R2
Cb Re
Ce
图2-14
此处为2级单调谐；R1、R2、Re：提供直流偏压；Cb、Ce：高 频旁路电容
➢ 主要不稳定现象： 增益变化 中心频率偏移 通频带变化 谐振曲线变形 自激——最坏情况
高频小信号放大器的指标
6 噪声系数 NF
➢ 表征放大器性能好坏的一个参量
NF
Psi/ Pso/
Pni Pno
输入信噪功率比 输出信噪功率比
NF(d
B )10lgPsi/Pni Pso/Pno
3.2 晶体管高频小信号等效电路
C p12CoeCp22Cie
由电U 路 o ： p1yfeUi
p2
Y
A uU U o i p1p Y2 yfegp j 1p C 2 y fej 1L
Au0
p 1 p 2 y fe g
Au 0
p 1 p 2 y fe g
3.3 单调谐回路谐振放大器
二、放大器技术指标分析
（1）电压增益
yie (2.86 j3.4)ms , yre (0.08 j 0.3)ms , y fe (26 .4 j36 .4)ms , yre (0.2 j1.3)ms , 设输入耦合回路的电压 比为 1：1，
（1）画出高频等效电路。 （2）求谐振时电容C=？ （3）忽略Yre,求总的电压放大倍数 U0 /Ui （4）求带宽B0.7,矩形系数 K r 0.1
然后，画单级单调谐的交流通路
14
VCC 知识点：
R1
U i
T1 C
2 L 35
yie2 Vcc：交流 接地
R2
Cb Re
Ce
Cb、Ce：交
35
流短路
2
T1C
L
y ie2
U i
14
（一）画放大器的高频等效电路
然后，交流通路中三极管用y参数取代
35
2
知识点：
U i
T1C
L 14
y ie2 Y参数等效电路;