高頻電子線路_第三章

1、1 3 2 幾十幾十VV 幾幾mVmV 1V1V左右左右 3 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 單振蕩回路單振蕩回路 耦合振蕩回路耦合振蕩回路 諧振放大器諧振放大器 （窄帶）（窄帶） 非諧振放大器非諧振放大器 （寬帶）（寬帶） LC集中濾波器集中濾波器 陶瓷濾波器陶瓷濾波器 聲表面波濾波器聲表面波濾波器 諧振回路諧振回路 4 )(log20 i o dB V V A v )(log10 i o dB P P Ap 7 . 0 1 . 0 10 2 2 f f Kr 7 . 0 01. 0 r0.01 2 2 f f K f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理 想 0.1 0.7 1 實(shí)

2、際 5 f Av0 f0 A Avn fn 6 2r1i1 VyVyI 2o1f2 VyVyI 稱為輸出短路時(shí)稱為輸出短路時(shí) 的的輸入導(dǎo)納；輸入導(dǎo)納； 稱為輸入短路時(shí)稱為輸入短路時(shí) 的的反向傳輸導(dǎo)納；反向傳輸導(dǎo)納； 稱為輸入短路時(shí)稱為輸入短路時(shí) 的的輸出導(dǎo)納。輸出導(dǎo)納。 7 2r1i1 VyVyI 2o1f2 VyVyI 1 1 i V I Y 8 2L2 2oe12 2re1ie1 fe VYI VyVyI VyVyI Loe fere ie 1 1 i Yy yy y V I Y 1 1 i V I Y 9 )0( s 1s1 2oe12 2re1ie1 fe IVYI VyVyI VyV

3、yI 。 10 25015 是基r bb 區(qū)體電阻 電阻的基射集間 射區(qū) 等效 是由基區(qū)到 發(fā)r e b pF CC 500100 是)( eb 發(fā)射結(jié)結(jié)電容 效受控電流源的等 表示晶體管放大作用 eb m Vg 11 E 0 eb 26 r I 26r C eb 0 m I V I g eb c 12 ) 1 ( bb ebbe b r VV I )2(0) 1 ( 1 )()(:1 cecbebcbeb bb be bb ebebebcbcbebceb VyVyy r V r CjgVCjgVVI對于節(jié)點(diǎn) 3)()( )(2 cececbebcbm ceceebmcbcbebcec Vgy

4、Vyg gVVgCjgVVI ：對于節(jié)點(diǎn) cbcbcbebebeb CjgyCjgy ，式中： 13 ) 1 ( bb ebbe b r VV I ) 2(0) 1 ( 1 cecbebcbeb bb be bb VyVyy r V r 3)()( cececbebcbmc VgyVygI 14 cbcecbebcbm ggyyyg ，一般： cebeb VyVyI ri cebec VyVyI of bbebebbb cbcb mbbcbce cbce ebbb mbbcb oeo bbebebbb m ebbb m fef bbebebbb cbcb ebbb cb rer bbebebb

5、b ebeb ebbb eb iei rCjgr Cjg grCjg yg yr gry yy rCjgr g yr g yy rCjgr Cjg yr y yy rCjgr Cjg yr y yy 1 1 11 11 11 15 ，則：，令 bbebebbb rCbgra 1 2222 ba C C ba Cbag g eb ie ebeb ie ， 16 2 1 f 0 2/ 0 T f f 1 f f j1 . 0 2 0 1 f f 時(shí)所對應(yīng)的頻率。11 2 0T ff。 T ff 0 T ff 時(shí)的最高工作頻率。 晶體管的功率增益1 P G fff T max 頻率參數(shù)的關(guān)系: 17

6、 18 19 3 2 1 5 4 yie yoe yrevceyfevbe C yL L oe1oe1oe jCgy ie2ie2L jCgY yfeubeyoe YL p1yfevbe 20 p1yfevbe ie2 2 2oe1 2 1 2ie 2 2oe1 2 1p CpCpCC gpgpgg 2ie2ieL 1oe1oeoe j j Cgy Cgy 31254 vvvp o be 312 i o v v v v v p A L Cg yp j 1 j vbe fe1 31 v yfeubeyoe YL N N p N N p 2 2 1 1 N2 N1 N 21 be 312 i o

7、v v v v v p A L Cg yp j 1 j vbe fe1 31 v ie2 2 2oe1 2 1 2ie 2 2oe1 2 1p CpCpCC gpgpgg p1yf evbe gp befev yp 1 oe1 gp 2 1 2 2 2ie gp + v 31 - 22 gp befev yp 1 oe1 gp 2 1 2 2 2ie gp + v 31 - ？和益，如何來選擇為了獲得最大的功率增 21 pp 相比很小，可忽略。與 回路本身的損耗，為，匹配時(shí)： oe ppoeie gp gggpgp 2 1 2 1 2 2 LC ieoe oeie g g p g g p g

8、gpgp 222 21 2 1 2 2 ，可得： ieoe fe ieoe fe ieoe fe pp fe vo gg y ggpp ypp gpgp ypp gg ypp A 2 2 22 21 21 2 2 2 2121 max 1 最大的電壓增益： 23 整個(gè)收、發(fā)機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)收、發(fā)機(jī)系統(tǒng)的 功率增益是其一項(xiàng)重要性功率增益是其一項(xiàng)重要性 能指標(biāo)，因此需要考慮高能指標(biāo)，因此需要考慮高 頻小信號放大器的功率增頻小信號放大器的功率增 益水平。由于在非諧振點(diǎn)益水平。由于在非諧振點(diǎn) 上計(jì)算功率十分復(fù)雜，且上計(jì)算功率十分復(fù)雜，且 一般用處不大，故主要討一般用處不大，故主要討 論諧振時(shí)的功率增益。論

9、諧振時(shí)的功率增益。 p1yfevbe + v31 - 1ie 2 ii gVP 導(dǎo)。是本級晶體管的輸入電 1ie g 電導(dǎo)。是下一級晶體管的輸入 ie2 g ； 2ie 2 oo gVP i o Po P P G故： ie1 2ie 2 2 fe 2 2 2 1 g y g gpp 1ie 2ie 2 i o g g V V 24 gp befev yp 1 oe1 gp 2 1 2 2 2ie gp + v3 1 - 則可得最大功率增益為：則可得最大功率增益為： 1oeie1 2 fe ie2 2 21oe 2 1ie1 ie2 2 fe 2 2 2 1 1ie 2ie 2 2ie 2 21

10、oe 2 1 2 fe 2 2 2 1 maxP0 44gg y gpgpg gypp g g gpgp ypp G 25 則可得最大功率增益為：則可得最大功率增益為： max 0 2 0 2 0 2 max 0 )1 ()1 ( 4 P LL oe1ie1 fe P G Q Q Q Q gg y G gp befev yp 1 oe1 gp 2 1 2 2 2ie gp + v3 1 - 1 1 1 P P 回路有損耗輸出功率 回路無損耗輸出功率 k 0 2 0 1 11lg2011lg10)( Q Q Q Q dBK LL 26 ) 2 j1 ( 0 L fe21 f f Qg ypp A

11、 v g ypp A fe21 0v 附近：在 0 2 0 L 0 2 1 1 A f fQ A v v , 2 1 0 v v A A 如果：1 2 0 7 . 0L f fQ 則 L 0 7 . 0 2 Q f f故： 27 ; fe21 0 g ypp Av fe21 7.0 02 . C ypp Av g C Q 0 L L Q 0 7 . 0 2 故： g C 0 0 C g C y A fe 7.0 02 . v 帶寬和增益為一對矛盾。帶寬和增益為一對矛盾。 28 L Q C g 0 L 0 7 . 0 2 Q f f Cf ypp g ypp A fe 7 . 0 21 fe21

12、 0 4 v fe y 29 f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 實(shí)際 2 0 0 2 0 )(1 1 L Q A A v v 2 0 ) 2 (1 1 L Q 7 . 0 1 . 0 10 2 2 f f K r 7 . 0 1 . 0 2 2 11021 L Q 0 7 . 0 2 1 . 0 ) 2 (1 1 2 0 1 . 0 L Q 令 L 0.1 2 Q 0 2 110 不論其不論其Q值為多大，其諧振值為多大，其諧振 曲線和理想的矩形相差甚遠(yuǎn)。曲線和理想的矩形相差甚遠(yuǎn)。 鄰道選擇性差 30 4 5 1 2 3 Rb1 Rb2 Re yL Cb Ce

13、C Tr1 Tr2 T L VCC 3 2 1 5 4 Tr1 Tr2 C L yLT yfeubeyoe YL N N p N N p 2 2 1 1 3 2 1 5 4 yie yoe yrevceyfevbe C yL L 31 p1yfev be yfeubeyoe YL N N p N N p 2 2 1 1 2ie2ieL 1oe1oeoe j j Cgy Cgy 設(shè)設(shè)yre的影響暫不考慮的影響暫不考慮, 回路總電導(dǎo)為回路總電導(dǎo)為: : (mS) 1.54= 1.5(0.3)0.411 2 e i 2 2eo 2 1p gngngG 回路外接電容應(yīng)為回路外接電容應(yīng)為 32 33 A

14、vn )j ( )j ( )j ( i o V V A v )j ( )j ( )j ( )j ( )j ( )j ( )( 1)-o( o o1 o2 i o1 n n V V V V V V V jA n AAA vvv )j ()j ( 21 n n AAAAA 121vvvvv 34 n n AAAAA 121vvvvv n Q g ypp A j1 1 0 0 L fe21 v n n Q g ypp j1 1 0 0 L fe21 ）（ n g ypp A fe21 0v 2 2 0 0 2 0 )(1 1 n Q A A L v v 2 2 0 L ) 2 (1 1 n Q 2

15、1 L n Q 0 1 7 . 0 122 單級 7 . 0 1 212 n 35 7.0 1.0 10 2 2 f f K r 7.0 1.0 2 2 12 1100 1 1 n n L Q n 0 1 7 . 0 122 L 0 1 1 . 0 11002 Q n 2 2 0 0 2 0 )(1 1 n Q A A L v v 2 2 0 ) 2 (1 1 n Q L 10 1 n12345678910 Kr0.19.954.83.753.43.23.13.02.942.922.92.56 當(dāng)級數(shù)當(dāng)級數(shù)n n增加時(shí)，放大增加時(shí)，放大 器的矩形系數(shù)有所改器的矩形系數(shù)有所改 善，但這種改善是有

16、善，但這種改善是有 限度的。限度的。 36 多級放大器級聯(lián)時(shí)，雖然電壓放大倍數(shù)增加較多，通頻帶卻變窄，選擇性多級放大器級聯(lián)時(shí)，雖然電壓放大倍數(shù)增加較多，通頻帶卻變窄，選擇性 雖有所改善，但與理想矩形相比，仍相差較大。為解決上述矛盾，晶體管集雖有所改善，但與理想矩形相比，仍相差較大。為解決上述矛盾，晶體管集 電極回路采用雙調(diào)諧回路，可以使放大器具有較好的選擇性和較寬的頻帶。電極回路采用雙調(diào)諧回路，可以使放大器具有較好的選擇性和較寬的頻帶。 37 。 級回路有載品質(zhì)因數(shù) ；初、次 ；回路諧振角頻率 次即回路的導(dǎo)納 ；折合到初、 回路總電容 ；初、次級電感 即回路元件參數(shù)都相同， 個(gè)為了方便分析，假

17、設(shè)兩 g C Lg QQ LC ggp gp CCpC CpC LLL LL ie oe ie oe 0 0 21 021 2 2 2 22 2 11 21 1 1 2 1 38 2 2 22 21 2 2 22 21 2 2 22 1 2 2 2 22 2 41 4141 41 17.4 .22 g ypp V V A g Vypp V g Vyp p V G I V fe i o V ife o ife o s ， 對照電路： ：章式第 39 1 41 1 1 )0(1. 1 2 2 22 2 0 21 2 0 0 V V fe V A A g ypp A f ， 處出現(xiàn)峰值。，諧振曲線在

18、弱耦合： 2 2 22 21 41 g ypp V V A fe i o V 1 4 2 2 0: ) 1(. 2 0 4 0 21 0 V V V V fe V A A A A g ypp A，諧振點(diǎn)， 處出現(xiàn)峰值。臨界耦合 g ypp A fe V 2 1:)1(.3 21 0 2 雙峰位置強(qiáng)耦合 40 L L V V Q f f f f Q A A 0 7 . 0 0 7 . 0 4 0 22,2 2 2 2 1 4 2 令 L L V V Q f f f f Q A A 04 1 . 0 0 1 . 0 4 4 0 211002, 2 110021 . 0 4 2 令 16. 3110

19、0 2 2 4 7 . 0 1 . 0 1 . 0 f f kr 1選擇性更好，更接近于 路的雙調(diào)諧回路比單調(diào)諧回 41 Fie L Yy Yy yy yY oe fere iei ie 0 i re yY y sie fere oeo Yy yy yY oe 0 o re yY y 2. 2. 自激振蕩的產(chǎn)生自激振蕩的產(chǎn)生 ( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) ) 如果放大電路輸入端也接有諧振回路如果放大電路輸入端也接有諧振回路 ( (或前級放大器的輸出諧振回路或前級放大器的輸出諧振回路) )，那么輸，那么輸 入導(dǎo)納入導(dǎo)納Y Yi i并聯(lián)在放大器輸入端回路后并聯(lián)在放大器輸入端回路

20、后( (假定假定 耦合方式是全部接入耦合方式是全部接入) )， ie1ie1ie jCgy FFF jbgY 42 2. 2. 自激振蕩的產(chǎn)生自激振蕩的產(chǎn)生 ( (以輸入導(dǎo)納的影響為例以輸入導(dǎo)納的影響為例) ) 43 fere sisie oe =0 L y y YYYy yY 等于 1 refe oeies yy YyyY L 即 1 refe Loeies yy YyyY 幅值條件： n2 refe21 相位條件： 44 0 )(j Loe refe j ies Loe refe ies 2refe1 e Yy yy eyY Yy yy yY 1 refe Loeies yy YyyY 幅

21、值條件： n2 refe21 相位條件： 0coscos 1 Loe refe 1iesFies Yy yy yYgggg 45 1 coscos 1 21refe oeLies refe Loeies yy gggg yy YyyY S或 refe n2 21 相位條件： 1 coscos 21refe oeLies yy gggg SLoeies YyyY ; oeLies ggggg即 21 yy gggg 2 refe oeLies cos S 2 cos refe 2 refe 2 yy g referefe 2 cos1 2 yy g 46 referefe 2 cos1 2 yy g S ; 0 , , femfeT 因此實(shí)際上：由于工作頻率g