高频小信号放大器精选PPT.ppt

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1、关于高频小信号放大器现在学习的是第1页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#23.1 概述 v主要用途：主要用途：接收机中混频接收机中混频前前的的射频射频放大器放大器接收机中混频接收机中混频后后的的中频中频放大器放大器v工作频率：工作频率：中心频率很高（几百中心频率很高（几百KHz 几百几百MHz）频谱宽度相对较窄（几频谱宽度相对较窄（几KHz 数十数十MHz）AM:5351605K,9KHz;FM:88108M,350KHzv工作状态：工作状态：信号较小，故工作在信号较小，故工作在线性放大状态线性放大状态（甲类状态）（甲类状态）现在学习的是第2页，共29页通信电子线路

2、 第 3 章 高频小信号放大器Page#33.1 概述概述 分类分类 v1.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器件：按所用器件：晶体管晶体管(BJT)、场效应管、场效应管(FET)、集电电路、集电电路(IC)按频谱宽度：按频谱宽度：窄带放大器、宽带放大器窄带放大器、宽带放大器按电路形式：按电路形式：单级放大器、级联放大器单级放大器、级联放大器按负载性质：按负载性质：谐振放大器、非谐振放大器谐振放大器、非谐振放大器谐振放大器：采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、谐振放大器：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。滤波和选频的作用。非谐振放大器：由阻容放大器和各种

3、滤波器组成，其结非谐振放大器：由阻容放大器和各种滤波器组成，其结构简单，便于集成。构简单，便于集成。本章主要学习：本章主要学习：单级、窄带、谐振放大器单级、窄带、谐振放大器现在学习的是第3页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#43.1 概述概述 指标指标 v2.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(放大系数放大系数)电压增益电压增益功率增益功率增益2)通频带通频带3dB 带宽带宽：B0.7=2 f0.73)选择性：选择性：矩形系数矩形系数现在学习的是第4页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#53.1 概述概述 指标

4、指标 抑制比抑制比：对某个干扰信号：对某个干扰信号 fn 的抑制能力的抑制能力4)工作稳定性工作稳定性电源电压及器件参数的变化会导致不稳定现象：电源电压及器件参数的变化会导致不稳定现象：增益改变、中心频率漂移、通频带变窄等增益改变、中心频率漂移、通频带变窄等极端情况下，在高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈极端情况下，在高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈较强，因此高频放大器很容易自激，放大器不能工作。较强，因此高频放大器很容易自激，放大器不能工作。5)噪声系数噪声系数多级放大器中多级放大器中关键关键在于减小在于减小前级电路前级电路的内部噪声。的内部噪声。现在学习的是第5页，共29页通信电子线路

5、第 3 章 高频小信号放大器Page#63.2 晶体管高频小信号等效电路与参数v1.物理模拟等效电路物理模拟等效电路低频小信号微变等效电路低频小信号微变等效电路混合混合 型等效电路型等效电路简化：简化：高频时：高频时：结电容的结电容的影响更大影响更大CcercerbcCbcCbegmVbe Ib rbe+-Vce+-Vbe Ib Ic bcerbbb现在学习的是第6页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#73.2 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v2.形式等效电路形式等效电路双端口网络、四端网络双端口网络、四端网络可取任意两个作为自变量可取任

6、意两个作为自变量H 参数等效电路参数等效电路Hybrid Parameter Model I1、V2 做自变量，常用于低频小信号分析做自变量，常用于低频小信号分析hie=rbehfe=.hreV2+-hoe1hiehfeI1.Ib.+-Vb.Vc.b+-cIc.eV1 V2 I1 I2+-现在学习的是第7页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#83.2 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v2.形式等效电路形式等效电路双端口网络、四端网络双端口网络、四端网络可取任意两个作为自变量可取任意两个作为自变量Y 参数等效电路参数等效电路Y-Paramet

7、er Model V1、V2 做自变量，常用于高频小信号分析做自变量，常用于高频小信号分析V1 V2 I1 I2+-现在学习的是第8页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#93.2 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yi 输出短路时的输入导纳：输出短路时的输入导纳：yr 输入短路时的反向传输导纳：输入短路时的反向传输导纳：yo 输入短路时的输出导纳：输入短路时的输出导纳：yf 输出短路时的正向传输导纳：输出短路时的正向传输导纳：现在学习的是第9页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#103.2 晶体管高频小信号等效电路与

8、参数晶体管高频小信号等效电路与参数v3.Y 参数与混合参数与混合 型等效电路参数的转换型等效电路参数的转换 现在学习的是第10页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#113.3 晶体管谐振放大器v晶体管低频小信号放大器的分析方法晶体管低频小信号放大器的分析方法(对比对比)直流通路直流通路【规则规则】交流信号源为零，交流信号源为零，C 开路，开路，L 短路短路得到静态工作点：得到静态工作点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路交流通路【规则规则】直流电源为零，直流电源为零，C 短路，短路，L 开路开路微变等效微变等效电路分析电路分析现在学习的是第11页，共29页通信

9、电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#123.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器v晶体管高频小信号放大器晶体管高频小信号放大器直流通路：直流通路：得到静态工作点得到静态工作点 IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路：交流通路：高频高频小信号等效电路：小信号等效电路：混合混合 型型 或或 Y 参数等效电路参数等效电路高频窄带选择性问题：高频窄带选择性问题：放大放大+选频选频放大放大&选频选频分别实现分别实现同时完成同时完成现在学习的是第12页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#133.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器v一、单级单调谐回路谐振放大器一、

10、单级单调谐回路谐振放大器 全部接入：全部接入：抽头接入：抽头接入：直流通路直流通路交流通路：交流通路：大电感开路，大电容短路大电感开路，大电容短路注意保留谐振回路注意保留谐振回路的的 LC 现在学习的是第13页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#143.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器ab1.等效电路分析等效电路分析内部内部方程方程外部外部方程方程2.质量指标质量指标(Av、Ap、f0、2 f0.7 等等)1)电压增益：电压增益：由由 ：抽头关系：抽头关系：电压增益：电压增益：现在学习的是第14页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#153

11、.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器也也可可以以换换个个角角度度分分析析ababYL现在学习的是第15页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#163.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器谐振时谐振时 电压增益是频率的函数。谐振时，电压增益达到最大电压增益是频率的函数。谐振时，电压增益达到最大 输出电压与输入电压相差输出电压与输入电压相差 180 +fe (yfe 是复数是复数)选择正向传输导纳选择正向传输导纳 yfe 较大的三极管较大的三极管2)谐振时功率增益谐振时功率增益 Po/Pi没有回路损耗没有回路损耗(Rp)时时匹配条件：匹配条件：考虑插入损耗考虑插入损耗(并

12、联谐振并联谐振)：ab现在学习的是第16页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#173.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器3)通频带通频带 谐振曲线同并联谐振回路一样谐振曲线同并联谐振回路一样4)选择性选择性 单调谐放大器矩形系数远大于单调谐放大器矩形系数远大于 1，选择性比较差，选择性比较差 采用耦合谐振回路采用耦合谐振回路(双调谐放大器双调谐放大器)可改善选择性可改善选择性现在学习的是第17页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#183.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器5)带宽增益积带宽增益积电压增益的另一种形式电压增益的另一种形式 带

13、宽增益积为常数带宽增益积为常数讨论：讨论：电路确定后，增加带宽会导致电压增益下降电路确定后，增加带宽会导致电压增益下降设计电路时，为提高带宽增益积，希望设计电路时，为提高带宽增益积，希望 yfe 大、大、C 小小但但 C 不能太小，否则不稳定电容影响会增大不能太小，否则不稳定电容影响会增大现在学习的是第18页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#193.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器例：例：单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器相同单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器相同的下一级放大器，的下一级放大器，L13=1.5 uH，C=12 pF，Q0=10

14、0 N12=16 圈，圈，N13=20 圈，圈，N45=4 圈圈BJT 的参数为：的参数为：gie=1.110-3 S，goe=1.110-4 S，|yfe|=0.08 S，Cie=25 pF，Coe=6 pF求：求：f0，AV0，2 f0.7解：解：抽头系数抽头系数现在学习的是第19页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#203.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器调谐频率调谐频率求增益求增益求通频带求通频带现在学习的是第20页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#213.3 晶体管谐振放大器晶体管谐振放大器v二、多级单调谐回路谐振放大器二、多

15、级单调谐回路谐振放大器(如上例如上例)1.电压增益电压增益2.通频带通频带3.选择性选择性矩形系数矩形系数增益提高，通频带减小，选择性改善增益提高，通频带减小，选择性改善(m3 后不明显后不明显)m Bm/B1Kr0.111.009.9520.644.6630.513.7440.433.18；各级相同时；各级相同时现在学习的是第21页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#223.4 谐振放大器的稳定性v一、自激产生的原因一、自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳输入导纳YF现在学习的是第22页，共29页通信电子

16、线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#233.4 谐振放大器的稳定性v一、自激产生的原因一、自激产生的原因放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路输入导纳输入导纳YFyre 影响之一：影响之一：gF 改变回路的改变回路的 Q 值，值，bF 会引起回路失谐，会引起回路失谐，多级放大器调整困难多级放大器调整困难yre 影响之二：反向传输导纳影响之二：反向传输导纳 yre 的存在可能引起自激。的存在可能引起自激。gF 是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，使是频率的函数，在某些频率上可能为负值，即呈负电导性，使回路的总电导减小，即负电导回路的总

17、电导减小，即负电导 gF 供给回路能量，出现正反馈。供给回路能量，出现正反馈。当当 gF 完全抵消掉回路原有电导时，放大器失去放大作用，处于自完全抵消掉回路原有电导时，放大器失去放大作用，处于自激振荡工作状态。激振荡工作状态。现在学习的是第23页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#243.4 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性v二、放大器产生自激的条件二、放大器产生自激的条件稳定系数：稳定系数：yre 反馈越强反馈越强 S 接近甚至小于接近甚至小于 1 系统不稳定系统不稳定yre 反馈越弱反馈越弱 S 1 系统稳定。系统稳定。S 常取常取 5 10v三、克服自激的方

18、法三、克服自激的方法解决思路：晶体管单向化，解决思路：晶体管单向化，消除反向传输导纳的影响消除反向传输导纳的影响常用方法常用方法：中和法、失配法：中和法、失配法YF现在学习的是第24页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#253.4 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性1.中和法：中和法：通过添加外部反馈支路来中和通过添加外部反馈支路来中和(抵消抵消)晶体管的内部反馈，晶体管的内部反馈，实现信号单向传输。实现信号单向传输。外加中和电容外加中和电容 CN，电桥平衡时，电桥平衡时，CD 两端的电压两端的电压 Vo 不不会反映到会反映到 AB 端，即对应两边阻抗之比相等端，即

19、对应两边阻抗之比相等L1L2CNBAViCNCb cCDL1L2+-Vo+-VoCb c现在学习的是第25页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#263.4 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性2.失配法失配法阻抗匹配时，负载得到最大功率，同时反馈量也增加阻抗匹配时，负载得到最大功率，同时反馈量也增加失配法是使阻抗失配，降低增益来换取工作的稳定性失配法是使阻抗失配，降低增益来换取工作的稳定性使负载导纳使负载导纳 YL 取得足够大，满足取得足够大，满足 yoe+YL yfe yre，则输入导纳则输入导纳 Yi yie，可基本消除，可基本消除 YF 的不利影响。的不利影响。

20、但但 YL 的增大，将使电压放大倍数减小。的增大，将使电压放大倍数减小。例：例：共发共基级联电路共发共基级联电路V2 共基组态输入阻抗很小；共基组态输入阻抗很小；V1 共发组态输出阻抗较高；共发组态输出阻抗较高；V1 和和 V2 严重失配，可克服自激。严重失配，可克服自激。另外，另外，V2 输出阻抗很高，连接调谐回路可不用抽头。输出阻抗很高，连接调谐回路可不用抽头。V1V2现在学习的是第26页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器Page#273.4 谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性中和法与失配法比较中和法与失配法比较中和法：中和法：优点：优点：简单，增益高简单，增益高缺点：

21、缺点：只能在一个频率上完全中和，不适合宽带只能在一个频率上完全中和，不适合宽带 晶体管离散性大，实际调整麻烦，无法批量生产晶体管离散性大，实际调整麻烦，无法批量生产 对放大器由于温度对放大器由于温度等原因引起各种参数变化没有等原因引起各种参数变化没有 改善效果。改善效果。失配法：失配法：优点：优点：性能稳定，能改善各种参数变化的影响；性能稳定，能改善各种参数变化的影响；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；生产过程中无需调整，适于大量生产。生产过程中无需调整，适于大量生产。缺点：缺点：增益低增益低现在学习的是第27页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信

22、号放大器Page#283.5 非调谐式放大器与集成电路放大器v一、非调谐回路式放大器一、非调谐回路式放大器线性放大器线性放大器(实现放大实现放大)滤波器滤波器(实现频带选择实现频带选择)采用集中滤波器，稳定性好，利于微型化、批量生产采用集中滤波器，稳定性好，利于微型化、批量生产集中滤波器接在放大器低信号电平处，可提高信噪比集中滤波器接在放大器低信号电平处，可提高信噪比v二、集成电路谐振放大器二、集成电路谐振放大器集成化放大部分集成化放大部分&外接谐振回路外接谐振回路(无法集成进去无法集成进去)集成电路替代晶体管放大部分，提高可靠性、稳定性集成电路替代晶体管放大部分，提高可靠性、稳定性自学自学现在学习的是第28页，共29页通信电子线路 第 3 章 高频小信号放大器感谢大家观看现在学习的是第29页，共29页