通信電路第二章

1、1通信電路第2章 高頻小信號(hào)放大電路授課教師：謝寧2超外差式無線電收信設(shè)備的組成（2）接收設(shè)備本地振蕩器混頻器中頻放大器檢波器(解調(diào))低頻放大器高頻諧振放大器3第2章 高頻小信號(hào)放大電路2.1 概述概述2.2 諧振放大器諧振放大器 2.3 寬頻帶放大器寬頻帶放大器 *2.4 集成高頻小信號(hào)放大電路集成高頻小信號(hào)放大電路 2.5 章末小結(jié)章末小結(jié) 42.1 概概 述述n高頻小信號(hào)放大電路高頻小信號(hào)放大電路分為q窄頻帶放大電路n中心頻率在幾百千赫茲到幾吉赫茲, 頻譜寬度在幾千赫茲到幾兆赫茲內(nèi)的微弱信號(hào)進(jìn)行線性放大, 故不但需要有一定的電壓增益, 而且需要有選頻能力。q寬頻帶放大電路n頻帶寬度為幾兆

2、赫茲甚至幾吉赫茲以上的微弱信號(hào)進(jìn)行線性放大, 故要求放大電路的下限截止頻率很低(有些要求到零頻即直流), 上限截止頻率很高。5n窄頻帶放大電路窄頻帶放大電路q由雙極型晶體管、 場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路等有源器件提供電壓增益。q由LC諧振回路、 陶瓷濾波器或聲表面波濾波器等器件實(shí)現(xiàn)選頻功能。q它有兩種主要類型：n以分立元器件為主的諧振放大器n以集成電路為主的集中選頻放大器。6n寬頻帶放大電路寬頻帶放大電路q由晶體管、 場(chǎng)效應(yīng)管或集成電路提供電壓增益。q為了展寬工作頻帶, 不但要求有源器件的高頻性能好, 而且在電路結(jié)構(gòu)上采取了一些改進(jìn)措施。n組合電路法n負(fù)反饋法n電感串并聯(lián)補(bǔ)償法7分析方法n高頻小信號(hào)放

3、大電路是線性放大電路。Y參數(shù)等效電路和混合型等效電路是分析高頻晶體管電路線性工作的重要工具。q窄帶放大器由于工作頻段較窄， 故采用晶體管Y參數(shù)等效電路進(jìn)行分析比較合適。q寬頻帶放大器中的晶體管特性宜采用混合型等效電路。8可控增益放大器n由于天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度起伏變化很大， 為了使放大器工作正常， 提供給解調(diào)器的信號(hào)電壓穩(wěn)定， 必須對(duì)接收機(jī)中高頻小信號(hào)放大電路的增益進(jìn)行控制， 即接收信號(hào)強(qiáng)時(shí)使增益減小， 接收信號(hào)弱時(shí)使增益加大。n采用反饋控制電路：控制增益控制增益。完整的電路將在第6章介紹。92.2 諧諧 振振 放放 大大 器器n高頻小信號(hào)諧振放大器作用：將微弱的有用信號(hào)進(jìn)行線性放大，并濾除不

4、需要的噪聲和干擾信號(hào)。n用途：廣播、電視、通信、雷達(dá)等等。10n諧振放大器的主要性能指標(biāo)q電壓增益q通頻帶q矩形系數(shù)q噪聲系數(shù) n由于諧振放大器的工作頻段較窄， 故采用晶體管Y參數(shù)等效電路進(jìn)行分析比較合適。11 完整的完整的h h參數(shù)模型建立參數(shù)模型建立三極管的低頻小信號(hào)模型如下圖所示。三極管的低頻小信號(hào)模型如下圖所示。雙極型三極管h參數(shù)模型12h h參數(shù)參數(shù)),(),(CEBCCEBBEvifivifvCE0BCECB0CEBCCCE0BCEBEB0CEBBEBEvviiiiivvviivvivivDDD+DDDDDDD+DDDDDDDD0CE)/(BBE11DDDvivh，稱為，稱為輸入電

5、阻輸入電阻，即，即 rbe。0B)/(CEBE12DDDivvh，稱為，稱為電壓反饋系數(shù)電壓反饋系數(shù)。0CE)/(BC21DDDviih，稱為，稱為電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)，即，即 。0B)/(CEC22DDDivih ，稱為，稱為輸出電導(dǎo)輸出電導(dǎo)，即，即1/rce。三極管的模型也可以用網(wǎng)絡(luò)方程導(dǎo)出三極管的模型也可以用網(wǎng)絡(luò)方程導(dǎo)出。三極管的輸入和輸出特性曲線如下：三極管的輸入和輸出特性曲線如下：13nh參數(shù)模型使用輸入電流和輸出電壓為獨(dú)立變參數(shù)模型使用輸入電流和輸出電壓為獨(dú)立變量，而不是輸入和輸出電壓。量，而不是輸入和輸出電壓。 nh參數(shù)模型適合參數(shù)模型適合低頻率低頻率，小信號(hào)分析；，小信號(hào)分

6、析；nh參數(shù)不適合高頻分析參數(shù)不適合高頻分析。q對(duì)于高頻分析，跨電極電容必須補(bǔ)充考慮。對(duì)于高頻分析，跨電極電容必須補(bǔ)充考慮。 14圖 2.2.1 晶體管共發(fā)射極Y參數(shù)等效電路 bebUbIcIcUce(a)bebUyiecreUybfeUyyoececUcIbI(b)現(xiàn)以共發(fā)射極接法的晶體管為例, 將其看作一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò) 完整的完整的Y Y參數(shù)模型建立參數(shù)模型建立15biebreccfeboecIy Uy UIy Uy U+(2.2.1) 相應(yīng)的參數(shù)方程為16其中, 輸入導(dǎo)納為 0cUbbieUIy反向傳輸導(dǎo)納為 0bUcbreUIy正向傳輸導(dǎo)納為 0cUbcfeUIy輸出導(dǎo)納為 0bUccoe

7、UIy17n 表示輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用。q 越大，表示晶體管的放大能力越強(qiáng)n 表示輸出電壓對(duì)輸入電流的控制作用q 表示晶體管的內(nèi)部反饋越強(qiáng)。q 存在對(duì)實(shí)際工作帶來很大危害，是諧振放大器自激的根源，同時(shí)也使分析過程變得復(fù)雜，因此應(yīng)盡可能使其減小或削弱它的影響。recy Ufeby Ufeyreyrey18n晶體管的參數(shù)可以通過測(cè)量得到。q根據(jù)參數(shù)方程, 分別使輸出端或輸入端交流短路, 在另一端加上直流偏壓和交流測(cè)試信號(hào), 然后測(cè)量輸入端或輸出端的交流電壓及交流電流的振幅和相位, 將這些測(cè)量值代入式（2.2.1）中就可求得四個(gè)導(dǎo)納參數(shù)。 q所以，Y參數(shù)又稱為短路導(dǎo)納參數(shù)短路導(dǎo)納參數(shù)。q通過

8、查閱晶體管手冊(cè)也可得到各種型號(hào)晶體管的參數(shù)。 19n需要注意的是, 參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點(diǎn)的電參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點(diǎn)的電壓、電流相量值有關(guān)壓、電流相量值有關(guān), 而且是工作頻率和靜態(tài)而且是工作頻率和靜態(tài)工作點(diǎn)的函數(shù)。工作點(diǎn)的函數(shù)。 q例如，當(dāng)發(fā)射極電流Ie增加時(shí), 輸入與輸出電導(dǎo)都將增大。當(dāng)工作頻率較低時(shí), 電容效應(yīng)的影響逐漸減弱。n所以無論是測(cè)量還是查閱晶體管手冊(cè), 都應(yīng)注意工作條件和工作頻率。 20n若若c、e極之間接有負(fù)載極之間接有負(fù)載 ，現(xiàn)利用，現(xiàn)利用Y參數(shù)推導(dǎo)晶體管參數(shù)推導(dǎo)晶體管b、e極之間的輸入導(dǎo)納極之間的輸入導(dǎo)納 。n因?yàn)橐驗(yàn)?，代入式（，代入式?.2.1）后，可求得）后，可求得n由上

9、式可見，由上式可見，由于反向傳輸導(dǎo)納由于反向傳輸導(dǎo)納yre的存在，晶體管的存在，晶體管輸入導(dǎo)納不僅與輸入導(dǎo)納不僅與yie有關(guān)，還與其他有關(guān)，還與其他Y參數(shù)以及負(fù)載有參數(shù)以及負(fù)載有關(guān)關(guān)。LYiYcLcIY U ferebiieboeLy yIYyUyY+21 為了分析方便，晶體管參數(shù)中為了分析方便，晶體管參數(shù)中輸入導(dǎo)納輸入導(dǎo)納和和輸出導(dǎo)納輸出導(dǎo)納通常通常可寫成用電導(dǎo)和電容表示的可寫成用電導(dǎo)和電容表示的直角坐標(biāo)形式直角坐標(biāo)形式, 而而正向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納和和反反向傳輸導(dǎo)納向傳輸導(dǎo)納通?？蓪懗赏ǔ？蓪懗蓸O坐標(biāo)形式極坐標(biāo)形式, 即即 yie=gie+jCie yoe=goe+jCoeyfe=|yf

10、e|fe yre=|yre|re (2.2.2) 222.2.1 單管單調(diào)諧放大器單管單調(diào)諧放大器 電路組成及特點(diǎn)電路組成及特點(diǎn)LCcCR2UCCCbR3CeR1圖 2.2.2 單管單調(diào)諧放大電路忽略反向傳輸導(dǎo)納忽略反向傳輸導(dǎo)納yre23n. 電路性能分析電路性能分析YsbIiUyieifeUyyoecUCn1pUge0cIn2LyieoULY圖 2.2.3 單管單調(diào)諧放大器的等效電路 24單管單調(diào)諧放大器的電壓增益為 iouUUA(2.2.4) 我們先求Uc與Ui的關(guān)系式, 然后求出Uc與Uo的關(guān)系, 即可導(dǎo)出Uo與Ui之比, 即電壓增益Au。 因?yàn)樨?fù)載的接入系數(shù)為2, 晶體管的接入系數(shù)為1

11、, 所以負(fù)載等效到回路兩端的導(dǎo)納為n22yie。 .25 設(shè)從集電極和發(fā)射極之間向右看的回路導(dǎo)納為 , 則 LY)1(122021ieeLynLjCjgnY+(2.2.5) 因?yàn)樨?fù)載的接入系數(shù)為2, 晶體管的接入系數(shù)為1, 所以負(fù)載等效到回路兩端的導(dǎo)納為n22yieieeLynLjCjgY2201+(2.2.11) 21LLYnY 26由于 是 上的電壓, 且 與相位相反, 因此 cULYcUcILccYUI由Y參數(shù)方程(2.2.1)可知 coeifecUyUyI+(2.2.6) (2.2.7) 代入式(2.2.6)，可得 cfeLoeiUyYyU+(2.2.8) 27根據(jù)自耦變壓器特性21/

12、,/nUUnUUpopc,有有 coUnnU12將式(2.2.8)和(2.2.9)代入式(2.2.4), 可得 (2.2.9) 1221feouioeLn n yUAUn yY +(2.2.10) 28 根據(jù)式（2.2.2）, 將式代入式（2.2.10）中, 則 121feun n yAgj Cj L +yie=gie+jCie yoe=goe+jCoeyfe=|yfe|fe yre=|yre|re (2.2.2) LY29 其中與分別為諧振回路總電導(dǎo)和總電容， g=n12goe+n22gie+ge0 C=n12Coe+n22Cie+C諧振頻率為 012fLC或 01LC30回路有載值為 00

13、1eCQgLg(2.2.14) 回路通頻帶即放大器帶寬為 02egfBWQC(2.2.15) 以上幾個(gè)公式說明, 考慮了晶體管和負(fù)載的影響之后, 放大器諧振頻率和值均有所變化。 31諧振頻率處放大器的電壓增益為 12000feuin n yUAUg其電壓增益振幅為 gynnUUAfeiu21000(2.2.17)(2.2.16)32 根據(jù)N(f)定義和式（2.2.10）, 可寫出放大器電壓增益振幅的另一種表達(dá)式， 即 120020000( )21feooiieuuAN fn n yUUUUUUfQgfAD+(2.2.18)33 由以上的分析可以得到，電壓增益幅度與晶體管參數(shù)、負(fù)載電導(dǎo)、回路諧振

14、電導(dǎo)和接入系數(shù)的關(guān)系 (1) 為了增大u0, 應(yīng)選取|yfe|大, oe小的晶體管。 (2) 為了增大u0, 要求負(fù)載電導(dǎo)小, 如果負(fù)載是下一級(jí)放大器, 則要求其ie小。 12000feuin n yUAUg(2.2.17)g=n12goe+n22gie+ge034 (3) 回路諧振電導(dǎo)e0越小, u0越大。而e0取決于回路空載值0, 與0成反比。 (4) u0與接入系數(shù)1、2有關(guān), 但不是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減關(guān)系。由于1和2還會(huì)影響回路有載值e, 而e又將影響通頻帶,所以1與2的選擇應(yīng)全面考慮, 選取最佳值。 實(shí)際放大器的設(shè)計(jì)是要在滿足通頻帶和選擇性的前提下在滿足通頻帶和選擇性的前提下, 盡可

15、能提高電壓增益盡可能提高電壓增益。 從對(duì)單管單調(diào)諧放大器的分析可知，其電壓增益取決于晶體管參數(shù)、回路與負(fù)載特性及接入系數(shù)等，所以受到一定的限制。如果要進(jìn)一步增大電壓增益，可采用多級(jí)放大器35n當(dāng)n11，n21時(shí)，00.72feuyABWC當(dāng)yfe和C為定值時(shí)（電路定了，其值也定了），帶寬增益的乘積為常數(shù)。選擇管子時(shí)應(yīng)選取yfe大的，應(yīng)減少C，但C也不能取的太小，會(huì)造成電路的不穩(wěn)定。36 【例2.1】 在圖2.2.2中, 已知工作頻率0MHz, UCC,emA。晶體管采用型高頻管。其參數(shù)在上述工作條件和工作頻率處的數(shù)值如下：gie=12mS, Cie=12 pF；goe=400S, Coe=9.

16、5pF； |yfe|=58.3mS, fe=-22； |yre|=310S, re=-88.8, 回路電感.H, 接入系數(shù)1, 2., 0。負(fù)載是另一級(jí)相同的放大器。 求諧振電壓增益振幅u0和通頻帶0.7。并問回路電容是多少時(shí), 才能使回路諧振？ （忽略re的作用。）37解解: 因?yàn)?6066001137.9 10100 230 101.4 10egSQL所以 Sgngnggieee332662202101055. 0102 . 13 . 010400109 .37+從而 321055. 0103 .583 . 033210gynnAefu38因?yàn)?pFLC20104 . 1)10302(11

17、62620又又 ieoeCnCnCC2221+所以 pFCnCnCCieoe4 . 9123 . 05 . 920222213120.55 104.3822 3.14 20 10gBWMHzC392.2.2 多級(jí)單調(diào)諧放大器多級(jí)單調(diào)諧放大器 如果多級(jí)放大器中的每一級(jí)都調(diào)諧在同一頻率同一頻率上，則稱為多級(jí)單調(diào)諧多級(jí)單調(diào)諧放大器。 設(shè)放大器有級(jí), 各級(jí)電壓增益振幅分別為u1, u2, , un, 則總電壓增益振幅是各級(jí)電壓增益振幅的乘積, 即nu1u2un 如果每一級(jí)放大器的參數(shù)結(jié)構(gòu)均相同, 根據(jù)式（2.2.18）, 則總電壓增益振幅nenfennunffQgynnAA D+2021121|)()

18、(2.2.20) (2.2.21) 40諧振頻率諧振頻率處電壓增益振幅為 nfennygnnA|210(2.2.22) 單位諧振函數(shù)為 2200211)(nennffQAAfN D+(2.2.23) 級(jí)放大器通頻帶為 11/00/.7.7022121nnenfBWfBQW D(2.2.24) 41n由上述公式可知, 級(jí)相同的單調(diào)諧放大器的總增益比單級(jí)放大器的增益提高增益提高了, 而通頻帶比單級(jí)放大器的通頻帶縮小通頻帶縮小了, 且級(jí)數(shù)越多, 頻帶越窄。n換句話說, 如多級(jí)放大器的頻帶確定以后, 級(jí)數(shù)越多, 則要求其中每一級(jí)放大器的頻帶越寬。 n因此, 增益增益和通頻帶通頻帶的矛盾是一個(gè)嚴(yán)重的問題

19、, 特別是對(duì)于要求高增益寬頻帶的放大器來說, 這個(gè)問題更為突出。 這一特性與低頻多級(jí)放大器相同這一特性與低頻多級(jí)放大器相同。 42 【例例2.2】 某中頻放大器的通頻帶為6MHz, 現(xiàn)采用兩級(jí)或三級(jí)相同的單調(diào)諧放大器, 兩種情況下對(duì)每一級(jí)放大器的通頻帶要求各是多少？ 解解: 根據(jù)式（2.2.24）, 當(dāng)n=2時(shí), 因?yàn)?1/2620.7216 10BWBWHz 所以, 要求每一級(jí)帶寬660.71/26 109.3 109.321BWHzMHz43同理, 當(dāng)時(shí), 要求每一級(jí)帶寬 660.71/36 1011.8 1011.821BWHzMHz根據(jù)矩形系數(shù)定義, 當(dāng)ff0.1時(shí),ennQffBW0

20、/11 . 01 . 011002D所以, 級(jí)單調(diào)諧放大器的矩形系數(shù)為 121100/1/11 . 01 . 0nnnnnBWBWK0( )/0.1nnN fAA44表表2.2.1 單調(diào)諧放大器矩形系數(shù)與級(jí)數(shù)的關(guān)系單調(diào)諧放大器矩形系數(shù)與級(jí)數(shù)的關(guān)系 從表中可以看出, 當(dāng)級(jí)數(shù)增加時(shí), 放大器矩形系數(shù)有所改善, 但這種改善是有一定限度的, 最小不會(huì)低于不會(huì)低于2.56。 452.3.3諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器的穩(wěn)定性 以上我們?cè)谟懻撝C振放大器時(shí), 都假定了反向傳輸導(dǎo)納 re, 即晶體管單向工作, 輸入電壓可以控制輸出電流, 而輸出電壓不影響輸入。 實(shí)際上re0, 即輸出電壓可以反饋到輸入端, 引

21、起輸入電流的變化, 從而可能引起放大器工作不穩(wěn)定。 如果這個(gè)反饋?zhàn)銐虼蠓答佔(zhàn)銐虼? 且在相位上滿足正反饋相位上滿足正反饋條件, 則會(huì)出現(xiàn)自激振蕩自激振蕩。 46 為了提高放大器的穩(wěn)定性提高放大器的穩(wěn)定性, 通常從兩個(gè)方面著手。 一是從晶體管本身想辦法, 減小其反向傳輸導(dǎo)納re值。re的大小主要取決于集電極與基極間的結(jié)電容的大小主要取決于集電極與基極間的結(jié)電容bc（由混合型等效電路圖可知,bc跨接在輸入、輸出端之間）, 所以制作晶體管時(shí)應(yīng)盡量使其bc減小, 使反饋容抗增大, 反饋?zhàn)饔脺p弱。 二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用, 使它單向化。具體方法有中和法中和法與失配法失配法。47n中和法q是

22、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外部反饋電路（中和電路中和電路），以抵消晶體管管內(nèi)部參內(nèi)部參數(shù)數(shù)yre的反饋?zhàn)饔?。qyre的實(shí)部（反饋電導(dǎo)）通常很小（反饋電導(dǎo)）通常很小，可以忽略，因此常常只用一個(gè)電容一個(gè)電容CN來抵消yre的虛部（反饋電容）的影響，就可以達(dá)到中和的目的。q為了使通過CN的外部電流和通過bc的內(nèi)部反饋電流相位相差相位相差180o，從而能互相抵消，通常在晶體管輸出端添加一個(gè)反相的耦合變壓器反相的耦合變壓器48圖 2.2.4 放大器的中和電路（收音機(jī)中的中和電路） V1L1L2CNoUUCCV2Uc(a)L1L2NIcbCCN1IcUoU(b)中和法中和法49

23、n中和法的缺點(diǎn)：q由于re是隨頻率而變化的, 所以固定的中和電容N只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用, 對(duì)對(duì)其它頻率只能有部分中和作用其它頻率只能有部分中和作用, 又因?yàn)閥re是一個(gè)復(fù)數(shù), 中和電路應(yīng)該是一個(gè)由電阻和電容組成的電路, 但這給調(diào)試增加了困難。q另外, 如果再考慮到分布參數(shù)的作用和溫度變化等因素的影響, 中和電路的效果很有限。 50n失配法:q通過增大負(fù)載導(dǎo)納增大負(fù)載導(dǎo)納L, 使輸出電路嚴(yán)重失配, 回路總電導(dǎo)g增大，輸出電壓相應(yīng)減小, 從而反饋到輸入端的電流減小, 這樣對(duì)輸入端的影響也就減小了?？梢? 失配法是用犧牲增犧牲增益益來換取電路穩(wěn)定的

24、。 從上式可知，當(dāng)負(fù)載導(dǎo)納 很大時(shí)，晶體管輸入導(dǎo)納 其中的反饋分量可以忽略，晶體管可以看成是單向工作單向工作，所以又稱失配法為單向化方法單向化方法。ferebiieboeLy yIYyUyY+LYiieYy51圖 2.2.5 共射共基電路 共射共基共射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522.3 寬頻帶放大器寬頻帶放大器n在通信系統(tǒng)中，處于前端的q前置低噪聲放大器LNA（Low Noise Amplifier）q混頻器之后的中頻放大器需要采用寬頻帶放大器進(jìn)行小信號(hào)放大采用集中選頻濾波器進(jìn)行選頻。n寬頻帶放大器中的晶體管特性宜采用混合型等效電路。53圖 2.3.1 晶體管共發(fā)射極混合

25、型等效電路 bbb rebrebCbcbrcbCebmUgcerce（輸出電容Cce很小，可以忽略）c bebb reb rb cb r54圖中各元件名稱及典型值范圍如下： bb：基區(qū)體電阻, 約 。 be： 發(fā)射結(jié)電阻re折合到基極回路的等效電阻, 約幾十歐姆幾十歐姆到幾千歐姆到幾千歐姆。 bc： 集電結(jié)電阻, 約 k M。 ce： 集電極發(fā)射極電阻, 幾十千歐姆幾十千歐姆以上。 Cbe： 發(fā)射結(jié)電容, 約十皮法到幾百皮法約十皮法到幾百皮法。 Cbc： 集電結(jié)電容, 約幾皮法約幾皮法。 m ：晶體管跨導(dǎo), 幾十毫西門子以下幾十毫西門子以下。 55 為了簡(jiǎn)化電路, 可以把Cbc折合到輸入端b、

26、e之間, 與電容Cbe并聯(lián), 其等效電容為 cbLmMCRgC)1 ( +(2.3.1)即把Cbc的作用等效到輸入端, 這就是密勒效應(yīng)密勒效應(yīng)。其中g(shù)m是晶體管跨導(dǎo), RL是考慮負(fù)載后的輸出端總電阻, CM稱為密勒電容密勒電容。56圖 2.3.2 簡(jiǎn)化高頻混合型等效電路 bbb rebrbMebCC+ceebmUg另外, 由于rce和rbc較大, 一般可以將其開路，這樣, 利用密勒效應(yīng)后的簡(jiǎn)化高頻混合型等效電路如圖2.3.2所示。57與各參數(shù)有關(guān)的公式如下： emrg126()( )()eEQEQkTmVrqIImA(在室溫下) eTcbebeebrfCCrr21)1 (0+re是發(fā)射結(jié)電阻，

27、IEQ是發(fā)射極靜態(tài)電流， 是晶體管低頻短路電流放大系數(shù)， 是晶體管特征頻率0Tf58 考慮電容效應(yīng)后，晶體管的電流增益電流增益是工作頻率的函數(shù)工作頻率的函數(shù)。下面介紹三個(gè)與電流增益有關(guān)的晶體管高頻參數(shù)晶體管高頻參數(shù) 1. 共射晶體管截止頻率共射晶體管截止頻率 共射短路電流放大系數(shù)短路電流放大系數(shù)是指混合型等效電路輸出交流短輸出交流短路路時(shí), 集電極電流Ic與基極電流Ib的比值。從圖2.3.1可以看到, 當(dāng)輸出端短路后, 若忽略rbc， rbe 、Cbe和Cbc 三者并聯(lián)。 .ffjCCrjrgIIcbebebebmUbcc+1)(100其中 012(),b eb ebm b ecfrCgCr+

28、(2.3.3)59 2. 特征頻率特征頻率fT 當(dāng)當(dāng)?shù)姆迪陆档降姆迪陆档?時(shí)時(shí), 對(duì)應(yīng)的頻率定義為特征頻率fT。 .由式(2.3.3)可知， 的幅值隨頻率的增高而下降。當(dāng)當(dāng)下降到下降到 的的 時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率定義為共射晶體管時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率定義為共射晶體管截至頻率截至頻率01/2f60 3. 共基晶體管截止頻率共基晶體管截止頻率f 共基短路電流放大系數(shù)共基短路電流放大系數(shù)是晶體管用作共基組態(tài)時(shí)的輸出交流短路參數(shù), 即.0cUecII 的幅值也是隨頻率的增高而下降, f定義為的幅值下降到的幅值下降到低頻放大系數(shù)低頻放大系數(shù)0的的 時(shí)的頻率時(shí)的頻率。 三個(gè)高頻參數(shù)之間的關(guān)系滿足下列各式： 1/2.

29、 fT0f， ffTf 612.3.1 展寬放大器頻帶的方法展寬放大器頻帶的方法n在寬頻帶放大電路中, 要展寬通頻帶, 也就是要提高上限截止頻率, 主要有q組合電路法q負(fù)反饋法q電感串并聯(lián)補(bǔ)償法62n1. 組合電路法組合電路法在集成寬頻帶放大器中廣泛采用共射共基組合電路。圖 2.2.5 共射共基電路 YiV1V2Yo63 密勒效應(yīng)密勒效應(yīng)使共射電路輸入電容增大, 容抗減小, 且隨頻率的增大容抗更加減小, 導(dǎo)致高頻性能降低高頻性能降低。 利用共基電路輸入阻抗小共基電路輸入阻抗小的特點(diǎn), 可將它作為共射電路的負(fù)載, 使共射電路輸出總電阻輸出總電阻RL大大減小大大減小, 進(jìn)而使密勒電容進(jìn)而使密勒電容

30、M也減小也減小, 這樣會(huì)使高頻性能有所改善, 從而有效地?cái)U(kuò)展了共射電路亦即整個(gè)組合電路的上限截止頻率。 由于共射電路負(fù)載減小, 故電壓增益減小，但這可以由電壓增益較大的共基電路進(jìn)行補(bǔ)償補(bǔ)償， 而共射電路的電流增益不會(huì)減小, 因此整個(gè)組合電路的電流增益和電壓增益都較大。 64圖 2.3.3 寬帶集成電路ER4803內(nèi)部電路圖 （帶寬可以寬展到1GHz） V3V4V5V6V7V8V1V2ReCeIb1Ib2968512111316237141在集成電路中, 可以采用共射共基差分對(duì)電路。圖2.3.3所示的國產(chǎn)寬帶放大集成電路ER4803（與國外產(chǎn)品U2350、U2450相當(dāng)）中采用了這種電路65 .

31、 負(fù)反饋法負(fù)反饋法 調(diào)節(jié)負(fù)反饋電路中的某些元件參數(shù), 可以改變反饋深度反饋深度, 從而調(diào)節(jié)負(fù)反饋放大器的增益和頻帶寬度。 如果以犧牲增益為代價(jià), 可以擴(kuò)展放大器的頻帶, 其類型可以是單級(jí)單級(jí)負(fù)反饋, 也可以是多級(jí)多級(jí)負(fù)反饋。 66圖 2.3.4 集成寬帶放大器LM733內(nèi)部電路圖 V3V41.1 kR91.1 kR10V5V6UCC7 kR11R127 ko1Uo2U10 kR82.4 kR22.4 kR1V1V250R550R3i2Ui1U590R6590R4300R7UEEV71.4 kR15V8300R16V9400R13V10V11400R1410875143141112注：管腳編號(hào)是對(duì)應(yīng)DIP封裝。67LM733集成寬帶放大電路中集成寬帶放大電路中V1、V2組成了組成了電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋差分放大器差分放大器V3V6組成了組成了電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋差分放大器差分放大器(其中其中V5和和V6兼作輸兼作輸出級(jí)出級(jí))V7V11為為恒流源電路恒流源電路，起到穩(wěn)定電路的作用。，起到穩(wěn)定電路的作用。68 3. 電感串并聯(lián)補(bǔ)償法電感串并聯(lián)補(bǔ)償法 在晶體管集電極上接入電感， 和放大器輸出端等效電容組成LC并聯(lián)回路， 可以提高放大器的上限截止頻率。 圖 2.3.5 集電極電感并聯(lián)補(bǔ)償電路 69nC0是輸出總的等效電容，Lc是外加補(bǔ)償電感