嚴(yán)國(guó)萍版通信電子線(xiàn)路第三章高頻小信號(hào)放大器

1、第三章高頻小信號(hào)放大器電路性質(zhì)：線(xiàn)性、甲類(lèi)放大器基礎(chǔ)知識(shí)：- 并聯(lián)諧振回路- 抽頭等效變換本章內(nèi)容n3.1 概述n3.2 晶體管高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)n3.3 晶體管諧振放大器n3.4諧振放大器的穩(wěn)定性n3.5 非調(diào)諧式與集成電路放大器第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器n 射頻前端電路（RF Front-End IC）：輸入回路；高頻放大；本地振蕩器；混頻器。輸出中頻信號(hào)。高頻放大中頻放大解調(diào)器混頻器本地振蕩器低頻放大自動(dòng)增益控制輸入回路 n 高頻放大和中頻放大是高頻小信號(hào)放大器。n 具有低通傳輸特性的負(fù)反饋控制系統(tǒng)（自動(dòng)增益控制AGC）。3.1 概述n一、高頻小信號(hào)放大器的特點(diǎn)

2、n 頻率較高中心頻率一般在幾百kHz到幾百M(fèi)Hz頻帶寬（2f0.7）在幾khz到幾十MHzn 小信號(hào)信號(hào)較小，所以工作在 線(xiàn)性范圍內(nèi)(甲類(lèi) 放大器)BEvCi第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器把這一段把這一段近似看作近似看作一段直線(xiàn)一段直線(xiàn)二、高頻小信號(hào)放大器分類(lèi)n按所用的材料分類(lèi)：晶體管（BJT)場(chǎng)效應(yīng)管（FET)集電電路（IC)n按頻譜寬度：窄帶放大器和寬帶放大器n按電路形式：?jiǎn)渭?jí)放大器和多級(jí)放大器n按負(fù)載性質(zhì)：諧振放大器（以諧振電路作為負(fù)載）非諧振放大器（以阻容耦合電路作為負(fù)載）3.1 概述第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器通過(guò)學(xué)習(xí)基于晶體管的諧振放通過(guò)學(xué)習(xí)基于晶

3、體管的諧振放大器來(lái)掌握基本原理，其他類(lèi)大器來(lái)掌握基本原理，其他類(lèi)型的放大器原理基本相同。型的放大器原理基本相同。三、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)3.1 概述（1）增益（放大倍數(shù)）增益（放大倍數(shù)）ivVVAo電壓增益iopPPA 功率增益ivVVAdBolg20）表示應(yīng)為用分貝（iopPPAlg10第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器?40是多少，其實(shí)際電壓放大倍數(shù)大器的增益為舉例：若一個(gè)小信號(hào)放dB40dBlg20:oivVVA因?yàn)榻?lgoiVV所以)(100o倍放大倍數(shù)iVV（2）通頻帶n定義：放大器的電壓增益下降到最大值的0.7（即1/ ）倍時(shí)，上、下限頻率之間的頻率范圍稱(chēng)為放大

4、器的通頻帶，用 表示。也稱(chēng)為3dB帶寬。第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.1 概述三、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)27 . 02 fB后面將會(huì)后面將會(huì)證明諧振證明諧振放大器的放大器的通頻帶與通頻帶與諧振回路諧振回路的通頻帶的通頻帶是類(lèi)似的是類(lèi)似的調(diào)諧放大器電壓增益的頻率特性曲線(xiàn)調(diào)諧放大器電壓增益的頻率特性曲線(xiàn)7 . 02 f2lg20調(diào)諧放大器電壓增益的頻率特性曲線(xiàn)調(diào)諧放大器電壓增益的頻率特性曲線(xiàn)（3）選擇性n定義：表示放大電路從混合信號(hào)（有用信號(hào)與干擾信號(hào)的疊加信號(hào)）中選出有用信號(hào)，并抑制干擾信號(hào)的能力。n衡量指標(biāo)矩形系數(shù)抑制比第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.

5、1 概述三、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)1 . 0rK矩形系數(shù)1 . 02 f7 . 02 f矩形系數(shù)越小，曲線(xiàn)越接近矩形，選擇矩形系數(shù)越小，曲線(xiàn)越接近矩形，選擇性越好，矩形系數(shù)最小值為性越好，矩形系數(shù)最小值為 1（4）工作穩(wěn)定性n一個(gè)理想的放大器其主要指標(biāo)（如增益、通頻帶、中心頻率等）應(yīng)不隨時(shí)間和外界變化而變化，謂之穩(wěn)定。n反之則為不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的極限情況是自激（無(wú)規(guī)則的、失控的正反饋）。n提高穩(wěn)定性，避免自激的措施有合理選擇器件、合理設(shè)計(jì)PCB布局布線(xiàn)單級(jí)的增益不要過(guò)高加入穩(wěn)定電路（如負(fù)反饋電路）等第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.1 概述三、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo)（5）

6、噪聲系數(shù)n定義：第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.1 概述三、高頻小信號(hào)放大器的質(zhì)量指標(biāo))(/)(/nosonisiF輸出信噪比輸出信噪比輸入信噪比輸入信噪比PPPPN 高頻小信號(hào)高頻小信號(hào)放大器放大器此信號(hào)功率為Psi此信號(hào)功率為Pni此信號(hào)功率為Pso此信號(hào)功率為Pno級(jí)起決定作用前有多級(jí)放大器時(shí)越好越接近于通常大于2,11,FN3.2 晶體管高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)n為什么要提出小信號(hào)等效電路?回答：由于信號(hào)幅度很?。╩v級(jí)），所以可認(rèn)為晶體三極管工作于線(xiàn)性區(qū)，如果把它等效成我們學(xué)過(guò)的線(xiàn)性元件的組合電路，那么就可以用我們學(xué)過(guò)的線(xiàn)性電路知識(shí)進(jìn)行分析了。n等效方法形式等效電路

7、（如y參數(shù)、h參數(shù)）物理模擬等效電路（參數(shù)）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器BEvCi重點(diǎn)重點(diǎn)把這一段把這一段近似看作近似看作一段直線(xiàn)一段直線(xiàn)3.2.1 形式等效電路（主要介紹y參數(shù)）n圖中，若以V1和V2為 自變量， I1和I2為參 變量，列出表達(dá)式：第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2 晶體管高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)+V1-+V2-I1I2212211VyVyIVyVyIofri其中的其中的 yi、yr、yf、yo 合稱(chēng)為合稱(chēng)為 y 參數(shù)參數(shù)可以看出可以看出4個(gè)參數(shù)均為導(dǎo)納量綱，故其稱(chēng)為個(gè)參數(shù)均為導(dǎo)納量綱，故其稱(chēng)為 y 參數(shù)參數(shù)y參數(shù)的求法和含義第三章第三章

8、高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.1 形式等效電路（y參數(shù)）導(dǎo)納導(dǎo)納稱(chēng)為輸出短路時(shí)的輸入稱(chēng)為輸出短路時(shí)的輸入0112ViVIy+V1-+V2-I1I2傳輸導(dǎo)納傳輸導(dǎo)納稱(chēng)為輸入短路時(shí)的反向稱(chēng)為輸入短路時(shí)的反向0211VrVIy212211VyVyIVyVyIofri傳傳輸輸導(dǎo)導(dǎo)納納稱(chēng)稱(chēng)為為輸輸出出短短路路時(shí)時(shí)的的正正向向0122VfVIy212211VyVyIVyVyIofri導(dǎo)導(dǎo)納納稱(chēng)稱(chēng)為為輸輸入入短短路路時(shí)時(shí)的的輸輸出出0221VoVIy212211VyVyIVyVyIofriy參數(shù)可能是參數(shù)可能是復(fù)數(shù)，如復(fù)數(shù)，如(25+10j)ms課上思考：課上思考：復(fù)數(shù)意味著什復(fù)數(shù)意味著什么物理含

9、義？么物理含義？根據(jù)y參數(shù)公式畫(huà)出y參數(shù)等效電路n這個(gè)等效電路非常重要，希望同學(xué)們記住。第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.1 形式等效電路（y參數(shù)）yiyoyr V2yfV1+V1-+V2-I1I2+V1-+V2-I1I2yieyoeyreuceyfeube+ube-+uce-ibic等效等效用三極管引腳用三極管引腳b,c,e來(lái)表示來(lái)表示利用y參數(shù)求單純?nèi)?jí)管放大電路的電壓增益第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.1 形式等效電路（y參數(shù)）yieyoeyre V2yfeV1+V1-+V2-I2YL2122:VyVyYVIoefeL的電流方程根據(jù)LoefevT

10、YyyVVA12單純?nèi)龢O管電壓增益yie和yoe的其他表示方法第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.3 混合參數(shù)和y參數(shù)的轉(zhuǎn)換yieyoeyre V2yfeV1giegoeyre V2yfeV1CieCoe由于由于yie和和yoe均為復(fù)均為復(fù)數(shù)，而且虛部數(shù)，而且虛部(電納電納)通常為正數(shù)，所以在通常為正數(shù)，所以在圖中，我們可以將其圖中，我們可以將其看作一個(gè)電導(dǎo)看作一個(gè)電導(dǎo)g與一與一個(gè)電容個(gè)電容C的并聯(lián)。的并聯(lián)。ieieieCjgyoeoeoeCjgy3.2.2 混合等效電路.beceb bCcebVebVebmVgebCbeCcbCebrbb rcbrcerbcCbIcIcVr

11、bb：基區(qū)體電阻； rbe：發(fā)射結(jié)電阻； Cbe：發(fā)射結(jié)電容；Cbc：集電結(jié)電容； rbc：集電結(jié)電阻；rce：集-射極電阻。gm：晶體管跨導(dǎo)，反映放大能力，gm =IC/26=0/rbe。三個(gè)附加電容： Cbe 、Cce和 Cbc，數(shù)值很小，可忽略。與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm vbe3.2.2 混合等效電路.beceb bCcebVebVebmVgebCbeCcbCebrbb rcbrcerbcCbIcIcVrbb：25 ； rbe：150 ； Cbe：500pF；Cbc：5pF； rbc：1M ；rce：100K 。eb rcerbcre

12、eCbeCbcrbbrbecrccbgm vbe的計(jì)算ebebebCjgy計(jì)算cbcbcbCjgy3.2.3 混合參數(shù)和y參數(shù)的轉(zhuǎn)換n為什么要進(jìn)行轉(zhuǎn)換？回答：拿到一個(gè)三極管時(shí)，往往只知道其物理參數(shù)，而不知道y參數(shù)。而且，由后面的推導(dǎo)，同學(xué)們可知，y參數(shù)不僅與參數(shù)有關(guān)，還與工工作頻率作頻率有關(guān)！n轉(zhuǎn)換方法由參數(shù)電路出發(fā)，推出與y參數(shù)方程形式上一樣的表達(dá)式，則其系數(shù)即為y參數(shù)了。第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2 晶體管高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)（經(jīng)常用的是將（經(jīng)常用的是將參數(shù)轉(zhuǎn)換成參數(shù)轉(zhuǎn)換成y參數(shù)）參數(shù)）由參數(shù)推出y參數(shù)的原理.beceb bCcebeVebVebmVgebCbe

13、CcbCebrbb rcbrcerbcCbIcIceVebbbbebbb11VrVrIcecbebcbebbbbebb110VyVyyrVrcececbebcbebmcVgyVyVgIebebebCjgycbcbcbCjgy由參數(shù)推出y參數(shù)的原理(續(xù))第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.3 混合參數(shù)和y參數(shù)的轉(zhuǎn)換cecbebbbcbmbbcbcbcebecbebbbcbmccecbebbbcbbecbebbbcbebbebVyyrygryygVyyrygIVyyryVyyryyIV)(1)()(1)(1)(1:,可得兩個(gè)方程消去將上面三個(gè)方程整理212211VyVyIVyVy

14、Iyofri參數(shù)方程對(duì)比+V1-+V2-I1I2bI即cI即beV即ceV即3.2.4 晶體管的高頻參數(shù)n為什么要了解晶體管的高頻參數(shù)?回答：晶體三極管在高頻下放大性能出一定的衰減特性(觀察參數(shù)電路圖不難看出)，與低頻下的一些參數(shù)不一樣。n主要的高頻參數(shù)有：截止頻率特征頻率最高振蕩頻率第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2 晶體管高頻小信號(hào)等效電路和參數(shù)第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.4 晶體管的高頻參數(shù) f0 2/0 Tf f1時(shí)時(shí)的的頻頻率率的的頻頻值值隨隨著著工工作作頻頻率率下下降降到到低低210電流放大倍數(shù)2001,1ffffj由于由于1 截截止止頻

15、頻率率 f由于由于0比比1大的多大的多, ,在頻率為在頻率為f時(shí)時(shí),|雖然下降到原來(lái)的雖然下降到原來(lái)的0.707但是仍然比但是仍然比1大的多大的多, ,因此晶體管還能起到放大的作用。因此晶體管還能起到放大的作用。2 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(shí)時(shí)所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的頻頻率率為為T(mén)f低頻區(qū)低頻區(qū) 由定義：令由定義：令1)ff(12T0可可得得 f1ff002T 第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.4 晶體管的高頻參數(shù)2 特特 征征 頻頻 率率Tf（續(xù)）（續(xù)）的電流放大倍數(shù)可以估算出工作頻率下時(shí)當(dāng)工作頻率利用上頁(yè)的結(jié)論,ff 可忽略掉分母中的時(shí)當(dāng)工作頻

16、率1, 1,ffffffT022011ffffffTffffffTT第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.4 晶體管的高頻參數(shù)倍數(shù)試估算此時(shí)的電流放大時(shí)，作在求其截止頻率；當(dāng)其工，的特征頻率是已知高頻三極管例題MHz50, 001150MHz9014:0ffT0:由解)(5 . 11001500MHzffT截止頻率3501505 . 150ffMHzMHzT截止頻率工作頻率低頻時(shí)能放大電流低頻時(shí)能放大電流100倍的三極管工作倍的三極管工作在在50MHz的高頻時(shí)只能放大的高頻時(shí)只能放大3倍了！倍了！第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.2.4 晶體管的高頻參數(shù)3 最最

17、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(shí)時(shí)的的工工作作頻頻率率為為maxf maxf表表示示一一個(gè)個(gè)晶晶體體管管所所能能適適用用的的最最高高極極限限頻頻率率。在在此此頻頻率率工工作作時(shí)時(shí)，晶晶體體管管已已得得不不到到功功率率放放大大。一一般般當(dāng)當(dāng)maxff 時(shí)時(shí)，無(wú)無(wú)論論用用什什么么方方法法都都不不能能使使晶晶體體管管產(chǎn)產(chǎn)生生振振蕩蕩?？煽梢砸宰C證明明：cbebbbmmaxCCr4g21f 以以上上三三個(gè)個(gè)頻頻率率參參數(shù)數(shù)的的大大小小順順序序?yàn)闉椋?fffT max。(了解即可)3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器n本節(jié)主要內(nèi)容單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路3.

18、3.1 電壓增益的分析3.3.2 功率增益及插入損耗3.3.3 通頻帶與選擇性第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器45123Rb1Rb2ReYLCbCeCB1B2VTVcc一、實(shí)際電路圖一、實(shí)際電路圖(如何求增益，帶寬等）如何求增益，帶寬等）分析第分析第步：直流變交流步：直流變交流（即畫(huà)小信號(hào)等效電路）（即畫(huà)小信號(hào)等效電路）直流變交流的畫(huà)法原則：直流變交流的畫(huà)法原則：(i)地與地與Vcc都接入交流地都接入交流地(ii)旁路電容視為短路旁路電容視為短路(iii)大電阻可視為開(kāi)路大電阻

19、可視為開(kāi)路放大放大單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器二、交流二、交流(小信號(hào)小信號(hào))等效電路圖等效電路圖32154B1B2C YLTpGppRG1圖中單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器三、將三極管用三、將三極管用y參數(shù)模型等效后的電路圖參數(shù)模型等效后的電路圖32154yieyoeyreVo1yfeVi1 CYL+Vi2-+Vi1-pG單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器四、忽略四、忽略yr

20、e參數(shù)參數(shù)(不考慮反饋不考慮反饋)后的電路圖后的電路圖yfeVi1yoe1LC2LYL匝總共22NL)2,1(11匝點(diǎn)之間為點(diǎn)與匝總共NNL12345pG單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器五、五、L1與與L2緊耦合時(shí)（相當(dāng)于抽頭）的電路圖緊耦合時(shí)（相當(dāng)于抽頭）的電路圖yfeVi1yoe1LCYL1235NNLLp113121NNLLp2122pG單調(diào)諧回路諧振放大器的典型電路第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器六、將六、將yoe和和YL看作實(shí)際器件（電導(dǎo)與電容的看作實(shí)際器件（電導(dǎo)與電容的

21、并聯(lián)）后的電路圖并聯(lián)）后的電路圖yfeVi1go11LC1235NNLLp113121NNLLp2122Co1gi2Ci2pG+Vo1-+Vi2-才是。并不是最終輸出電壓注意21 !:ioVV3.3.1 電壓增益的分析n分析目標(biāo)：Av=Vi2 /Vi1n采用兩種方法分析：方法一：方法一：“徹底等效法徹底等效法” ，即將所有從抽頭接，即將所有從抽頭接入電路的元件都進(jìn)行入電路的元件都進(jìn)行“去抽頭等效變換去抽頭等效變換”方法二：教材上的方法（兩級(jí)分析，先分析方法二：教材上的方法（兩級(jí)分析，先分析 Vo1 / Vi1，再分析，再分析Vi2 / Vo1）n推薦同學(xué)們按方法一分析推薦同學(xué)們按方法一分析第三

22、章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器分析方法一（電路）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析yfeVi11LC1235NNp11NNp22+-Vi2p1yfeVi11211oogpg+-2213pVVi抽頭等效抽頭等效Co1go1pGgi2Ci21LC13pG1211ooCpC2222iigpg2222iiCpC分析方法一（計(jì)算任意頻率下電壓增益Av）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析1322VpViLjCpCpCjgpgpGVypioiopife1)()(22212122212111YV

23、ypife11總導(dǎo)納電流pG記為C記為)1(11LjCjGVyppife)1(2112LjCjGyppVVApfeiiv此為任意頻率下的電壓增益此為任意頻率下的電壓增益分析方法一（計(jì)算諧振頻率下Av0 ）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析0,諧振時(shí)總導(dǎo)納虛部為根據(jù)諧振條件LC001即pfepfevGyppLjCjGyppA2100210)1(此時(shí)22212121iopfegpgpGypp我們通常只關(guān)心其幅度222121210iopfevgpgpGyppA例3.3.1第1問(wèn)）三極管三極管T1與與T2同型號(hào)同型號(hào)HL5601000Q匝16213N匝461N匝1

24、32NkHzf4650三極管的參數(shù)如下三極管的參數(shù)如下 mSgie0 . 1pFCie400Sgoe110pFCoe62mSyfe28|求諧振電壓增益求諧振電壓增益 解：28. 0162461311NNp08. 0162131322NNp第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析例3.3.1（續(xù)）SLQRGpp663001012. 610560104652100111LRQp00LQRp00222121ioppgpgpGGieoepgpgpG2221S632626102110108. 01011028. 01012. 6301021102808. 028. 0|6

25、3210gyppAfevpG第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析例3.3.1（續(xù)）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析并并的公式將變?yōu)槟敲?，為了擴(kuò)展通頻帶如果電路圖中還存在需要注意的是GgpgpGGGRieoeppp2221)(,并并RG1分析方法二(教材的方法)第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析yfeVi1go11LC1235NNLLp113121NNLLp2122Co1gi2Ci2pG+Vo1-+Vi2-才是。并不是最終輸出電壓注意21 !:ioVV)13(10. 2 . 4,11

26、頁(yè)也可見(jiàn)幻燈片根據(jù)教材公式益為單純?nèi)龢O管的放大增ioVV11ioVVLoefevTYyyALY如何求這一項(xiàng)呢?)(,11YYLL方法一中的兩端總的阻抗算出兩端等效到還是需要將所有的元件LoeYy分析方法二 (續(xù))第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析)a2 . 3 . 3),54(13 . 3 . 313 . 3 . 3（參考書(shū)上圖頁(yè)詳見(jiàn)第三章幻燈片的第節(jié)中的恰好相當(dāng)于第而節(jié)中的相當(dāng)于第這是因?yàn)閎cLoeacZYyZY)(21LoeYypY21pYYyLoe計(jì)算式中代入上頁(yè)的11ioVV)2 . 3 . 4(212111教材的式得YyppYyVVfefeio分

27、析方法二 (續(xù))第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.1 電壓增益的分析121112oiioiiVVVVVV而上頁(yè)已經(jīng)求出12iiVV但我們要求的是)(121212回兩端的總電壓是無(wú)抽頭的其中LCVppVpVpVVooooi121112ppVVVVioiiYyppppYypfefe211221Y即方法一中的從而兩種方法得到了相同的結(jié)果從而兩種方法得到了相同的結(jié)果,后面的推導(dǎo)一樣了后面的推導(dǎo)一樣了但是方法二有點(diǎn)繞彎但是方法二有點(diǎn)繞彎3.3.2 功率增益及插入損耗第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器Gp11ifeVyp121ogp222igpa

28、b三極管輸入電阻輸入電壓振幅的平方放大器輸入功率21iP12121iigV所消耗的功率阻即下一級(jí)電路的輸入電負(fù)載放大器輸出功率)(oP222221iabgpV三者并聯(lián)為三者并聯(lián)為Gp)()(21222211看上圖ipifegpGVyp222igp等效成了小信號(hào)放大器功率增益表達(dá)式第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.2 功率增益及插入損耗功率增益的表達(dá)式和由上頁(yè)得出的,oiPP122210)(iipfeiopggGyppPPA0vA恰好為1220iivggA相等時(shí)與放大器的輸入導(dǎo)納的輸入導(dǎo)納特殊地，當(dāng)下一級(jí)電路12iigg)(的放大器相同型號(hào)的三極管組成例如，下一級(jí)電路是由20

29、021vpiiAAgg，此時(shí)則插入損耗K1n定義：第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.2 功率增益及插入損耗111PP有損耗時(shí)的輸出功率無(wú)損耗時(shí)的輸出功率K上的損耗考慮所謂“無(wú)損耗”就是不pG上的損耗慮所謂“有損耗”就是考pGGp0I121ogp222igp時(shí)不考慮pG)(2122221iabgpVP ab)(2122222221210iiigpgpgpI時(shí)考慮pG)(2122221iabgpVP)(2122222221210iiipgpgpgpGI插入損耗K1 (續(xù))第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.2 功率增益及插入損耗2222121222121111

30、iiiipgpgpgpgpGPPK注意：注意：K1是大于是大于1的數(shù)的數(shù)LGLRQpp0001不帶負(fù)載時(shí)的又LQGp001LgpgpGLGLRQiipppL022212100)(11帶負(fù)載時(shí)的LQgpgpGLiip02221211pLiiGLQgpgp02221211LQLQL00011200001111LQLQLQKLL2011QQL20)1 (1QQL例3.3.1（續(xù)，第2問(wèn)）n電路圖和已知不變，求功率增益及插入損耗第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.2 功率增益及插入損耗900302200vpAA型號(hào)相同前后兩級(jí)使用的三極管29105601046521021116360

31、LGQpL又98. 1)100291 (1)1 (12201QQKL通過(guò)通過(guò)QL及及K1的大小，可對(duì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證：的大小，可對(duì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證： QL一定小于一定小于Q0，但一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于但一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1；K1一定大于一定大于1，而且一般不超過(guò)，而且一般不超過(guò)103.3.3 通頻帶與選擇性n在講諧振回路的通頻帶時(shí)，我們引入了歸一化諧振曲線(xiàn)；同樣在研究小信號(hào)放大器的通頻帶時(shí)，我們引入“歸一化增益曲線(xiàn)”的概念，即第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器0vvAA諧振時(shí)電壓增益任意頻率下的電壓增益)()(2121LCjGGGyppLCjGypppppfepfe0211ff

32、jQL與串并聯(lián)回路諧振曲線(xiàn)形式上完全一樣，只不過(guò)要用有載時(shí)的與串并聯(lián)回路諧振曲線(xiàn)形式上完全一樣，只不過(guò)要用有載時(shí)的QL千萬(wàn)不千萬(wàn)不要用要用Q0高頻小信號(hào)放大器的通頻帶第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.3 通頻帶與選擇性LQffB07 . 02 oAA 1B21一定要注意此處一定要注意此處是是QL不是不是Q0的另外一個(gè)表達(dá)式求出來(lái)可以利用07 . 002vLAffQpfevGyppA210回路不加外接電容的通頻帶，電容要小，表明要得到高增益和寬,47 . 021CfyppfeLfeQCypp02107 . 00212ffCyppfe高頻小信號(hào)放大器的選擇性 oAA 17 .

33、0f2 1 .0f2 第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.3.3 通頻帶與選擇性如如果果令令1 . 02111 . 01 . 0 oLoffQAA 可可 得得 ：Lo21.0Qf110f2 單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，故，故其選擇性差，這是單其選擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺調(diào)諧回路放大器的缺點(diǎn)。點(diǎn)。注意它與注意它與Q QL L和和f f0 0無(wú)關(guān)，即，只要是單級(jí)單調(diào)無(wú)關(guān)，即，只要是單級(jí)單調(diào)諧放大器，矩形系數(shù)均為諧放大器，矩形系數(shù)均為9.959.95例3.3.1（續(xù)，第3問(wèn)）n電路圖和已知不變，求通頻帶與矩形系數(shù)第三章第三章 高頻小信號(hào)放

34、大器高頻小信號(hào)放大器3.3.3 通頻帶與選擇性292LQ問(wèn)時(shí)已經(jīng)求出在第kHzQfBLL16291046530這里可直接套用公式,大器的矩形系數(shù)都一樣由于所有單調(diào)諧回路放單級(jí)單調(diào)諧回路放大器解題思路) !( ) 1 (21注意一定不能出錯(cuò)和先求出pp根據(jù)已知量求出未知量利用公式CRLRQpp000 (2)(,2221ieoeCpCpCCC而是并不是電路圖中的要注意這里C, (3)的可根據(jù)上式求出電路中如果需要pieoeppoeGGgpgpGGgy求出以及公式和參數(shù)中的實(shí)部利用給出的并)(g )4(2221ie的倒數(shù)步中求出的就是第ppRG(2)!要看電路圖是否加并G此項(xiàng)可能此項(xiàng)可能有有,也可能

35、也可能沒(méi)有沒(méi)有,具體具體要看電路要看電路單級(jí)單調(diào)諧回路放大器解題思路求電壓放大增益）利用（pfevGyppA2105求功率放大增益）利用（2006vpAALppLQLGLRQ求出利用公式001 (7)求出通頻帶等利用公式LLQfB0 (8)3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器若單級(jí)放大器的增益不能滿(mǎn)足要求，就要采用多級(jí)放大器若單級(jí)放大器的增益不能滿(mǎn)足要求，就要采用多級(jí)放大器而而諧諧振振時(shí)時(shí)的的電電壓壓總總增增益益為為：n0u03u02u01u0nAAAAA Au1Au2Aun相相同同如如果果各各級(jí)級(jí)放放大大器器的的增增益益mmLmmmVffQAAA)11(211A22200m多級(jí)單調(diào)諧放大器通頻帶

36、第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器根據(jù)通頻帶的定義可以求根據(jù)通頻帶的定義可以求m級(jí)放大器的通頻帶級(jí)放大器的通頻帶121mLommmQffB12217 . 0帶寬縮減后如何恢復(fù),及恢復(fù)后的副作用第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器121mm原來(lái)的級(jí)放大器級(jí)聯(lián)后帶寬是121mLQ 也變成原來(lái)的要想恢復(fù)，需要將121110mppLGLGQ變?yōu)樵瓉?lái)的需要將又LQfB0而路兩端并聯(lián)電阻）（實(shí)際措施是在諧振回即增大pG1210210mvpfevAGyppA下降到了原來(lái)的導(dǎo)致其副作用是：由于多級(jí)單調(diào)諧放大器的選擇性（仍以矩

37、形系數(shù)衡量）第三章第三章 高頻小信號(hào)放大器高頻小信號(hào)放大器3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器時(shí)時(shí): :當(dāng)當(dāng)根根據(jù)據(jù)定定義義1 . 0AAV0VLmmQff011 . 01100)2(12110022k117 . 01 . 01 . 0mmmmrff: :故故可可見(jiàn)見(jiàn)當(dāng)當(dāng)級(jí)級(jí)數(shù)數(shù) n 增增加加時(shí)時(shí)，放放大大器器的的矩矩形形系系數(shù)數(shù)有有所所改改善善，但但這這種種改改善善是是有有限限度度的的，一一般般級(jí)級(jí)數(shù)數(shù)越越多多，1 . 0K的的改改善善越越緩緩慢慢。當(dāng)當(dāng) n時(shí)時(shí)，1 . 0K也也只只有有 2.56，與與理理想想矩矩形形仍仍有有一一定定距距離離。 3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 PrevNe

38、xt以上在討論諧振放大器時(shí)，都假定了反向傳輸導(dǎo)納yre=0，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電流。實(shí)際上yre0，即輸出電壓可以反饋到輸入端，引起輸入電流的變化，從而可能使放大器工作不穩(wěn)定。如果這個(gè)反饋?zhàn)銐虼?，且在相位上滿(mǎn)足正反饋條件，則會(huì)出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象。 1. 諧振放大器的穩(wěn)定性3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 bccereVybefeVyieyoeybcebeVceVbIcISIYLYSYLSIYSeFFjbgYyyyYYyyyyYFLoefereLoefereieibeVceVbIcI3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 PrevNext以下引出穩(wěn)定

39、電壓增益的概念bcebeVceVbIcISIYLYSbccereVybefeVyieyoeyYLSIYSebeVceVbIcI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 。beV穩(wěn)定系數(shù)S的定義輸入電壓 與反饋電壓 的比值。beVbeVbebeVVS3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 PrevNext以下引出穩(wěn)定電壓增益的概念bccereVybefeVyieyoeyYLSIYSebeVceVbIcI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 。beVrefeoeLiebebeyyyYyYVVSS放大器的穩(wěn)定系數(shù)iecerebeyYVyVSoeLbefeceyYVyVbce

40、beVceVbIcISIYLYS3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 PrevNextbcebeVceVbIcISIYLYSbccereVybefeVyieyoeyYLSIYSebeVceVbIcIrefeoeLiebebeyyyYyYVVSS放大器的穩(wěn)定系數(shù)當(dāng)S為正實(shí)數(shù)時(shí)，表明二者同相，滿(mǎn)足自激振蕩的相位條件。當(dāng)|S|1時(shí)， ，不滿(mǎn)足自激振蕩的振幅條件，放大器不會(huì)自激；當(dāng)|S|1，放大器不穩(wěn)定。 bebeVV3.6 諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施 PrevNextrefeoeLiebebeyyyYyYVVSS放大器的穩(wěn)定系數(shù)當(dāng)S為正實(shí)數(shù)時(shí)，表明二者同相，滿(mǎn)足自激振蕩的相位條件。當(dāng)|S|1時(shí)， ，不滿(mǎn)足自激振蕩的振幅條件，放大器不會(huì)自激；當(dāng)|S|1，放大器不穩(wěn)定。 bebeVV為使放大器遠(yuǎn)離自激