高频电子线路-李福勤-第三章.ppt

n n3 32 2高频小信号放大器的功能高频小信号放大器的功能n n3 32 21 1高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类n n 高频小信号放大器主要有两类：一类是以谐振回路为负载的谐振放高频小信号放大器主要有两类：一类是以谐振回路为负载的谐振放大器；另一类是以集中选择性滤波器为负载的集中选频放大器。谐振大器；另一类是以集中选择性滤波器为负载的集中选频放大器。谐振放大器常以晶体管等放大器件与放大器常以晶体管等放大器件与LCLC并联谐振回路或耦合谐振回路构成，并联谐振回路或耦合谐振回路构成，它又可分为调谐放大器（通称高频放大器）和频带放大器（通称中频它又可分为调谐放大器（通称高频放大器）和频带放大器（通称中频放大器），前者的谐振回路需对外来不同的信号频率进行调谐，后者放大器），前者的谐振回路需对外来不同的信号频率进行调谐，后者的谐振回路谐振频率固定不变。集中选频放大器是把放大和选频两种的谐振回路谐振频率固定不变。集中选频放大器是把放大和选频两种功能分开处理，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，目前一般功能分开处理，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，目前一般都采用集中宽频带放大器。集中选择性滤波器常用的有都采用集中宽频带放大器。集中选择性滤波器常用的有LCLC带通滤波器、带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等，这些滤波器都可作为晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等，这些滤波器都可作为部件在专业工厂生产。因此，采用集中选频放大器线路简单、性能可部件在专业工厂生产。因此，采用集中选频放大器线路简单、性能可靠、调整方便。靠、调整方便。n n 小信号条件下工作的高频放大器，由于信号电压、电流幅度都很小，小信号条件下工作的高频放大器，由于信号电压、电流幅度都很小，放大器件运用在甲类工作状态，放大电路可看作有源线性电路，因而放大器件运用在甲类工作状态，放大电路可看作有源线性电路，因而可采用小信号等效电路来进行分析。由于高频小信号放大器的负载具可采用小信号等效电路来进行分析。由于高频小信号放大器的负载具有谐振特性，故采用导纳有谐振特性，故采用导纳Y Y参数电路进行分析比较方便。参数电路进行分析比较方便。n n3 32 22 2高频小信号放大器的主要性高频小信号放大器的主要性能指标能指标n n谐振电压增益谐振电压增益谐振电压增益谐振电压增益Au0Au0放大器在谐振放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。大能力。n n 通频带通频带通频带通频带BW0.7BW0.7放大器电压增益下放大器电压增益下降到谐振电压增益的降到谐振电压增益的0.7070.707倍时所对应倍时所对应的频率范围。的频率范围。n n 选择性选择性选择性选择性n n 抑制比：抑制比：d=20lgAu0/Au(dB)d=20lgAu0/Au(dB)n n 矩形系数：矩形系数：n n n n3 3、主要性能指标、主要性能指标、主要性能指标、主要性能指标n n 谐振电压增益谐振电压增益谐振电压增益谐振电压增益Au0Au0放大器在谐振频率上的放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。增益，衡量对有用信号的放大能力。n n 通频带通频带通频带通频带BW0.7BW0.7放大器电压增益下降到谐振放大器电压增益下降到谐振电压增益的电压增益的0.7070.707倍时所对应的频率范围。倍时所对应的频率范围。n n 选择性选择性选择性选择性n n 抑制比：抑制比：d=20lgAu0/Au(dB)d=20lgAu0/Au(dB)n n 矩形系数：矩形系数：n n K0.1=BW0.1/BW0.7K0.1=BW0.1/BW0.733分析小信号放大器的有关知识n n331串并联谐振回路的特性n n 谐振回路也称振荡回路，是最常用的选频网络，它由电感线圈和电容器组成。简单的谐振回路有串联、并联谐振回路，以及把两个或更多个串、并联谐振回路相互耦合联接起来的耦合谐振回路。n n1串联谐振回路n n串联谐振回路如图所示。图中r表示L和C的总损耗电阻，实际上，由于电容损耗比电感线圈的损耗小很多，所以r近似等于线圈的损耗电阻。图3.2 串联谐振回路n n串联谐振回路的总阻抗为n n 在某一频率上，回路的感抗与容抗相等时，回路的总阻抗最小，此时电流与电压同相，回路发生串联谐振，由此可得串联谐振频率为n n谐振时容抗与感抗数值相等，通常称它们为回路的特性阻抗，以表示，即n n回路的特性阻抗与回路固有损耗电阻的比值，称为回路的固有品质因数，用 表示，即n n回路的选择性 n n回路的相频特性图3.3 谐振曲线和移相曲线n n通频带n n 当占有一定频带的信号在串联回路中传输时，由于谐振曲线的不均匀性，输出的电流或电压便不可避免地产生频率失真。为了限制谐振回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频带。当S值由最大值1下降到0.707时，所确定的频带宽度就是回路的通频带BW0.7，则可求得串联回路的通频带为n n矩形系数n n为了说明实际谐振曲线接近矩形的程度，可用矩形系数来表示。串联谐振回路的矩形系数为n n2.并联谐振回路n nLC并联谐振回路如图所示。图中r代表线圈L的等效损耗电阻，由于电容器的损耗很小，其损耗电阻可以略去，下面按照与串联LC回路对偶关系，直接给出并联LC回路的主要基本参数。R0并联谐振回路n n回路的总导纳为 n n回路的谐振频率 n n回路的特性阻抗 n n回路的品质因数 图3.5 谐振曲线和移相曲线n n3串并联谐振回路的特性比较n n4串并联阻抗的等效互换n n若回路品质因数较高，则n n可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R2为串联电路r1的Q2倍，而X2与串联电路X1相同，基本保持不变。n n5 5并联谐振回路的耦合连接与接入系数并联谐振回路的耦合连接与接入系数n n并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐振回路的品质因数振回路的品质因数Q Q。通常，多采用部分接入方通常，多采用部分接入方式，以完成阻抗变换。式，以完成阻抗变换。n n定义：接入系数定义：接入系数p p为转换前的圈数（或容抗）与转为转换前的圈数（或容抗）与转换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分别可得：别可得：n n1）变压器耦合连接的变比关系变压器耦合连接的变换n n2）自耦变压器耦合连接的变比关系自耦变压器耦合连接的变换n n3）双电容分压耦合联结的变比关系双电容分压耦合连接的变换n n上面以电阻上面以电阻RLRL的等效变换推导了各种联结形式的的等效变换推导了各种联结形式的变比关系。可以得到电阻转换通式为变比关系。可以得到电阻转换通式为n n为了以后分析电路时运用方便，可将上述变化关为了以后分析电路时运用方便，可将上述变化关系推广到电导、电抗、电流和电压源的等效变比系推广到电导、电抗、电流和电压源的等效变比关系上去，可得关系上去，可得3 34 4小信号谐振放大器小信号谐振放大器n n3.4.13.4.1单级单调谐放大器单级单调谐放大器n nC Cb b与与C Cc c分别是和信号源（或前级放大器）与负载分别是和信号源（或前级放大器）与负载（或后级放大器）的耦合电容，（或后级放大器）的耦合电容，C Ce e是旁路电容。是旁路电容。电容电容C C与电感与电感L L组成的并联谐振回路作为晶体管组成的并联谐振回路作为晶体管的集电极负载，其谐振频率应调谐在输入有用信的集电极负载，其谐振频率应调谐在输入有用信号的中心频率上。回路与本级晶体管的耦合采用号的中心频率上。回路与本级晶体管的耦合采用自耦变压器耦合方式，这样可减弱晶体管输出导自耦变压器耦合方式，这样可减弱晶体管输出导纳对回路的影响。负载（或下级放大器）与回路纳对回路的影响。负载（或下级放大器）与回路的的耦合采用自耦变压器耦合和电容耦合方式，的的耦合采用自耦变压器耦合和电容耦合方式，这样，既可减弱负（或下级放大器）导纳对回路这样，既可减弱负（或下级放大器）导纳对回路的影响，又可使前、后级的直流的影响，又可使前、后级的直流 。供电电路分。供电电路分开。另外，采用上述耦合方式也比较容易实现前、开。另外，采用上述耦合方式也比较容易实现前、后级之间的阻抗匹配。后级之间的阻抗匹配。单级单调谐放大电路 n n2电路性能分析n n谐振频率 n n回路有载Q值 n n电压增益 n n电压增益振幅 n n342多级单调谐放大器n n如果多级放大器中的每一级都调谐在同一频率上，则称为多级单调谐放大器。n n 设放大器有n级，各级电压增益振幅分别为Au1，Au2，Aun，则总电压增益振幅是各级电压增益振幅的乘积，即n n如果每一级放大器的结构和参数均相同，则总电压增益振幅n nn级放大器通频带n n343双调谐回路谐振放大器n n改善单级放大器的通频带和选择性可以采用双调谐放大器。双调谐放大器是指集电极采用双调谐回路作为负载的一种放大器，可分为互感耦合和电容耦合两种类型。3.4.4集中选频放大器集中选频放大器集中选频放大器的组成集中选频放大器的组成第二种形式第一种形式n n1集中滤波器n n 集中滤波器的任务是选频，要求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。其主要类型有集中LC滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。n n n n集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络组成，根据网络理论，按照带宽、衰减特性等要求进行设计，目前已得到了广泛应用。LC集中滤波网络 2、集中选频滤波器、集中选频滤波器(1)陶瓷滤波器 1)1)陶瓷片的陶瓷片的“压电效应压电效应”与与“反压电效应反压电效应”2)2)两端陶瓷滤波器（外形及符号）两端陶瓷滤波器（外形及符号）两个谐振频率：两个谐振频率：3）三端陶瓷滤波器实物图：(2)声表面波滤波器(SAWF)实物图：n n声表面波滤波器SAWF（Surface Acoustic Wave Filter）声表面波滤波器（a）结构；（b）符号；（c）等效电路（a）（b）（c）声表面波滤波器应用实例：声表面波滤波器应用实例：n n V1是预中放部分，起前置放大作用；n n Z1为SAWF起集中选频作用；n n TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。n n2集成宽带放大器n n 1）组合电路集成宽带放大器n n 在集成宽带放大器中广泛采用共射共基电路，如图所示。n n 2 2）负反馈集成宽带放大器）负反馈集成宽带放大器n n 调节负反馈电路中的某些元件参数，可以改变调节负反馈电路中的某些元件参数，可以改变反馈深度，从而调节负反馈放大器的增益和频带反馈深度，从而调节负反馈放大器的增益和频带宽度。如果以牺牲增益为代价，可以扩展放大器宽度。如果以牺牲增益为代价，可以扩展放大器的频带，其类型可以是单级负反馈，也可以是多的频带，其类型可以是单级负反馈，也可以是多级负反馈。级负反馈。n n 单级负反馈放大器有电流串联和电压并联两种单级负反馈放大器有电流串联和电压并联两种反馈电路，其交流等效电路分别如图（反馈电路，其交流等效电路分别如图（a a）、）、（b b）所示。其中电流串联负反馈电路的特点是输）所示。其中电流串联负反馈电路的特点是输入、输出阻抗高，所以适合与低内阻的信号电压入、输出阻抗高，所以适合与低内阻的信号电压源连接。电压并联负反馈电路的特点是输入、输源连接。电压并联负反馈电路的特点是输入、输出阻抗低，所以适合与高内阻的信号电流源连接。出阻抗低，所以适合与高内阻的信号电流源连接。单级负反馈放大电路（a）电流串联；（b）电压并联（a）（b）集成宽带放大器F733内部电路图 本章小结本章小结vv高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。高频小信号放大器分为宽带和窄带两类。vv扩扩展展频频带带的的方方法法有有负负反反馈馈法法、组组合合电电路路法法和和补补偿法。偿法。vv小小信信号号谐谐振振放放大大器器是是一一种种窄窄带带放放大大器器，由由放放大大器器和和谐谐振振负负载载组组成成 ，具具有有选选频频或或滤滤波波功功能能。按按谐谐振振负负载载的的不不同同，可可分分为为单单调调谐谐放放大大器器、双双调调谐放大器等。谐放大器等。vv集集中中选选频频放放大大器器是是由由集集中中选选频频滤滤波波器器和和宽宽带带放放大大器器组组成成。常常用用的的集集中中选选频频滤滤波波器器有有陶陶瓷瓷滤滤波波器、声表面波滤波器等。器、声表面波滤波器等。