高頻電子線路第2章高頻小信號放大器

1、 概概 述述 晶體管高頻小諧振放大器信號晶體管高頻小諧振放大器信號 線性寬帶放大集成電路與集中濾波器線性寬帶放大集成電路與集中濾波器 場效應(yīng)管高頻放大器場效應(yīng)管高頻放大器 放大電路的噪聲放大電路的噪聲 分析小信號放大器的有關(guān)知識分析小信號放大器的有關(guān)知識 小信號諧振放大器的穩(wěn)定性小信號諧振放大器的穩(wěn)定性 第二章第二章 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 在高頻電路中，調(diào)諧放大器是一種最基本、最常見的電在高頻電路中，調(diào)諧放大器是一種最基本、最常見的電 路形式。路形式。 它是由調(diào)諧回路與晶體管相結(jié)合而成的，其突出的優(yōu)點(diǎn)它是由調(diào)諧回路與晶體管相結(jié)合而成的，其突出的優(yōu)點(diǎn) 是增益高，有明顯的選頻性能，廣泛

2、地應(yīng)用于各類接收設(shè)備是增益高，有明顯的選頻性能，廣泛地應(yīng)用于各類接收設(shè)備 中。它的增益、通頻帶和選擇性，決定了接收機(jī)的主要質(zhì)量中。它的增益、通頻帶和選擇性，決定了接收機(jī)的主要質(zhì)量 指標(biāo)。指標(biāo)。 放大器放大器諧振回路諧振回路負(fù)載負(fù)載 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 接收機(jī)天線所感應(yīng)的電臺的高頻信號是很微弱的，一般只接收機(jī)天線所感應(yīng)的電臺的高頻信號是很微弱的，一般只 有幾十微伏到幾毫伏，而接收設(shè)備內(nèi)檢波器的輸入電壓，最好有幾十微伏到幾毫伏，而接收設(shè)備內(nèi)檢波器的輸入電壓，最好 能達(dá)到能達(dá)到1 1伏左右。伏左右。 這就是說，要求接收機(jī)對高頻信號的放大能力要達(dá)到這就是說，要求接收機(jī)對高頻信號的放大能力要達(dá)到1

3、1千倍千倍 至至1010萬倍左右，相當(dāng)于萬倍左右，相當(dāng)于6060分貝至分貝至100100分貝。顯然，這就需要先對分貝。顯然，這就需要先對 高頻信號進(jìn)行放大，必要時要用多級高頻放大電路。高頻信號進(jìn)行放大，必要時要用多級高頻放大電路。 高 頻 放 大 fs fs 本 地 振 蕩 fo 混 頻 fofs=fi fi 低 頻 放 大 檢 波 中 頻 放 大 F F 幾十幾十VV幾幾mVmV 1V1V左右左右 高頻放大和中頻放大高頻放大和中頻放大 是高頻小信號放大器是高頻小信號放大器 一一 、高頻小信號放大器的功能、高頻小信號放大器的功能 1. 高頻高頻：放大器的工作頻率在：放大器的工作頻率在幾百幾百k

4、Hz幾百幾百M(fèi)Hz， 必須考慮放大器件的極間電容。必須考慮放大器件的極間電容。 2. 小信號小信號：放大器的：放大器的輸入信號小輸入信號小，放大器件在線性范，放大器件在線性范 圍內(nèi)工作。圍內(nèi)工作。 3. 功能功能：高頻小信號放大器的功能是：高頻小信號放大器的功能是對微弱高頻信號對微弱高頻信號 進(jìn)行不失真放大。進(jìn)行不失真放大。 二二 、高頻小信號放大器的分類、高頻小信號放大器的分類 1.按頻帶寬窄分：窄帶放大器和寬帶放大器。按頻帶寬窄分：窄帶放大器和寬帶放大器。 2.按負(fù)載性質(zhì)分：諧振式放大器和非諧振式放大器按負(fù)載性質(zhì)分：諧振式放大器和非諧振式放大器 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 窄頻帶窄頻

5、帶放大器放大器 寬頻帶寬頻帶放大器放大器 高頻小信號放大器的分類高頻小信號放大器的分類 本章重點(diǎn)討論晶體管單級窄帶諧振放大器。本章重點(diǎn)討論晶體管單級窄帶諧振放大器。 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 非諧振放大器非諧振放大器 諧振放大器諧振放大器 （按放大信號的頻譜寬窄）（按放大信號的頻譜寬窄） （按放大器負(fù)載的性質(zhì)）（按放大器負(fù)載的性質(zhì)） 三三 、高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標(biāo)、高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標(biāo) 1.電壓增益電壓增益Au和功率增益和功率增益Ap ： 輸入功率 輸出給負(fù)載的功率 輸入電壓 輸出電壓 i o p i o u p p A u u A 2.通頻帶通頻帶 定義：放大器定義

6、：放大器 的電壓增益下的電壓增益下 降到最大值的降到最大值的 0.707倍時所對倍時所對 應(yīng)的寬度。常應(yīng)的寬度。常 用用 來表示來表示 7 . 0 2 f 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0 f i o p log10 P P A 分貝表示：分貝表示： i 0 u log20 U U A 分貝表示：分貝表示： 3.矩形系數(shù)矩形系數(shù)（選擇性）：選擇性）： 選擇性：選取有用信號抑制無用信號的能力。選擇性：選取有用信號抑制無用信號的能力。 矩形系數(shù)：表征選擇性的一個參量矩形系數(shù)：表征選擇性的一個參量,其定義為其定義為 7 . 0 1 . 0 1 . 0 2 2 f f Kr

7、 (3) 理想放大器的頻率響應(yīng)理想放大器的頻率響應(yīng) 特性曲線為矩形，矩形特性曲線為矩形，矩形 系數(shù)等于系數(shù)等于1。 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0.1 1 . 0 2 f (4) 實(shí)際放大器與矩形有差異，實(shí)際放大器與矩形有差異， 矩形系數(shù)大于矩形系數(shù)大于1。 0u u A A 1 0.707 7 . 0 2 f f 0 f 0.1 1 . 0 2 f (5) 矩形系數(shù)表示實(shí)際曲線矩形系數(shù)表示實(shí)際曲線 接近矩形的程度。接近矩形的程度。矩形系矩形系 數(shù)越小，選擇性越好。數(shù)越小，選擇性越好。 各種無線電發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備主要是由一些處理高頻信號的各種無線電發(fā)射設(shè)備和接收

8、設(shè)備主要是由一些處理高頻信號的 功能電路組成，無論工作原理還是實(shí)際電路，都有各自特點(diǎn)，但功能電路組成，無論工作原理還是實(shí)際電路，都有各自特點(diǎn)，但 是它們之間有些共同之處。如：各種高頻電路基本上是由是它們之間有些共同之處。如：各種高頻電路基本上是由有源器有源器 件件、無源元件無源元件和和無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)組成的。組成的。 高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的元器件基本相高頻電路中使用的元器件與在低頻電路中使用的元器件基本相 同，但是注意它們在高頻使用時的高頻特性。同，但是注意它們在高頻使用時的高頻特性。 高頻電路中的元件主要是電阻（器）、電容（器）和電感高頻電路中的元件主要是電阻（器）、電容

9、（器）和電感 （器）（器）, 它們都屬于它們都屬于無源的線性元件無源的線性元件。 高頻電路中完成信號的放大，非線性變換等功能的高頻電路中完成信號的放大，非線性變換等功能的有源器件有源器件主主 要是二極管，晶體管和集成電路。要是二極管，晶體管和集成電路。 高頻電路中的無源組件或高頻電路中的無源組件或無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)主要有高頻振蕩（諧振）回主要有高頻振蕩（諧振）回 路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等。它們完成信號的傳輸、頻路、高頻變壓器、諧振器與濾波器等。它們完成信號的傳輸、頻 率選擇及阻抗變換等功能。率選擇及阻抗變換等功能。 第二節(jié)第二節(jié) 高頻電路的基礎(chǔ)知識高頻電路的基礎(chǔ)知識 一一 、濾波器的分類

10、、濾波器的分類 按頻率特性分：低通、高通、帶通、帶阻按頻率特性分：低通、高通、帶通、帶阻 按所用器件分：有源濾波器、無源濾波器按所用器件分：有源濾波器、無源濾波器 按處理信號分：模擬濾波器、數(shù)字濾波器、按處理信號分：模擬濾波器、數(shù)字濾波器、 抽樣數(shù)字濾波器。抽樣數(shù)字濾波器。 二二 、LC串并聯(lián)諧振回路的特性串并聯(lián)諧振回路的特性 （一）電感線圈的高頻特性（一）電感線圈的高頻特性 高頻電路中電感元件的損耗不能忽略，等效電高頻電路中電感元件的損耗不能忽略，等效電 路中應(yīng)考慮損耗電阻路中應(yīng)考慮損耗電阻 在無線電技術(shù)中通常不是直接用等效電阻在無線電技術(shù)中通常不是直接用等效電阻r r，而是引入線圈的，而是

11、引入線圈的 品質(zhì)因數(shù)這一參數(shù)來表示線圈及回路的損耗性能，品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)這一參數(shù)來表示線圈及回路的損耗性能，品質(zhì)因數(shù) 定義為無功功率與有功功率之比。定義為無功功率與有功功率之比。 （二）電容線圈的高頻特性：損耗電阻小可忽略（二）電容線圈的高頻特性：損耗電阻小可忽略 L Q0 L r0 L g0 電感電感 電感的兩種等效電路電感的兩種等效電路 00 0 0 0 0 1 LQ g Q L r ， （三）（三）LC串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路 L C r0 等效電路等效電路 (1)阻抗：阻抗：) 1 ( 0 C LjrZ (2)諧振頻率：諧振頻率： LC 1 0 (3)空載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)： 0

12、0 0 2 0 2 0 r L rI LI Q 諧振時有功功率 諧振時無功功率 + - )(jU )(jI (4)串聯(lián)負(fù)載后：串聯(lián)負(fù)載后： L C r0rL L rrr 0 ) 1 ( C LjrZ 阻抗阻抗: 有載品質(zhì)因數(shù)：有載品質(zhì)因數(shù)： r L Q L 0 + - )(jU )(jI L C LC串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路 (7)頻率特性頻率特性： )(1 1 )( )( 0 0 0 L jQ jI jI (5)回路電流：回路電流： ) 1 ( )( C Ljr U Z U jI (6)諧振電流：諧振電流： r U jI )( 0 模：模： 2 0 0 2 0 )(1 1 )( )( L Q

13、 I I )( )( 0 I I 0 1L Q 2L Q 21LL QQ 幅頻特性幅頻特性 相角：相角：)(arctan)( 0 0 L Q 0 相頻特性相頻特性 )( 2L Q 1L Q 21LL QQ 品質(zhì)因數(shù)越大，曲線越尖銳，通頻帶越小，選擇性越好品質(zhì)因數(shù)越大，曲線越尖銳，通頻帶越小，選擇性越好 L C r 等效電路等效電路 + - )(jU )(jI LC串聯(lián)諧振回路的補(bǔ)充內(nèi)容：串聯(lián)諧振回路的補(bǔ)充內(nèi)容： 一、阻抗：一、阻抗： j s eZjXr C LjrZ) 1 ( 1、電抗、電抗: C LX 1 容性時 感性時 純阻時 , , , 0 0 0 2、阻抗模的幅頻特性：、阻抗模的幅頻特

14、性： 2 0 0 2 0 22 )()(1) 1 ( r L r C LrZs 0 時，阻抗模最時，阻抗模最 小。故小。故LC串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 回路常用來消除噪聲，回路常用來消除噪聲， 也稱也稱陷波器陷波器。 二、通頻帶公式：二、通頻帶公式： 2 0 2 0 0 2 0 ) 2 1 1 )(1 1 )( )( LL QQ I I （ 則 00 0 0 00 0 2 0 2 0 0 0 2)( 2 ()( 時，有當(dāng) 由通頻帶定義：由通頻帶定義： 1 0.707 7 . 0 2 0 )( )( 0 I I 注：此通頻帶定義同樣適用于并聯(lián)諧振回路注：此通頻帶定義同樣適用于并聯(lián)諧振回路 L Q f f

15、 0 7 . 0 2 ,2, 2 1 )( )( 0 7 .0 0L QI I 得令 三、負(fù)載的影響三、負(fù)載的影響 有載品質(zhì)因數(shù)：有載品質(zhì)因數(shù)： L L rr L Q 0 0 空載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)： 0 0 0 r L Q L C r0rL 有載通頻帶有載通頻帶 L Q f f 0 7 . 0 2 空載通頻帶空載通頻帶 0 0 7 . 0 2 Q f f 可見：負(fù)載使品質(zhì)因數(shù)下降、通頻帶變寬、選擇可見：負(fù)載使品質(zhì)因數(shù)下降、通頻帶變寬、選擇 性變差。且負(fù)載越大，品質(zhì)因數(shù)下降越嚴(yán)重，故串性變差。且負(fù)載越大，品質(zhì)因數(shù)下降越嚴(yán)重，故串 聯(lián)諧振回路聯(lián)諧振回路適宜帶小負(fù)載適宜帶小負(fù)載。 例1：已知L

16、C串聯(lián)諧振回路的 0 0 ,5 ,5 . 1,100 QLr MHzfpFC 和試求 諧振時電阻 解：解：，得：由 LC f 2 1 0 2 .212 0 r L Q )(6 .112 10100)105 . 12( 1 )2( 1 12262 0 uH Cf L 例2：某電感線圈L在 MHzf10 時測得 80,3 0 QHL。試求與L 串聯(lián)的等效電阻r。 36. 2 80 10310102 66 0 0 0 0 Q L r r L Q得：由 解：解： （四）（四）LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 (1)導(dǎo)納：導(dǎo)納： 22 2 0 22 2 0 0 0 0 0 )( )( )()( 1 Lr L

17、 CB Lr r G jBGCj Ljr Y (3)諧振頻率：諧振頻率： )/(11 1 1)( 1 00 2 0 0 2 0 LCQ QL r LC p p 時， (2)空載品質(zhì)因數(shù)空載品質(zhì)因數(shù)： 0 0 0 2 1 0 2 1 0 r L rI LI Q 有功功率 無功功率 L C r0 等效電路等效電路 LC LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 + - )(jI )(jU 1 I (4)諧振電阻諧振電阻Rp L C r0 等效電路等效電路 L C R0 并聯(lián)等效電路并聯(lián)等效電路 2 Y1 Y 22 2 0 0 001 )(),()(: Lr r GjBGY 已知 Lj Cj R Y 11 0

18、2 0 2 00 2 0 0 22 2 0 0 021 )1 ( )( 1 rQrQ r Lr G RYY 由 LQ r L rQR r L Q 00 0 2 2 0 0 2 00 0 0 0 : 代入上式得將 C L Q: 0000 LQRRp諧振電阻 L R r L Q 0 0 0 0 0 : 注意比較 (5)并聯(lián)負(fù)載后：并聯(lián)負(fù)載后： gRR RR R L L 1 0 0 有載品質(zhì)因數(shù)：有載品質(zhì)因數(shù)： CR L R RU LU Q L0 0 2 0 2 / )/( 有功功率 無功功率 L C R0 LCR并聯(lián)電路并聯(lián)電路 RL + - )(jI )(jU 導(dǎo)納：導(dǎo)納： )(1 ) 1 (

19、0 0 L jQg L CjgY 諧振頻率：諧振頻率：)/(1 0 LC p (6)頻率特性頻率特性： )(1 : 0 0 L jQgY已知 Y Z 1 )(arctan)( )(1 0 0 0 0 2 L L Q Q R Z Z 0 R 幅頻特性幅頻特性 0 相頻特性相頻特性 )( 2 2 0 時，阻抗模最大，故時，阻抗模最大，故LCRLCR并聯(lián)電路常作并聯(lián)電路常作選頻器選頻器 且且Q Q越大越大, ,曲線越尖銳曲線越尖銳, ,通頻帶越小通頻帶越小, ,選擇性越好。選擇性越好。 (6) 負(fù)載的影響負(fù)載的影響 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) RR RR R L R Q L L L 0 0 , 空載品

20、質(zhì)因數(shù)空載品質(zhì)因數(shù) L R Q 0 0 0 有載通頻帶有載通頻帶 L Q f f 0 7 . 0 2 空載通頻帶空載通頻帶 0 0 7 . 0 2 Q f f 可見：負(fù)載使品質(zhì)因數(shù)下降、通頻帶變寬、可見：負(fù)載使品質(zhì)因數(shù)下降、通頻帶變寬、 選擇性變差。且負(fù)載越小，品質(zhì)因數(shù)下降越嚴(yán)重，選擇性變差。且負(fù)載越小，品質(zhì)因數(shù)下降越嚴(yán)重， 故并聯(lián)諧振回路故并聯(lián)諧振回路適宜帶大負(fù)載。適宜帶大負(fù)載。 LC串并聯(lián)相比較串并聯(lián)相比較 例例3：已知：已知LC并聯(lián)諧振回路的電感并聯(lián)諧振回路的電感L在在MHzf30 時測得時測得100,1 0 QuHL，試求諧振頻率，試求諧振頻率 MHzf30 0 時的時的C和和并聯(lián)諧振

21、電阻并聯(lián)諧振電阻 p R 解：解： pFF Lf C 14.28)(1014.28 101)10302( 1 )2( 1 12 6262 0 )(85.18 10110302100 66 000 k LQRR p 例例4：已知：已知LCR并聯(lián)諧振回路，諧振頻率并聯(lián)諧振回路，諧振頻率 MHzf10 0 ,電感電感L在在 ，并聯(lián)電阻KRQuHL10,100,3 0 試求回路諧振時的電容C,諧振電阻諧振電阻 和回路的有載品質(zhì)因數(shù)和回路的有載品質(zhì)因數(shù) L Q 時測得時測得MHzf10 p R 解：等效電路如下：解：等效電路如下： pFF Lf C 43.84)(1043.84 103)10102( 1

22、 )2( 1 )1 ( 12 6262 0 L C R0 等效電路等效電路 R （2 2） )(85.18 10310102100 66 000 k LQR )(534 . 6 0 0 k RR RR Rp 66.34 10310102 10534. 6 )3( 66 3 0 L R Q p L 例例5：LCR并聯(lián)諧振回路如下圖，已知并聯(lián)諧振回路如下圖，已知 諧振頻率為諧振頻率為,100,4,10 00 QHLMHzf kR4，試求：，試求： (1) 通頻帶通頻帶 (2) 若要增大通頻帶為原來的若要增大通頻帶為原來的2倍，倍， 還應(yīng)并聯(lián)一個多大的電阻。還應(yīng)并聯(lián)一個多大的電阻。 7 . 0 2

23、f )(12.2510410102100) 1 ( 66 000 kLQR )(450. 3 0 0 k RR RR R 解：等效電路如下：解：等效電路如下： L C R0 等效電路等效電路 R 74.13 10410102 10450. 3 66 3 0 L R QL )(728. 0)(10728. 0 74.13 1010 2 6 6 0 7 . 0 MHzHz Q f f L 若要求通頻帶增大一倍若要求通頻帶增大一倍,則有載品質(zhì)因數(shù)應(yīng)減小一倍則有載品質(zhì)因數(shù)應(yīng)減小一倍 87. 6 2 1 LL QQ (2)設(shè)并聯(lián)電阻為設(shè)并聯(lián)電阻為 R 對應(yīng)的對應(yīng)的 R應(yīng)減小一倍應(yīng)減小一倍 )(725.

24、1 2 1 kRR )(45. 3 )(108 .289 11 ) 11 ( 11 6 0 kR s R R RR R R 例例6： AM調(diào)幅廣播的頻段范圍為調(diào)幅廣播的頻段范圍為 535kHz1605kHz,設(shè)計(jì)一個選頻網(wǎng)絡(luò)，其中設(shè)計(jì)一個選頻網(wǎng)絡(luò)，其中L固固 定定,C可調(diào)可調(diào),現(xiàn)有兩種可調(diào)電容，現(xiàn)有兩種可調(diào)電容，C1變化范圍為變化范圍為 12pF100pF, C2變化范圍為變化范圍為15pF450pF,問問:為覆為覆 蓋整個波段蓋整個波段,應(yīng)選哪個電容。應(yīng)選哪個電容。 解：解：3 535 1605 min max f f 由題意， 930 15 450 , 933. 8 12 100 , 9,

25、 2 1 min2 max2 min1 max1 min max C C C C C C LC f 而 應(yīng)有根據(jù) 可見應(yīng)該選擇電容可見應(yīng)該選擇電容C2 三、串并聯(lián)阻抗的等效互換三、串并聯(lián)阻抗的等效互換 X1 r1 X2R2 圖圖2-8 等效互換電路等效互換電路 A A BB 111 jXrZ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 22 22 2 XR XR j XR XR jXR jXR Z )112(, 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 22 121 XR XR X XR XR rZZ 1 I + - 2 U 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1

26、2 1 1 2 1 1 )/()(, X R R U X U Q r X rI XI Q 將式將式2-11代入上式得：代入上式得： QQQ 21 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 1 1 1 1 1 , 1 1 1 X Q R X X XR XR X R Q X R R XR XR r 1 2 2 1 2 2 ) 1 1 ( ) 1( X Q X rQR 即 121 2 2 XXrQR，當(dāng)當(dāng)Q1時有：時有： X1 r1 X2R2 圖圖2-8 等效互換電路等效互換電路 A A BB 例例1： ，KR10 已知已知LC

27、R并聯(lián)諧振回路，諧振頻并聯(lián)諧振回路，諧振頻 率率f0=10MHz,電感電感L在在f0=10MHz時測得時測得 L=3 H， Q0=100 ， 利用串并利用串并 聯(lián)等效互換求諧振電阻聯(lián)等效互換求諧振電阻Rp )(534. 6 0 0 k RR RR Rp 解：解： )(885. 1 100 10310102 66 0 0 0 Q L r L C r0 R L CR0 R 由串并聯(lián)等效互換有：由串并聯(lián)等效互換有： KrQR85.18 0 2 00 RR RR RkLQR p 0 0 000 ),(85.18:比較 分析問題分析問題：分析如圖并聯(lián)諧振回路，評價其選分析如圖并聯(lián)諧振回路，評價其選 頻性

28、能。頻性能。 并回答以下問題：并回答以下問題： 1.回路總導(dǎo)納回路總導(dǎo)納Y=？ 2.諧振頻率諧振頻率f= ？ 3.諧振電阻諧振電阻R=？ 4.品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q=？ 5.通頻帶通頻帶2 f0.7=？ 負(fù)載和信號源內(nèi)阻負(fù)載和信號源內(nèi)阻 影響諧振回路選頻性能的因素有哪些？影響諧振回路選頻性能的因素有哪些？ CR L R QL 0 0 L R Q 0 0 0 LC 1 0 諧振頻率諧振頻率 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) 空載品質(zhì)因數(shù)空載品質(zhì)因數(shù) 諧振電阻諧振電阻 Ls RRRR/ 0 LC f 2 1 0 所以，諧振回路有載時與空載時相所以，諧振回路有載時與空載時相 比，回路通頻帶比，回路通頻帶 , ,

29、 選擇性選擇性 。 0 QQL 即，諧振回路的選頻性能下降。即，諧振回路的選頻性能下降。 CR L R QL 0 0 L R Q 0 0 0 有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) 空載品質(zhì)因數(shù)空載品質(zhì)因數(shù) 下面介紹：并聯(lián)諧振回路的耦合連接與接入系數(shù)下面介紹：并聯(lián)諧振回路的耦合連接與接入系數(shù) 因此，當(dāng)并聯(lián)諧振回路作為放大器的負(fù)載時，其連因此，當(dāng)并聯(lián)諧振回路作為放大器的負(fù)載時，其連 接的方式將直接影響放大器的性能。一般來看直接接入接的方式將直接影響放大器的性能。一般來看直接接入 是不適用的，因?yàn)榫w管的輸出阻抗低，會降低諧振回是不適用的，因?yàn)榫w管的輸出阻抗低，會降低諧振回 路的品質(zhì)因數(shù)路的品質(zhì)因數(shù)Q。通常，

30、多采用。通常，多采用部分接入方式部分接入方式，以完成，以完成 阻抗變換的要求。接入系數(shù)阻抗變換的要求。接入系數(shù)p定義為轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（或定義為轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（或 容抗）與轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（或容抗）的比值。容抗）與轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（或容抗）的比值。 四、并聯(lián)諧振回路的耦合連接與阻抗變換：四、并聯(lián)諧振回路的耦合連接與阻抗變換： （一）變壓器耦合連接的阻抗變換（一）變壓器耦合連接的阻抗變換 + - 2 U C L1 N1 L2 N2 RL + - 1 U C L1 N1 + - 1 U L R 圖2-9 變壓器耦合連接的變換 (a)變換前電路變換前電路(b)變換后電路變換后電路 L RUPNNUU/,/ 2 2

31、22121 變換前有變換前有： 變換后有變換后有： L RUP/ 2 11 LLL R N N R U U RPP 2 2 1 2 2 2 1 21 )(, 由等效有由等效有： 定義接入系數(shù)定義接入系數(shù)： )( )( 或容抗轉(zhuǎn)換后的圈數(shù) 或容抗轉(zhuǎn)換前的圈數(shù) p 則對此電路有則對此電路有： 2 1 2 , p R R N N p L L （二）自藕變壓器耦合連接的阻抗變換（二）自藕變壓器耦合連接的阻抗變換 + - 2 U C N1 N2 RL + - 1 U C N1 N2 + - 3 U L R 圖2-10 自藕變壓器耦合連接的變換 (a)變換前電路變換前電路 (b)變換后電路變換后電路 L

32、RUPNNNUUU/,/)/( 2 22212212 變換前有變換前有： 變換后有變換后有： LL RUURUP/)(/ 2 21 2 31 LLL R N NN R U UU RPP 2 2 21 2 2 2 21 21 )( )( , 由等效有由等效有： 接入系數(shù)接入系數(shù)： 21 2 NN N p 轉(zhuǎn)換后的圈數(shù) 轉(zhuǎn)換前的圈數(shù) 2 p R R L L （三（三）雙電容分壓耦合連接的阻抗變換雙電容分壓耦合連接的阻抗變換 L L L L c LS RC R RC R Q R 2 2 2 0 2 20 2 2 1 )( 11 并聯(lián)變串聯(lián)并聯(lián)變串聯(lián)： 接入系數(shù)接入系數(shù)： 22 ) 1 /() 1 (

33、 C C CC p 轉(zhuǎn)換后的容抗 轉(zhuǎn)換前的容抗 2 p R R L L 串聯(lián)變并聯(lián)串聯(lián)變并聯(lián)： LLS LS LScL R C C R CR RQR 2 2 2 2 0 2 )( 1 L C1 C2 RL 圖2-11 雙電容分壓耦合連接的變換 (a)變換前電路變換前電路 L C1 C2 RLS (b)中間轉(zhuǎn)換電路中間轉(zhuǎn)換電路 L C1 C2 (c)變換后電路變換后電路 L R 21 21 CC CC C 設(shè) 五、接入系數(shù)與變換關(guān)系：五、接入系數(shù)與變換關(guān)系： 接入系數(shù)：接入系數(shù)： )( )( 或容抗轉(zhuǎn)換后的圈數(shù) 或容抗轉(zhuǎn)換前的圈數(shù) p 變換關(guān)系：變換關(guān)系： ggLLLL g g L L L L

34、pIICpCgpg p U U p X X p R R , ;, 22 22 例例1 1：右圖等效電路中：右圖等效電路中 kRkRpFC pFCpFCQ L 5,10,20 ,20,5,100 2 10 計(jì)算回路的諧振頻率、諧振電阻。計(jì)算回路的諧振頻率、諧振電阻。 ,8 . 0HL 解：畫出等效電路如右圖：解：畫出等效電路如右圖： k p R R L L 20 2 , 2 1 11 1 21 1 21 2 CC C CC C p )(09.23100108 . 01097.452 66 000 kLQR )(15 2020 2020 5 21 21 pF CC CC CC )(17. 5 11

35、1 1 0 k R RR R L p )(97.45 1015108 . 02 1 2 1 126 0 MHz LC f 諧振頻率：諧振頻率： 諧振電阻：諧振電阻： 例例2：電路如圖所示，給定參數(shù)為：電路如圖所示，給定參數(shù)為 LLgL g QLpFCpFCkR kRkRNNN QLpFCMHzf ,12,9,830 ,5 . 2,10, 3, 4, 6 ,60,20,30 13 452312 0130 求 的線圈 分析：計(jì)算之前要畫等效電路，畫等效電路時要注意兩分析：計(jì)算之前要畫等效電路，畫等效電路時要注意兩 點(diǎn)點(diǎn):(1):(1)L L為有損電感要補(bǔ)充損耗電阻為有損電感要補(bǔ)充損耗電阻(2)(2

36、)要進(jìn)行等效電路變換要進(jìn)行等效電路變換 13 45 2 13 23 1 N N p N N p 解：等效電路如下：解：等效電路如下： 0 0 13 45 2 13 23 1 1 , 1 , 1 , 3 . 0, 4 . 0 R g R g R g N N p N N p L L g g (1)求求L13 )(25. 1 1052.22)10302( 1 )2( 1 )(52.22123 . 02094 . 0 12262 0 13 22 2 2 2 1 uH Cf L pFCpCCpC Lg (2)求求QL )( 1 .343 830 1 3 . 0107 .70 1010 1 105 . 2

37、 1 4 . 0 1 )(7 .70 601025. 110302 111 26 33 2 2 20 2 1 66 01300 0 us gpg R gpg us QLR g Lg 37.12 101 .3431025. 110302 11 666 130 gL QL 第三節(jié)第三節(jié) 晶體管高頻小信號諧振放大器晶體管高頻小信號諧振放大器 一，晶體管高頻小信號等效電路一，晶體管高頻小信號等效電路 （一）（一）y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 二端口網(wǎng)絡(luò)理論：二端口網(wǎng)絡(luò)理論： 2221212 2121111 UyUyI UyUyI 1 I 2 I 1 U 2 U 1 U 2 U 1 I 2 I 11 y

38、212U y 22 y 121U y 稱為輸入短路時的反向傳輸導(dǎo)納稱為輸入短路時的反向傳輸導(dǎo)納 ； 0 1 2 21 2 U f U I yy 。 。 稱為輸出短路時的正向傳輸導(dǎo)納；稱為輸出短路時的正向傳輸導(dǎo)納； 0 2 2 12 1 U o U I yy 。 。 稱為輸入短路時的輸出導(dǎo)納。稱為輸入短路時的輸出導(dǎo)納。 0 2 1 12 1 U r U I yy 。 。 其中，其中， 0 1 1 11 2 U i U I yy 。 。 稱為輸出短路時的輸入導(dǎo)納稱為輸出短路時的輸入導(dǎo)納 ； 2221212 2121111 UyUyI UyUyI 共射接法共射接法y參數(shù)：參數(shù)： ceoebefec

39、cerebeieb UyUyI UyUyI b I c I be U ce U be U ce U b I c I ie y cereU y oe y befeU y 簡化的共射接法簡化的共射接法y參數(shù)：參數(shù)： be U ce U b I c I ie yoe y befeU y 0 re y令 （二）（二） 混合混合 等效電路等效電路 混合混合 等效電路在低頻中已介紹過，在此，本節(jié)僅對高頻電等效電路在低頻中已介紹過，在此，本節(jié)僅對高頻電 子線路所對應(yīng)的頻率范圍的混合子線路所對應(yīng)的頻率范圍的混合 等效電路進(jìn)行說明。等效電路進(jìn)行說明。 圖圖1.3-2是晶體管混合是晶體管混合 等效電路。其中等效電

40、路。其中 是發(fā)射結(jié)電阻。當(dāng)工是發(fā)射結(jié)電阻。當(dāng)工 作于放大狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)是處于正向偏置，所以作于放大狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)是處于正向偏置，所以 數(shù)值很小，數(shù)值很小， 可表示為可表示為 E eb I r 0 26 eb r e b r ce rbc ree Cbe Cbc rbb rbe c rcc b gm vbe eb r 由于集電結(jié)處于反向偏置，由于集電結(jié)處于反向偏置， 的數(shù)值很大。的數(shù)值很大。 表示表示 晶體管放大作用的等效電流源，而晶體管放大作用的等效電流源，而 ，表示晶體管，表示晶體管 的放大能力，稱為跨導(dǎo)，單位為的放大能力，稱為跨導(dǎo)，單位為 S 。 因?yàn)橐驗(yàn)?的值在所討論的的值在所討論的 頻

41、率范圍內(nèi)比頻率范圍內(nèi)比 的容抗大得多，的容抗大得多， 通常對等效電路進(jìn)行簡化通常對等效電路進(jìn)行簡化 時用時用 代替代替 和和 的并聯(lián)電路。的并聯(lián)電路。 cb r cb mU g 26 E m I g cb r cb C cb C cb C cb r 二，單調(diào)諧回路諧振放大器二，單調(diào)諧回路諧振放大器 圖圖2-14 2級級單單調(diào)諧；調(diào)諧；R1、R2、Re：提供直流偏壓；提供直流偏壓；Cb、Ce：高頻旁路電容高頻旁路電容 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V 放大器放大器諧振回路諧振回路負(fù)載負(fù)載 放大器由信號源、放大器由信號源、晶

42、體管、并聯(lián)振蕩回路晶體管、并聯(lián)振蕩回路和負(fù)載阻抗并聯(lián)組成。和負(fù)載阻抗并聯(lián)組成。 本節(jié)要求掌握：本節(jié)要求掌握： 畫出單調(diào)諧放大電路的高頻等效電路；技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算。畫出單調(diào)諧放大電路的高頻等效電路；技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算。 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 圖圖2-15 c U 圖圖1.4-2單級調(diào)諧放大器高頻等效電路單級調(diào)諧放大器高頻等效電路 因?yàn)榉糯笃饔尚盘栐础⒕w管、并聯(lián)振蕩回路和負(fù)載阻抗因?yàn)榉糯笃饔尚盘栐础⒕w管、并聯(lián)振蕩回路和負(fù)載阻抗 并聯(lián)組成，采用導(dǎo)納分析比較方便。并聯(lián)組成，采用導(dǎo)納分析比較方

43、便。 （一）放大器的等效電路及其簡化（一）放大器的等效電路及其簡化 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 圖圖2-15 c U 等效電路如圖等效電路如圖2-15： 下面介紹如何畫出圖下面介紹如何畫出圖2-15及圖及圖2-16 圖圖2-16（a） yie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 其簡化電路如圖其簡化電路如圖2-16(a), 進(jìn)一步等效為圖進(jìn)一步等效為圖2-16(b) 圖圖2-16（b） L 1 C 3 oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp

44、2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U (1) 如何由圖如何由圖2-14得到圖得到圖2-15： 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V 圖圖2-14 首先畫交流通路如下首先畫交流通路如下： T1 2 L 1 C 3 5 4 i U T2C o U 交流通路交流通路 知識點(diǎn)：知識點(diǎn)： Vcc：交流接地交流接地 Cb 、Ce：高頻旁路電容高頻旁路電容 T1 2 L 1 C 3 5 4 i U T2C o U 交流通路交流通路 然后將交流通路中的三極管用然后將交流通路中的三極管用Y Y參數(shù)等效電路

45、取代可得下圖：參數(shù)等效電路取代可得下圖： y ie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 c U 22cere Uy 2oe y ofe Uy 2 C 知識點(diǎn)知識點(diǎn): (1)Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路;(2)Ui=Ube; Uc=Uce;(3)信號源用信號源用 電流源代替；電流源代替； y ie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 c U 22cere Uy

46、2oe y ofe Uy 2 C yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 圖圖2-15 c U 最后將最后將Y Y參數(shù)等效電路進(jìn)行簡化得到圖參數(shù)等效電路進(jìn)行簡化得到圖2-152-15： 知識點(diǎn)知識點(diǎn): 忽略第二級對第一級的影響，簡化成單級放大器忽略第二級對第一級的影響，簡化成單級放大器 (2) 如何由圖如何由圖2-15得到圖得到圖2-16： yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U 圖圖2-15 c U 圖

47、圖2-16（a） yie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 首先對首先對圖圖2-15進(jìn)行進(jìn)行簡化，得到簡化，得到圖圖2-16(a): 知識點(diǎn)：知識點(diǎn)： 令令yre=0,忽略后級對前級的反饋?zhàn)饔煤雎院蠹墝η凹壍姆答佔(zhàn)饔? 圖圖2-16（a） y ie2 2 L 1 C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 知識點(diǎn)知識點(diǎn): 13 45 2 13 12 1 , N N p N N p 圖圖2-16（b） L 1 C 3oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 最后對

48、圖最后對圖2-16(a)進(jìn)行阻抗變換進(jìn)行阻抗變換得到得到圖圖2-16(b): , oeoeoeoeoeoe CjgjBgyy可寫為 22ieieieoeoeoe CgyCgy并聯(lián)可表示為，同理并聯(lián)可表示為故 0 1 1 ie 2 V V I y ieie jCg 0 2 2 oe 1 V V I y oeoe jCg yieyoe yreuce yfeube Cie gie goe Coe 圖圖2-16（b） L 1 C 3 oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 圖圖2-16（a） yie2 2 L 1

49、C 3 5 4 oe y ifeU y o U c U 下面求出放大器的輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納。下面求出放大器的輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納。 yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U c U 1、輸入導(dǎo)納、輸入導(dǎo)納 由于由于 creiieb UyUyI cLc UYI coeifec UyUyI Loe refe ie i b i Yy yy y U I Y i Loe fe cU Yy y U L Y 2、輸出導(dǎo)納、輸出導(dǎo)納 sie refe oe c c Yy yy y U I Yo creiieb UyUy

50、I )0( sisb IUYI coeifec UyUyI c sie re iU Yy y U yie2 2 L 1 C 3 5 4 i U b I c I ie y cereU y oe y ifeU y s I s Y o U c U 求放大器的輸出導(dǎo)納時獨(dú)立求放大器的輸出導(dǎo)納時獨(dú)立 源用開路代替源用開路代替 （二）放大器的技術(shù)指標(biāo)（二）放大器的技術(shù)指標(biāo) 1.1.電壓增益電壓增益 Lj CjgY 1 ieoe ieoe CpCCpC gpggpg 2 2 2 1 2 20 2 1 Y Uyp p U ife o 1 2 Lj Cjg ypp Y ypp U U A fefe i o u

51、1 2121 g ypp A g ypp A fe u fe u 21 0 21 0 圖圖2-16（b） L 1 C 3oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1 0 g 2 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U Y 由電路有：由電路有： 2.2.諧振曲線諧振曲線 )(1)( 1 1 ) 1 ( 1 1 0 0 0 0 0 0 0 21 L uu fe u jQ A L L LC Lg j A Lj Cj g g ypp A )(1 1 )(1 1 0 0 0 0 0 f f f f jQjQ A A LL u u 0 0 0 2 1 1 f f jQ A A

52、 ff L u u 時，當(dāng) 稱為一般失諧稱為廣義失諧，定義f f f QL 0 2 2 0 0 01 1 1 1 2 1 1 u u L u u A A j f f jQ A A ，則 0u u A A 1 1 0.7070.707 0 0-1-11 1 f 0 f 下圖是分別用下圖是分別用 、 和和 表示的放大器的諧振特性曲線。表示的放大器的諧振特性曲線。 用頻率表示用頻率表示 f f 用一般失諧表示用一般失諧表示用廣義失諧表示用廣義失諧表示 3.3.通頻帶通頻帶 0u u A A 1 1 0.7070.707 0 0-1-11 1 2 1 1 1 2 0 u u A A 令 通頻帶定義：放

53、大器的電壓增益下降到最大值的通頻帶定義：放大器的電壓增益下降到最大值的 0.707倍時所對應(yīng)的寬度。倍時所對應(yīng)的寬度。 L Q f f 0 7 . 0 2 1 2 0 f f QL則 4.4.矩形系數(shù)矩形系數(shù) 7 . 0 1 . 0 1 . 0 2 2 f f Kr 定義： 10 1 1 1 2 0 u u A A 令 1100 2 0 f f QL則 99,992 1 . 0 0 1 . 0 r L K Q f f 例例:,01. 0,8 . 1,2 . 6,15 21 uFCCkRkRkR ebebb 已知 (1)(課堂作業(yè)課堂作業(yè))畫高頻等效電路畫高頻等效電路(2)求求 電容電容C(3)

54、忽略忽略Yre,求電壓增益求電壓增益(4)求帶寬和矩形系數(shù)求帶寬和矩形系數(shù) ,) 3 . 12 . 0( )4 .364 .26(,) 3 . 008. 0(,)4 . 386. 2( 7 .10, 5, 6,20 ,100,4,7 .105 452313 0130 msjy msjymsjymsjy MHzNNN QuHLMHzfkR oe fereie L 時的參數(shù)為：晶體管在頻率為 回路電感，工作頻率 原圖原圖 交流通路交流通路 Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 高頻等效電路高頻等效電路 簡化電路簡化電路 Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 解：解：(1)高頻等效電路如下：高頻等效電路如下： , 7

55、. 0 13 12 1 N N p25. 0 13 45 2 N N p )(34.19 107 .102 103 . 1 2 . 0 ) 3 . 12 . 0 ( 6 3 pFC msg Cjgmsjy oe oe oeoeoe )( 8 .26104107 .102100 66 13000 kLQR (2)求求C： )(83.4534.197 . 031.55 )(31.55 104)107 .102( 1 )2( 1 2 2 1 626 13 2 0 pFCpCC pF Lf C oe (3)求電壓增益求電壓增益 Y Ypp Up Y UYp U U A ie i iie i u 21

56、2 1 0 / )( g Ypp A ie u 21 0 1 . 5 10147. 0 104 . 386. 225. 07 . 0 )(147. 0 5000 25. 0 108 .26 1 102 . 07 . 0 1 3 322 21 0 2 3 32 2 2 0 2 1 g ypp A ms R p R gpg fe u L oe (4)求帶寬和矩形系數(shù)求帶寬和矩形系數(shù) 95. 999 )(423. 0 29.25 107 .10 2 29.25 10147. 0104107 .102 11 1 . 0 6 0 7 . 0 366 130 r L L K MHz Q f f gL Q

57、總結(jié)：怎樣由原理圖一步到位畫出高頻等效電路總結(jié)：怎樣由原理圖一步到位畫出高頻等效電路 2 L 3 C 14 R1 R2CbReCe 5 T1 C R1 R2CbReCe T2 i U CC V L 1 C 3 0 g oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 12 2 2ie gp 2 2 2ie Cp 2 0 p U 以以LC并聯(lián)諧并聯(lián)諧 振回路為中振回路為中 心，再畫出心，再畫出 其左右連接其左右連接 部件。部件。 L 1 C 3 0 g oe gp 2 1 ifeU yp 1 oe Cp 2 1L gp 2 2 2 0 p U 三、多級單調(diào)諧回路諧振放大器三、多級單調(diào)諧回路

58、諧振放大器 （一）多級單調(diào)諧諧振放大器的電壓增益（一）多級單調(diào)諧諧振放大器的電壓增益 設(shè)放大器有設(shè)放大器有m級，各級電壓增益分別為級，各級電壓增益分別為Au1 、 Au2、 Au3 、 Aum ，則總電壓增益為，則總電壓增益為Am 為為： umuuum AAAAA. 321 若多級放大器是由完全相同的單級放大器組成時，各若多級放大器是由完全相同的單級放大器組成時，各 級電壓增益相等，則級電壓增益相等，則m級放大器的總電壓增益為：級放大器的總電壓增益為： m um AA)( 1 （二）多級單調(diào)諧諧振放大器的諧振曲線（二）多級單調(diào)諧諧振放大器的諧振曲線 單級放大器的諧振曲線：單級放大器的諧振曲線：

59、 2 0 0 ) 2 (1 1 f f Q A A L u u 多級相同放大器的諧振曲線：多級相同放大器的諧振曲線： 2 0 2 0 0 ) 2 (1 1 ) 2 (1 1 m L m L m m f f Q f f Q A A L m m Q f f 0 1 7 . 0 122可得 （三）多級單調(diào)諧諧振放大器的通頻帶（三）多級單調(diào)諧諧振放大器的通頻帶 2 1 ) 2 (1 1 2 0 0 m L m m f f Q A A 令 單級放大器的通頻帶：單級放大器的通頻帶： L Q f f 0 7 . 0 2 多級相同放大器的通頻帶：多級相同放大器的通頻帶： 可見，級數(shù)越多通頻帶越小?？梢?，級數(shù)越

60、多通頻帶越小。 （四）矩形系數(shù)（四）矩形系數(shù) 12 1100 2 2 1 1 7 . 0 1 . 0 1 . 0 m m m m mr f f K 10 1 ) 2 (1 1 2 0 0 m L m m f f Q A A 令 L m m Q f f 0 1 1 . 0 11002可得 可見，級數(shù)越多矩形系數(shù)越小，選擇性越好?？梢?，級數(shù)越多矩形系數(shù)越小，選擇性越好。 第四節(jié)第四節(jié) 小信號諧振放大器的穩(wěn)定性小信號諧振放大器的穩(wěn)定性 一、諧振放大器存在不穩(wěn)定的原因一、諧振放大器存在不穩(wěn)定的原因 原因：晶體管存在著反向傳輸原因：晶體管存在著反向傳輸 導(dǎo)納導(dǎo)納yre ，通過，通過yre輸出電壓可反向輸