高频电子线路-张肃文-第5版课件-第3章讲解.ppt
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1、 高频小信号放大器的特点:高频小信号放大器的特点:放大高频小信号放大高频小信号(中心频率在几中心频率在几百百kHz到几百到几百MHz,频谱宽度在几,频谱宽度在几kHz到几十到几十MHz的范围内的范围内)的的放大器。通过的频带和中心频率之比是很小的(窄带),一般放大器。通过的频带和中心频率之比是很小的(窄带),一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。 普通调幅无线电广播所占带宽应为普通调幅无线电广播所占带宽应为kHz,电视信号的带宽为,电视信号的带宽为Mz左右。左右。 高频放大 fs fs 本地振荡 fo 混频 fofs=fi fi 低频放大 检波 中频放
2、大 F F 3.1 概述概述单振荡回路单振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路高频小信号放大器高频小信号放大器 谐振放大器(窄带)谐振放大器(窄带)非谐振放大器(宽带)非谐振放大器(宽带)LC集中滤波器集中滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器(调谐与非调谐)(调谐与非调谐)高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类有源器件有源器件谐振回路谐振回路窄带谐振放大器窄带谐振放大器宽带非谐宽带非谐振放大器振放大器滤波器滤波器宽带非谐振放大器宽带非谐振放大器本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。3.1 概述概述高频小信号放大
3、器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标ioVVAlog20vioPPAplog101) 增益:(放大系数) 电压增益电压增益:分贝表示分贝表示:ioVVA vioPPAp功率增益功率增益: 2) 通频带:3.1 概概 述述高频小信号放大器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标3) 选择性选择性 矩形系数矩形系数:表示与理想滤波特性的接近程度。表示与理想滤波特性的接近程度。7.01.01022ffKr7 . 001. 0r0.0122ffK f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 :从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的):从各种不同频率信号的总
4、和(有用的和有害的)中选出有用信号,抑制干扰信号的能力称为放大器的选择中选出有用信号,抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。选择性常采用性。选择性常采用矩形系数矩形系数和和抑制比抑制比来表示。来表示。3.1 概概 述述高频小信号放大器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标 抑制比抑制比:表示对某个干扰信号表示对某个干扰信号fn 的抑制的抑制能力,能力,用用dn表示。表示。 0nn()()AdA谐振点放大倍数干扰的放大倍数vv f Av0 f0 A Avn fn 3) 选择性选择性3.1 概概 述述高频小信号放大器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标4) 工作稳定性:工作稳定性:指
5、放大器的工作状态指放大器的工作状态( (直流偏置直流偏置) )、晶体管、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特性的稳定。性的稳定。 不稳定不稳定状态有增益变化,中心频率偏移,通频带变窄,谐状态有增益变化,中心频率偏移,通频带变窄,谐振曲线变形,极端振曲线变形,极端情况是放大器自激(主要由晶体管内反馈引情况是放大器自激(主要由晶体管内反馈引起),使放大器完全不能工作。起),使放大器完全不能工作。3.1 概概 述述分析分析的方便,将把稳定性问题及其改善放的方便,将把稳定性问题及其改善放至以后讨论。至以后讨论。低频低频小信号模型
6、小信号模型高频高频小信号模型小信号模型A AF FA A高频小信号放大器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标4) 工作稳定性:工作稳定性:指放大器的工作状态指放大器的工作状态( (直流偏置直流偏置) )、晶体管、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特性的稳定。性的稳定。End3.1 概概 述述End高频小高频小信号信号放大器的分析方法放大器的分析方法 晶体管工作晶体管工作在线性区(放大区),在线性区(放大区),可看成可看成线性元线性元件件,可用双端口理论中有源可用双端口理论中有源四端网络参数微变等效电四端网络参数微
7、变等效电路来分析。路来分析。 高 频 放 大 fs fs 本 地 振 荡 fo 混 频 fofs=fi fi 低 频 放 大 检 波 中 频 放 大 F F 几十几十VV几几mVmV1V1V左右左右3.1 概概 述述3.2.1 形式等效电路形式等效电路(网络参数等效电路)(网络参数等效电路)3.2.2 混合混合等效电路等效电路3.2.3 混合混合等效电路参数与等效电路参数与 形式等效电路参数的转换形式等效电路参数的转换3.2.4 晶体管的高频参数晶体管的高频参数3.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数因为因为放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载放大器由信号源、
8、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成,采用导纳分析比较方便,为此阻抗并联组成,采用导纳分析比较方便,为此, 引入引入晶体管的晶体管的y(导纳)参数等效电路。(导纳)参数等效电路。45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管 晶体管工作在线性区,可看成线性元件,可用晶体管工作在线性区,可看成线性元件,可用有源有源四端网四端网络络参数微变等效电路来分析。参数微变等效电路来分析。3.2.1 形式等效电路形式等效电路Admittance Occasionally we find that the recip
9、rocal of impedance is a more convenient quantity. In this spirit, we define the admittance Y of a circuit element as the ratio of phasor current to phasor voltage (assuming that the passive sign convention is satisfied): The real part of the admittance is the conductance G, and the imaginary imdinri
10、 part of the admittance is the susceptance sseptns B. Thus,Equation 22 should be scrutinized carefully; it does not state that the real part of the admittance is equal to the reciprocal of the real part of the impedance or that the imaginary part of the admittance is equal to the reciprocal of the i
11、maginary part of the impedance! Admittance, conductance, and susceptance are all measured in siemens. Admittance The equivalent admittance of a network consisting of a number of parallel branches is the sum of the admittances of the individual branches. two-port A general two-port with terminal volt
12、ages and currents specified. The two-port is composed of linear elements, possibly including dependent sources, but not containing any independent sources. the two-port,which the voltage and current at the input terminals are V1 and I1, and V2 and I2 are specified at the output port. The directions
13、of I1 and I2 are both customarily selected as into the network at the upper conductors (and out at the lower conductors). Since the network is linear and contains no independent sources within it, I1 may be considered to be the superposition (叠加) of two components, one caused by V1 and the other by
14、V2. When the same argument is applied to I2, we may begin with the set of equations where the ys are no more than proportionality constants, or unknown coefficients, for the present. However, it should be clear that their dimensions must be A/V or S. They are therefore called the y parameters, and a
15、re defined by Eqs. 5 and 6.Admittance Parameters The y parameters, are represented concisely as matrices. Here, we define the (2 x 1) column matrix I, the (2 x 2) square matrix of the y parameters, and the (2 x 1) column matrix V, Thus, we may write the matrix equation I = yV, or and matrix multipli
16、cation of the right-hand side gives us the equality These (2 x 1) matrices must be equal, element by element, and thus we are led to the defining equations, 5 and 6. a physical meaning to the y parameters is through a direct inspection of Eqs. 5 and 6. Consider Eq. 5, for example; if we let V2 be ze
17、ro, then we see that Y11 must be given by the ratio of I1 to V1. We therefore describe Y11 as the admittance measured at the input terminals with the output terminals short-circuited (V2 = 0). Y11 is best described as the short-circuit input admittance. Admittance Parameters Alternatively, we might
18、describe Y11 as the reciprocal of the input impedance measured with the output terminals short-circuited, but a description as an admittance is obviously more direct. It is not the name of the parameter that is important. Rather, it is the conditions which must be applied to Eq. 5 or 6, and hence to
19、 the network, that are most meaningful; when the conditions are determined, the parameter can be found directly from an analysis of the circuit (or by experiment on the physical circuit). Admittance Parameters Each of the y parameters may be described as a current-voltage ratio with either V1 = 0 (t
20、he input terminals short-circuited) or V2 = 0 (the output terminals short-circuited):Admittance Parameters Because each parameter is an admittance which is obtained by short- circuiting either the output or the input port, the y parameters are known as the short-circuit admittance parameters. The sp
21、ecific name of Y11 is the short-circuit input admittance, Y22 is the short-circuit output admittance, and Y12 and Y21 are the short-circuit transfer admittances.3.2.1 形式等效电路形式等效电路称为输出短路称为输出短路时的时的输入导纳输入导纳;021r1VVIy012f2VVIy022o1VVIy称为输入短路时的称为输入短路时的反向传输导纳反向传输导纳;称为输出短路时的称为输出短路时的正向传输导纳正向传输导纳;称为输入短路时的称为输
22、入短路时的输出导纳输出导纳。011i2VVIyrefe1iie1oeLIVy yYyyY2L22oe1fe22re1ie1VYIVyVyIVyVyI节点电流法节点电流法计算计算YiLoefe YyyVVA12vrefe2ooe2iesIVy yYyyY)0( s1s12oe122re1ie1feIVYIVyVyIVyVyI计算计算YO节点电流法节点电流法yre表示表示输出电压对输入电流输出电压对输入电流的控制作用(反向控制)的控制作用(反向控制)yfe 表示表示输入电压对输出电流的控制作用(正向控制)。输入电压对输出电流的控制作用(正向控制)。fe越大越大, 表示晶体管的放大能力越强;表示晶体
23、管的放大能力越强;re越大越大, 表示表示晶体管的内部反馈越强。晶体管的内部反馈越强。re的存在的存在, 对实际工作带来对实际工作带来很大危害很大危害, 是谐振放大器自激的根源是谐振放大器自激的根源, 同时也使分析过同时也使分析过程变得复杂程变得复杂, 因此应尽可能使其减小因此应尽可能使其减小, 或削弱它或削弱它的影响的影响 LoefereieiYyyyyYLoefe YyyVVA12vsiefereoeoYyyyyY021r1VVIy012f2VVIy其中:其中: Yoe 为晶体管输出导纳为晶体管输出导纳YL 为负载导纳为负载导纳 y参数参数的缺点:随频率变化的缺点:随频率变化,不涉及晶体管
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