高频小信号放大器概述和稳定性

2f0.01 2f0.7
2f0.7
0.1 2f0.1
理想 实际 f
2f r 0.1, 2f r 0.01分别为增益下降至0.1和0.01处的带宽， 可见Kr 〉1，Kr愈接近于1越好。通常Kr0.1在2～5之间。
② 抑制比
主要用来表示对某个特定干扰信号fn （如中频、 镜频等）的抑制能力，用dn表示。
I2 V1
V2 0
称为输出短路时的正向传输导纳，反映了输 入电压对输出电流的控制作用，即电路的放
大作用；
yo
I2 V2
V1 0
称为输入短路时的输出导纳。
由上面的等效电路方程，可以得到等效电路
+ I1
Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 +
V 1
yi
yrV2
yfV1
yo V2
–
–
注：这里得到的Y参数只是晶体管本身的短路参数，即自参 数，它只与晶体管的特性有关，而与外电路无关，所以又称内 参数。
当放大器的负载是谐振回路时，放大器的谐振特性和谐振回 路的特性一致。
放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对应的频
率范围称为放大器的通频带，用B=2Δf 0.7表示。B=2Δf 0.7也称为 3dB带宽。
A V/A V0
A P/A P0
1
1
0 .7
0 .5
2 f0.7
f f0
f 2 f0.7
选V1， V2为自变量，I1，I2为自变量，即
II21
yiV1 yrV2 yfV1 yoV2
式中： yi
I1 V1
V2 0
称为输出短路时的输入导纳；
yr VI12
V1 0
称为输入短路时的反向传输导纳，反映了输 出电压对输入电流的影响，即电路的反馈作 用，是产生不稳定的因素，希望尽量小；
yf
1. 高频小信号放大器的分类
➢ 按所用的器件：晶体管（BJT)放大器、场效应管 （FET)放大器、集电电路（IC)放大器；
按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器；
按电路形式：单级放大器和多级放大器；
按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器。
主要讨论晶体管、单级、窄带、谐振放大器。谐 振放大器采用谐振回路作负载，同时具有放大和选 频的作用。
dn
Av0 An
A
d nd B 2l0 g d n
AV
An为干扰信号的放大倍数， A Vn
Av0为谐振点f0的放大倍数。
f
fn f0
例：Av0=100 ，An =1
dn1101 00,0dn(d)B 4d 0B
4）工作稳定性
指在电源电压变化或器件参数变化时，放大器的主 要参数的稳定程度。不稳定的表现是增益变化、中心 频率偏移、通频带变窄、谐振曲线变形等，极端情况 是放大器发生自激，完全不能工作。
一、形式等效电路（网络Y参数等效电路）
形式等效电路把晶体
管看成一个四端的黑箱， 它只在端口特性上等效，
+ I1
b
对外等效为一组参数。
V1
e
–
C I2 +
V2 –
该四端网络在工作时有四个参数，分别是输入电 压V1，输入电流I1，输出电压V2，输出电流I2。
选两个电压为自变量，电流为参变量，则得到Y参 数等效电路，即导纳参数。同样，还有Z参数（阻抗 参数），H参数（混和参数）。
2. 高频小信号放大器的性能指标
1）增益（放大倍数）
增
益
（
放
大
倍 输 输 数入 出 ）电 电
压 压
（ （
或 或
功 功
率 率
） ）
电压增益：
AV
Vo Vi
,
功率增益：
AP
Po Pi
分贝表示：AV
20logVo Vi
,
AP
10logPo Pi
自然我们希望放大器在中心频率及通频带内增益 尽量大。
2）通频带
晶体管作放大器用时，因为输入端或输出端接有信源与负载， 此时Y参数与外接负载和信号源内阻有关，所以称为外参数。
二、物理模拟等效电路（混合π型等效电路）
把晶体管内部的物理过程用集中元器件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混合π
型等效电路。
Cbc
b Ib rbb
b
Ic
c
gbc
(2) 发射结电阻rbe：晶体管放大时，发射结为正向偏置，所
以rbe较小，一般为几百。
rbe
0
26(mV) Ie(mA)
(3) 发射结电容Cbe：
Cbe = Cj + CD 因为发射结为正向工作，所以Cbe主要为 扩散电容CD ；一般约为10—500PF。
高频小信号放大器概述和稳定性
§3.1 概述 §3.2 晶体管高频小信号等效电路与参数 §3.3 晶体管谐振放大器 §3.4 谐振放大器的稳定性
§3.1 概述
定义：
中心频率在几百kHz到几百MHz，频带宽度在 几khz到几十MHz，放大微弱信号的放大器称为 高频小信号放大器。
高频小信号放大器工作在电子器件的线性范围 （甲类放大器)，因此可将元件看成线性元件。
回路Q值越大，通频带越窄，放大器级数越多，通频带 越窄，并且，通频带越宽，放大器的增益越小。
3）选择性
选择性是用来衡量放大器选出有用信号，抑制干扰信号的能 力。常采用矩形系数和抑制比来表示。
① 矩形系数
通常用来说明对邻近波道干扰的抑制能力。
AV/AVo
Kr0.1
2f0.1 2f0.7
1 0.7
Kr0.01
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，定义为：
NF
Psi Pso
/ /
Pni(输 入 信 号 噪 ) 比 Pno(输 出 信 号 噪 ) 比
可见NF大于1，我们希望NF越接近1越好。
以上这些指标要求，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。故应根据需要决定主次，进行分析和讨论。
Vbe
Vbe Cbe gbe
gce Vce gmVbe
e
r b b ' 2 5 , r b 'e 1 5 0 , C b 'e 5 0 0 p F , r b 'c 1 M , C b 'c 5 p F , r c e 1 0 k , g m 5 0 m S
(1) 基极体电阻rbb：不同类型的晶体管，rbb的数值也不一 样，一般rbb = 15—50。
§3.2 晶体管高频小信号等效电路与参数
晶体管在高频运用时，它的等效电路不仅包含着 一些和频率基本没有关系的电阻，而且还包含着一 些与频率有关的电容，这些电容在频率较高时的作 用是不能忽略的。
在电路分析中，“等效电路”是一种很有用的方 法，晶体管在高频运用时，它的等效电路主要有两 种表示方法，形式等效电路(Y参数等效电路)和物 理模拟等效电路（混合型等效电路）。