高频小信号放大器课件.pptx
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1、第一节第一节 概述概述第二节第二节 分析小信号放大器的有关知识分析小信号放大器的有关知识第三节第三节 晶体管高频小信号等效电路晶体管高频小信号等效电路第四节第四节 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器第五节第五节 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性 第二章第二章 高频小信号放大器高频小信号放大器 主要内容主要内容1 1、高频、高频 是指放大器的工作频率在几百KHz几百MHz,必 须考虑放大器件的极间电容.2 2、小信号、小信号 指的是放大器输入信号小,放大器件是 在线性范围内工作 3 3、高频小信号放大器的功能、高频小信号放大器的功能 是实现对微弱高频信号进行不失真放大 第一节第一节
2、 概述概述一、高频小信号放大器的功能一、高频小信号放大器的功能 1 1、按所放大信号的频谱宽窄分为、按所放大信号的频谱宽窄分为:宽带放大器和窄带放大器2 2、按所用负载的性质可分为、按所用负载的性质可分为:谐振放大器和非谐振放大器。ouiuAu输出电压输入电压opiPAP输出给负载的功率输入功率二、高频小信号放大器的分类二、高频小信号放大器的分类三、高频小信号放大器的主要技术指标三、高频小信号放大器的主要技术指标1 1、电压增益与功率增益、电压增益与功率增益 功率增益(AP)等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。电压增益(Au)等于放大器输出电压与输入电压之比;定义:放大器的电压增益下降到
3、最大值的 倍时所 对应的频带宽度。常用 表示。120.72 f2 2、通频带、通频带 3、矩形系数(选择性)矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。其定义是0.10.10.722rfKf 4 4、噪声系数、噪声系数 输出信噪功率比输入信噪功率比nosonisiFPPPPN/nosonisiFPPPPN/lg10)dB(定义定义:用分贝表示:第二节 高频电路的基础知识一、滤波器(选频回路)的分类及功能一、滤波器(选频回路)的分类及功能1、滤波器的功能:根据某一特定的性能要求实现对信号的频谱进行处理的电路。按频率特性分:低通、高通、带通和带阻滤波器按所用器件分:无源和有源滤波器2、滤波器的分类:
4、2 2、电感线圈的高频特性、电感线圈的高频特性电感在高频电路中不是理想无损电感,它的损耗电 阻是不能忽略的。一个实际的电感元件,可以用一个理想无损电感L和 一个串联的损耗电阻r0 来等效。损耗电阻随频率增 高而增大。一个电感线圈的损耗可以用空载品质因数 表示,而 的大小反映损耗的大小。一般情况下,线圈的 值通常在几十到三百左右。0Q0Q二、LC串并联谐振回路的特性1 1、LCLC串并联谐振回路的作用串并联谐振回路的作用:选频和阻抗变换选频和阻抗变换0Q 一个实际电感可用串联电路等效。一个实际电感可用串联电路等效。如图(如图(b b)00LQ一个实际电感可用一个实际电感可用并联等效。并联等效。如
5、图如图 (c)(c)01Q 001gLQ 一个实际的电容元件也是有损耗的,但在高频电路中一个实际的电容元件也是有损耗的,但在高频电路中损耗很小损耗很小,一般认为是无损元件。一般认为是无损元件。3 3、电容元件的高频特性、电容元件的高频特性当 时:u 阻抗特性阻抗特性:时,呈容性。时,纯电阻。时,呈感性000SUIr4 4、LCLC串联谐振回路串联谐振回路01LC 电压特性电压特性:谐振时电感线圈和电容两端的电压模值相等(方向相反)且等于外加电压的 倍。即SLCLUQUULQ电流特性电流特性:谐振时流过回路的电流的最大LQLQLQu品质因数品质因数:其中其中 为特性阻抗为特性阻抗 0SUIrSL
6、CLUQUUu谐振频率谐振频率:CL001rQLLrrr0幅频特性和相频特性0)0()(II2LQ1LQ QL1QL2幅频特性幅频特性相频特性相频特性12LLQQu 阻抗特性阻抗特性:时,呈感性。时,纯电阻。时,呈容性01pLC0005 5、LCLC并联谐振回路并联谐振回路u谐振频率谐振频率:电流特性电流特性:谐振时流过电感线圈和电容的电流模值相等(方向相反)且等于外加电流源的 倍。即LQ电压特性电压特性:谐振时回路的输出电压最大LQLQu品质因数品质因数:其中其中 为特性阻抗PSORIU01Q SLCLIQIIRQLCL001LOLRRRRR0 u阻抗特性和相频特性阻抗特性和相频特性 相频特
7、性相频特性阻抗特性阻抗特性三、串并联阻抗的等效互换三、串并联阻抗的等效互换 1 1、“等效等效”的概念的概念 在工作频率 相同的条件下,AB两端的阻抗相等。u、互换关系、互换关系 串并联电路等效互换2211RQ21211XXQ1Q 221RQ21XXu串联电路转换为等效并联电路后,为 的 倍,而 与 相同。2R1r2Q2X1X、结论、结论u串联转换为等效并联后Q值不变。1 1、“等效等效”的概念的概念 在工作频率 相同的条件下,AB两端的阻抗相等。四、并联谐振回路的耦合联接与接入系数四、并联谐振回路的耦合联接与接入系数 并联谐振回路的作用并联谐振回路的作用:选频滤波、阻抗交换、变压器耦合联接的
8、阻抗变换、变压器耦合联接的阻抗变换 2211222LLLUNRRRUN 三极管直接并联在三极管直接并联在LCLC回路中存在的问题回路中存在的问题:谐振回路Q值下降,通频带增宽,选择性变差。影响中心频率 ,且稳定性变差。阻抗不匹配0f2 2、自耦变压器耦合联接的阻抗变换、自耦变压器耦合联接的阻抗变换122LLNNRRN 阻抗变比关系:u 自耦变压器耦合联接方式适用于与晶体管的联接,它除了能实自耦变压器耦合联接方式适用于与晶体管的联接,它除了能实现阻抗变换外,还能为晶体管的集电极提供直流通路。现阻抗变换外,还能为晶体管的集电极提供直流通路。2121LLCCRRC 上面变比关系推导的近似条件是Qc2
9、1,Qc1。3 3、电容分压式耦合联接与阻抗变换、电容分压式耦合联接与阻抗变换 u4 4、接入系数与阻抗变换关系、接入系数与阻抗变换关系 接入系数p的定义:P 转换前的圈数 容抗转换后的圈数 容抗变比关系的通式:21LLRRp 2LLgp g 2Cp C ggIpI 1ggUUp 利用以上的变比关系可以很方便地进行各种变换。这对分析电路利用以上的变比关系可以很方便地进行各种变换。这对分析电路 将是非常简便的。将是非常简便的。第三节第三节 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 1 1、y y参数等效电路参数等效电路 1111122Iy Uy U2211222Iy Uy U,根据二
10、端口网络理论,得到y参数系的方程: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011112/UiUIyy 输出短路时的输入导纳;输出短路时的输入导纳;021121/UrUIyy 输入短路时的反向传输导纳;输入短路时的反向传输导纳;012212/UfUIyy输出短路时的正向传输导纳;输出短路时的正向传输导纳;022221/UoUIyy 输入短路时的输出导纳。输入短路时的输出导纳。这四个参量具有导纳的量纲,故称为导纳参 数,也叫y参数。y y参数说明参数说明*对于共射接法对于共射接法,y参数用 表示,则:biebereceIy Uy UcfebeoeceIy Uy U*对于共基接法对于
11、共基接法,y参数用 表示,则:eibebrbcbIy Uy UcfbebobcbIy Uy U*对于共集接法对于共集接法,y参数用 表示,则:bicbcrcecIy Uy UefcbcocecIy Uy Uierefeyyyoe、yibrbfbo byyyy、icrcfco cyyyy、2 2、混合、混合 等效电路等效电路 各参数的物理意义。:基区纵向电阻。几十几十 100 100 bb:结电阻。较小 几十几十几百几百,b e026b eeI:结电容,较大,100pf100pf500pf500pf。b eC:结电阻,很大。100K 100 Mb c:结电容,很小。2pf10pfb cC:受控电
12、流源,而 ,称为跨导,单位为 。mb eg U/26mvmegIS:极间电阻,很大。几十几十K ce:极间电容,很小。ceC发射结正偏集电结反偏晶体管混合等效电路可简化为:2二、高频参数二、高频参数定义:当 下降到低频电流放大系数0的1 倍时,所对应的频率称为的截止频率f。ffj1j100201ff可用来计算任意频率时晶体管的|。根据f的定义,可得取其模截止频率截止频率f f.特征频率特征频率f fT T定义定义:当|下降到1时所对应的频率称为特征频率fT。fT 是晶体管共发射极运用时能得到电流增益的最高频率的极限。当ffT时,1。但这并不意味着晶体管已经没有放大作用,这时放大器电压增益还有可
13、能大于1。最高振荡频率最高振荡频率定义定义:晶体管的功率增益Ap=1 时所对应的频率称为最高振荡频率 表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。晶体管的实际工作频率约为 的1/31/4。u 总结总结:以上三个频率大小的顺序是:maxTfffm axfm axfm axf0Tffm axf三、单调谐回路谐振放大器三、单调谐回路谐振放大器 1 1、单调谐回路谐振放大器的电路形式、单调谐回路谐振放大器的电路形式b哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学THANK YOUSUCCESS2022-12-52 2、放大器的等效电路及其简化、放大器的等效电路及其简化 放大器的等效电路如下图所示放大器的等效电路如下图所示前级
14、等效为电流源和内导纳多级放大器之间相互影响,为简化分析,令 则放大器的简化等效电路 为:0rey3 3、放大器的主要技术指标、放大器的主要技术指标 电压增益电压增益 uA121feouiPP yUAUgj Cj L 12feu oP P yAg 结论结论:*谐振时电压增益 与晶体管正向传输导纳 成正比,与回路两端总电导成反比;uoAfey *放大器输出电压与输入电压的相位差是180 。fe12feu oP PyAg任意频率的电压增益谐振时的电压增益对于窄带谐振放大器,通常讨论的 与 相差不会太大,即可认为 在 附近变化,则 0121uuoLAfAjQf20121uuoLAAfQf式中,称为一般
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