通信電子線路 第 03 章 高頻小信號放大器PPT課件

通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#1,第3章高頻小信號放大器,3.1概述3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)3.3晶體管諧振放大器3.4諧振放大器的穩(wěn)定性3.5非調(diào)諧式放大器與集成電路放大器,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#2,3.1概述,主要用途：接收機(jī)中混頻前的射頻放大器接收機(jī)中混頻后的中頻放大器工作頻率：中心頻率很高（幾百KHz幾百M(fèi)Hz）頻譜寬度相對較窄（幾KHz數(shù)十MHz）AM:5351605K,9KHz;FM:88108M,350KHz工作狀態(tài)：信號較小，故工作在線性放大狀態(tài)（甲類狀態(tài)）,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#3,3.1概述分類,1.高頻小信號放大器的分類按所用器件：晶體管(BJT)、場效應(yīng)管(FET)、集電電路(IC)按頻譜寬度：窄帶放大器、寬帶放大器按電路形式：單級放大器、級聯(lián)放大器按負(fù)載性質(zhì)：諧振放大器、非諧振放大器諧振放大器：采用諧振回路作負(fù)載的放大器，具有放大、濾波和選頻的作用。非諧振放大器：由阻容放大器和各種濾波器組成，其結(jié)構(gòu)簡單，便于集成。本章主要學(xué)習(xí)：單級、窄帶、諧振放大器,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#4,3.1概述指標(biāo),2.高頻小信號放大器的質(zhì)量指標(biāo)1)增益(放大系數(shù))電壓增益功率增益2)通頻帶3dB帶寬：B0.7=2f0.73)選擇性：矩形系數(shù),通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#5,3.1概述指標(biāo),抑制比：對某個干擾信號fn的抑制能力4)工作穩(wěn)定性電源電壓及器件參數(shù)的變化會導(dǎo)致不穩(wěn)定現(xiàn)象：增益改變、中心頻率漂移、通頻帶變窄等極端情況下，在高頻工作時，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強(qiáng)，因此高頻放大器很容易自激，放大器不能工作。5)噪聲系數(shù)多級放大器中關(guān)鍵在于減小前級電路的內(nèi)部噪聲。,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#6,3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),1.物理模擬等效電路低頻小信號微變等效電路混合型等效電路簡化：高頻時：結(jié)電容的影響更大,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#7,3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡(luò)、四端網(wǎng)絡(luò)可取任意兩個作為自變量H參數(shù)等效電路HybridParameterModelI1、V2做自變量，常用于低頻小信號分析,hie=rbe,hfe=,+,+,-,-,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#8,3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),2.形式等效電路雙端口網(wǎng)絡(luò)、四端網(wǎng)絡(luò)可取任意兩個作為自變量Y參數(shù)等效電路Y-ParameterModelV1、V2做自變量，常用于高頻小信號分析,+,+,-,-,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#9,3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),yi輸出短路時的輸入導(dǎo)納：yr輸入短路時的反向傳輸導(dǎo)納：yo輸入短路時的輸出導(dǎo)納：yf輸出短路時的正向傳輸導(dǎo)納：,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#10,3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),3.Y參數(shù)與混合型等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#11,3.3晶體管諧振放大器,晶體管低頻小信號放大器的分析方法(對比)直流通路【規(guī)則】交流信號源為零，C開路，L短路得到靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路【規(guī)則】直流電源為零，C短路，L開路微變等效電路分析,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#12,3.3晶體管諧振放大器,晶體管高頻小信號放大器直流通路：得到靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路：高頻小信號等效電路：混合型或Y參數(shù)等效電路高頻窄帶選擇性問題：,放大+選頻,放大&選頻,分別實(shí)現(xiàn),同時完成,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#13,3.3晶體管諧振放大器,一、單級單調(diào)諧回路諧振放大器全部接入：抽頭接入：,直流通路,交流通路：大電感開路，大電容短路注意保留諧振回路的LC,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#14,3.3晶體管諧振放大器,a,b,1.等效電路分析內(nèi)部方程外部方程2.質(zhì)量指標(biāo)(Av、Ap、f0、2f0.7等)1)電壓增益：由：抽頭關(guān)系：電壓增益：,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#15,3.3晶體管諧振放大器,也可以換個角度分析,a,b,a,b,YL,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#16,3.3晶體管諧振放大器,諧振時電壓增益是頻率的函數(shù)。諧振時，電壓增益達(dá)到最大輸出電壓與輸入電壓相差180+fe(yfe是復(fù)數(shù))選擇正向傳輸導(dǎo)納yfe較大的三極管2)諧振時功率增益Po/Pi沒有回路損耗(Rp)時匹配條件：考慮插入損耗(并聯(lián)諧振)：,a,b,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#17,3.3晶體管諧振放大器,3)通頻帶諧振曲線同并聯(lián)諧振回路一樣4)選擇性單調(diào)諧放大器矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，選擇性比較差采用耦合諧振回路(雙調(diào)諧放大器)可改善選擇性,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#18,3.3晶體管諧振放大器,5)帶寬增益積電壓增益的另一種形式帶寬增益積為常數(shù)討論：電路確定后，增加帶寬會導(dǎo)致電壓增益下降設(shè)計(jì)電路時，為提高帶寬增益積，希望yfe大、C小但C不能太小，否則不穩(wěn)定電容影響會增大,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#19,3.3晶體管諧振放大器,例：單調(diào)諧回路放大器如圖所示。設(shè)負(fù)載是與該放大器相同的下一級放大器，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100N12=16圈，N13=20圈，N45=4圈BJT的參數(shù)為：gie=1.110-3S，goe=1.110-4S，|yfe|=0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF求：f0，AV0，2f0.7解：抽頭系數(shù),通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#20,3.3晶體管諧振放大器,調(diào)諧頻率求增益求通頻帶,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#21,3.3晶體管諧振放大器,二、多級單調(diào)諧回路諧振放大器(如上例)1.電壓增益2.通頻帶3.選擇性矩形系數(shù)增益提高，通頻帶減小，選擇性改善(m3后不明顯),；各級相同時,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#22,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,一、自激產(chǎn)生的原因放大器的輸入回路就是前級的輸出諧振回路輸入導(dǎo)納,YF,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#23,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,一、自激產(chǎn)生的原因放大器的輸入回路就是前級的輸出諧振回路輸入導(dǎo)納,YF,yre影響之一：gF改變回路的Q值，bF會引起回路失諧，多級放大器調(diào)整困難,yre影響之二：反向傳輸導(dǎo)納yre的存在可能引起自激。gF是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負(fù)值，即呈負(fù)電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，即負(fù)電導(dǎo)gF供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當(dāng)gF完全抵消掉回路原有電導(dǎo)時，放大器失去放大作用，處于自激振蕩工作狀態(tài)。,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#24,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,二、放大器產(chǎn)生自激的條件穩(wěn)定系數(shù)：yre反饋越強(qiáng)S接近甚至小于1系統(tǒng)不穩(wěn)定yre反饋越弱S1系統(tǒng)穩(wěn)定。S常取510三、克服自激的方法解決思路：晶體管單向化，消除反向傳輸導(dǎo)納的影響常用方法：中和法、失配法,YF,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#25,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,1.中和法：通過添加外部反饋支路來中和(抵消)晶體管的內(nèi)部反饋，實(shí)現(xiàn)信號單向傳輸。外加中和電容CN，電橋平衡時，CD兩端的電壓Vo不會反映到AB端，即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#26,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,2.失配法阻抗匹配時，負(fù)載得到最大功率，同時反饋量也增加失配法是使阻抗失配，降低增益來換取工作的穩(wěn)定性使負(fù)載導(dǎo)納YL取得足夠大，滿足yoe+YLyfeyre，則輸入導(dǎo)納Yiyie，可基本消除YF的不利影響。但YL的增大，將使電壓放大倍數(shù)減小。例：共發(fā)共基級聯(lián)電路V2共基組態(tài)輸入阻抗很??；V1共發(fā)組態(tài)輸出阻抗較高；V1和V2嚴(yán)重失配，可克服自激。另外，V2輸出阻抗很高，連接調(diào)諧回路可不用抽頭。,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#27,3.4諧振放大器的穩(wěn)定性,中和法與失配法比較中和法：優(yōu)點(diǎn)：簡單，增益高缺點(diǎn)：只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶晶體管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，無法批量生產(chǎn)對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果。失配法：優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：增益低,通信電子線路第3章高頻小信號放大器,.,Page#28,3.5非調(diào)諧式放大