1、1 高频电路的基础知识高频电路的基础知识 晶体管高频小信号谐振放大器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小信号谐振放大器的稳定性 集中选频放大器集中选频放大器 概概 述述2 2.1 概概 述述一、高频小信号放大器的功能一、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实现对微弱的高频信号进行不失真的放大指被放大信号的频率在几百指被放大信号的频率在几百KHzKHz几百几百MHzMHz指放大器输入信号小，指放大器输入信号小，有源器件有源器件分析电路时可采用有源四端网络分析电路时可采用有源四端网络 分析法分析分析法分析 高频小信号放大器功能的表示形式高频小信号放大器功能的
2、表示形式:输入信号频谱与输出信号频谱相同输入信号频谱与输出信号频谱相同高频高频: :小信号小信号: :3二、高频小信号放大器的分类二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：按负载性质分： 谐振放大器谐振放大器（又称调谐放大器）（又称调谐放大器）用用LC谐振回路作负载谐振回路作负载非谐振放大器非谐振放大器按所放大信号的频谱宽窄分按所放大信号的频谱宽窄分窄带放大器窄带放大器宽带放大器宽带放大器（如（如集中选频放大器）集中选频放大器）用用LC谐振回路或集中选频滤波器谐振回路或集中选频滤波器做负载做负载用纯阻或变压器做负载，用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，带宽较宽，4f1定义：放大器的电压增益下降到最大
3、值的定义：放大器的电压增益下降到最大值的 倍时所对倍时所对应的频带宽度。常用应的频带宽度。常用 2f0.7(或或BW0.7)表示。表示。12三、高频小信号放大器的三、高频小信号放大器的主要技术指标主要技术指标1 1、电压增益与功率增益、电压增益与功率增益oiuuAu输出电压输入电压opiPAP输出给负载的功率输入功率电压增益电压增益功率增益功率增益2 2、通频带、通频带2f0.7f20.7070vA0.7210.72BWfff5 时所对应的频时所对应的频带宽度带宽度3 3、选择性：、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12f0.1f0f.uo
4、uAA1.00.7072f0.7表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表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示实际曲线形状接近理想矩形的程度7 . 01 . 022ff 矩形系数：矩形系数：01 . 0uuAA 1 . 0rK11 . 0rK ，选择性越好。选择性越好。 理想理想实际实际6希希望望放放大大器器本本身身产产生生的的噪噪声声越越小小越越好好，要要求求噪噪声声系系数数接接近近 1。4 4、工作稳定性：、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频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带
5、变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器放大器发生自激，放大器不能正常工作。发生自激，放大器不能正常工作。 指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参数等变化时，数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。放大器主要性能指标的稳定程度。5 5、噪声系数：、噪声系数：指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值)lg(10)(nosonisidBFPPPPN nosonisiOiFPPPPNSNSN )/()/(72.2 2.2 高频电路的基础知识高频电路的基础知识一、一、LCLC谐振回路谐振回路 分为：分为：主要特点
6、：主要特点：选频、滤波作用选频、滤波作用8（一）（一）LCLC串联谐振回路串联谐振回路 回路阻抗回路阻抗: :Z)1(0CLjrZ谐振频率：谐振频率： LC10阻抗特性阻抗特性: : Z220)1(CLr 0Z r0阻抗幅频特性阻抗幅频特性阻抗相频特性阻抗相频特性 z90-900 00Z0 Z0 Z，回路呈纯阻性，回路呈纯阻性0ff 时，时，回路呈感性，回路呈感性0ff 时，时，回路呈容性，回路呈容性0ff 时，时，当当 0rZ （谐振电阻）（谐振电阻）电流最大电流最大0.0.rUIsLC特点：特点：（作为陷波器）（作为陷波器）1arctanZLCr90QQL所以空载品质因数： 有载品质因数：
7、有载品质因数： LLrrLrLQ000000001CrrLQ 谐振条件下，回路的存储能量谐振条件下，回路的存储能量与消耗能量之比。与消耗能量之比。空载时有负载时10谐振曲线：谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）)1()(wCwLjrUZUjwI当加激励电压时，流过电当加激励电压时，流过电路的电流可表示为：路的电流可表示为：rUjwI)(0回路谐振时，电流最大，谐振回路谐振时，电流最大，谐振电流为：电流为：11（二）（二）LCLC并联谐振回路并联谐振回路 )1(1)(00CLjrCjLjrIs.Lr0C1.1.回路阻抗回路阻抗CjLj
8、rCjLjrZ11)(00)(0rL )1(0CLjrCL)1(10LCjLCr回路导纳回路导纳 Z)1(100LCjLCrZjBGYLCrG00LCB1 G0（R0）00CrLR 12)1(100LCjLCrZjBGY2.2.回路谐振特性回路谐振特性（1 1）谐振条件：）谐振条件：当回路的电纳等于当回路的电纳等于0 0时（即虚部为时（即虚部为0 0），回路呈谐振状态），回路呈谐振状态（2 2）谐振阻抗：）谐振阻抗：0GY 00CrLRZ（达到最大值，且为纯阻性）（达到最大值，且为纯阻性）谐振电阻：谐振电阻：0RRp 000010112CLfLCLC（3 3）谐振频率：）谐振频率： 谐振时，由
9、于谐振时，由于B=0B=0，即，即，LC 10 LCf210 （4 4）谐振电压：）谐振电压：0.0.RIUs谐振时电压达到最大值且与谐振时电压达到最大值且与 同相同相 sI.13CR003.3.品质因数品质因数 它反映谐振回路损耗的大小它反映谐振回路损耗的大小物理意义：物理意义：LRRULUQ000200200谐振时谐振时CLLCLCL 001 （谐振回路的特性阻抗）（谐振回路的特性阻抗） 谐振电阻谐振电阻CLQQRRp0000LI.0CI或容抗值）或容抗值）谐振时回路的感抗值（谐振时回路的感抗值（谐振电阻谐振电阻 Q14 4.4.回路阻抗特性回路阻抗特性)(1)1(1100000wwwjQ
10、RwLwCjGYZ200200)(1wwwwQR Z 0Z RP阻抗幅频特性阻抗幅频特性0Z0Z0Z，回路呈纯阻性，回路呈纯阻性0ff 时，时，回路呈容性，回路呈容性0ff 时，时，回路呈感性，回路呈感性阻抗相频特性阻抗相频特性 z90-900 00ff 时，时，当当 LC在谐振时，回路相移为零在谐振时，回路相移为零阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性 失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。)(arctan)(000wwwwQw155谐振曲线谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）ZIUs
11、.)(1)(0000wwwjQRIZIwUss )(1)1(1100000wwwjQRwLwCjGYZ谐振时，输出电压谐振时，输出电压00)(RIwUs相对输出电压相对输出电压?)()(0wUwU16 200200)(11)()(wwwwQwUwUQ1Q2在谐振点在谐振点, , U U/ /U U0 0=1=1。随着。随着|w w| |的增大，的增大，U/U0 将减小。将减小。Q2 Q1对于同样的偏离值对于同样的偏离值w ，Q Q越高，越高，U U/ /U U0 0衰减就越多，谐振曲线就越衰减就越多，谐振曲线就越尖锐，即尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，回路两端电压衰减
12、越快，对外加信号的选频作用越显著，即选择性越好即选择性越好结论：结论：Q Q值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好17而空载品质因数而空载品质因数6 6负载电阻对回路的影响负载电阻对回路的影响 考虑考虑L L后的并联谐振回路，如图所示。后的并联谐振回路，如图所示。 谐振频率谐振频率 LCf210 0RR 0QQL 不变不变回路等效谐振电阻回路等效谐振电阻 RRRRLp/0LQ)(110000LggLLgLR有载品质因数有载品质因数 000001LgLRQ （不考虑（不考虑L L）由于由于，所以，所以结论：结论：考虑考虑L L,Q,Q下降，选择性变坏，但
13、通频带加宽。下降，选择性变坏，但通频带加宽。 18LC串并联相比较串并联相比较19LC串并联相比较串并联相比较20例例1 已知已知LC并联谐振回路的电感并联谐振回路的电感L在在30MHzf 时测得时测得01uH,100LQ试求谐振频率试求谐振频率030MHzf 时的时的C和和 并联谐振电阻并联谐振电阻pR解：解：，得：由LCf210262601211(2)(23010 )11028.1410(F)28.14 pFCfL006600100 230 101 1018.85(k)ppRQLRQL 由得：21 例例2 下图中，下图中，L = 586 H, C = 200 PF, r = 12 , RS
14、 = RL= 100 k ，试，试 分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。1. 计算无计算无 RS、 RL时回路的固有特性：时回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7解解LrUs.CRLRS rCLrLQ/00 CrLRRp0R0222. 计算有计算有 RS、 RL时回路的特性：时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7LrUs.CRLRS由于由于L、C基本不变，故谐振频率基本不变，故谐振频率 f0 465kHz不变不变00.7465kHz19.4kHz24LfBWQ0/ / /41.5kpsLRRRR240 LRQpL23等效互换的原则：等效互换的原则
15、：222211)(jXRjXRjXR 22222222222222XRXRjXRXR二、二、串并联阻抗的等效互换串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等 22222221XRXRR 22222221XRXRX 111RXQ 2Q Q 结论：串并联等效互换后结论：串并联等效互换后Q不变。不变。 22XR24 222222222222221111RQXRRXRXRR 2222222222222211111XQRXXXRXRX 12122)1 (RQRQR1122)11 (XXQX) 1( Q结果表明结果表明:串联电路转换为等效并联电路
16、后，电抗元件性质不变，串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，且在高且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍倍 25三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路 并联谐振回路作为放大器的负载时，连接的方并联谐振回路作为放大器的负载时，连接的方式直接影响放大器的性能。式直接影响放大器的性能。一般具有一般具有选频阻抗变换的作用26 （2）若）若 则则 ，实现从低阻向高阻的变换，实现从低阻向高阻的变换 注：（注：（1） 反映电压比反映电压比 RLN1N2M+u1- -+u2- -C（一）
17、变压器阻抗变换电路（一）变压器阻抗变换电路 p设变压器为无耗的理想变压器，设变压器为无耗的理想变压器，则等效到初级回路的电阻则等效到初级回路的电阻RL上所消上所消耗的功率应和次级负载耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即上所消耗功率相等，即 或或 2212LLuuRR22L1122L22RuNRuN21LL2()NRRN1212UUNNpLL21RRp设接入系数设接入系数则则LLRR1 p27（二）（二） 自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路 则则 22abcbLLuuRR22abL1222Lcb2()uRNNRuN212LL2()NNRRNcb212abUNpNNULL21RR
18、p设接入系数设接入系数则则接入系数的定义：接入系数的定义：)转换后的圈数（或容抗转换前的圈数（或容抗p28（三）双电容分压阻抗变换电路（三）双电容分压阻抗变换电路CCp1122121CCCCC212LLL211()CCRRRpC2112CCCCC29（四）双电感抽头阻抗变换电路（四）双电感抽头阻抗变换电路 21221020)(LLLLLLp212LLL221()LLRRRpL1L和和是各自屏蔽的（令是各自屏蔽的（令M=0） 2L30在实际应用中，除了在实际应用中，除了阻抗需要变换外阻抗需要变换外，有时，有时电压源，电压源，电流源，电容电流源，电容, 电感电感需要折算，根据接入系数的定义，需要折
19、算，根据接入系数的定义，可得到其他量的变比关系：可得到其他量的变比关系：LL21RRp 2LLgp g LL21XXp 2LLCp C ggIpI gg1UUp 31例例3 下图所示电路为一等效电路，其中下图所示电路为一等效电路，其中0120.8uH,100,5pF,20pF,20pF,10k,5kLLQCCCRR计算回路的谐振频率、谐振电阻。计算回路的谐振频率、谐振电阻。解：由上图画出等效电路解：由上图画出等效电路2000,pRRLQRLL,211121121212 CCCCCCCCp 分析：此题是基本等效电路的计算分析：此题是基本等效电路的计算,其中其中L为有损电感，应考为有损电感，应考虑
20、损耗电阻虑损耗电阻R0,其次应进行抽头电路等效变换。其次应进行抽头电路等效变换。 32121220 20515pF2020C CCCCC22500020k0.5LLRRp061211220.8 1015 1045.97MHzfLC015.17k111pLRRRR谐振电阻：谐振电阻：66000245.97 100.8 1010023.09kRLQ33 例例4 下图中，线圈匝数下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝，匝， N13 = 50 匝，匝， N45 = 5 匝，匝，L13= 8.4 H, C = 51 pF, Q0 =100, Is = 1 mA , RS =10 k , RL= 2.5
21、k , 求有载品质因数求有载品质因数QL、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压、谐振输出电压Uo。IsCUo123+RLRs54解：解：将将Is 、RS 、 RL均折算到并联谐振回路均折算到并联谐振回路1-3两端两端000011QLCLQg125651 1012.4 108.4 10100S51501013121NNp10150513452NNp34BW0.7 = f 0 / QL =103 kHz ， 210LCf gIppUs12o2225103.26 10sLgp ggp gSgLCLgQL11075gIppUs21o350.2 0.1 1 100.612V3.26 10 35 以谐振
22、回路为选频网络以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小信的高频小信号放大器称为小信号谐振放大器或小信号调谐放大器。号谐振放大器或小信号调谐放大器。构成：小信号放大器构成：小信号放大器 LC谐振回路谐振回路作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率 信号予以抑制。信号予以抑制。(选频和放大）选频和放大）按谐振回路分按谐振回路分:单调谐放大器、双调谐放大器、参差调谐单调谐放大器、双调谐放大器、参差调谐放大器。放大器。 2.3 晶体管高频小信号谐振放大器晶体管高频小信号谐振放大器36CberbbCbcrbcrbeubercegm uberbb基区
23、的体电阻基区的体电阻rbe 发射结电阻发射结电阻,约几百欧约几百欧)()()(2626)1 (00/mAImVIreeeb cbe 发射结电容发射结电容, 约约20PF0.01F （一）混合（一）混合型等效电路型等效电路一、晶体管高频小信号等效电路一、晶体管高频小信号等效电路37gm 晶体管跨导晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下 rce晶体管晶体管c-e电阻，一般在几十千欧以上电阻，一般在几十千欧以上CberbbCbcrbcrbeubercegm uberbc 集电结电阻集电结电阻,约约kM。可忽略。可忽略。cbc 集电集电结电容结电容,数
24、值较小，约几个皮法数值较小，约几个皮法 260eebmIrgebmUg表示晶体管放大作用的等效电流源表示晶体管放大作用的等效电流源38bce（二）（二） y 参数等效电路参数等效电路 biebreccfeboecIy Uy UIy Uy Ubbre0c|UIyUbcoe0c|UIyU 输入导纳输入导纳bIcIbUcUccfe0b|UIyUcbie0b|UIyU 反向传输导纳反向传输导纳 正向传输导纳正向传输导纳 输出导纳输出导纳39 根据上式可以得到晶体管的根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。参数等效电路。 oeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy
25、 bUcUbIcIieycreUyoeybfeUy注：注：, 是受控电流源，是受控电流源，（1）正向传输导纳正向传输导纳 愈大，晶体管的放大能力愈强；愈大，晶体管的放大能力愈强； (2)反向传输导纳反向传输导纳 愈大，晶体管的内部反馈愈强，减小愈大，晶体管的内部反馈愈强，减小有利于放大器的稳定工作。有利于放大器的稳定工作。(3)40bbebebbbebebierCj)gr1(Cjgy bbebebbbcbcbrerCj)gr1(Cjgy bbebebbbmferCj)gr1(gy bbebebbbebcbmbbcbceoerCj)gr1(CjggrCjgy 41（一）（一） 放大器的电路组成放
26、大器的电路组成（3 3）LCLC并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。(1) (1) 电路的直流偏置是由电路的直流偏置是由 、 、 来实现。来实现。 1R2ReR(2) (2) 为高频旁路电容。为高频旁路电容。BCEC(4) 为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少晶晶体管输出阻抗与负载对回路的影响，体管输出阻抗与负载对回路的影响，晶体管的输出及下一级晶体管的输出及下一级放大器均通过阻抗变换电路接入。放大器均通过阻抗变换电路接入。二、单调谐回路谐振放大器二、单调谐回路谐振放大器42第一
27、步：由原电路画出交流通路第一步：由原电路画出交流通路（二）放大器的高频等效电路（二）放大器的高频等效电路Vcc：交流接地：交流接地Cb、Ce：交流短路：交流短路L LC CYie+iUoU+交流通路交流通路43L LC CYie+iUoU+交流通路交流通路第二步：由交流通路画第二步：由交流通路画Y参数等效电路参数等效电路44将所有参数折合到将所有参数折合到LC回路两端，回路两端，13121NNp 001LQgo集电极的接入系数集电极的接入系数 简化的高频等效电路简化的高频等效电路负载的接入系数负载的接入系数 0g为回路本身的损耗为回路本身的损耗 13452NNp 假设晶体管的假设晶体管的yre
28、=0，有用部分有用部分p1p245（三）放大器的技术指标（三）放大器的技术指标 电压增益电压增益 Y1201feuip p YUAUgj Cj L 0010CL当放大器谐振时：当放大器谐振时：谐振时电压增益谐振时电压增益：120feup p YAg 即谐振频率：即谐振频率：增益幅值：增益幅值：120feup pYAg相角：相角：00180ufe回路有载品质因数：回路有载品质因数：46 谐振曲线谐振曲线 广义失谐因子广义失谐因子（表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。）（表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。）220011)2(11 ffQAALuu47 放大器的通频带放大器的通
29、频带LQff07 . 02 放大器的矩形系数放大器的矩形系数0.12f0.1f12f0.7f20.707195. 911021 . 0 rK48三、多级单调谐回路谐振放大器三、多级单调谐回路谐振放大器umuumAAAA 21（每级的（每级的 )设放大器有设放大器有m级，每级都是单调回路，且谐振频率相同为级，每级都是单调回路，且谐振频率相同为0rey0f1）总电压增益）总电压增益mumAA)(1mumAA)(100当各级电压增益相同，则当各级电压增益相同，则，2）谐振曲线）谐振曲线 m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的乘积
30、。即乘积。即可见，级数越多，谐振曲线越尖锐可见，级数越多，谐振曲线越尖锐 mmLmmffQAA)11()2(11(2200 49mmmAA)11(20 21 121 m 3）总通频带）总通频带 1121 m带宽缩减因子带宽缩减因子可见级联后总通频带变窄。可见级联后总通频带变窄。结论：级联的放大器级数结论：级联的放大器级数m m越多，总增益越大越多，总增益越大, ,但总通频带但总通频带越窄。越窄。12)2(107 . 0 mmLffQ 504）总矩形系数）总矩形系数LmmQff011 . 01100)2(由该表知，级联的放大器级数越多，由该表知，级联的放大器级数越多， 0.1rK虽有所改善，但虽
31、有所改善，但效果不大。效果不大。 由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方法是采用法是采用参差调谐放大器参差调谐放大器和双调谐放大器和双调谐放大器。512.5 2.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性即即等效电路中等效电路中 存在存在 。 b cC一、谐振放大器不稳定的原因一、谐振放大器不稳定的原因0rey 低频时可忽略，高频时不可忽略。它使输出信号反馈到低频时可忽略，高频时不可忽略。它使
32、输出信号反馈到输入端，一定条件下导致自激，放大器将不稳定。输入端，一定条件下导致自激，放大器将不稳定。原因：原因：b cC522.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性1.放大器的输入导纳放大器的输入导纳iYYi从晶体管的从晶体管的ce两端向两端向谐振回路看的等效负谐振回路看的等效负载导纳载导纳)(ieiyY 可见，由于可见，由于Yre的存在，使得放大器的输入的存在，使得放大器的输入导纳与负载导纳导纳与负载导纳 有关有关 。LY532.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性2. 输出导纳输出导纳Y0 Y0由于由于y yrere的存在，使得放大器的输的存在，使得放大器
33、的输出导纳出导纳YoYo不仅与晶体管的输出导纳不仅与晶体管的输出导纳y yoeoe有关，而且还与放大器输入端有关，而且还与放大器输入端的信号源内导纳的信号源内导纳YsYs有关。有关。 ferecooeciesy yIYyUyY54二、放大器的稳定系数二、放大器的稳定系数iiUU./. 若若2.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性而而 通过通过 yre 反馈到输入端的反馈电压反馈到输入端的反馈电压 则放大器要产生自激振荡则放大器要产生自激振荡 /.iU稳定系数稳定系数 S=1 为维持自激振荡的条件，放大器不稳定；为维持自激振荡的条件，放大器不稳定；S1，放大器稳定，一般，放大器稳
34、定，一般S5就可认为是稳定的。就可认为是稳定的。 55 在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈电附加的外部反馈电路，路，以抵消晶体管内部以抵消晶体管内部 YreYre的反馈作用。的反馈作用。 三、提高谐振放大器稳定性的方法三、提高谐振放大器稳定性的方法选用选用Yre（或（或 Cbc ）小的晶体管）小的晶体管从电路上消除内反馈的影响从电路上消除内反馈的影响, 使使管子单向化管子单向化中和法中和法失配法失配法1. 中和法中和法2.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性YN.21.UyIreF .45.UYINN 4521UYUyNr
35、ereNyUUY4521， NI内反馈：内反馈：外反馈：外反馈：0NFIII反馈作用抵消，应有反馈作用抵消，应有yreFI562.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性1. 中和法中和法CN通常通常 的实部很小，可以忽略。的实部很小，可以忽略。故常采用一个电容故常采用一个电容CN来抵消来抵消 虚部中的电容反馈，虚部中的电容反馈，rey由于由于 与与 有关，常用有关，常用 代替代替reCcbCcbCreCcbC/1I2I12U+-32U+0321221NcbCjUCjUIIIcbcbNNcbCNNCUUCCjUCjUUU32123212321203212180,的相差中和电容中和电
36、容572.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性1I2I12U+-45U+-0451221NcbCjUCjUIIIcbcbNNcbCNNCUUCCjUCjUUU45124512451204512180,的相差582. 失配法失配法增大负载导纳增大负载导纳Y YL L，使回路总导纳增大，使回路总导纳增大，导致输出回路严重失配，输出电压减小，导致输出回路严重失配，输出电压减小，从而减小内反馈。从而减小内反馈。2.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性降低电压增益方法较多，例如，可选用合适的接入系数；在谐振回路两端降低电压增益方法较多，例如，可选用合适的接入系数；在谐振回
37、路两端并端电阻来实现降低电压增益。在实际应用中，较多的是并端电阻来实现降低电压增益。在实际应用中，较多的是采用共射采用共射共基共基级联放大器，级联放大器，其等效电路如图所示。其等效电路如图所示。 失配法的实质：是降低放大器的电压增益，失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以满足稳定的要求。以满足稳定的要求。L L+iUoU+T1T2C C共发共基组合电路调谐放大器共发共基组合电路调谐放大器T2（共基）：输入阻抗小（输（共基）：输入阻抗小（输入导纳大）入导纳大） T1的负载导纳大的负载导纳大从而使共发晶体管内部反馈从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高减弱，稳定性大大提高592. 失配法失
38、配法2.5 小信号调谐放大器的稳定性小信号调谐放大器的稳定性共发电路在负载导纳很大的情况下，共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍较虽然电压增益减小，但电流增益仍较大；而共基电路虽然电流增益接近大；而共基电路虽然电流增益接近1，但电压增益却较大。所以二者级联后，但电压增益却较大。所以二者级联后，互相补偿，电压增益和电流增益都比互相补偿，电压增益和电流增益都比较大。较大。iieyy rerreoefeyyyyy ffeyy oreyy 共射共射共基级联晶体管可以等效为一个共射晶体管。共基级联晶体管可以等效为一个共射晶体管。L L+iUoU+T1T2C C共发共基组合电路调
39、谐放大器共发共基组合电路调谐放大器602.6 集中选频放大器集中选频放大器一、陶瓷滤波器二、声表面波滤波器2.6.1 集中选频滤波器61 利用某些陶瓷材料的压电效应构利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它的成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它的等效等效品质因数品质因数为几百，比为几百，比LC滤波滤波器高。器高。 C0 rq Cq Lq JT b a l. 压电效应和压电振荡压电效应和压电振荡 在陶瓷片两个电极上加交变在陶瓷片两个电极上加交变电压时，它将会产生一定频率的电压时，它将会产生一定频率的机械变形；而当陶瓷片发生机械机械变形；而当陶瓷片发生机械变形时（拉伸或压缩），它的表变
40、形时（拉伸或压缩），它的表面又会产生电荷，两极间产生电面又会产生电荷，两极间产生电压，压，上述物理现象称为上述物理现象称为压电效应。压电效应。 当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应陶瓷片产生谐振，这是机械振动幅度最大，陶瓷片表面产陶瓷片产生谐振，这是机械振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。这生电荷量的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。这表明具有串联谐振的特性。表明具有串联谐振的特性。622. 陶瓷滤波器的陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率等效电路和振荡频率 C0 rq Cq Lq b a 当陶瓷片
41、不当陶瓷片不振动时，可等效为一个平板振动时，可等效为一个平板电容电容C0，称为静态电容；其值决定于陶瓷片，称为静态电容；其值决定于陶瓷片的几何尺寸和电极面积。的几何尺寸和电极面积。 当陶瓷片产生振动时，陶瓷片的惯性等当陶瓷片产生振动时，陶瓷片的惯性等效为电感效为电感Lq。 陶瓷片陶瓷片的弹性等效为电容的弹性等效为电容Cq，Cq C0 。 陶瓷片陶瓷片的摩擦损耗等效为电阻的摩擦损耗等效为电阻rq，理想，理想情况下情况下rq=0。63 当等效电路中的当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，其时，该支路呈纯阻性，其串联串联谐振频率谐振频率qqsCLf21并联
42、谐振频率并联谐振频率0qs0q0qqp121CCfCCCCLf C0 rq Cq Lq b a 由于由于Cq C0，所以，所以f s f p。64陶瓷滤波器工作频率从几百千赫到几十兆赫，具有体积小、成陶瓷滤波器工作频率从几百千赫到几十兆赫，具有体积小、成本低，受外界影响小等优点。缺点是频率特性曲线较难控制，本低，受外界影响小等优点。缺点是频率特性曲线较难控制，通频带也不够宽。通频带也不够宽。 谐振子数目愈多，滤波器的带外衰减性能愈强。谐振子数目愈多，滤波器的带外衰减性能愈强。End65原理：加输入信号，发端叉指间产生交变电场，由于压电效应，基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的声表面波
43、，沿基片传送到收端。收端换能器产生逆压电效应，在叉指间产生电信号，并传送给负载。6667 表面声波滤波器具有表面声波滤波器具有体积小、重量轻、中心频率体积小、重量轻、中心频率可做得很高、相对频带较宽、矩形系数接近于可做得很高、相对频带较宽、矩形系数接近于等等特特点，并且它可以采用与集成电路工艺相同的平面加工点，并且它可以采用与集成电路工艺相同的平面加工工艺，制造简单、成本低、重复性和设计灵活性高，工艺，制造简单、成本低、重复性和设计灵活性高，可大量生产，所以是一种很有发展前途的滤波器。可大量生产，所以是一种很有发展前途的滤波器。End682.6.2 集中选频放大器应用举例集中选频放大器应用举例
44、集中选频放大器集中选频放大器：是以集中选频滤波器为负载的放大器，有选择性好、性能稳定等优点。如电视接收机中的中频放大器。692.7.1 概述概述 所谓干扰（或噪声）所谓干扰（或噪声）, 就是除有用就是除有用信号以外的一切不需要的信号及各种电磁信号以外的一切不需要的信号及各种电磁骚动的总骚动的总称称。放大器的内放大器的内部噪声主要部噪声主要有有电阻等有耗元件电阻等有耗元件晶体管晶体管场效应管等电子器件产生场效应管等电子器件产生2.7 放大器的噪声放大器的噪声702.7 放大器的放大器的 噪噪 声声 2.7.2 电子噪声的来源与特性（内部噪声）电子噪声的来源与特性（内部噪声） 1. 电阻热噪声电阻
45、热噪声 :电阻内部自由电子的热运动电阻内部自由电子的热运动产生的。因热运动产生杂乱起伏的微弱电流，被产生的。因热运动产生杂乱起伏的微弱电流，被称为起伏噪声电流，因而在电阻两端产生起伏电称为起伏噪声电流，因而在电阻两端产生起伏电压。这种噪声电压被称为电阻的热噪声。频谱宽，压。这种噪声电压被称为电阻的热噪声。频谱宽，各个频率分量的强度相等，与白光光谱类似，故各个频率分量的强度相等，与白光光谱类似，故也称为白噪声。也称为白噪声。 7172 2. 晶体三极管的噪声晶体三极管的噪声 一般比电阻热噪声大。一般比电阻热噪声大。 1)热噪声：发射区、基区、集电区的体电阻和引线电阻产生的热噪声。基区体电阻产生的
46、为主。2) 散粒噪声：由于单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏，使得通过PN结的电流在其平均值上下作不规则起伏变化而形成噪声。是晶体管的主要噪声源 。73n3）分配噪声：分配噪声：在晶体管中，通过发射结的非平衡载流子大部分达到集电结，形成集电极电流，而小部分在基区内复合，形成基极电流。这两部分电流分配比例是随机的，从而造成集电极电流在其静态值上下起伏变化，产生的噪声。n4) 闪烁噪声：闪烁噪声：也称低频噪声。在高频工作时一般可以忽略。 n3. 场效应管噪声场效应管噪声 ：主要由沟道电阻产生的热噪声。 74 2.7.3 噪声系数噪声系数 1 噪声系数的定义噪声系数的定义 图 2 35 为一线
47、性四端网络, 它的噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i与输出端的信号噪声功率比(S/N)o的比值, 即线性电路KPNFSiNiSoNo 图 2 35 噪声系数的定义 75噪声系数通常用dB表示, 用dB表示的噪声系数为 NF=Psi/PniPso/Pno思考：理想情况下， NF =?76结论：NF总是大于1。其值越接近1表示放大器内部噪声性能越好。例2.4.1 已知放大器输入信号功率Psi=2W，输入噪声功率为Pni=0.02pW，输出信号功率Pso=200W，输出噪声功率Pno=8pW，试求输入、输出信噪比及噪声系数。772. 多级级联网络的噪声系数的公式为多级级联网络的噪声系数
48、的公式为 21312111PmPmFPmFFFKKNKNNN 从式从式(2 78)可以看出可以看出, 当网络的额定功率增益远大当网络的额定功率增益远大于于1时时, 系统的系统的总噪声系数总噪声系数主要主要取决于第一级取决于第一级的噪声系数。的噪声系数。 越是后面的网络越是后面的网络, 对噪声系数的影响就越小对噪声系数的影响就越小, 这是因为越这是因为越到后级信号的功率越大到后级信号的功率越大, 后面网络内部噪声对信噪比的后面网络内部噪声对信噪比的影响就不大了。影响就不大了。 因此因此, 对第一级来说对第一级来说, 不但希望噪不但希望噪声系数声系数小小, 也希望增益大也希望增益大, 以便减小后级
49、噪声的影响。以便减小后级噪声的影响。 78例例5:5:设一放大器以简单并联振荡回路为负设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心载，信号中心 频率频率f=10MHzf=10MHz，回路电容，回路电容C=50pF,C=50pF,试计算所需的线圈电感值。试计算所需的线圈电感值。又又若线圈品质因数为若线圈品质因数为Q Q0 0=100=100，试计算回路，试计算回路谐振电阻和回路带宽。若放大器所需的谐振电阻和回路带宽。若放大器所需的带宽为带宽为0.5MHz0.5MHz，则应在回路上并联多大，则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求？电阻才能满足放大器所需带宽要求？79例6：在前述高频小信号放大器中，已知工作f0=30MHZ,gie=1.2ms,Cie=12PF;goe=400s,Coe=9.5PF; Yfe =58.3ms.回路电感L13=1.4H，线圈匝数比n1=1, n2=10/3,Q0=100.负载是另一级相同的放大器。求谐振电压增益振幅Au0和通频带BW0.7。又回路电容C多少时，才能使回路谐振？
