小信號放大器高頻電子電路2..1PPT課件

1、12.2高頻小信號調(diào)諧放大器高頻小信號調(diào)諧放大器 直直流流放放大大器器 小小信信號號低低頻頻放放大大器器：低低頻頻寬寬帶帶放放大大器器 小小信信號號放放大大器器： 交交流流放放大大器器 小小信信號號高高頻頻放放大大器器： 高高頻頻窄窄帶帶放放大大器器： 中中心心頻頻率率(幾幾百百kHz幾幾百百MHz) 高頻小信號調(diào)諧放大器高頻小信號調(diào)諧放大器high frequency small signal amplifiers概概述述 特特點點： 工工作作頻頻率率高高，中中心心頻頻率率幾幾百百 kHz幾幾百百 MHz 具具有有選選頻頻特特性性，一一般般負負載載采采用用諧諧振振回回路路 晶晶體體管管工工作

2、作在在線線性性區(qū)區(qū)，可可看看成成線線性性元元件件，可可 用用有有源源四四端端網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)參參數(shù)數(shù)微微變變等等效效電電路路來來分分析析。主主要要要要求求： （質(zhì)質(zhì)量量指指標標）2 通頻帶：通頻帶： 放大器的電壓增益下降到最大值的放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時，所對倍時，所對應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用B=2f 0.7表示。表示。2f 0.7也稱為也稱為3分貝帶寬。分貝帶寬。 f f0 2f0.7 0.7 1 0VVAA為什么要求通頻帶？為什么要求通頻帶？放大器所放大的普通都是已調(diào)制的信號，已調(diào)制的信號放大器所放大的普通都是已調(diào)制的信號，已調(diào)制的信

3、號都包含一定譜寬度，所以放大器必需有一定的通頻帶，讓必都包含一定譜寬度，所以放大器必需有一定的通頻帶，讓必要的信號頻譜分量經(jīng)過放大器。要的信號頻譜分量經(jīng)過放大器。與諧振回路一樣，放大器的通頻帶決議于回路的方式和與諧振回路一樣，放大器的通頻帶決議于回路的方式和回路的等效質(zhì)量因數(shù)回路的等效質(zhì)量因數(shù)QL。此外，放大器的總通頻帶，隨著。此外，放大器的總通頻帶，隨著級數(shù)的添加而變。并且通頻帶愈寬，放大器增益愈小。級數(shù)的添加而變。并且通頻帶愈寬，放大器增益愈小。從各種不同頻率的信號的總和有用的和有害的從各種不同頻率的信號的總和有用的和有害的中選出有用信號，抑制干擾信號的才干稱為放大器的選中選出有用信號，抑

4、制干擾信號的才干稱為放大器的選擇性。選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。擇性。選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。 矩形系數(shù)矩形系數(shù)按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實踐按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實踐曲線接近理想曲線的程度，引入曲線接近理想曲線的程度，引入“矩形系數(shù)，它表示矩形系數(shù)，它表示對鄰道干擾的抑制才干。對鄰道干擾的抑制才干。7.01.0122ffKro7 . 001. 0r0.0122ffK f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 實際 2f 0.1, 2f 0.01分別為放大倍數(shù)下降至分別為放大倍數(shù)下降至0.1和和0.01處處的帶寬，的

5、帶寬，Kr愈接近于愈接近于1越好。越好。nv0nAAdfAVf0AAVnfn 抑制比抑制比表示對某個干擾信號表示對某個干擾信號fn 的抑制才干，用的抑制才干，用dn表示。表示。An為干擾信號的放大倍數(shù)，為干擾信號的放大倍數(shù)，Av0為諧振點為諧振點f0的放大倍數(shù)。的放大倍數(shù)。 例例 Av0 = 100 An = 1 用分貝表示用分貝表示dn(dB) = 20 lgdndB40dB1001100nn)(dd指指放放大大器器的的工工作作點點，晶晶體體管管參參數(shù)數(shù)，電電路路元元件件參參數(shù)數(shù)變變化化時時，放放大大器器的的穩(wěn)穩(wěn)定定程程度度。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，

6、要要求求噪噪聲聲系系數(shù)數(shù)接接近近 1。)(/)(/nosonisiF輸出信號噪比輸出信號噪比輸入信號噪比輸入信號噪比PPPPN 以以上上這這些些要要求求相相互互之之間間即即有有聯(lián)聯(lián)系系又又有有矛矛盾盾，例例如如增增益益和和穩(wěn)穩(wěn)定定性性，通通頻頻帶帶和和選選擇擇性性等等。故應(yīng)根據(jù)需求決議主次，進展分析和討論。故應(yīng)根據(jù)需求決議主次，進展分析和討論。 CberbbCbcrbcrbeubercegm ube2.2.1 晶體管的高頻小信號等效模型晶體管的高頻小信號等效模型晶晶體體管管的的高高頻頻小小信信號號等等效效電電路路主主要要有有兩兩種種表表示示方方法法： 物物理理模模型型等等效效電電路路：混混合合

7、參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路。 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路：y 參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路。注注意意：C bc和和rbb的的存存在在對對晶晶體體管管的的高高頻頻運運用用的的十十分分不不利利的的。 Cbc將將輸輸出出交交流流電電流流反反饋饋到到輸輸入入端端，可可能能會會引引起起放放大大器器自自激激。 rbb在在共共基基電電路路中中會會引引起起高高頻頻負負載載反反饋饋，降降低低晶晶體體管管的的電電流流放放大大系系數(shù)數(shù)。 eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm ube是是基基極極電電阻阻bb 是是發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)電電阻阻eb是是集集電電結(jié)結(jié)電電阻阻cb是是發(fā)發(fā)射射結(jié)結(jié)電電容容eb

8、C是是集集電電結(jié)結(jié)電電容容cbC等等效效電電流流發(fā)發(fā)生生器器表表示示晶晶體體管管放放大大作作用用的的ebmvg)(26)(,0mVmAIggcebmm稱為跨導(dǎo)稱為跨導(dǎo)引引起起自自激激一一部部分分到到輸輸入入端端. .可可能能將將輸輸出出的的交交流流電電壓壓反反饋饋cbC系系數(shù)數(shù)降降低低晶晶體體管管的的電電流流放放大大電電路路中中引引起起高高頻頻反反饋饋, ,在在共共基bbCberbbCbcrbcrbeubercegm ubeyieyoeyreuceyfeube根根 據(jù)據(jù) 四四端端 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 的的理理 論論，兩兩個個 端端口口 的的四四 個個變變 量量，可可任任 選選二二 個個 作作自自 變變量

9、量 ，由由 所所選選 的的不不 同同 自自變變 量量和和 參參變變 量量，可可得得 六六 種種不不 同同 的的 參參 數(shù)數(shù) 系系 ， 但但 最最 常常 用用 的的 只只 有有 H,Y,Z 三三 種種 參參 數(shù)數(shù) 系系 。 +u1-+u2-i1i2在在高高頻頻電電子子線線路路中中常常采采用用 Y 參參數(shù)數(shù)系系等等效效電電路路。因因為為晶晶體體管管是是電電流流受受控控元元件件，輸輸入入輸輸出出端端都都有有電電流流，采采用用 Y參參數(shù)數(shù)系系較較方方便便，另另外外很很多多導(dǎo)導(dǎo)納納的的并并聯(lián)聯(lián)可可直直接接相相加加，使使運運算算簡簡單單。 如如果果設(shè)設(shè)電電壓壓 u1和和 u2為為自自變變量量，電電流流 i

10、1和和 i2為為參參數(shù)數(shù)量量， 可可得得 Y 參參數(shù)數(shù)系系的的約約束束方方程程： ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211+ube-+uce-ibic二二 Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 yieyoeyreuceyfeube輸入短路時的輸出導(dǎo)納0uce2oebeuiy 輸出短路時的輸入導(dǎo)納0ubebieceuiy 二二 y 參參數(shù)數(shù)等等效效電電路路+ube-+uce-ibic由由上上可可求求出出各各Y參參數(shù)數(shù): 導(dǎo)納輸出短路時的正向轉(zhuǎn)輸0ubecfeceuiy 導(dǎo)納輸入短路時的反向轉(zhuǎn)輸0ucebrebeuiy ceoebefeccerebei

11、ebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211混合混合型等效電路型等效電路從晶體管的物理機構(gòu)出發(fā)從晶體管的物理機構(gòu)出發(fā), ,用集用集中參數(shù)元件中參數(shù)元件R, CR, C和受控源和受控源來表來表示管內(nèi)的復(fù)雜關(guān)系；示管內(nèi)的復(fù)雜關(guān)系；各元件參數(shù)物理意義明確各元件參數(shù)物理意義明確, , 在在較寬的頻帶內(nèi)元件值根本較寬的頻帶內(nèi)元件值根本上與上與頻率無關(guān)；頻率無關(guān)；隨器件不同而有不少差別，隨器件不同而有不少差別，分分析和丈量不方便，析和丈量不方便， 適宜于適宜于分析分析寬頻帶小信號放大器；寬頻帶小信號放大器；Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路把晶體管作為一個有源把晶體管作為一個有源線性雙口網(wǎng)絡(luò)線

12、性雙口網(wǎng)絡(luò), 用一組網(wǎng)用一組網(wǎng)絡(luò)參數(shù)構(gòu)成其等效電路；絡(luò)參數(shù)構(gòu)成其等效電路；導(dǎo)出的表達式具有普遍導(dǎo)出的表達式具有普遍意義意義, 分析和丈量方便；分析和丈量方便；網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與頻率有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與頻率有關(guān)，適用高頻小信號諧振放適用高頻小信號諧振放大器。相對頻帶較窄大器。相對頻帶較窄僅需思索諧振頻率附近僅需思索諧振頻率附近的特性。的特性。介介紹紹幾幾個個表表征征晶晶體體管管高高頻頻特特征征的的參參數(shù)數(shù)1 截截止止頻頻率率 f定定義義：當(dāng)當(dāng) 下下降降到到低低頻頻值值0 的的21時時對對應(yīng)應(yīng)的的頻頻率率為為 f2 特特 征征 頻頻 率率Tf定定義義：當(dāng)當(dāng) 下下降降到到1 時時所所對對應(yīng)應(yīng)的的頻頻率率為為Tf f0 2/0 Tf f1由由于于晶晶體體管管的的 與與頻頻率率之之間間的的關(guān)關(guān)系系為為： ffj10 20)ff(1 有有 由由定定義義：令令1)ff(12T0可得可得 f1ff002T 3 最最高高振振蕩蕩頻頻率率maxf定定義義：晶晶體體管管的的功功率率增增益益1 pG時時的的工工作作頻頻率率為為maxf m