《高頻電子線路》陽(yáng)昌漢版 第2章高頻小信號(hào)放大器

1、1 高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí) 晶體管高頻小信號(hào)諧振放大器晶體管高頻小信號(hào)諧振放大器 小信號(hào)諧振放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)諧振放大器的穩(wěn)定性 集中選頻放大器集中選頻放大器 概概 述述2 2.1 概概 述述一、高頻小信號(hào)放大器的功能一、高頻小信號(hào)放大器的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的高頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的高頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大指被放大信號(hào)的頻率在幾百指被放大信號(hào)的頻率在幾百KHzKHz幾百幾百M(fèi)HzMHz指放大器輸入信號(hào)小，指放大器輸入信號(hào)小，有源器件有源器件分析電路時(shí)可采用有源四端網(wǎng)絡(luò)分析電路時(shí)可采用有源四端網(wǎng)絡(luò) 分析法分析分析法分析 高頻小信號(hào)放大器功能的表示形式高頻小信號(hào)放大器功能的

2、表示形式:輸入信號(hào)頻譜與輸出信號(hào)頻譜相同輸入信號(hào)頻譜與輸出信號(hào)頻譜相同高頻高頻: :小信號(hào)小信號(hào): :3二、高頻小信號(hào)放大器的分類二、高頻小信號(hào)放大器的分類按負(fù)載性質(zhì)分：按負(fù)載性質(zhì)分： 諧振放大器諧振放大器（又稱調(diào)諧放大器）（又稱調(diào)諧放大器）用用LC諧振回路作負(fù)載諧振回路作負(fù)載非諧振放大器非諧振放大器按所放大信號(hào)的頻譜寬窄分按所放大信號(hào)的頻譜寬窄分窄帶放大器窄帶放大器寬帶放大器寬帶放大器（如（如集中選頻放大器）集中選頻放大器）用用LC諧振回路或集中選頻濾波器諧振回路或集中選頻濾波器做負(fù)載做負(fù)載用純阻或變壓器做負(fù)載，用純阻或變壓器做負(fù)載，帶寬較寬，帶寬較寬，4f1定義：放大器的電壓增益下降到最大

3、值的定義：放大器的電壓增益下降到最大值的 倍時(shí)所對(duì)倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻帶寬度。常用應(yīng)的頻帶寬度。常用 2f0.7(或或BW0.7)表示。表示。12三、高頻小信號(hào)放大器的三、高頻小信號(hào)放大器的主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)1 1、電壓增益與功率增益、電壓增益與功率增益oiuuAu輸出電壓輸入電壓opiPAP輸出給負(fù)載的功率輸入功率電壓增益電壓增益功率增益功率增益2 2、通頻帶、通頻帶2f0.7f20.7070vA0.7210.72BWfff5 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻帶寬度帶寬度3 3、選擇性：、選擇性：表示選取有用信號(hào)，抑制無(wú)用信號(hào)的能力。表示選取有用信號(hào)，抑制無(wú)用信號(hào)的能力。0.12f0.1f0f.uo

4、uAA1.00.7072f0.7表征放大器選擇性好壞的一個(gè)參量，用來(lái)表表征放大器選擇性好壞的一個(gè)參量，用來(lái)表示實(shí)際曲線形狀接近理想矩形的程度示實(shí)際曲線形狀接近理想矩形的程度7 . 01 . 022ff 矩形系數(shù)：矩形系數(shù)：01 . 0uuAA 1 . 0rK11 . 0rK ，選擇性越好。選擇性越好。 理想理想實(shí)際實(shí)際6希希望望放放大大器器本本身身產(chǎn)產(chǎn)生生的的噪噪聲聲越越小小越越好好，要要求求噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)接接近近 1。4 4、工作穩(wěn)定性：、工作穩(wěn)定性：一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是：增益變化、中心頻率偏移、通頻一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是：增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變窄、諧振曲線變形等，不穩(wěn)定的極端情況是帶

5、變窄、諧振曲線變形等，不穩(wěn)定的極端情況是放大器放大器發(fā)生自激，放大器不能正常工作。發(fā)生自激，放大器不能正常工作。 指放大器的工作狀態(tài)、晶體管參數(shù)、電路元件參指放大器的工作狀態(tài)、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等變化時(shí)，數(shù)等變化時(shí)，放大器主要性能指標(biāo)的穩(wěn)定程度。放大器主要性能指標(biāo)的穩(wěn)定程度。5 5、噪聲系數(shù)：、噪聲系數(shù)：指輸入端的信噪比與輸出端的信噪比的比值指輸入端的信噪比與輸出端的信噪比的比值)lg(10)(nosonisidBFPPPPN nosonisiOiFPPPPNSNSN )/()/(72.2 2.2 高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)一、一、LCLC諧振回路諧振回路 分為：分為：主要特點(diǎn)

6、：主要特點(diǎn)：選頻、濾波作用選頻、濾波作用8（一）（一）LCLC串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路 回路阻抗回路阻抗: :Z)1(0CLjrZ諧振頻率：諧振頻率： LC10阻抗特性阻抗特性: : Z220)1(CLr 0Z r0阻抗幅頻特性阻抗幅頻特性阻抗相頻特性阻抗相頻特性 z90-900 00Z0 Z0 Z，回路呈純阻性，回路呈純阻性0ff 時(shí)，時(shí)，回路呈感性，回路呈感性0ff 時(shí)，時(shí)，回路呈容性，回路呈容性0ff 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0rZ （諧振電阻）（諧振電阻）電流最大電流最大0.0.rUIsLC特點(diǎn)：特點(diǎn)：（作為陷波器）（作為陷波器）1arctanZLCr90QQL所以空載品質(zhì)因數(shù)： 有載品質(zhì)因數(shù)：

7、有載品質(zhì)因數(shù)： LLrrLrLQ000000001CrrLQ 諧振條件下，回路的存儲(chǔ)能量諧振條件下，回路的存儲(chǔ)能量與消耗能量之比。與消耗能量之比?？蛰d時(shí)有負(fù)載時(shí)10諧振曲線：諧振曲線：（回路中電流幅值與外加信號(hào)源頻率之間的關(guān)系）（回路中電流幅值與外加信號(hào)源頻率之間的關(guān)系）)1()(wCwLjrUZUjwI當(dāng)加激勵(lì)電壓時(shí)，流過(guò)電當(dāng)加激勵(lì)電壓時(shí)，流過(guò)電路的電流可表示為：路的電流可表示為：rUjwI)(0回路諧振時(shí)，電流最大，諧振回路諧振時(shí)，電流最大，諧振電流為：電流為：11（二）（二）LCLC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 )1(1)(00CLjrCjLjrIs.Lr0C1.1.回路阻抗回路阻抗CjLj

8、rCjLjrZ11)(00)(0rL )1(0CLjrCL)1(10LCjLCr回路導(dǎo)納回路導(dǎo)納 Z)1(100LCjLCrZjBGYLCrG00LCB1 G0（R0）00CrLR 12)1(100LCjLCrZjBGY2.2.回路諧振特性回路諧振特性（1 1）諧振條件：）諧振條件：當(dāng)回路的電納等于當(dāng)回路的電納等于0 0時(shí)（即虛部為時(shí)（即虛部為0 0），回路呈諧振狀態(tài)），回路呈諧振狀態(tài)（2 2）諧振阻抗：）諧振阻抗：0GY 00CrLRZ（達(dá)到最大值，且為純阻性）（達(dá)到最大值，且為純阻性）諧振電阻：諧振電阻：0RRp 000010112CLfLCLC（3 3）諧振頻率：）諧振頻率： 諧振時(shí)，由

9、于諧振時(shí)，由于B=0B=0，即，即，LC 10 LCf210 （4 4）諧振電壓：）諧振電壓：0.0.RIUs諧振時(shí)電壓達(dá)到最大值且與諧振時(shí)電壓達(dá)到最大值且與 同相同相 sI.13CR003.3.品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù) 它反映諧振回路損耗的大小它反映諧振回路損耗的大小物理意義：物理意義：LRRULUQ000200200諧振時(shí)諧振時(shí)CLLCLCL 001 （諧振回路的特性阻抗）（諧振回路的特性阻抗） 諧振電阻諧振電阻CLQQRRp0000LI.0CI或容抗值）或容抗值）諧振時(shí)回路的感抗值（諧振時(shí)回路的感抗值（諧振電阻諧振電阻 Q14 4.4.回路阻抗特性回路阻抗特性)(1)1(1100000wwwjQ

10、RwLwCjGYZ200200)(1wwwwQR Z 0Z RP阻抗幅頻特性阻抗幅頻特性0Z0Z0Z，回路呈純阻性，回路呈純阻性0ff 時(shí)，時(shí)，回路呈容性，回路呈容性0ff 時(shí)，時(shí)，回路呈感性，回路呈感性阻抗相頻特性阻抗相頻特性 z90-900 00ff 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) LC在諧振時(shí)，回路相移為零在諧振時(shí)，回路相移為零阻抗最大，導(dǎo)納最小，且為純阻性阻抗最大，導(dǎo)納最小，且為純阻性 失諧時(shí)，回路有相移，且回路阻抗下降。失諧時(shí)，回路有相移，且回路阻抗下降。)(arctan)(000wwwwQw155諧振曲線諧振曲線（回路兩端電壓幅值與工作頻率之間的關(guān)系）（回路兩端電壓幅值與工作頻率之間的關(guān)系）ZIUs

11、.)(1)(0000wwwjQRIZIwUss )(1)1(1100000wwwjQRwLwCjGYZ諧振時(shí)，輸出電壓諧振時(shí)，輸出電壓00)(RIwUs相對(duì)輸出電壓相對(duì)輸出電壓?)()(0wUwU16 200200)(11)()(wwwwQwUwUQ1Q2在諧振點(diǎn)在諧振點(diǎn), , U U/ /U U0 0=1=1。隨著。隨著|w w| |的增大，的增大，U/U0 將減小。將減小。Q2 Q1對(duì)于同樣的偏離值對(duì)于同樣的偏離值w ，Q Q越高，越高，U U/ /U U0 0衰減就越多，諧振曲線就越衰減就越多，諧振曲線就越尖銳，即尖銳，即回路兩端電壓衰減越快，對(duì)外加信號(hào)的選頻作用越顯著，回路兩端電壓衰減

12、越快，對(duì)外加信號(hào)的選頻作用越顯著，即選擇性越好即選擇性越好結(jié)論：結(jié)論：Q Q值越高，諧振曲線就越尖銳，回路選擇性越好值越高，諧振曲線就越尖銳，回路選擇性越好17而空載品質(zhì)因數(shù)而空載品質(zhì)因數(shù)6 6負(fù)載電阻對(duì)回路的影響負(fù)載電阻對(duì)回路的影響 考慮考慮L L后的并聯(lián)諧振回路，如圖所示。后的并聯(lián)諧振回路，如圖所示。 諧振頻率諧振頻率 LCf210 0RR 0QQL 不變不變回路等效諧振電阻回路等效諧振電阻 RRRRLp/0LQ)(110000LggLLgLR有載品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) 000001LgLRQ （不考慮（不考慮L L）由于由于，所以，所以結(jié)論：結(jié)論：考慮考慮L L,Q,Q下降，選擇性變壞，但

13、通頻帶加寬。下降，選擇性變壞，但通頻帶加寬。 18LC串并聯(lián)相比較串并聯(lián)相比較19LC串并聯(lián)相比較串并聯(lián)相比較20例例1 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30MHzf 時(shí)測(cè)得時(shí)測(cè)得01uH,100LQ試求諧振頻率試求諧振頻率030MHzf 時(shí)的時(shí)的C和和 并聯(lián)諧振電阻并聯(lián)諧振電阻pR解：解：，得：由LCf210262601211(2)(23010 )11028.1410(F)28.14 pFCfL006600100 230 101 1018.85(k)ppRQLRQL 由得：21 例例2 下圖中，下圖中，L = 586 H, C = 200 PF, r = 12 , RS

14、 = RL= 100 k ，試，試 分析信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路特性的影響。分析信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路特性的影響。1. 計(jì)算無(wú)計(jì)算無(wú) RS、 RL時(shí)回路的固有特性：時(shí)回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7解解LrUs.CRLRS rCLrLQ/00 CrLRRp0R0222. 計(jì)算有計(jì)算有 RS、 RL時(shí)回路的特性：時(shí)回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7LrUs.CRLRS由于由于L、C基本不變，故諧振頻率基本不變，故諧振頻率 f0 465kHz不變不變00.7465kHz19.4kHz24LfBWQ0/ / /41.5kpsLRRRR240 LRQpL23等等效效互互換換的的原原則則：

15、222211)(jXRjXRjXR 22222222222222XRXRjXRXR二、二、串并聯(lián)阻抗的等效互換串并聯(lián)阻抗的等效互換等效互換前的電路與等效互換后的電路阻抗相等等效互換前的電路與等效互換后的電路阻抗相等 22222221XRXRR 22222221XRXRX 111RXQ 2Q Q 結(jié)論：串并聯(lián)等效互換后結(jié)論：串并聯(lián)等效互換后Q不變。不變。 22XR24 222222222222221111RQXRRXRXRR 2222222222222211111XQRXXXRXRX 12122)1 (RQRQR1122)11 (XXQX) 1( Q結(jié)果表明結(jié)果表明:串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換為等效并聯(lián)電路后

16、，電抗元件性質(zhì)不變，串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換為等效并聯(lián)電路后，電抗元件性質(zhì)不變，且在高且在高Q時(shí)，電抗值基本不變，而并聯(lián)電路的電阻為串聯(lián)電路的時(shí)，電抗值基本不變，而并聯(lián)電路的電阻為串聯(lián)電路的Q2倍倍 25三、并聯(lián)諧振回路的耦合連接與阻抗變換電路三、并聯(lián)諧振回路的耦合連接與阻抗變換電路 并聯(lián)諧振回路作為放大器的負(fù)載時(shí)，連接的方并聯(lián)諧振回路作為放大器的負(fù)載時(shí)，連接的方式直接影響放大器的性能。式直接影響放大器的性能。一般具有一般具有選頻阻抗變換的作用26 （2）若）若 則則 ，實(shí)現(xiàn)從低阻向高阻的變換，實(shí)現(xiàn)從低阻向高阻的變換 注：（注：（1） 反映電壓比反映電壓比 RLN1N2M+u1- -+u2- -C（一）變

17、壓器阻抗變換電路（一）變壓器阻抗變換電路 p設(shè)變壓器為無(wú)耗的理想變壓器，則等效到初級(jí)回路的電阻設(shè)變壓器為無(wú)耗的理想變壓器，則等效到初級(jí)回路的電阻RL上所消上所消耗的功率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載耗的功率應(yīng)和次級(jí)負(fù)載RL上所消耗功率相等，即上所消耗功率相等，即 或或 2212LLuuRR22L1122L22RuNRuN21LL2()NRRN1212UUNNpLL21RRp設(shè)接入系數(shù)設(shè)接入系數(shù)則則LLRR1 p27（二）（二） 自耦變壓器阻抗變換電路自耦變壓器阻抗變換電路 則則 22abcbLLuuRR22abL1222Lcb2()uRNNRuN212LL2()NNRRNcb212abUNpNNULL21RRp

18、設(shè)接入系數(shù)設(shè)接入系數(shù)則則接入系數(shù)的定義：接入系數(shù)的定義：)轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（或容抗轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（或容抗p28（三）雙電容分壓阻抗變換電路（三）雙電容分壓阻抗變換電路CCp1122121CCCCC212LLL211()CCRRRpC2112CCCCC29（四）雙電感抽頭阻抗變換電路（四）雙電感抽頭阻抗變換電路 21221020)(LLLLLLp212LLL221()LLRRRpL1L和和是各自屏蔽的（令是各自屏蔽的（令M=0） 2L30在實(shí)際應(yīng)用中，除了在實(shí)際應(yīng)用中，除了阻抗需要變換外阻抗需要變換外，有時(shí)，有時(shí)電壓源，電壓源，電流源，電容電流源，電容, 電感電感需要折算，根據(jù)接入系數(shù)的定義，需要折算

19、，根據(jù)接入系數(shù)的定義，可得到其他量的變比關(guān)系：可得到其他量的變比關(guān)系：LL21RRp 2LLgp g LL21XXp 2LLCp C ggIpI gg1UUp 31例例3 下圖所示電路為一等效電路，其中下圖所示電路為一等效電路，其中0120.8uH,100,5pF,20pF,20pF,10k,5kLLQCCCRR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。解：由上圖畫出等效電路解：由上圖畫出等效電路2000,pRRLQRLL,211121121212 CCCCCCCCp 分析：此題是基本等效電路的計(jì)算分析：此題是基本等效電路的計(jì)算,其中其中L為有損電感，應(yīng)考為有損電感，應(yīng)考慮損

20、耗電阻慮損耗電阻R0,其次應(yīng)進(jìn)行抽頭電路等效變換。其次應(yīng)進(jìn)行抽頭電路等效變換。 32121220 20515pF2020C CCCCC22500020k0.5LLRRp061211220.8 1015 1045.97MHzfLC015.17k111pLRRRR諧振電阻：諧振電阻：66000245.97 100.8 1010023.09kRLQ33 例例4 下圖中，線圈匝數(shù)下圖中，線圈匝數(shù) N12 = 10 匝，匝， N13 = 50 匝，匝， N45 = 5 匝，匝，L13= 8.4 H, C = 51 pF, Q0 =100, Is = 1 mA , RS =10 k , RL= 2.5 k

21、 , 求有載品質(zhì)因數(shù)求有載品質(zhì)因數(shù)QL、通頻帶、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+RLRs54解：解：將將Is 、RS 、 RL均折算到并聯(lián)諧振回路均折算到并聯(lián)諧振回路1-3兩端兩端000011QLCLQg125651 1012.4 108.4 10100S51501013121NNp10150513452NNp34BW0.7 = f 0 / QL =103 kHz ， 210LCf gIppUs12o2225103.26 10sLgp ggp gSgLCLgQL11075gIppUs21o350.2 0.1 1 100.612V3.26 10 35 以諧振回

22、路為選頻網(wǎng)絡(luò)以諧振回路為選頻網(wǎng)絡(luò)的高頻小信號(hào)放大器稱為小信的高頻小信號(hào)放大器稱為小信號(hào)諧振放大器或小信號(hào)調(diào)諧放大器。號(hào)諧振放大器或小信號(hào)調(diào)諧放大器。構(gòu)成：小信號(hào)放大器構(gòu)成：小信號(hào)放大器 LC諧振回路諧振回路作用：選出有用頻率信號(hào)并加以放大，而對(duì)無(wú)用頻率作用：選出有用頻率信號(hào)并加以放大，而對(duì)無(wú)用頻率 信號(hào)予以抑制。信號(hào)予以抑制。(選頻和放大）選頻和放大）按諧振回路分按諧振回路分:單調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧放大器、參差調(diào)諧單調(diào)諧放大器、雙調(diào)諧放大器、參差調(diào)諧放大器。放大器。 2.3 晶體管高頻小信號(hào)諧振放大器晶體管高頻小信號(hào)諧振放大器36CberbbCbcrbcrbeubercegm uberbb基區(qū)的

23、體電阻基區(qū)的體電阻rbe 發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻,約幾百歐約幾百歐)()()(2626)1 (00/mAImVIreeeb cbe 發(fā)射結(jié)電容發(fā)射結(jié)電容, 約約20PF0.01F （一）混合（一）混合型等效電路型等效電路一、晶體管高頻小信號(hào)等效電路一、晶體管高頻小信號(hào)等效電路37gm 晶體管跨導(dǎo)晶體管跨導(dǎo),表示晶體管的放大能力，幾十毫西門子以下表示晶體管的放大能力，幾十毫西門子以下 rce晶體管晶體管c-e電阻，一般在幾十千歐以上電阻，一般在幾十千歐以上CberbbCbcrbcrbeubercegm uberbc 集電結(jié)電阻集電結(jié)電阻,約約kM?？珊雎浴？珊雎浴bc 集電結(jié)電容集電結(jié)電容,數(shù)值

24、較小，約幾個(gè)皮法數(shù)值較小，約幾個(gè)皮法 260eebmIrgebmUg表示晶體管放大作用的等效電流源表示晶體管放大作用的等效電流源38bce（二）（二） y 參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 biebreccfeboecIy Uy UIy Uy Ubbre0c|UIyUbcoe0c|UIyU 輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納bIcIbUcUccfe0b|UIyUcbie0b|UIyU 反向傳輸導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納 正向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納 輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納39 根據(jù)上式可以得到晶體管的根據(jù)上式可以得到晶體管的Y參數(shù)等效電路。參數(shù)等效電路。 oeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy

25、bUcUbIcIieycreUyoeybfeUy注：注：, 是受控電流源，是受控電流源，（1）正向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納 愈大，晶體管的放大能力愈強(qiáng)；愈大，晶體管的放大能力愈強(qiáng)； (2)反向傳輸導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納 愈大，晶體管的內(nèi)部反饋愈強(qiáng)，減小愈大，晶體管的內(nèi)部反饋愈強(qiáng)，減小有利于放大器的穩(wěn)定工作。有利于放大器的穩(wěn)定工作。(3)40bbebebbbebebierCj)gr1(Cjgy bbebebbbcbcbrerCj)gr1(Cjgy bbebebbbmferCj)gr1(gy bbebebbbebcbmbbcbceoerCj)gr1(CjggrCjgy 41（一）（一） 放大器的電路組成放大

26、器的電路組成（3 3）LCLC并聯(lián)諧振回路為放大器的集電極負(fù)載，起選頻作用。并聯(lián)諧振回路為放大器的集電極負(fù)載，起選頻作用。(1) (1) 電路的直流偏置是由電路的直流偏置是由 、 、 來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1R2ReR(2) (2) 為高頻旁路電容。為高頻旁路電容。BCEC(4) 為了實(shí)現(xiàn)晶體管輸出阻抗與負(fù)載之間的阻抗匹配，減少晶為了實(shí)現(xiàn)晶體管輸出阻抗與負(fù)載之間的阻抗匹配，減少晶體管輸出阻抗與負(fù)載對(duì)回路的影響，晶體管的輸出及下一級(jí)體管輸出阻抗與負(fù)載對(duì)回路的影響，晶體管的輸出及下一級(jí)放大器均通過(guò)阻抗變換電路接入。放大器均通過(guò)阻抗變換電路接入。二、單調(diào)諧回路諧振放大器二、單調(diào)諧回路諧振放大器42第一步

27、：由原電路畫出交流通路第一步：由原電路畫出交流通路（二）放大器的高頻等效電路（二）放大器的高頻等效電路Vcc：交流接地：交流接地Cb、Ce：交流短路：交流短路LCYie+iUoU+交流通路交流通路43LCYie+iUoU+交流通路交流通路第二步：由交流通路畫第二步：由交流通路畫Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路44將所有參數(shù)折合到將所有參數(shù)折合到LC回路兩端，回路兩端，13121NNp 001LQgo集電極的接入系數(shù)集電極的接入系數(shù) 簡(jiǎn)化的高頻等效電路簡(jiǎn)化的高頻等效電路負(fù)載的接入系數(shù)負(fù)載的接入系數(shù) 0g為回路本身的損耗為回路本身的損耗 13452NNp 假設(shè)晶體管的假設(shè)晶體管的yre=0，有用部分有用

28、部分p1p245（三）放大器的技術(shù)指標(biāo)（三）放大器的技術(shù)指標(biāo) 電壓增益電壓增益 Y1201feuip p YUAUgj Cj L 0010CL當(dāng)放大器諧振時(shí)：當(dāng)放大器諧振時(shí)：諧振時(shí)電壓增益諧振時(shí)電壓增益：120feup p YAg 即諧振頻率：即諧振頻率：增益幅值：增益幅值：120feup pYAg相角：相角：00180ufe回路有載品質(zhì)因數(shù)：回路有載品質(zhì)因數(shù)：46 諧振曲線諧振曲線 廣義失諧因子廣義失諧因子（表示放大器的相對(duì)電壓增益與輸入信號(hào)頻率的關(guān)系。）（表示放大器的相對(duì)電壓增益與輸入信號(hào)頻率的關(guān)系。）220011)2(11 ffQAALuu47 放大器的通頻帶放大器的通頻帶LQff07

29、. 02 放大器的矩形系數(shù)放大器的矩形系數(shù)0.12f0.1f12f0.7f20.707195. 911021 . 0 rK48三、多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器三、多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器umuumAAAA 21（每級(jí)的（每級(jí)的 )設(shè)放大器有設(shè)放大器有m級(jí)，每級(jí)都是單調(diào)回路，且諧振頻率相同為級(jí)，每級(jí)都是單調(diào)回路，且諧振頻率相同為0rey0f1）總電壓增益）總電壓增益mumAA)(1mumAA)(100當(dāng)各級(jí)電壓增益相同，則當(dāng)各級(jí)電壓增益相同，則，2）諧振曲線）諧振曲線 m級(jí)相同的放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，它的諧振曲線等于各單級(jí)諧振曲線的級(jí)相同的放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，它的諧振曲線等于各單級(jí)諧振曲線的乘積。即乘積。即可見，

30、級(jí)數(shù)越多，諧振曲線越尖銳可見，級(jí)數(shù)越多，諧振曲線越尖銳 mmLmmffQAA)11()2(11(2200 49mmmAA)11(20 21 121 m 3）總通頻帶）總通頻帶 1121 m帶寬縮減因子帶寬縮減因子可見級(jí)聯(lián)后總通頻帶變窄?？梢娂?jí)聯(lián)后總通頻帶變窄。結(jié)論：級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)結(jié)論：級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)m m越多，總增益越大越多，總增益越大, ,但總通頻帶但總通頻帶越窄。越窄。12)2(107 . 0 mmLffQ 504）總矩形系數(shù)）總矩形系數(shù)LmmQff011 . 01100)2(由該表知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多，由該表知，級(jí)聯(lián)的放大器級(jí)數(shù)越多， 0.1rK雖有所改善，但雖有所改善，但效果不

31、大。效果不大。 由以上分析知，單調(diào)諧放大器的選擇性差，增益和通頻帶的矛盾由以上分析知，單調(diào)諧放大器的選擇性差，增益和通頻帶的矛盾突出。改善放大器選擇性和解決其增益與通頻帶之間的矛盾的有效方突出。改善放大器選擇性和解決其增益與通頻帶之間的矛盾的有效方法是采用法是采用參差調(diào)諧放大器參差調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。512.5 2.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性即即等效電路中等效電路中 存在存在 。 b cC一、諧振放大器不穩(wěn)定的原因一、諧振放大器不穩(wěn)定的原因0rey 低頻時(shí)可忽略，高頻時(shí)不可忽略。它使輸出信號(hào)反饋到低頻時(shí)可忽略，高頻時(shí)不可忽略。它使輸出信號(hào)反饋到輸入

32、端，一定條件下導(dǎo)致自激，放大器將不穩(wěn)定。輸入端，一定條件下導(dǎo)致自激，放大器將不穩(wěn)定。原因：原因：b cC522.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性放大器的輸入導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納iYYi從晶體管的從晶體管的ce兩端向兩端向諧振回路看的等效負(fù)諧振回路看的等效負(fù)載導(dǎo)納載導(dǎo)納)(ieiyY 可見，由于可見，由于Yre的存在，使得放大器的輸入的存在，使得放大器的輸入導(dǎo)納與負(fù)載導(dǎo)納導(dǎo)納與負(fù)載導(dǎo)納 有關(guān)有關(guān) 。LY532.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性2. 輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納Y0 Y0由于由于y yrere的存在，使得放大器的輸?shù)拇嬖?，使得放大器的輸出?dǎo)納出導(dǎo)納YoY

33、o不僅與晶體管的輸出導(dǎo)納不僅與晶體管的輸出導(dǎo)納y yoeoe有關(guān)，而且還與放大器輸入端有關(guān)，而且還與放大器輸入端的信號(hào)源內(nèi)導(dǎo)納的信號(hào)源內(nèi)導(dǎo)納YsYs有關(guān)。有關(guān)。 ferecooeciesy yIYyUyY54二、放大器的穩(wěn)定系數(shù)二、放大器的穩(wěn)定系數(shù)iiUU./. 若若2.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性而而 通過(guò)通過(guò) yre 反饋到輸入端的反饋電壓反饋到輸入端的反饋電壓 則放大器要產(chǎn)生自激振蕩則放大器要產(chǎn)生自激振蕩 /.iU穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù) S=1 為維持自激振蕩的條件，放大器不穩(wěn)定；為維持自激振蕩的條件，放大器不穩(wěn)定；S1，放大器穩(wěn)定，一般，放大器穩(wěn)定，一般S5就可認(rèn)為是

34、穩(wěn)定的。就可認(rèn)為是穩(wěn)定的。 55 在晶體管放大器的輸出與輸入之間引入一個(gè)在晶體管放大器的輸出與輸入之間引入一個(gè)附加的外部反饋電附加的外部反饋電路，路，以抵消晶體管內(nèi)部以抵消晶體管內(nèi)部 YreYre的反饋?zhàn)饔?。的反饋?zhàn)饔谩?三、提高諧振放大器穩(wěn)定性的方法三、提高諧振放大器穩(wěn)定性的方法選用選用Yre（或（或 Cbc ）小的晶體管）小的晶體管從電路上消除內(nèi)反饋的影響從電路上消除內(nèi)反饋的影響, 使使管子單向化管子單向化中和法中和法失配法失配法1. 中和法中和法2.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性YN.21.UyIreF .45.UYINN 4521UYUyNrereNyUUY452

35、1， NI內(nèi)反饋：內(nèi)反饋：外反饋：外反饋：0NFIII反饋?zhàn)饔玫窒瑧?yīng)有反饋?zhàn)饔玫窒?，?yīng)有yreFI562.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性1. 中和法中和法CN通常通常 的實(shí)部很小，可以忽略。的實(shí)部很小，可以忽略。故常采用一個(gè)電容故常采用一個(gè)電容CN來(lái)抵消來(lái)抵消 虛部中的電容反饋，虛部中的電容反饋，rey由于由于 與與 有關(guān)，常用有關(guān)，常用 代替代替reCcbCcbCreCcbC/1I2I12U+-32U+0321221NcbCjUCjUIIIcbcbNNcbCNNCUUCCjUCjUUU32123212321203212180,的相差中和電容中和電容572.5 小信號(hào)調(diào)

36、諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性1I2I12U+-45U+-0451221NcbCjUCjUIIIcbcbNNcbCNNCUUCCjUCjUUU45124512451204512180,的相差582. 失配法失配法增大負(fù)載導(dǎo)納增大負(fù)載導(dǎo)納Y YL L，使回路總導(dǎo)納增大，使回路總導(dǎo)納增大，導(dǎo)致輸出回路嚴(yán)重失配，輸出電壓減小，導(dǎo)致輸出回路嚴(yán)重失配，輸出電壓減小，從而減小內(nèi)反饋。從而減小內(nèi)反饋。2.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性降低電壓增益方法較多，例如，可選用合適的接入系數(shù)；在諧振回路兩端降低電壓增益方法較多，例如，可選用合適的接入系數(shù)；在諧振回路兩端并端電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)降

37、低電壓增益。在實(shí)際應(yīng)用中，較多的是并端電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)降低電壓增益。在實(shí)際應(yīng)用中，較多的是采用共射采用共射共基共基級(jí)聯(lián)放大器，級(jí)聯(lián)放大器，其等效電路如圖所示。其等效電路如圖所示。 失配法的實(shí)質(zhì)：是降低放大器的電壓增益，失配法的實(shí)質(zhì)：是降低放大器的電壓增益，以滿足穩(wěn)定的要求。以滿足穩(wěn)定的要求。L+iUoU+T1T2C共發(fā)共基組合電路調(diào)諧放大器共發(fā)共基組合電路調(diào)諧放大器T2（共基）：輸入阻抗?。ㄝ敚ü不狠斎胱杩剐。ㄝ斎雽?dǎo)納大）入導(dǎo)納大） T1的負(fù)載導(dǎo)納大的負(fù)載導(dǎo)納大從而使共發(fā)晶體管內(nèi)部反饋從而使共發(fā)晶體管內(nèi)部反饋減弱，穩(wěn)定性大大提高減弱，穩(wěn)定性大大提高592. 失配法失配法2.5 小信號(hào)調(diào)諧放大器的

38、穩(wěn)定性小信號(hào)調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性共發(fā)電路在負(fù)載導(dǎo)納很大的情況下，共發(fā)電路在負(fù)載導(dǎo)納很大的情況下，雖然電壓增益減小，但電流增益仍較雖然電壓增益減小，但電流增益仍較大；而共基電路雖然電流增益接近大；而共基電路雖然電流增益接近1，但電壓增益卻較大。所以二者級(jí)聯(lián)后，但電壓增益卻較大。所以二者級(jí)聯(lián)后，互相補(bǔ)償，電壓增益和電流增益都比互相補(bǔ)償，電壓增益和電流增益都比較大。較大。iieyy rerreoefeyyyyy ffeyy oreyy 共射共射共基級(jí)聯(lián)晶體管可以等效為一個(gè)共射晶體管。共基級(jí)聯(lián)晶體管可以等效為一個(gè)共射晶體管。L+iUoU+T1T2C共發(fā)共基組合電路調(diào)諧放大器共發(fā)共基組合電路調(diào)諧放大器60

39、2.6 集中選頻放大器集中選頻放大器一、陶瓷濾波器二、聲表面波濾波器2.6.1 集中選頻濾波器61 利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，稱為陶瓷濾波器。它的成的濾波器，稱為陶瓷濾波器。它的等效等效品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)為幾百，比為幾百，比LC濾波濾波器高。器高。 C0 rq Cq Lq JT b a l. 壓電效應(yīng)和壓電振蕩壓電效應(yīng)和壓電振蕩 在陶瓷片兩個(gè)電極上加交變?cè)谔沾善瑑蓚€(gè)電極上加交變電壓時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的電壓時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形；而當(dāng)陶瓷片發(fā)生機(jī)械機(jī)械變形；而當(dāng)陶瓷片發(fā)生機(jī)械變形時(shí)（拉伸或壓縮），它的表變形時(shí)（拉伸或壓縮），它的表面又會(huì)產(chǎn)生電

40、荷，兩極間產(chǎn)生電面又會(huì)產(chǎn)生電荷，兩極間產(chǎn)生電壓，上述物理現(xiàn)象稱為壓，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)。 當(dāng)固有振動(dòng)頻率與外加信號(hào)頻率相同時(shí)，由于壓電效應(yīng)當(dāng)固有振動(dòng)頻率與外加信號(hào)頻率相同時(shí)，由于壓電效應(yīng)陶瓷片產(chǎn)生諧振，這是機(jī)械振動(dòng)幅度最大，陶瓷片表面產(chǎn)陶瓷片產(chǎn)生諧振，這是機(jī)械振動(dòng)幅度最大，陶瓷片表面產(chǎn)生電荷量的變化也最大，因而外電路中的電流也最大。這生電荷量的變化也最大，因而外電路中的電流也最大。這表明具有串聯(lián)諧振的特性。表明具有串聯(lián)諧振的特性。622. 陶瓷濾波器的等效電路和振蕩頻率陶瓷濾波器的等效電路和振蕩頻率 C0 rq Cq Lq b a 當(dāng)陶瓷片不振動(dòng)時(shí)，可等效為一個(gè)平板當(dāng)陶瓷片不振

41、動(dòng)時(shí)，可等效為一個(gè)平板電容電容C0，稱為靜態(tài)電容；其值決定于陶瓷片，稱為靜態(tài)電容；其值決定于陶瓷片的幾何尺寸和電極面積。的幾何尺寸和電極面積。 當(dāng)陶瓷片產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，陶瓷片的慣性等當(dāng)陶瓷片產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，陶瓷片的慣性等效為電感效為電感Lq。 陶瓷片的彈性等效為電容陶瓷片的彈性等效為電容Cq，Cq C0 。 陶瓷片的摩擦損耗等效為電阻陶瓷片的摩擦損耗等效為電阻rq，理想情況下，理想情況下rq=0。63 當(dāng)?shù)刃щ娐分械漠?dāng)?shù)刃щ娐分械腖q、Cq、rq支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，該支路呈純阻性，其時(shí)，該支路呈純阻性，其串聯(lián)串聯(lián)諧振頻率諧振頻率qqsCLf21并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率0qs0q0qqp

42、121CCfCCCCLf C0 rq Cq Lq b a 由于由于Cq C0，所以，所以f s f p。64陶瓷濾波器工作頻率從幾百千赫到幾十兆赫，具有體積小、成陶瓷濾波器工作頻率從幾百千赫到幾十兆赫，具有體積小、成本低，受外界影響小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是頻率特性曲線較難控制，本低，受外界影響小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是頻率特性曲線較難控制，通頻帶也不夠?qū)挕Ｍl帶也不夠?qū)挕?諧振子數(shù)目愈多，濾波器的帶外衰減性能愈強(qiáng)。諧振子數(shù)目愈多，濾波器的帶外衰減性能愈強(qiáng)。End65原理：加輸入信號(hào)，發(fā)端叉指間產(chǎn)生交變電場(chǎng)，由于壓電效應(yīng)，基片表面產(chǎn)生彈性形變，激發(fā)出與輸入信號(hào)同頻率的聲表面波，沿基片傳送到收端。收端換能器產(chǎn)生逆壓

43、電效應(yīng)，在叉指間產(chǎn)生電信號(hào)，并傳送給負(fù)載。6667 表面聲波濾波器具有表面聲波濾波器具有體積小、重量輕、中心頻率體積小、重量輕、中心頻率可做得很高、相對(duì)頻帶較寬、矩形系數(shù)接近于可做得很高、相對(duì)頻帶較寬、矩形系數(shù)接近于等特等特點(diǎn)，并且它可以采用與集成電路工藝相同的平面加工點(diǎn)，并且它可以采用與集成電路工藝相同的平面加工工藝，制造簡(jiǎn)單、成本低、重復(fù)性和設(shè)計(jì)靈活性高，工藝，制造簡(jiǎn)單、成本低、重復(fù)性和設(shè)計(jì)靈活性高，可大量生產(chǎn)，所以是一種很有發(fā)展前途的濾波器?？纱罅可a(chǎn)，所以是一種很有發(fā)展前途的濾波器。End682.6.2 集中選頻放大器應(yīng)用舉例集中選頻放大器應(yīng)用舉例集中選頻放大器集中選頻放大器：是以集中

44、選頻濾波器為負(fù)載的放大器，有選擇性好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。如電視接收機(jī)中的中頻放大器。692.7.1 概述概述 所謂干擾（或噪聲）所謂干擾（或噪聲）, 就是除有用就是除有用信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁信號(hào)以外的一切不需要的信號(hào)及各種電磁騷動(dòng)的總稱騷動(dòng)的總稱。放大器的內(nèi)放大器的內(nèi)部噪聲主要部噪聲主要有有電阻等有耗元件電阻等有耗元件晶體管晶體管場(chǎng)效應(yīng)管等電子器件產(chǎn)生場(chǎng)效應(yīng)管等電子器件產(chǎn)生2.7 放大器的噪聲放大器的噪聲702.7 放大器的放大器的 噪噪 聲聲 2.7.2 電子噪聲的來(lái)源與特性（內(nèi)部噪聲）電子噪聲的來(lái)源與特性（內(nèi)部噪聲） 1. 電阻熱噪聲電阻熱噪聲 :電阻內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)電阻內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。因熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生雜亂起伏的微弱電流，被產(chǎn)生的。因熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生雜亂起伏的微弱電流，被稱為起伏噪聲電流，因而在電阻兩端產(chǎn)生起伏電稱為起伏噪聲電流，因而在電阻兩端產(chǎn)生起伏電壓。這種噪聲電壓被稱為電阻的熱噪聲。頻譜寬，壓。這種噪聲電壓被稱為電阻的熱噪聲。頻譜寬，各個(gè)頻率分量的強(qiáng)度相等，與白光光譜類似，故