第3章高频小信号放大器与噪声课件.ppt

1、第第3章章 高频小信号放大器高频小信号放大器3.1 概述概述3.2 高频小信号等效电路高频小信号等效电路3.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器 3.5 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性3.6 噪声系数和噪声温度噪声系数和噪声温度 3.1 概述概述 高频小信号放大器通常是指接收机中混频前的高频小信号放大器通常是指接收机中混频前的射频放大器和混频后的中频放大器。由于来自接射频放大器和混频后的中频放大器。由于来自接收天线的信号既有中心频率很高（几百收天线的信号既有中心频率很高（几百kHz到几到几百百MHz）而频谱宽度相对较窄（几）而频谱宽

2、度相对较窄（几kHz到数十到数十MHz）的）的已调已调有用信号，又有不同中心频率的已有用信号，又有不同中心频率的已调无用信号和干扰信号，因此要求高频放大器应调无用信号和干扰信号，因此要求高频放大器应具有一定形状的频率选择特性。具有一定形状的频率选择特性。电路特点：电路特点：采用采用谐振电路谐振电路作为放大器的集电极负载。作为放大器的集电极负载。电路作用：采用谐振回路作为负载的谐振放大器电路作用：采用谐振回路作为负载的谐振放大器 还可起还可起滤波或选频滤波或选频作用。作用。3.1 概述概述（续）（续）3.1 概述（续）概述（续）高频小信号放大器的特点：高频小信号放大器的特点：频率较高频率较高 中

3、心频率一般在几百中心频率一般在几百kHz到几百到几百MHz频频带宽度在几带宽度在几kHz到几十到几十MHz 小信号小信号 信号较小故工作在线性范围内信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器甲类放大器)3.1 概述（续）概述（续）高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类按所用的器件：按所用的器件：晶体管（晶体管（BJT)、场效应管（、场效应管（FET)、集成电路（、集成电路（IC)按频谱宽度：按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器窄带放大器和宽带放大器按电路形式：按电路形式：单级放大器和级联放大器单级放大器和级联放大器 按负载性质：按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器谐振放大器和非谐振放大器 谐振

4、放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频的作用。非谐振放大器由阻容放有放大、滤波和选频的作用。非谐振放大器由阻容放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。3.1 概述（续）概述（续）高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标 1）增益）增益 电压增益：电压增益：功率增益：功率增益：分贝表示：分贝表示：2)通频带：通频带：放大器的电压增益下降到最大值的放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用应的频率范围称为放大器的通频带，用B=

5、2 f 0.7表示。表示。2 f 0.7也称为也称为3分贝带宽。分贝带宽。3.1 概述（续）概述（续）为什么要求通频带？为什么要求通频带？放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。频谱分量通过放大器。与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数的等效品质因数QL。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加。此外，放大器的总通频带，随着

6、级数的增加而变。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。而变。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。3.1 概述（续）概述（续）3)选择性选择性从各种不同频率的信号的总和（有用的和有害的）从各种不同频率的信号的总和（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。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。选择性。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。矩形系数矩形系数按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线接近理想曲线的程度，引入际曲线接近理想曲线的程度，引入“矩形系数矩形系数”，它，它表示对邻道干扰

7、的抑制能力。表示对邻道干扰的抑制能力。3.1 概述（续）概述（续）2 f 0.1,2 f 0.01分别为放大倍数下降至分别为放大倍数下降至0.1和和0.01处的带宽，处的带宽，Kr愈接近于愈接近于1越好。越好。3.1 概述（续）概述（续）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 的抑制能力，用的抑制能力，用dn表示。表示。An为干扰信号的放大倍数，为干扰信号的放大倍数，Av0为谐振点为谐振点f0的放大倍数。的放大倍数。例例 Av0=100 An=1 用分贝表示用分贝表示dn(dB)=20 lgdn3.1 概述（续）概述（续）4)工作稳定性：工作稳定性：指在电源电压变化或器件参数变化

8、时以上三参数的指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程度稳定程度为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即 限制每级增益限制每级增益 选择内反馈小的晶体管选择内反馈小的晶体管 应用中和或失配方法应用中和或失配方法 。3.1 概述（续）概述（续）5)噪声系数：噪声系数：放大器的噪声性能可用噪声系数表示：放大器的噪声性能可用噪声系数表示：NF越接近越接近1越好越好 在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。以上这些要求

9、，相互之间即有联系又有矛盾。增益和以上这些要求，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。应根据需要决定主次，进行分析和讨论。本章重点介绍：本章重点介绍：单级窄带、负载为单级窄带、负载为LC谐振回路的谐振谐振回路的谐振放大器。放大器。3.1 概述概述（续）（续）3.2 高频小信号等效电路高频小信号等效电路 晶体管在高频小信号运用时，它的等效电晶体管在高频小信号运用时，它的等效电路主要有两种形式：路主要有两种形式：形式等效电路形式等效电路 即网络参数等效电路即网络参数等效电路 物

10、理模拟等效电路物理模拟等效电路 即混合即混合 等效电路等效电路晶体管等效为有源四端网络，常用晶体管等效为有源四端网络，常用的有的有 、和和 三种参数系。三种参数系。本章主要采用本章主要采用 参数。参数。其中输入电压和输出电压为自变量，输入电流和输出电其中输入电压和输出电压为自变量，输入电流和输出电流为参变量，则流为参变量，则3.2.1 形式等效电路形式等效电路hyzy.2.11.VyVyIri .2.12.VyVyIof .2I.1I .1V.2Viyoy.2Vyr.1VyfY参数的物理意义（内参数）参数的物理意义（内参数）01.1.2 ViVIy晶体管的输入导纳晶体管的输入导纳 它说明了输入

11、电压对输入电流的控制作用。它说明了输入电压对输入电流的控制作用。01.2.2 VfVIy正向传输导纳正向传输导纳 它表示输入电压对输出电流的控制作用它表示输入电压对输出电流的控制作用02.1.1 VrVIy反向传输导纳反向传输导纳 它代表晶体管输出电压对输入端的反作用它代表晶体管输出电压对输入端的反作用。02.2.1 VoVIy晶体管的输出导纳晶体管的输出导纳 它说明输出电压对输出电流的控制作用。它说明输出电压对输出电流的控制作用。晶体管晶体管Y参数等效电路参数等效电路.1IsY.1ILY.2I.2V.1V .2I.1I .1V.2Vieyoey.2Vyre.1Vyfe.1IsYLYoYiY由

12、上图可以得到共发射极放大电路节点电流方程：由上图可以得到共发射极放大电路节点电流方程：晶体管晶体管Y参数等效电路（外参数）参数等效电路（外参数）.2.11.VyVyIreie .2.12.VyVyIoefe .22.VYIL 此外，还有共集电极、共基极放大电路节点电流方程。此外，还有共集电极、共基极放大电路节点电流方程。由节点电流方程得到输入导纳：由节点电流方程得到输入导纳：晶体管晶体管Y参数等效电路（外参数）参数等效电路（外参数）LoefereieiYyyyyVIY 1.1.由节点电流方程得到输出导纳：由节点电流方程得到输出导纳：siefereoeoYyyyyVIY 2.2.11.VYIs

13、由于将信号电流源开路由于将信号电流源开路晶体管晶体管Y参数等效电路（外参数）参数等效电路（外参数）由共发射极放大电路节点电流方程，得到电压增益：由共发射极放大电路节点电流方程，得到电压增益：LoefevYyyVVA 1.2.晶体管正向传输导纳越大，放大器的增益就越大。晶体管正向传输导纳越大，放大器的增益就越大。在晶体管参数为实数时，在晶体管参数为实数时，与与 相位差为相位差为180.1V.2V混合混合 等效电路等效电路3.2.2 混合混合 等效电路等效电路（物理模拟法）（物理模拟法）ebrcerebC.ebmVgbbr beCcbC ceCbcCcbrbbec260CebmIrg EebIr0

14、26 把晶体管内部的物理过程用集中器件把晶体管内部的物理过程用集中器件RLC表示。用这种物理模表示。用这种物理模型的方法所涉及到等效电路就是混合型的方法所涉及到等效电路就是混合参数等效电路。参数等效电路。晶体管放大作用的晶体管放大作用的等效电流发生器等效电流发生器输出的交流电压反馈到输输出的交流电压反馈到输入端，可能引起自激入端，可能引起自激产生高产生高频负反频负反馈，降馈，降低放大低放大倍数倍数小小3.2.3 混合混合 等效电路参数与等效电路参数与Y参数的转换参数的转换 ebrcerebC.ebmVgbbrcbCcbrbbece.bI.cI.bV.cV.cI.bI .bV.cVieyoey.

15、creVy.bfeVy3.2.3混合混合 等效电路参数与等效电路参数与Y参数的转换（续）参数的转换（续）KCL：.11bebcbcbbcbbbebcbbbebcyyyIVVryyryy.11ebbbbebbbVrVrI .110cecbebcbebbbbebbVyVyyrVr .)(cececbebcbebmcVgyVyVgI .11mmbc bbbebecbcecbebbbebcbbbebcy rgygyIVgyVryyryy3.2.3混合混合 等效电路参数与等效电路参数与Y参数的转换参数的转换mb cgyb cbeyy1b eiieb ebbyyyr yceb cggebebebCjgy

16、cbcbcbCjgy 四个参数均为复数，表示为四个参数均为复数，表示为混合混合 等效电路参数与等效电路参数与Y参数的转换（续）参数的转换（续）ieieieCjgy oeoeoeCjgy fefefeyy rerereyy 3.2.4 晶体管的高频参数晶体管的高频参数Tf(1)(1)截止频率截止频率 （共射截止频率）：（共射截止频率）：下降到下降到 0.707 0.707时的频率。时的频率。f 0 由于由于0比比1大的多大的多,在频率为在频率为f时时,|虽然下降到原来的虽然下降到原来的0.707 但是仍然比但是仍然比1大的多大的多,因此晶体管还能起到放大的作用。因此晶体管还能起到放大的作用。(2

17、)(2)特征频率特征频率 :下降到下降到1 1时的频率。时的频率。Tf3.2.4 晶体管的高频参数晶体管的高频参数电流放大系数电流放大系数与与f 的关系的关系 3）最高振荡频率）最高振荡频率fmax 晶体管的功率增益晶体管的功率增益 时的工作频率时的工作频率 fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率时晶体管已经不能得到功率放大，当频率时晶体管已经不能得到功率放大，当ffmax时时,无无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器 R1、R2、R3

18、为偏置电阻，为偏置电阻，决定工作点，决定工作点，LF、CF为滤波电路，为滤波电路，负压供电负压供电 C4、L组成组成L、C谐振回路谐振回路 R4是加宽回路通频带用是加宽回路通频带用 Rp是并联回路本身的损耗是并联回路本身的损耗所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联回所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联回路的组合。所以前面分析的晶体管等效电路和并联回路的路的组合。所以前面分析的晶体管等效电路和并联回路的结论均可应用。结论均可应用。3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器等效电路分析代表由集电极代表由集电极C向右看的回向右看的回路导纳（对外电路而言路导纳（对

19、外电路而言Vc是是上负下正，故上负下正，故Ic有一负号）有一负号）3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器 把（4）代入(1)放大器输入导纳3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器放大器的质量指标：1）电压增益3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器输出电导输出电导输出电容输出电容下一级输入电导下一级输入电导下一级输出电容下一级输出电容并联回路导纳并联回路导纳3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器谐振频率附近时：谐振时：谐振时：3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器匹配条件：匹配条件：222211ie

20、oepp gp gG112oegpg222iegpgmax112fevooeoeyAgg 3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器电压增益的相关结论电压增益的相关结论3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器2）功率增益下一级输入导纳下一级输入导纳本级输入导纳本级输入导纳3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器用db表示时：忽略回路本身的损耗 匹配条件为实际情况下，不能忽略3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器3）通频带）通频带 随随f变化的曲线，叫做谐振曲线变化的

21、曲线，叫做谐振曲线 通频带通频带3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器结论：结论：品质因数越高，放大器通频带越窄品质因数越高，放大器通频带越窄 与通频带的关系与通频带的关系带宽增益乘积为一常数带宽增益乘积为一常数3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器l 当当 确定，确定，p1和和p2不变时，不变时，只取决于只取决于 和和 的乘的乘积，电容越大，通频带越宽，积，电容越大，通频带越宽，变小。变小。l 为了获得高增益，宽频带，除了选用为了获得高增益，宽频带，除了选用 较大的晶体管外，较大的晶体管外，应该尽量减小谐振回路的总电容应该尽量减小谐振回路的总电容 ，但

22、是这样会导致系，但是这样会导致系统的稳定性变差。统的稳定性变差。l 对于宽带而言，要使对于宽带而言，要使 尽量大，因为频带很宽，谐振尽量大，因为频带很宽，谐振曲线不稳定是次要的，对于窄带放大器，曲线不稳定是次要的，对于窄带放大器，尽量大尽量大，使谐振曲线稳定（不会使通频带改变，以至引起频率，使谐振曲线稳定（不会使通频带改变，以至引起频率失真）。失真）。3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器4）选择性）选择性矩形系数来表示矩形系数来表示 邻道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。邻道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。例例3.1单单调谐回路放大器中，工作频率为调谐回路放大器

23、中，工作频率为10MHz，晶体管参数，晶体管参数1）谐振时的电压增益）谐振时的电压增益 ；2）谐振回路电容）谐振回路电容C；3）通频带）通频带 ；3.3.1单级单调谐回路谐振放大器单级单调谐回路谐振放大器SgpFCmSgmSyoeieiefe 400,1,2.1,3.58 100,3.0,9.0,4.1,5.9021 QppHLpFCoe 求求且且,0 rey0vA7.02 f 单调谐回路放大器电路图单调谐回路放大器电路图单调谐回路谐振放大器（例题）单调谐回路谐振放大器（例题）1R ccV2R3RLC2C1CFCFL2p1p等效电路图等效电路图单调谐回路谐振放大器（解例题）单调谐回路谐振放大器

24、（解例题）CRpLoeCp21oegp21ieCp22iegp221）谐振时的电压增益）谐振时的电压增益单调谐回路谐振放大器（解例题）单调谐回路谐振放大器（解例题）kLQRp8.8104.11021006700 mSggGGiopp55.0102.1)3.0(10400)9.0(108.813262321 8.281055.0103.583.09.033210.pfevGyppA2）谐振回路电容）谐振回路电容C单调谐回路谐振放大器（解例题）单调谐回路谐振放大器（解例题）pFLfC180104.110212162720 ieoeCpCpCC2221 ieoeCpCpCC2221 pFC17112

25、)3.0(5.9)9.0(18022 3）通频带）通频带 回路的有载品质因数回路的有载品质因数 回路的通频带回路的通频带单调谐回路谐振放大器（解例题）单调谐回路谐振放大器（解例题）21104.11021055.0116730 LGQpLkHzQffL47621102707.0 4）在）在LC回路上并联一个回路上并联一个10k的电阻的电阻R4，则，则Rp变成了变成了Rp，单调谐回路谐振放大器（解例题完）单调谐回路谐振放大器（解例题完）mSRRRpp214.01018.811114 mSGp65.02.1)3.0(4.0)9.0(214.022 241065.0103.583.09.033 210

26、.pfevGyppA17104.11021065.0116730 LGQpLkHzQffL56817102707.0 例题：例题：设计设计一个中频放大器，指标如下：中心频率为一个中频放大器，指标如下：中心频率为465kHz，通频带为，通频带为8kHz。负载为下级一个完全相同的。负载为下级一个完全相同的晶体管输入阻抗，采用自耦变压器网络。晶体管输入阻抗，采用自耦变压器网络。解解：选用高频小功率晶体管选用高频小功率晶体管，当，当 时，它的时，它的Y参数为：参数为：单调谐回路谐振放大器（设计性例题）单调谐回路谐振放大器（设计性例题）mAIVVECE2,6 pFCSgpFCmSgoeoeieie5.9

27、,400,12,2.1 8.88,310,22,3.58 rerefefeSymSy 设设暂不考虑暂不考虑 的作用的作用，由输入和输出导纳的基本公式，得，由输入和输出导纳的基本公式，得单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）reymSjjCjgyYieieiei)035.02.1(1012104652102.11233 mSjCjgyYoeoeoeo)028.04.0(实际电路设计：在实际电路设计：在前述基本电路前述基本电路的基础上增加各种辅助的基础上增加各种辅助元件即得到实际电路。元件即得到实际电路。单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）单调谐回路谐振放大器（设

28、计性例题续）1RccV2ReRieCeCcCL1Nieg1CCcRN2N 信号输入 iY负负载载RcCc为去耦电路为去耦电路设选取回路总电容设选取回路总电容 ，则回路电感为：，则回路电感为：单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）100,2000 QpFCHCL 58610200)104652(11122320 SQCGp 84.51001020010465212300 58108104652337.00 ffQL并联到并联到LC回路上的总损耗电导为：回路上的总损耗电导为：匹配时抽头比：匹配时抽头比：单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）单调谐回路谐振放大器（设计

29、性例题续）SLQGLp 10105861046525811630 112.01040021010266111 opgGNNp065.0102.121010236222 ipgGNNp计算本级增益：计算本级增益：或者：或者：单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）单调谐回路谐振放大器（设计性例题续）42102.1104002103.58236321max0.iofevggyA 1764)(2max0max0 vpAA dBAAvp5.321764lg10)lg(102max0max0 )(5.3242lg20max0标标量量dBAv 回路的插入损耗：回路的插入损耗：单调谐回路谐振放大器（设计性例题完

30、）单调谐回路谐振放大器（设计性例题完）54.7100581lg201lg2001 QQKL2554.75.3212lg20)(2021max0.QQggyALiofev2514lg10)(20212max0 QQggyALiofep谐振放大器电路设计的基本方法：谐振放大器电路设计的基本方法：1）设定主要电路指标；）设定主要电路指标；2）选择元件及相应的参数；）选择元件及相应的参数；3）设计对应的原理电路图；）设计对应的原理电路图；4）计算对应的放大器指标。）计算对应的放大器指标。单调谐回路谐振放大器（设计性方法）单调谐回路谐振放大器（设计性方法）单调谐回路放大器的单调谐回路放大器的矩形系数比矩

31、形系数比1 1大很多大很多，反，反映在频率特性上即幅频特性曲线与理想矩形相映在频率特性上即幅频特性曲线与理想矩形相差甚远，所以其频道选择性差，这是单调谐回差甚远，所以其频道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。因此要采用多级放大器。路放大器的缺点。因此要采用多级放大器。级联后的放大器，其增益、通频带和选择性都级联后的放大器，其增益、通频带和选择性都将发生变化将发生变化3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器1）电压增益）电压增益假如放大器有假如放大器有m级，各级电压增益分别为级，各级电压增益分别为则总增益则总增益

32、是各级增益的乘积，即是各级增益的乘积，即如果各级放大器由完全相同的单级放大器组成，则如果各级放大器由完全相同的单级放大器组成，则3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器vmvvAAA 、21vmvvmAAAA 21mAmvmAA1 对于多级放大器的级联增益，其具体构成关系为：对于多级放大器的级联增益，其具体构成关系为：同理，可以得到多级放大器的同理，可以得到多级放大器的功率增益功率增益关系。关系。3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器vmmvvvmomoomooioiomAAAAVVVVVVVVVVA)1(21)1(121 2）通频带）通频带 m级相同

33、放大器级联时，其归一化谐振特性曲线可表示级相同放大器级联时，其归一化谐振特性曲线可表示为：为：它等于各单级谐振曲线的乘积，因此存在它等于各单级谐振曲线的乘积，因此存在1）级数越多，谐振曲线越尖锐；）级数越多，谐振曲线越尖锐；2）选择性变好，但通频带变窄。）选择性变好，但通频带变窄。3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器2200211mLmmffQAA 多级放大器的谐振曲线多级放大器的谐振曲线3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器0mmAAf0f1 m2 m3 m7.02 f mf)2(7.0 m级相同放大器级联同样满足级相同放大器级联同样满足 的关系

34、，因此的关系，因此m级相同放大器的通频带级相同放大器的通频带 为为3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器21212112200 mLmmffQAAmf)2(7.0 7.01017.021212)2(fQffmLmm l m级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的通频带缩小，级数越多，通频带缩小，级数越多，m越大，总的通频带越小。越大，总的通频带越小。l 如果要求如果要求m级总的通频带等于原单级的通频带，则每级总的通频带等于原单级的通频带，则每级的通频带都要增加为原来的级的通频带都要增加为原来的X倍倍l 当每级通频带加宽当每级

35、通频带加宽X倍时倍时,每级的增益都会降低为原来每级的增益都会降低为原来的的1/X。3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器3）选择性）选择性m级单调谐放大器的矩形系数为：级单调谐放大器的矩形系数为：3.3.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器121100)2()2(117.01.01.0 mmmmrffKm12345678910Kr0.19.954.83.753.43.23.13.02.942.922.92.56当级数增加时，放大器的矩形系数确实有所改善，但是改当级数增加时，放大器的矩形系数确实有所改善，但是改善的程度是有限的。善的程度是有限的。单调谐放大器

36、的单调谐放大器的选择性选择性较差，较差，增益与通频带增益与通频带的矛盾突出。的矛盾突出。双调谐回路谐振放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器ccV2C2L1L1C oV2T 1TiV 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器等效电路等效电路：双调谐回路放大器等效电路双调谐回路放大器等效电路3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器.oV 2CieC2L2pieg.iV 1C1L1poeCoeg.ifeVy双调谐回路谐振放大器等效电路：双调谐回路谐振放大器等效电路：双调谐回路放大器简化的并联

37、等效电路双调谐回路放大器简化的并联等效电路3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器2.pVo 2CieCp222Liegp221C1LoeCp21oegp21.1.ifegVypI 初次级回路均调谐到同一中心频率，并假设两个回路元初次级回路均调谐到同一中心频率，并假设两个回路元件参数都相同。因此回路的件参数都相同。因此回路的电压增益电压增益为为电路谐振时，有：电路谐振时，有：3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器2222214)1(gyppAfev22101 gyppAfev根据根据 的的不同，不同，谐振电压增益可以分为三种情况谐振电压增益可以分为三种情况：1）弱耦合）弱耦合

38、 ，谐振曲线在，谐振曲线在 出现峰值，出现峰值，2）临界耦合）临界耦合 ，谐振曲线比较平坦，在，谐振曲线比较平坦，在 处处出现最大值，出现最大值，3.4双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1 )0(0 f22101 gyppAfev1 )0(0 fgyppAfev2210 3）强耦合）强耦合 ,谐振曲线出现双峰，两个峰点的位置：谐振曲线出现双峰，两个峰点的位置：此时，电压增益为：此时，电压增益为：3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1 12 gyppAfev2210 双调谐回路谐振放大器的双调谐回路谐振放大器的谐振曲线表示式谐振曲线表示式为：为：弱耦合（即弱耦合（即 ）时）时与

39、强耦合（即与强耦合（即 ）时，）时，3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1 1 2222204)1(1 vvAA222204)1(2 vvAA双调谐回路谐振放大器的双调谐回路谐振放大器的谐振曲线表示式谐振曲线表示式为：为：临界耦合（即临界耦合（即 ）时）时这是一种较常用的情况。这是一种较常用的情况。3.4双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1 4042 vvAA双调谐回路谐振放大器的双调谐回路谐振放大器的临界耦合通频带临界耦合通频带：令令在回路有载品质因数相同的情况下，临界耦合双调谐回路放在回路有载品质因数相同的情况下，临界耦合双调谐回路放大器的通频带等于单调谐回路放大器通频带

40、的大器的通频带等于单调谐回路放大器通频带的 倍。倍。3.4双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器210 vvAALQff07.022 2双调谐回路谐振放大器的双调谐回路谐振放大器的矩形系数矩形系数：令令 则则3.4双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1010 vvAA101242401.00 ffQAALvvLQff0421.01102 双调谐回路谐振放大器的矩形系数双调谐回路谐振放大器的矩形系数：小于小于单调谐回路的矩形系数单调谐回路的矩形系数3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器16.311022427.01.01.0 ffKr95.91101102220027.01.01

41、.0 LLrQfQfffK多级双调谐回路谐振放大器多级双调谐回路谐振放大器:当当 时，对时，对m级放大器而言：级放大器而言：通频带为通频带为矩形系数为矩形系数为3.4 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器1 LmmQff0417.012)2(4127.01.01.012110)2()2(mmmmrffK 3.5.1自激产生的原因自激产生的原因 的存在改变了输入端回路的正常情况。的存在改变了输入端回路的正常情况。可以写为：可以写为：与与 有关外还是频率的函数。有关外还是频率的函数。3.5 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性FYFYFFFjbgY FFbg 与与LoerefeYyyy和和、F

42、g0ff反馈电导反馈电导 随频率变化的关系曲线随频率变化的关系曲线Fg 的存在改变了输入端回路的电导和电纳。的存在改变了输入端回路的电导和电纳。改变了回路的品质因数改变了回路的品质因数QL 值；值；引起了回路的失谐；引起了回路的失谐；他们都影响回路的增益、通频带和选择性；他们都影响回路的增益、通频带和选择性；引起谐振曲线发生畸变。引起谐振曲线发生畸变。3.5.1自激产生的原因自激产生的原因FYFgFb 在某些频率上呈现负值，即呈在某些频率上呈现负值，即呈负电导性负电导性，因此使回路，因此使回路总电导减小，因此总电导减小，因此有载品质因数有载品质因数 增加，增加，通频带通频带减减小，小，增益增益

43、也因损耗的减小而增加。也因损耗的减小而增加。这可以理解为这可以理解为负电导负电导 供给电路能量，出现正反馈。供给电路能量，出现正反馈。如果反馈到输入端回路的电导如果反馈到输入端回路的电导 负值抵消了回路原有的负值抵消了回路原有的 电导电导 正值，则输入端回路总电导为零，反馈正值，则输入端回路总电导为零，反馈能量抵消了回路损耗的能量，放大器处于自激振荡工能量抵消了回路损耗的能量，放大器处于自激振荡工作状态。作状态。3.5.1自激产生的原因自激产生的原因FgLQFgFgiesgg 0 iesFgggA0f0f 有内反馈 无内反馈3.5.1自激产生的原因自激产生的原因 反馈导纳对放大器谐振曲线的影响

44、反馈导纳对放大器谐振曲线的影响自激振荡状态：即使的自激振荡状态：即使的 负值还没有完全抵消负值还没有完全抵消 的正值，但放大器已经倾向于自激，此时其工作已经的正值，但放大器已经倾向于自激，此时其工作已经不稳定。不稳定。因此必须克服或降低晶体管内部反馈的影响，使放大器因此必须克服或降低晶体管内部反馈的影响，使放大器远离自激。远离自激。3.5.1自激产生的原因自激产生的原因Fgiesgg 当当Ys+Yi=0 回路总电导回路总电导g=0 放大器产生自激。放大器产生自激。此时放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量，且电纳部此时放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量，且电纳部分也恰好抵消。表明放大器反馈的能量抵

45、消回路损耗的分也恰好抵消。表明放大器反馈的能量抵消回路损耗的能量，且电纳部分也恰好得到抵消。能量，且电纳部分也恰好得到抵消。3.5.2放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件0 isYY0 LoerefeiesYyyyyY1)(refeLoeiesyyYyyY反馈变强，等式左边反馈变强，等式左边 接近接近1，不稳定，不稳定推导放大器稳定的条件：推导放大器稳定的条件：3.5.2放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件)1)(11 jggCjLjCjggyYiesieiesies )1)(2 jgGyYoeLoeL 当放大器输入、输出回路相同时，有：当放大器输入、输出回路相同时，有：3.5.2放大

46、器产生自激的条件放大器产生自激的条件21 21 1)1)()()(22 refejrefejLoeieseyyeGggg 放大器稳定必须分别满足幅值和相位两个条件：放大器稳定必须分别满足幅值和相位两个条件：上面的式子说明：只有上面的式子说明：只有 足够大时，式左边部分才可能足够大时，式左边部分才可能小于小于1，满足自激的幅值条件。，满足自激的幅值条件。3.5.2放大器产生自激的条件）放大器产生自激的条件）1)1)()(2 refeLoeiesyyGggg refe 2rey3.5.2放大器产生自激的条件放大器产生自激的条件refeLoeiesyyGgggS)1)()(2 作为判断谐振放大器工作

47、稳定性的依据，作为判断谐振放大器工作稳定性的依据，S称为谐振放大称为谐振放大器的稳定系数。器的稳定系数。若若S=1，放大器将自激。，放大器将自激。S 1时，放大器能稳定工作。时，放大器能稳定工作。一般要求稳定系数一般要求稳定系数S 5 10。工作频率远低于晶体管特征频率时，工作频率远低于晶体管特征频率时，自激相位条件为：自激相位条件为：简化的稳定性依据：简化的稳定性依据：3.5.3Avo与与S的关系的关系 1 fefeyy 0 fe rereCjy0 90 re rereyCggS0212 放大器的增益为：放大器的增益为：当两电路采用全接入，则有：当两电路采用全接入，则有：3.5.3Avo与与

48、S的关系的关系gyppAfev210 20gyAfev 当当 时，电路的稳定电压增益为：时，电路的稳定电压增益为：3.5.3Avo与与S的关系的关系000522.5fefevrereSyyASCC 21gg (Avo)s是保持放大器稳定工作所允许的电压增益，称为是保持放大器稳定工作所允许的电压增益，称为稳定电压增益，为保证放大器稳定工作，稳定电压增益，为保证放大器稳定工作，Avo不允许超不允许超过过(Avo)s。讨论：讨论：(Avo)s与与f有关，有关，f(Avo)s，f yre 内反馈厉害。内反馈厉害。选管应选选管应选 大些的为好大些的为好 (Avo)s只考虑内部反馈，未考虑外部反馈。只考虑

49、内部反馈，未考虑外部反馈。3.5.4 克服自激的方法克服自激的方法由于由于yre的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的稳定性可的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。以考虑晶体管的单向化。单向化的方法有：单向化的方法有：中和法中和法 消除消除yre的反馈的反馈 失配法失配法 使使GL或或gs的数值增大，因而使输入或输出回路与晶的数值增大，因而使输入或输出回路与晶 体管失去匹配。体管失去匹配。中和法中和法:外加一个电容抵消正反馈电容的作用外加一个电容抵消正反馈电容的作用.失配法：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；失配法：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶

50、体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。晶体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性3.5.4 克服自激的方法克服自激的方法1）中和法）中和法在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作用在放大器线路中插入一个外加的反馈电路，使它的作用 恰好和晶体管的内反馈互相抵消。恰好和晶体管的内反馈互相抵消。ACbcCUcUNL1L2CNUiIrIF3.5.4 克服自激的方法克服自激的方法（2）失配法）失配法 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。晶体管输