高頻電子電路1.2.6

1、1yieyreuceyfeubeyoeYSyL1.2.6 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 實(shí)際上實(shí)際上yre0，即輸出電壓可以，即輸出電壓可以反饋反饋到輸入端，引起輸入電流到輸入端，引起輸入電流的變化，從而可能使放大器工作的變化，從而可能使放大器工作不穩(wěn)定不穩(wěn)定。如果這個(gè)反饋?zhàn)銐虼?，。如果這個(gè)反饋?zhàn)銐虼?，且在相位上滿足且在相位上滿足正反饋正反饋條件，則會(huì)出現(xiàn)條件，則會(huì)出現(xiàn)自激振蕩自激振蕩現(xiàn)象?，F(xiàn)象。1. 共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益 ubeuce 由于內(nèi)反饋的存在，在放大器的輸由于內(nèi)反饋的存在，在放大器的輸入端將產(chǎn)生一個(gè)反饋電壓入端將產(chǎn)生一個(gè)反饋電壓u

2、be，定義，定義穩(wěn)定穩(wěn)定系數(shù)系數(shù)S:Sube(j)ube(j) ube(j)= - - yreuce/ (YS+ yie)= - - yreuce/ y1uce(j)= - - yfeube/ (yL+ yoe)= - - yfeube/ y2Sube(j)ube(j)= y1 y2/ yfeyre 當(dāng)當(dāng)S為正實(shí)數(shù)時(shí)，表明為正實(shí)數(shù)時(shí)，表明ube(j)ube(j)同相，滿足同相，滿足自激振蕩的自激振蕩的相位相位條件條件。 當(dāng)當(dāng)|S |1時(shí)，時(shí)，|ube(j)| ube(j)|，不滿足振幅條件，放大器不會(huì)自激不滿足振幅條件，放大器不會(huì)自激；當(dāng)當(dāng)| |S S |1 |1時(shí)，放大器時(shí)，放大器不穩(wěn)定不穩(wěn)

3、定。 為使放大器遠(yuǎn)離自激狀態(tài)而穩(wěn)定地工作，為使放大器遠(yuǎn)離自激狀態(tài)而穩(wěn)定地工作，單級(jí)放大器通常選單級(jí)放大器通常選|S |510。 2當(dāng)晶體管的工作頻率遠(yuǎn)低于特征頻率當(dāng)晶體管的工作頻率遠(yuǎn)低于特征頻率fT時(shí)時(shí): : yfe|yfe|gm ,yrejCbc，re90o 經(jīng)推導(dǎo)得放大器的電壓增益與穩(wěn)定系數(shù)經(jīng)推導(dǎo)得放大器的電壓增益與穩(wěn)定系數(shù)S的平方根成的平方根成反比反比: cbomuo2 CSgA 當(dāng)取當(dāng)取S=1時(shí)，稱為臨界穩(wěn)定時(shí)，稱為臨界穩(wěn)定，其電壓增益稱為，其電壓增益稱為臨界臨界穩(wěn)定電壓增益穩(wěn)定電壓增益。 實(shí)際中常取實(shí)際中常取S=5，此時(shí)電壓增益稱為，此時(shí)電壓增益稱為最大穩(wěn)定增益最大穩(wěn)定增益。即為。即

4、為 cbommaxuo5 . 2 CgA 1.2.1 (8)1.2.1(4)32. 提高放大器的穩(wěn)定性的方法提高放大器的穩(wěn)定性的方法: : 一是從晶體管本身想辦法，一是從晶體管本身想辦法，減小其反向傳輸導(dǎo)納減小其反向傳輸導(dǎo)納yre的值的值。 二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法有有中和法與失配法中和法與失配法。 中和法中和法通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋電路電路(中和電路中和電路)，來抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)，來抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)yre的反饋?zhàn)?/p>

5、用。的反饋?zhàn)饔谩?CL1L2VT1VT2CNCbciN if 用一個(gè)電容用一個(gè)電容CN來抵消來抵消yre的虛部的虛部(反饋電容反饋電容)的影響，就可達(dá)到中和的目的。的影響，就可達(dá)到中和的目的。 固定的中和電容固定的中和電容CN只能在只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用，對(duì)其起到完全中和的作用，對(duì)其它頻率只能有部分中和作用。也就是說它頻率只能有部分中和作用。也就是說中和電路的效果很有限。中和電路的效果很有限。 CNCL2L1VT2VT1EC交流交流等效等效電路電路4 失配法失配法通過增大負(fù)載導(dǎo)納通過增大負(fù)載導(dǎo)納YL，進(jìn)而增大總回路導(dǎo)納，使，進(jìn)而增大總回路導(dǎo)納，使輸出電路嚴(yán)重失配輸出電

6、路嚴(yán)重失配，輸出電壓相應(yīng)減小輸出電壓相應(yīng)減小,從而使輸出端反饋到從而使輸出端反饋到輸入端的電流輸入端的電流減小減小,對(duì)輸入端的影響也就減小。對(duì)輸入端的影響也就減小。失配法以犧牲失配法以犧牲增益來換取電路的穩(wěn)定增益來換取電路的穩(wěn)定。 用兩只晶體管按共發(fā)一共基方式連接成一個(gè)復(fù)合管是經(jīng)常用兩只晶體管按共發(fā)一共基方式連接成一個(gè)復(fù)合管是經(jīng)常采用的一種失配法。采用的一種失配法。 VT1VT2 由于共基電路的由于共基電路的輸入導(dǎo)納較大輸入導(dǎo)納較大，當(dāng)它，當(dāng)它和和輸出導(dǎo)納較小的輸出導(dǎo)納較小的共發(fā)電路連接時(shí)，相當(dāng)共發(fā)電路連接時(shí)，相當(dāng)于增大共發(fā)電路的負(fù)載導(dǎo)納而使之于增大共發(fā)電路的負(fù)載導(dǎo)納而使之失配失配，從而使共發(fā)

7、晶體管內(nèi)部反饋從而使共發(fā)晶體管內(nèi)部反饋減弱減弱，穩(wěn)定性，穩(wěn)定性大大提高。大大提高。 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，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，但電流增益仍較大；而共基電路雖然電流增益接近但電流增益仍較大；而共基電路雖然電流增益接近1，但電壓增，但電壓增益卻較大。所以益卻較大。所以二者級(jí)聯(lián)后，互相補(bǔ)償二者級(jí)聯(lián)后，互相補(bǔ)償，電壓增益和電流增益，電壓增益和電流增益都比較大，而且共發(fā)一共基電路的都比較大，而且共發(fā)一共基電路的上限頻率很高上限頻率很高。 分立原件的設(shè)備基本淘汰分立原件的設(shè)備基本淘汰,因?yàn)殡娐氛{(diào)節(jié)太麻煩。因?yàn)殡娐氛{(diào)節(jié)太麻煩。我們學(xué)習(xí)它只是用來了解其

8、基本工作原理。我們學(xué)習(xí)它只是用來了解其基本工作原理。51.3 集中選頻放大器集中選頻放大器 利用利用集中（成）濾波器集中（成）濾波器和和寬帶放大器寬帶放大器相結(jié)合，做成的選相結(jié)合，做成的選頻放大器，具有特性一致，成本低廉，便于頻放大器，具有特性一致，成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn)的特的特點(diǎn)，所以，在大量生產(chǎn)的電子設(shè)備中，選頻放大器無一例外點(diǎn)，所以，在大量生產(chǎn)的電子設(shè)備中，選頻放大器無一例外地使用集中（成）濾波器和寬帶放大器相結(jié)合的模式地使用集中（成）濾波器和寬帶放大器相結(jié)合的模式。集中選頻放大器的組成集中選頻放大器的組成寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成濾波器波器寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成

9、濾波器波器前置放前置放大器大器61.3.1 集中選頻濾波器集中選頻濾波器 集中選頻濾波器包括集中選頻濾波器包括LC集中選頻濾波器集中選頻濾波器、石英晶、石英晶體濾波器、體濾波器、陶瓷濾波器陶瓷濾波器和聲表面波濾波器。和聲表面波濾波器。1、LC集中選頻濾波器集中選頻濾波器CC1L1CC2L2CC3L3C前置放置放大 器寬帶集成寬帶集成放大器放大器LC集中選頻濾波器集中選頻濾波器多節(jié)多節(jié)LC組合，最后組合，最后使其幅頻特性曲線使其幅頻特性曲線達(dá)到比較接近理想達(dá)到比較接近理想的矩形曲線。的矩形曲線。72.石英晶體濾波器石英晶體濾波器CqrqLqC0Lq1Lq3C0Lq5Cq1Cq3Cq5a.晶體符號(hào)

10、晶體符號(hào)b.基頻及各次泛音基頻及各次泛音 的等效電路的等效電路b.基頻附近基頻附近 的等的等效電路效電路 各諧波相隔較遠(yuǎn)各諧波相隔較遠(yuǎn),互相影響很小互相影響很小,對(duì)于某一具對(duì)于某一具體應(yīng)用體應(yīng)用,只需考慮此頻率附近的電路特性只需考慮此頻率附近的電路特性. 一般一般Cq很小很小,Lq很大很大,rq也較小，所以也較小，所以,品質(zhì)品質(zhì)因素可以達(dá)到因素可以達(dá)到幾萬至幾百萬幾萬至幾百萬,故故選擇性很好選擇性很好.8 2 2 石英晶體的基本特性與等效電路石英晶體的基本特性與等效電路晶片的壓電效應(yīng)晶片的壓電效應(yīng) 在石英晶片的兩個(gè)面間加一電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生在石英晶片的兩個(gè)面間加一電場(chǎng)，晶片會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變機(jī)械形變

11、( (反反) )。反之，在晶片兩個(gè)面間上施加機(jī)。反之，在晶片兩個(gè)面間上施加機(jī)械力，則在相應(yīng)方向產(chǎn)生電場(chǎng)械力，則在相應(yīng)方向產(chǎn)生電場(chǎng)( (正正) )。這種機(jī)電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為這種機(jī)電相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象稱為壓壓電效應(yīng)。電效應(yīng)。加交變電壓加交變電壓機(jī)械變形振動(dòng)機(jī)械變形振動(dòng)產(chǎn)生交變電壓產(chǎn)生交變電壓。石英晶體的基本特性石英晶體的基本特性壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)( (正、反正、反）石英的化學(xué)成分為石英的化學(xué)成分為 siosio2 2 ，晶體呈六角錐型，具有晶體呈六角錐型，具有各向異性各向異性的特性。的特性。按一定方位切下的一個(gè)薄片稱按一定方位切下的一個(gè)薄片稱晶片晶片。壓電諧振：壓電諧振：當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片固有

12、頻當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片固有頻率相等時(shí)，率相等時(shí)，振幅振幅最大。最大。9石英晶體等效電路石英晶體等效電路CqrqLq C0符號(hào)符號(hào)C C0 0：靜態(tài)電容：靜態(tài)電容L Lq q：模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性：模擬機(jī)械振動(dòng)的慣性C Cq q：模擬晶片的彈性：模擬晶片的彈性r rq q ：模擬晶片振動(dòng)時(shí)的：模擬晶片振動(dòng)時(shí)的 磨擦損耗磨擦損耗石英晶體的電抗石英晶體的電抗- -頻率特性（忽略頻率特性（忽略rq ) ) 1() 1(111232qqqooqqqqqoqqoCLCCCCLjCLjCjCjCjLjCjX)() 1(22oqqqoqqCCLCCCLXB45型型1MHz中等精度晶體的等效參數(shù)：中等精度晶

13、體的等效參數(shù)：L Lq q=4.00H=4.00HC Cq q=0.0063pF=0.0063pFr rq q=100 200=100 200C0=23pF10石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí)石英晶體在并聯(lián)諧振時(shí), ,電抗為電抗為并聯(lián)諧振頻率：并聯(lián)諧振頻率： )() 1(22oqqqoqqCCLCCCLXf fq qffffp p：呈感性，且：呈感性，且等效等效Q Q值很高。值很高。ffffffp p：呈容性。：呈容性。f=ff=fq q：呈電阻性。：呈電阻性。oqqqoqoqqpCCCLCCCCLf12121qqqCLf21石英晶體在串聯(lián)諧振時(shí)，石英晶體在串聯(lián)諧振時(shí)，電抗為電抗為0 0 ，等效為小電阻。

14、，等效為小電阻。串聯(lián)諧振頻率：串聯(lián)諧振頻率：X Xf f0 0f fq qf fp p容性容性容性容性感性感性電阻性電阻性oqqpCCff1)qpqoffCC若若Cq/C0=0.002,則，則，fp與與fq的相的相對(duì)頻率間隔僅為千分之二。對(duì)頻率間隔僅為千分之二。1311串聯(lián)諧振頻率的調(diào)整CS)()(122oqqSoSSoqqSoqSCCLCCCCCCLCCCCXXpSqSoqqqsfffCCCCLf121)211(qSoCCC)(21 (SoqqSCCCff)(2SoqqqSCCCfff頻率相對(duì)頻率相對(duì)變化量：變化量：CqRqLq C0XoqqqpCCfff2串并聯(lián)諧振串并聯(lián)諧振頻率更接近。頻

15、率更接近。12 CL晶體諧振器與一般晶體諧振器與一般LC振蕩回路振蕩回路比較，有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：比較，有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)： 133 .陶瓷濾波器陶瓷濾波器圖圖aC1R1L1C01C2R2L2C02陶瓷濾波器及其等效電路陶瓷濾波器及其等效電路二端口的陶瓷濾波器的原理電路二端口的陶瓷濾波器的原理電路 性能較好的陶瓷濾波器通常是將多個(gè)性能較好的陶瓷濾波器通常是將多個(gè)陶瓷濾波器陶瓷濾波器接成接成T型或型或 型型 型網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成的。型網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成的。14圖圖b 多個(gè)陶瓷片的組合多個(gè)陶瓷片的組合合理選擇串并聯(lián)陶瓷片的諧振頻率進(jìn)行組合，合理選擇串并聯(lián)陶瓷片的諧振頻率進(jìn)行組合，可以得到可以得到理想理想的衰減特性的衰

16、減特性.15n+1=54 4聲表面波濾波器聲表面波濾波器 (壓電效應(yīng)壓電效應(yīng),電聲換能電聲換能) SAWF 表面波表面波傳播方向傳播方向聲表面波濾波器是一種以鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛或石英等聲表面波濾波器是一種以鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛或石英等壓電材料壓電材料為基體構(gòu)成的一種為基體構(gòu)成的一種電聲電聲換能元件換能元件。 體積小、重量輕。體積小、重量輕。 中心頻率可以適合于中心頻率可以適合于高頻、超高頻高頻、超高頻（幾（幾MHz1GHz）工作。幅頻特性為：）工作。幅頻特性為：00000sin2sin2)(NNNAxxNAHLRSRSu結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖n/2發(fā)送叉指發(fā)送叉指換能器換能器接收叉指接收叉指換能器換能

17、器16 接入實(shí)際電路時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)良好的匹配。接入實(shí)際電路時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)良好的匹配。(有三次反射現(xiàn)象有三次反射現(xiàn)象) 用與集成電路相同的平面加工工藝。制造簡(jiǎn)單、重復(fù)性好。用與集成電路相同的平面加工工藝。制造簡(jiǎn)單、重復(fù)性好。 在接入實(shí)際電路時(shí)，會(huì)有一定的在接入實(shí)際電路時(shí)，會(huì)有一定的損耗損耗 。 相對(duì)通頻帶有時(shí)可以達(dá)到相對(duì)通頻帶有時(shí)可以達(dá)到50%。(寬寬）SAWF圖圖 1.58SAWF在電路中的畫法在電路中的畫法17表面聲波濾波器表面聲波濾波器 的頻率特性的頻率特性0ff0N1N2SA02NAN2N10ff040706050403020104645444342414847一種用于通信機(jī)的表一種用于通信

18、機(jī)的表面聲波濾波器特性面聲波濾波器特性均勻叉指形表面聲波均勻叉指形表面聲波濾波器幅頻特性曲線濾波器幅頻特性曲線18例：含有聲表面波濾波器例：含有聲表面波濾波器的放大電路的放大電路主主中中放放聲表面波聲表面波濾波器（濾波器（SAWF）匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)中放電視機(jī)中放電路：電路：實(shí)現(xiàn)良好實(shí)現(xiàn)良好的的匹配，提供一定匹配，提供一定的的增益增益 。sUbCCCVeR1C1bR2bRcR2CcLSR191.3.2集成寬帶放大器集成寬帶放大器寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成濾波器波器寬帶放寬帶放大器大器集成濾集成濾波器波器前置放前置放大器大器目前，寬帶集成電路的型號(hào)很多，應(yīng)用時(shí)，查目前，寬帶集成電路的型號(hào)

19、很多，應(yīng)用時(shí)，查集成電路手冊(cè)，找一種合適的集成電路，選配集成電路手冊(cè)，找一種合適的集成電路，選配一個(gè)合適的選頻器件。組成集成選頻放大電路。一個(gè)合適的選頻器件。組成集成選頻放大電路。201.4 電噪聲電噪聲（1） 噪聲的現(xiàn)象：噪聲的現(xiàn)象：沙沙聲沙沙聲，雪花背景和波紋線等，雪花背景和波紋線等（2）噪聲的危害：影響正常的接收效果，甚至將信號(hào)淹沒）噪聲的危害：影響正常的接收效果，甚至將信號(hào)淹沒在噪聲中，使其無法接收。在噪聲中，使其無法接收。（3）噪聲的）噪聲的特點(diǎn)特點(diǎn)1 隨機(jī)性隨機(jī)性.2 出現(xiàn)正負(fù)電壓的概率相等出現(xiàn)正負(fù)電壓的概率相等,即即平均電壓為零平均電壓為零.3 熱噪聲隨溫度的變化而變化熱噪聲隨溫

20、度的變化而變化。電阻熱噪聲的電壓波形圖電阻熱噪聲的電壓波形圖21（4）噪聲的分類）噪聲的分類噪聲噪聲來自內(nèi)部的器件（來自內(nèi)部的器件（內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲）來自外部的干擾（外部噪聲）來自外部的干擾（外部噪聲）內(nèi)部噪聲主要有電阻的內(nèi)部噪聲主要有電阻的熱噪聲熱噪聲，晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲。1.4.1 電阻熱噪聲電阻熱噪聲電阻熱噪聲是由電阻內(nèi)部自由電子的電阻熱噪聲是由電阻內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的?；谠氲摹；谠肼暤奶攸c(diǎn)，不可能用描述其它電信號(hào)的方法來描述噪聲。通聲的特點(diǎn)，不可能用描述其它電信號(hào)的方法來描述噪聲。通常采用常采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行描述。統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行描述。理論和

21、實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度為理論和實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)溫度為T(K)時(shí)，阻值為時(shí)，阻值為R的電阻所產(chǎn)生的電阻所產(chǎn)生的的噪聲噪聲電流電流功率譜密度和噪聲功率譜密度和噪聲電壓電壓功率譜密度功率譜密度分別為：分別為：kTRfSRkTfSUI4)(/4)(K為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù)單位頻帶內(nèi)的噪聲電單位頻帶內(nèi)的噪聲電流和電壓均方根值流和電壓均方根值22 在頻帶寬度在頻帶寬度B內(nèi)產(chǎn)生的熱噪聲內(nèi)產(chǎn)生的熱噪聲電流均方根值電流均方根值和和電壓均方根值電壓均方根值分別為：分別為：BfSUBfSIUnIn)()(22所以，一個(gè)實(shí)際電阻可以分別用聲噪電壓源與理所以，一個(gè)實(shí)際電阻可以分別用聲噪電壓源與理想電阻的串聯(lián)或噪聲電流源與理

22、想電阻的并聯(lián)來想電阻的串聯(lián)或噪聲電流源與理想電阻的并聯(lián)來表示。表示。圖圖 1 .64 電阻熱噪聲等效電路電阻熱噪聲等效電路 kTBRdtuTUTnTn41022limRR G(a)(b)kTBRUn42kTBGIn42理想理想實(shí)際實(shí)際23KTBRBfSUKTBGBfSIUnIn4)(4)(22)(1014. 31010510/2901038. 14/4)(1016. 810105102901038. 1442215323221053232ARKTBIVKTBRUnn 噪聲電壓均方噪聲電壓均方根根值及噪聲電流均方值及噪聲電流均方根根值值與與電阻值、帶寬和絕對(duì)溫度有關(guān)電阻值、帶寬和絕對(duì)溫度有關(guān)。例

23、如：一個(gè)例如：一個(gè)510K的電阻，在的電阻，在T=290K,B=100KHz時(shí)時(shí)的噪聲電壓和噪聲電流均方根值分別為：的噪聲電壓和噪聲電流均方根值分別為：24 當(dāng)多個(gè)元件串聯(lián)時(shí)，總噪聲電壓等于各個(gè)電阻所當(dāng)多個(gè)元件串聯(lián)時(shí)，總噪聲電壓等于各個(gè)電阻所產(chǎn)生的噪聲電壓的均方產(chǎn)生的噪聲電壓的均方根根值的和。值的和。 當(dāng)多個(gè)元件并聯(lián)時(shí)，總噪聲電流等于各個(gè)電導(dǎo)當(dāng)多個(gè)元件并聯(lián)時(shí)，總噪聲電流等于各個(gè)電導(dǎo)所產(chǎn)生的噪聲電流的均方根值的和。所產(chǎn)生的噪聲電流的均方根值的和。例例1.5 計(jì)算兩個(gè)并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓均方計(jì)算兩個(gè)并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓均方根根值，設(shè)值，設(shè)R1和和R2兩個(gè)電阻的溫度兩個(gè)電阻的溫度T相同。相同。1

24、R2R2nU1R2R2nU21nI22nI1R2R2nU21nU22nU并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓并聯(lián)電阻兩端的噪聲電壓25解解 (1) 利用電流源進(jìn)行計(jì)算：利用電流源進(jìn)行計(jì)算：1R2R2nU1R2R2nU21nI22nI212122121221222122212222211214)()(4)()(44)(4)(RRRRKTBGGGGKTBGGIUGGKTBIIIKTBGBfSIKTBGBfSInnnnnInIn 所以所以,計(jì)算噪聲電壓均方計(jì)算噪聲電壓均方根根值時(shí)，可以值時(shí)，可以先算出電阻的并聯(lián)值先算出電阻的并聯(lián)值再乘以再乘以4KTB得到噪聲電壓均方根值得到噪聲電壓均方根值。26（2）利用電壓源進(jìn)

25、行計(jì)算）利用電壓源進(jìn)行計(jì)算1R2R2nU1R2R2nU21nU22nU222211214)(4)(KTBRBfSUKTBRBfSUUnUn計(jì)算總噪聲電壓時(shí)，將計(jì)算總噪聲電壓時(shí)，將兩個(gè)噪聲電壓當(dāng)作兩個(gè)兩個(gè)噪聲電壓當(dāng)作兩個(gè)電壓源，利用電壓源，利用疊加原理疊加原理進(jìn)行計(jì)算，先計(jì)算出兩進(jìn)行計(jì)算，先計(jì)算出兩個(gè)噪聲電壓分量個(gè)噪聲電壓分量212212222222212121)()()()(RRRUURRRUUnnnn先求出兩個(gè)電阻各自先求出兩個(gè)電阻各自的噪聲電壓均方的噪聲電壓均方根根值值分分壓壓關(guān)關(guān)系系27212122121212212122212122122222112122122222212122212

26、4)()(4)(44)(4)(4)()()()(RRRRKTBRRRRRKTBRRRRKTBRRKTBRRRRKTBRRRRKTBRRRRURRRUUUUnnnnn然后進(jìn)行疊加然后進(jìn)行疊加兩種方法計(jì)兩種方法計(jì)算結(jié)果相同算結(jié)果相同28 1.4.2 晶體三極管的噪聲晶體三極管的噪聲 晶體三極管噪聲是放大器內(nèi)部固有噪聲的一個(gè)晶體三極管噪聲是放大器內(nèi)部固有噪聲的一個(gè)重要來源重要來源，主要包括以下四部分：主要包括以下四部分： 1.熱噪聲熱噪聲 構(gòu)成晶體管發(fā)射區(qū)，基區(qū)，集電區(qū)的構(gòu)成晶體管發(fā)射區(qū)，基區(qū)，集電區(qū)的體電阻、引線電阻體電阻、引線電阻均均會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，其中以基區(qū)體電阻會(huì)產(chǎn)生熱噪聲，其中以基區(qū)體電阻

27、的影響為主。的影響為主。 2. 散彈（粒）噪聲散彈（粒）噪聲 02)(qIfSI(1 144) 載流子流過載流子流過PN結(jié)時(shí)隨機(jī)起伏所產(chǎn)生的噪聲結(jié)時(shí)隨機(jī)起伏所產(chǎn)生的噪聲,用噪聲均方電用噪聲均方電流功率譜密度表示流功率譜密度表示bbr0I為通過為通過PN結(jié)的正向平均電流結(jié)的正向平均電流,q是每個(gè)載流子所載的電荷量是每個(gè)載流子所載的電荷量293. 分配噪聲：由集電極、基極電流分配比發(fā)生起伏變化分配噪聲：由集電極、基極電流分配比發(fā)生起伏變化而引起的噪聲而引起的噪聲4 .閃爍（閃爍（1/f)噪聲：由于材料及制造工藝水平造成表面清噪聲：由于材料及制造工藝水平造成表面清潔處理不好而引起的噪聲。主要在潔處理

28、不好而引起的噪聲。主要在低頻段低頻段起作用。起作用。(忽略忽略) 1.4.3 場(chǎng)效應(yīng)管噪聲場(chǎng)效應(yīng)管噪聲 必須指出，晶體管中的噪聲，在實(shí)際放大器中將同時(shí)必須指出，晶體管中的噪聲，在實(shí)際放大器中將同時(shí)起作用并參與放大。單獨(dú)測(cè)量每項(xiàng)噪聲不太方便，工程上起作用并參與放大。單獨(dú)測(cè)量每項(xiàng)噪聲不太方便，工程上通?？紤]總噪聲系數(shù)。通?？紤]總噪聲系數(shù)。場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲主要是場(chǎng)效應(yīng)管的噪聲主要是溝道電阻的熱噪聲、溝道電阻的熱噪聲、其次是其次是柵極柵極漏電流產(chǎn)生的散彈噪聲。漏電流產(chǎn)生的散彈噪聲。溝道電阻的熱噪聲通過溝道和溝道電阻的熱噪聲通過溝道和柵極電容的耦合作用在柵極上的柵極電容的耦合作用在柵極上的感應(yīng)噪聲感應(yīng)噪聲

29、,場(chǎng)效應(yīng)管的場(chǎng)效應(yīng)管的閃閃爍噪聲爍噪聲同樣同樣可以忽略。可以忽略。電流噪聲譜密度與頻率近似成反比電流噪聲譜密度與頻率近似成反比.301.4.4 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 在高頻電路中，為了使放大器能夠正常工作，除了要滿足增益、在高頻電路中，為了使放大器能夠正常工作，除了要滿足增益、通頻帶、選擇性、穩(wěn)定性要求以外，通頻帶、選擇性、穩(wěn)定性要求以外，還應(yīng)該對(duì)放大器的內(nèi)部噪聲進(jìn)還應(yīng)該對(duì)放大器的內(nèi)部噪聲進(jìn)行限制行限制，即對(duì)放大器輸出端提出滿足一定信噪比的要求。，即對(duì)放大器輸出端提出滿足一定信噪比的要求。某點(diǎn)某點(diǎn)信號(hào)功率與噪聲功率之比簡(jiǎn)稱為（信號(hào)功率與噪聲功率之比簡(jiǎn)稱為（該點(diǎn)的該點(diǎn)的）信噪比信噪比，通常，通常用分

30、貝表示。用分貝表示。)(lg10dBPPNSnS1. 放大器噪聲系數(shù)的定義放大器噪聲系數(shù)的定義 放大器的放大器的噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)NF定義為定義為輸入端輸入端的信號(hào)噪聲功的信號(hào)噪聲功率比與率比與輸出端輸出端的的信號(hào)噪聲功率比的比值信號(hào)噪聲功率比的比值, 即即:倍 PPPPNnoSoniSiF(1-146)(1-147)NF ？131)(/lg10dBPPPPNnoSoniSiF噪聲系數(shù)采用噪聲系數(shù)采用分貝分貝表示，則寫為：表示，則寫為： 由于放大器對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行相同的放大，而且由于放大器對(duì)信號(hào)和噪聲進(jìn)行相同的放大，而且放放大器本身會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲大器本身會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，所以輸入信號(hào)與噪聲之比

31、，所以輸入信號(hào)與噪聲之比總是大于輸出信號(hào)與噪聲之比，于是，總是大于輸出信號(hào)與噪聲之比，于是，噪聲系數(shù)是一噪聲系數(shù)是一個(gè)大于個(gè)大于1的數(shù)。的數(shù)。2su2nuSRLRnaoPPBG,放大器放大器放大器噪聲系數(shù)的等效電路放大器噪聲系數(shù)的等效電路(1-148)32倍 PGPPPPPPPPPNniPnoniSonoSinoSoniSiF噪聲系數(shù)的表達(dá)式可以改寫為：噪聲系數(shù)的表達(dá)式可以改寫為： 放大器輸出放大器輸出總噪聲總噪聲等于等于輸入噪聲經(jīng)放大器放大以后的輸入噪聲經(jīng)放大器放大以后的噪聲噪聲加上加上放大器本身產(chǎn)生的噪聲功率之和放大器本身產(chǎn)生的噪聲功率之和，所以：，所以：naoniPnoPPGP由此可得噪

32、聲系數(shù)的表達(dá)式為：由此可得噪聲系數(shù)的表達(dá)式為：niPnaoFPGPN 1噪聲系數(shù)大于噪聲系數(shù)大于1，即通過放大器后，信噪比將變小。，即通過放大器后，信噪比將變小。(1-149)(1-150)(1-151)niPFnaoPGNP)1(332.多級(jí)放大器噪聲系數(shù)的計(jì)算多級(jí)放大器噪聲系數(shù)的計(jì)算 按照前級(jí)的總噪聲作為噪聲源經(jīng)本級(jí)進(jìn)行放大，加上本按照前級(jí)的總噪聲作為噪聲源經(jīng)本級(jí)進(jìn)行放大，加上本級(jí)產(chǎn)生的噪聲之和為輸出噪聲的原則，對(duì)各級(jí)進(jìn)行依次計(jì)算，級(jí)產(chǎn)生的噪聲之和為輸出噪聲的原則，對(duì)各級(jí)進(jìn)行依次計(jì)算，可得輸出總噪聲系數(shù)?？傻幂敵隹傇肼曄禂?shù)。放大器放大器1放大器放大器211,naoPPBG22,naoPPB

33、G2su2nuSR1 iR1OR2iR2ORLR0220121naPnaPPninoPGPGGPP2220211101) 1() 1(PniFnaPniFnaGPNPGPNP(1-152)(1-153)(1-154)34考慮電路考慮電路（共軛（共軛) )匹配匹配:1211PFFFGNNNKTBRKTBRRUPPnnini444221 將將152，153，154帶入帶入149式可以求得兩級(jí)式可以求得兩級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：放大器總噪聲系數(shù)為：倍 )1(21213121111npPPFnPPFPFFFGGGNGGNGNNN依次類推，可以求出依次類推，可以求出n級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：級(jí)放大器總噪聲系

34、數(shù)為： 由此可知，對(duì)于多級(jí)放大器的總噪聲系數(shù)，主要取決于由此可知，對(duì)于多級(jí)放大器的總噪聲系數(shù)，主要取決于第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和功率增益，所以，為了降低系統(tǒng)第一級(jí)放大器的噪聲系數(shù)和功率增益，所以，為了降低系統(tǒng)噪聲，應(yīng)該選噪聲，應(yīng)該選低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件，并盡并盡量提高第一級(jí)放大器的功率增益。量提高第一級(jí)放大器的功率增益。(1-155)(1-156)35例例16 某接收機(jī)由高放，混頻，中放三級(jí)電路級(jí)聯(lián)而成，混頻某接收機(jī)由高放，混頻，中放三級(jí)電路級(jí)聯(lián)而成，混頻器的功率增益為器的功率增益為0.2，噪聲系數(shù)為，噪聲系數(shù)為10dB,中放噪聲系數(shù)為中放噪聲系數(shù)為6dB,

35、高放高放噪聲系數(shù)為噪聲系數(shù)為3dB,如果要求加入高放后，使接收機(jī)的總噪聲系數(shù)降如果要求加入高放后，使接收機(jī)的總噪聲系數(shù)降低為加入前的低為加入前的1/10，則高放的功率增益應(yīng)為多少。，則高放的功率增益應(yīng)為多少。解：先進(jìn)行分貝到數(shù)值倍數(shù)的轉(zhuǎn)換解：先進(jìn)行分貝到數(shù)值倍數(shù)的轉(zhuǎn)換倍，倍倍，46101023321dBNdBNdBNFFF倍252 . 014101232PFFFGNNN倍5 . 210/2510/FFNN未接高放時(shí)兩級(jí)總噪聲系數(shù)為：未接高放時(shí)兩級(jí)總噪聲系數(shù)為：加高放以后要求的總噪聲系數(shù)應(yīng)為加高放以后要求的總噪聲系數(shù)應(yīng)為：高放高放1混頻混頻2中放中放32.02pG?1pG365 . 210/25

36、FN5 . 211213121PPFPFFFGGNGNNN)(8 .164825 . 22 . 0/ ) 14() 110(/ ) 1() 1(12321dBNNGNNGFFPFFP倍加高放后接收機(jī)噪聲系數(shù)應(yīng)為加高放后接收機(jī)噪聲系數(shù)應(yīng)為即三級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：即三級(jí)放大器總噪聲系數(shù)為：從而求得高頻放大器的增益為：從而求得高頻放大器的增益為：37 由本例可知由本例可知第一級(jí)噪聲系數(shù)第一級(jí)噪聲系數(shù)和和功率增益功率增益對(duì)對(duì)總噪聲系數(shù)總噪聲系數(shù)的影響之大，的影響之大，所以，為了降低系統(tǒng)噪聲，應(yīng)該選所以，為了降低系統(tǒng)噪聲，應(yīng)該選低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件，低噪聲器件作為第一級(jí)放大元件，并盡量提高第一

37、級(jí)放大器的增益并盡量提高第一級(jí)放大器的增益。后面各級(jí)對(duì)總噪聲系數(shù)均有影響，后面各級(jí)對(duì)總噪聲系數(shù)均有影響，但越到后面影響越小。但越到后面影響越小。38本章小結(jié)本章小結(jié)LC選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)：Rp、f0、Q、B、K0.1、部分接入系數(shù)等。、部分接入系數(shù)等。高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器：等效電路、（電壓）增益、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器：等效電路、（電壓）增益、B、 K0.1、 f0、 QL，放大器不穩(wěn)定的原因與穩(wěn)定措施，穩(wěn)定系數(shù)，放大器不穩(wěn)定的原因與穩(wěn)定措施，穩(wěn)定系數(shù)S，噪聲的，噪聲的特點(diǎn)及來源，噪聲的表示特點(diǎn)及來源，噪聲的表示方法方法，信噪比（，信噪比（位置位置），噪聲系數(shù)。多），噪聲系數(shù)。多級(jí)放大器的噪聲系

38、數(shù)。級(jí)放大器的噪聲系數(shù)。集中選頻濾波器：集中集中選頻濾波器：集中LC、晶體、陶瓷、聲表面波。、晶體、陶瓷、聲表面波。多級(jí)單調(diào)諧放大器。電壓增益（多級(jí)單調(diào)諧放大器。電壓增益（注意單位，分貝為各級(jí)放大注意單位，分貝為各級(jí)放大器和，倍則為各級(jí)放大器的積器和，倍則為各級(jí)放大器的積）、）、B（頻率縮小系數(shù)）、（頻率縮小系數(shù)）、 K0.1（多級(jí)放大器的選擇性的極限值為（多級(jí)放大器的選擇性的極限值為2.56）。）。39例：如圖，抽頭回路由電流源激勵(lì)，忽略回路本身的固有損耗，例：如圖，抽頭回路由電流源激勵(lì)，忽略回路本身的固有損耗，試求諧振時(shí)回路兩端電壓試求諧振時(shí)回路兩端電壓 的表示式及回路帶寬。的表示式及回路

39、帶寬。)(tupF2000pF2000500H10tmAi710cos+-解：由于忽略了回路本身的固有損耗，因解：由于忽略了回路本身的固有損耗，因此可以認(rèn)為此可以認(rèn)為.0Q回路總電容為：回路總電容為：pFCCCCC10002121諧振角頻率為：諧振角頻率為：sradLC/10170電阻電阻 的接入系數(shù)為：的接入系數(shù)為：LR21212CCCp等效到回路兩端的電阻為：等效到回路兩端的電阻為：200012LLRpR諧振時(shí)回路兩端電壓：諧振時(shí)回路兩端電壓：)(10cos2)(7VtRituLCLRi40CLRi回路品質(zhì)因素為：回路品質(zhì)因素為：2010020000LRQLL故回路帶寬為：故回路帶寬為：)

40、(802021070kHzQfBL則回路等效電路圖如右：則回路等效電路圖如右：41解解: 1.有載有載f0: 等效電電路如下等效電電路如下sCsRCpRLRLpFCCCCCCCLL3 .13)()(1212pFCCCS3 .18MHzLCf6 .412102.:PRKLQRP9 .20001.4 在圖所示電路中，在圖所示電路中，,10,5,10,40,8 . 021kRpFCpFCpFCHLSS.100,5,100QkRpFCLL試求回路在有載情況下的諧振頻率試求回路在有載情況下的諧振頻率、0f(不計(jì)不計(jì) )、LSRR和.BQL值和通頻帶SCSRLLR2C1CLC42SRRRgLPS6107 .2361112 .2010LgQ L4.MHzQffBL06. 2207 . 03.KpRRLL25.112SCSRLLR2C1CLC3211 CCCp pFCCCL202 43 Cg44VT1N1N2解解: 畫交流等效電路如下畫交流等效電路如下:Lyie1. Y參數(shù)微變等效電路：參數(shù)微變等效電路：VT1N1N2yieyoeyreuceyfeubeyie.Sgpgggiee622001041641122NNpSLQg50001072.31Sge6010200Sgie610286045.pFCpCCCieoe3.2