第3章 高頻小信號放大器

1、第第3章章 高頻小信號放大器高頻小信號放大器 這里注意電路在應(yīng)用時的特點：這里注意電路在應(yīng)用時的特點： 高頻（低頻）高頻（低頻）工作頻率工作頻率 大信號或小信號大信號或小信號輸入信號電平輸入信號電平 諧振（非諧振）諧振（非諧振）負載負載小信號放大器與功率放大器小信號放大器與功率放大器 小信號：主要強調(diào)小信號：主要強調(diào)輸入信號電平較低輸入信號電平較低，放大器工，放大器工作在它的作在它的線性線性范圍。范圍。 高頻功率放大器的主要功用是放大高頻信號，并高頻功率放大器的主要功用是放大高頻信號，并且以高效輸出大功率為目的。也就是說，高頻功且以高效輸出大功率為目的。也就是說，高頻功放要求高頻工作，放要求高

2、頻工作，信號電平高和高效率信號電平高和高效率，因而工，因而工作在高頻狀態(tài)和大信號作在高頻狀態(tài)和大信號非線性狀態(tài)非線性狀態(tài)是高頻功率放是高頻功率放大器的主要特點。大器的主要特點。諧振放大器與寬帶放大器諧振放大器與寬帶放大器 從原理上看，用于高頻電路的各種有源器件與低頻或其它電子線從原理上看，用于高頻電路的各種有源器件與低頻或其它電子線路的器件沒有什么根本不同。只是由于工作在高頻范圍，對器件路的器件沒有什么根本不同。只是由于工作在高頻范圍，對器件的某些性能要求更高。的某些性能要求更高。 但通常被放大的高頻信號是但通常被放大的高頻信號是窄帶信號窄帶信號（信號帶寬只有中心頻率的（信號帶寬只有中心頻率的

3、百分之幾，甚至是千分之幾）。因此，需選用各種百分之幾，甚至是千分之幾）。因此，需選用各種選頻網(wǎng)絡(luò)作為選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載負載，兼具阻抗變換和選頻用。，兼具阻抗變換和選頻用。（諧振放大器）（諧振放大器） 在某些無線電設(shè)備中，需要放大多個高頻信號，或者信號中心頻在某些無線電設(shè)備中，需要放大多個高頻信號，或者信號中心頻率要隨時改變，這時，需用到率要隨時改變，這時，需用到寬帶放大器寬帶放大器。這種放大器一般采用。這種放大器一般采用無選頻作用的負載電路，如傳輸線變壓器或其它寬帶匹配電路。無選頻作用的負載電路，如傳輸線變壓器或其它寬帶匹配電路。 而低頻放大器而低頻放大器相對頻帶很寬相對頻帶很寬，工作頻率一般在

4、，工作頻率一般在2020000Hz，高，高頻端與低頻端之差達頻端與低頻端之差達1000倍。因此，低頻放大器的負載不能采用倍。因此，低頻放大器的負載不能采用調(diào)諧負載，而要用電阻、變壓器等調(diào)諧負載，而要用電阻、變壓器等非調(diào)諧負載非調(diào)諧負載。發(fā)射機中的高頻放大器發(fā)射機中的高頻放大器 發(fā)射機中間各級的寬帶功率放大器。工作于甲類或發(fā)射機中間各級的寬帶功率放大器。工作于甲類或甲乙類狀態(tài)。（負載通常為選頻回路）甲乙類狀態(tài)。（負載通常為選頻回路） 用于發(fā)射機末級，工作于丙類狀態(tài)。（大信號非線用于發(fā)射機末級，工作于丙類狀態(tài)。（大信號非線性電路）性電路）振蕩器振蕩器倍頻器倍頻器緩沖器緩沖器放大器放大器調(diào)制器調(diào)制器

5、功率功率放大器放大器低頻功低頻功率放大率放大低頻低頻放大器放大器信號源信號源接收機中的高頻放大器接收機中的高頻放大器 射頻前端電路：輸入回路；高頻放大；本地振蕩器；混頻射頻前端電路：輸入回路；高頻放大；本地振蕩器；混頻器，輸出中頻信號。（課程重點）器，輸出中頻信號。（課程重點） 高頻放大和中頻放大是高頻小信號放大器高頻放大和中頻放大是高頻小信號放大器。 具有低通傳輸特性的負反饋控制系統(tǒng)（自動增益控制具有低通傳輸特性的負反饋控制系統(tǒng)（自動增益控制AGC）。）。高頻小信號放大器的要求高頻小信號放大器的要求 工作頻率高。目前廣泛使用的工作頻率高。目前廣泛使用的GSM數(shù)字移動通信數(shù)字移動通信系統(tǒng)的手機

6、中，為系統(tǒng)的手機中，為900MHz和和1800MHz（ 1900MHz ）sVsR0CCCVLRCeReC0C1bR2bRCM高頻小信號放大器的要求高頻小信號放大器的要求(續(xù)續(xù)1） 負載是諧振回路或聲表面波濾波器等。sVbCCCVeR1C1bR2bRcR主主中中放放2CcL聲表面波聲表面波濾波器（濾波器（SAW）匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)Rs高頻小信號放大器的要求高頻小信號放大器的要求(續(xù)續(xù)2） 增益夠大，多級級聯(lián)時工作穩(wěn)定性好 通頻帶夠?qū)?。因此，引出增益帶寬乘積GBP作為衡量寬帶放大器的質(zhì)量指標 輸出信號幅度保持穩(wěn)定。用自動增益控制（AGC）電路 低噪聲。高頻小信號放大器的實現(xiàn)問題高頻小信號放大器的實

7、現(xiàn)問題 選用好器件。選用特征頻率選用好器件。選用特征頻率 高和高和 小的晶小的晶體管。體管。 采用采用頻帶較寬的電路頻帶較寬的電路。例如共基極放大電路，。例如共基極放大電路，共發(fā)一共基放大電路。共發(fā)一共基放大電路。 在線路上可以采用負反饋的方法。在線路上可以采用負反饋的方法。 根據(jù)系統(tǒng)傳輸函數(shù)零點、極點的原理，進行展根據(jù)系統(tǒng)傳輸函數(shù)零點、極點的原理，進行展寬頻帶的設(shè)計。寬頻帶的設(shè)計。cbCTf 3.1 高頻小信號放大器高頻小信號放大器3.1 概述概述3.2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性諧振

8、放大器的穩(wěn)定性3.5 調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路 諧振放大器諧振放大器小小 結(jié)結(jié)本章分析重點本章分析重點3.1 概述概述1、高頻小信號放大器的特點、高頻小信號放大器的特點頻率較高頻率較高 中心頻率一般在幾百中心頻率一般在幾百kHz到幾百到幾百MHz頻帶寬度在頻帶寬度在 幾幾kHz到幾十到幾十MHz小信號小信號 信號較小故信號較小故工作在線性范圍內(nèi)工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器甲類放大器)2、分類、分類高頻小信號按所用得材料可分為高頻小信號按所用得材料可分為晶體管（晶體管（BJT)、場效應(yīng)管（、場效應(yīng)管（FET)、集電電路（、集電電路（IC)按按頻譜寬度頻譜寬度可

9、以分為可以分為 窄帶放大器和寬帶放大器窄帶放大器和寬帶放大器按按電路形式電路形式可以分為可以分為 單級放大器和多級放大器單級放大器和多級放大器按按負載性質(zhì)負載性質(zhì)可以分為可以分為 諧振放大器和非諧振放大器諧振放大器和非諧振放大器諧振放大器是采用諧振回路作負載的放大器，具有放大、諧振放大器是采用諧振回路作負載的放大器，具有放大、 濾波和選頻的作用濾波和選頻的作用。非諧振由阻容放大器和各種濾波器。非諧振由阻容放大器和各種濾波器 組成，其機構(gòu)簡單，便于集成。組成，其機構(gòu)簡單，便于集成。3.1 概述概述(續(xù)）續(xù)）3、高頻小信號放大器的質(zhì)量指標、高頻小信號放大器的質(zhì)量指標i0Vlog20VVAioplo

10、g10PPA1). 增益增益：（放大系數(shù)）（放大系數(shù)） 電壓增益電壓增益： 功率增益功率增益：分貝表示分貝表示：iVVAoVi0PPPA 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0.7（即（即1/ ）倍時，）倍時，所對應(yīng)所對應(yīng) 的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用 表示。表示。2 f 0.7也稱為也稱為3分貝帶寬。分貝帶寬。7 . 02 fB2fAVAV of02 f0.20.71fAPAPo2 f0.70.5f0 為什么要求通頻帶為什么要求通頻帶？ 放大器所放大的一般都是已調(diào)制的信號，已調(diào)制的信放大器所放大的一般都是已調(diào)制

11、的信號，已調(diào)制的信號都包含一定譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶，號都包含一定譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶，讓必要的信號頻譜分量通過放大器。讓必要的信號頻譜分量通過放大器。與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和回與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和回路的等效品質(zhì)因數(shù)路的等效品質(zhì)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)的增加而變。并且，通頻帶愈寬，放大器的增益愈小級數(shù)的增加而變。并且，通頻帶愈寬，放大器的增益愈小。3.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)）1放大器的幅頻特性放大器的幅頻特性.swf3)選擇性選擇性： 從各種不同頻率信號的總和（有用

12、的和有害從各種不同頻率信號的總和（有用的和有害的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的的選擇性選擇性，選擇性常采用，選擇性常采用矩形系數(shù)矩形系數(shù)和和抑制比抑制比來表示。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。為了表示實際按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實際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)矩形系數(shù)”，它表示對鄰道干，它表示對鄰道干擾的抑制能力。擾的抑制能力。 2 f0.1, 2 f0.01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處的帶寬，處的帶寬，Kr愈接近愈

13、接近于于1越好。越好。7.01.0122ffKro7 . 001. 0r0.0122ffK3.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)） f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 實際 抑制比抑制比：表示對表示對某個干擾信號某個干擾信號fn 的抑制能力，用的抑制能力，用dn表示。表示。 nv0nAAd fAVf0AAVnfnAn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)(dd3.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)） 5） 噪

14、聲系數(shù)噪聲系數(shù)： 放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示： NF越接近越接近1越好越好 在多級放大器中，前二級的噪聲對整個放大器的噪聲起決定作在多級放大器中，前二級的噪聲對整個放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。 以上這些要求，相互之間即有聯(lián)系又有矛盾。以上這些要求，相互之間即有聯(lián)系又有矛盾。增益和穩(wěn)定性增益和穩(wěn)定性是一是一對矛盾，對矛盾，通頻帶和選擇性通頻帶和選擇性是一對矛盾。因此應(yīng)根據(jù)需要決定主次，是一對矛盾。因此應(yīng)根據(jù)需要決定主次，進行分析和討論。進行分析和討論。 )()(nosonisiF輸出信號噪比輸入信號

15、噪比P/PP/PN 為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級增益，穩(wěn)定措施，即限制每級增益，選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用中和或失配方法等選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用中和或失配方法等。 4）工作穩(wěn)定性工作穩(wěn)定性： 指在電源電壓變化或器件參數(shù)變化時，以上三參數(shù)的穩(wěn)定程度。指在電源電壓變化或器件參數(shù)變化時，以上三參數(shù)的穩(wěn)定程度。 3.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)）本章分析重點本章分析重點 C P1 g P2 a b L Is Ys Vi + Ib gie1 yreVc yfeVi yoe gie2 Vo + Vo + c Ic Is Ys Vi + Ib gie1 yreV

16、c yfeVi yoe c Ic LY本章分析重點（續(xù)）本章分析重點（續(xù)）)1(1ie2221yPLjcjgPYL3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)一、一、形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）為自變量和輸出電壓設(shè)輸入電壓21VV212211VyVyIVyVyIofri2121:VVyyyyIIofri即式中：式中：導(dǎo)納稱為輸出短路時的輸入0112ViVIy傳輸導(dǎo)納稱為輸入短路時的反向0211VrVIy傳輸導(dǎo)納稱為輸出短路時的正向0122VfVIy導(dǎo)納稱為輸入短路時的輸出0221VoVIy3.2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）

17、晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）二、二、混合混合參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中原器件把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中原器件RLC表示。用這表示。用這種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路就是所謂的種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路就是所謂的參參數(shù)等效電路。數(shù)等效電路?；旌匣旌蠀?shù)等效電路參數(shù)等效電路是基極電阻bb 是發(fā)射結(jié)電阻eb是集電結(jié)電阻cb是發(fā)射結(jié)電容ebC是集電結(jié)電容cbC等效電流發(fā)生器表示晶體管放大作用的ebmvg)(26)(,0mVmAIggcebmm稱為跨導(dǎo)可能引起自激一部分到輸入端將輸出的交流電壓反饋.cbC系數(shù)降低晶體管的電流放大高頻反饋在共集電極

18、電路中引起,bb)(26)(,0mVmAIggcebmm稱為跨導(dǎo)等效電流發(fā)生器表示晶體管放大作用的ebmvg可能引起自激一部分到輸入端將輸出的交流電壓反饋.cbC系數(shù)降低晶體管的電流放大高頻反饋在共集電極電路中引起,bb是基極電阻bb 是發(fā)射結(jié)電阻eb是集電結(jié)電阻cb是發(fā)射結(jié)電容ebC是集電結(jié)電容cbC 三、三、混合混合 等效電路的簡化等效電路的簡化： 混合混合 等效電路中，電容、電阻并聯(lián)，在一定的頻率下。等效電路中，電容、電阻并聯(lián)，在一定的頻率下。 rb c與與Cb c引起的容抗相比引起的容抗相比rb c可視為開路可視為開路。 r rb b e e與與C Cb b e e引起的容抗相比，引起

19、的容抗相比，r rb b e e可以忽略（視為開路）可以忽略（視為開路） r rcece與回路負載比較，可視為開路。與回路負載比較，可視為開路。 3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)） b rb b gmVb e b Cb c Cb e c e 簡化后的等效電路如圖：簡化后的等效電路如圖：( (工作頻率較高時工作頻率較高時) ) 對工作頻率范圍不同時，等效電路可進行不同的簡對工作頻率范圍不同時，等效電路可進行不同的簡化?；?。（頻率低時可忽略電容的作用）（頻率低時可忽略電容的作用） 3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路

20、與參數(shù)（續(xù)）三極管混合等效電路單向化模型 三極管混合等效電路單向化模型.swf四、四、Y參數(shù)等效電路與混合參數(shù)等效電路與混合 等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換：等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換： (一一) 令令V2 = 0，求，求yie、yfe。 簡化混合簡化混合 等效電路，如圖所示。等效電路，如圖所示。 (1) b rbb gmVbe bCbc Cbe c e I I2 I1 yie V1 V2 =0 011ie2VVIyebbbebebbbcbebbbie111)(11YrYYrCCjry)(cbebebCCjY3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）(2) 012fe2VV

21、IyIVgIebm2 eb2VgImebbb1ebebbb1eb11YrVYYrVVebbb1m21YrVgIebbbm012fe11YrgVIyV )(cbebebCCjY短路電流較大短路電流較大 3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）1I2V (二二) 令，求令，求yre、yoe (3) 故故 01VrbbgmVbebCbcCbeceII2I1V1cV2021re1VVIybbeb1rVIebbbbbebbbebbbeb1)1()/(YrrIYrICjgIV2cbebcb21VCjYCjVIebbb2bbcbeb1YrVrCjVebbbcbbbe

22、bbb2bbcb111YrVCjrYrVrCjIiebbbcbre1YrCjy3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）)(ebebCjY(4) Cb c fmax時時,無論使用什么無論使用什么方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。 fffT max:頻頻率率參參數(shù)數(shù)的的關(guān)關(guān)系系3. 2 晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)）晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)） R1、R2、R3為偏置電阻，決為偏置電阻，決定定 工作點，工作點， LF、CF為濾波電路，負壓供電為濾波電路，負壓供電 C4、L組成組成L、C諧振回路諧振回路 R4是加寬回路通頻

23、帶用是加寬回路通頻帶用 Rp是并聯(lián)回路本身的損耗是并聯(lián)回路本身的損耗所謂單調(diào)諧回路共發(fā)放大器就是晶體管共發(fā)電路和并聯(lián)所謂單調(diào)諧回路共發(fā)放大器就是晶體管共發(fā)電路和并聯(lián)回路的組合。所以前面分析的晶體管等效電路和并聯(lián)回回路的組合。所以前面分析的晶體管等效電路和并聯(lián)回路的結(jié)論均可應(yīng)用。路的結(jié)論均可應(yīng)用。3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器C4R3LFCFC3R2R1C2P1R4P2abL+.部分接入電路等效分析部分接入電路等效分析.swf(一一) 等效電路分析：等效電路分析： 因為討論的是小信號，略去直流參數(shù)元件即可用因為討論的是小信號，略去直流參數(shù)元件即可用Y參數(shù)等效電路模擬。參數(shù)等效

24、電路模擬。 數(shù)學(xué)分析：由圖可知：數(shù)學(xué)分析：由圖可知： Y L代表由集電極代表由集電極C向右看的回路導(dǎo)納。向右看的回路導(dǎo)納。（對外電路而言（對外電路而言Vc是上負下正，故是上負下正，故Ic有一負號）有一負號） (3) = (2) (4) (4) 代入代入(1) 放大器的輸入導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納 C P1 g P2 a b L Is Ys Vi + Ib gie1 yreVc yfeVi yoe gie2 Vo + Vo + c Ic ) 3()2() 1 (LccCoeifeccreiiebYVIVyVyIVyVyI)1(1ie2221yPLjcjgPYLiLoefecVYyyViLoefere

25、iebVYyyyyILoefereieibiYyyyyVIY3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)） C P1 g P2 a b L Is Ys Vi + Ib gie1 yreVc yfeVi yoe gie2 Vo + Vo + c Ic )1(1ie2221yPLjcjgPYL3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)） Is Ys Vi + Ib gie1 yreVc yfeVi yoe c Ic LY3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）)1(1ie2221yPLjcjgPYL放大器的質(zhì)量指標：放大器的質(zhì)量指標：1）電壓

26、指標）電壓指標ioVVVA根據(jù)電壓變比關(guān)系：根據(jù)電壓變比關(guān)系：ab2oVpV1cabpVVc12oVppVLoe1fe2ic12ioVYypypVVppVVA所以：222212111iepLLypLjCjGppYYLoe21fe2121Loe1fe2Loe1fe2VYypypppYypypYypypA所以：222ieieieoeoeoeCjgyCjgy令：2221iepLypLjCjGY由于：3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)） C P1 g P2 a b L Is Ys Vi + Ib gie1 yreV

27、c yqeVi yoe gie2 Vo + Vo + c Ic ab2oVpV1cabpVVc12oVppVLoefeicYypypVVpp1212ioVVVALjCpCpCjGpgpgpyppieoeieoefe1A22212222121V所以：納和輸出電容；分別是放大器的輸出導(dǎo)和其中，oeoeCg輸入導(dǎo)納和輸入電容。分別是下一級放大器的和ie2ie2Cg2222122221;g ieoeieoeCpCpCCGpgpgp令)1(A21VLjCjgyppfe則的失諧是工作頻率對式中：000ffff,LC21f是回路的等效品質(zhì)因數(shù)gCQ0L3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器

28、（續(xù)）可寫成：附近時在諧振角頻率的導(dǎo)納，當角頻率式中分母視為并聯(lián)回路VA0021V21AffQjgyppLfe推導(dǎo)過程推導(dǎo)過程)1(A21VLjCjgyppfe則) 1(1 12LgLCjgLjCjg分母0002002000202022022)(2)(2)()()1()1(LgjLgjLgjLgjLgjLgLCj其中02ffQjL電壓增益的相關(guān)結(jié)論電壓增益的相關(guān)結(jié)論：的函數(shù)是工作頻率fAV時，當0f 222212121V0AieoefefegpgpGpyppgyppfeoofefeo180,180y180而是相差不是因此輸入和輸出之間的個相角是一個復(fù)數(shù)，它也有一的相位差。此外號表明輸入和輸出有

29、oiofe180VV0相位差才是和，當頻率較低時，成反比。導(dǎo)成正比，和回路的總電與晶體管正向傳輸導(dǎo)納gyAfevo3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）2）功率增益）功率增益：放大器的輸入功率上獲得的功率：輸出端負載諧振時）；iie2oio0PPgP(PPG1ie2iigvP 2ie222ife12ie222abogpgVypgpVP1ie2ie2Vo1ie2ie22fe2221PoggAgggyppG故：體管的輸入導(dǎo)納。分別是本級和下一級晶和ie21iegg）（表示時：用dblgG10GdbPoPoie222oe21PgpgpG，則匹配條件為：忽略回路本身的損耗oe1

30、ie2feoe212ie221ie2fe2ie2221i(max)omaxPogg4ygpgpg4ygppppG故最大功率增益為： goe a b P1yfe vi gie2 P1goe 2 P1 P2 P2gie2 2 a b GP yfevi gie1 V i ie22oe21gPgPGgp3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）放大放大 goe a b P1yfe vi gie2 P1goe 2 P1 P2 P2gie2 2 a b GP yfevi gie1 Vi 諧振時，并聯(lián)諧振回路阻抗為諧振時，并聯(lián)諧振回路阻抗為Gp的作用不能忽略，考慮到在實際情況下，GpGp

31、212212max1414)(OLieoefeieoefePoQQggygGpggyG式中：為回路有載品質(zhì)因數(shù)Lg1Q0L為回路空載品質(zhì)因數(shù)POLGQ01稱為回路的插入損耗21/1OLQQ3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）3）放大器的通頻帶）放大器的通頻帶大器的諧振曲線而變化的曲線，叫做放隨fAAVoV20LVoVffQ211AA由于L07 . 007 . 0LVoVQff21ffQ2,21AA故：則如果：。通頻帶越窄；反之越寬可見：品質(zhì)因數(shù)越高，3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）放大器的幅頻特性放大器的幅頻特性.swf并聯(lián)諧振回路幅頻相

32、頻曲線并聯(lián)諧振回路幅頻相頻曲線.swfCyfA22fe7.0Vo 設(shè)設(shè) P1、P2 =1 帶寬增益乘積為一常數(shù)帶寬增益乘積為一常數(shù)當當Yfe和和C 為定值時（電路定了其值也定了，帶寬增益乘積為定值時（電路定了其值也定了，帶寬增益乘積 = const）決定于決定于C 與與Yfe）。因此選擇管子時應(yīng)選?。?。因此選擇管子時應(yīng)選取|Yfe|大的，并減少大的，并減少C 。但但C 也不能取的太小，否則不穩(wěn)定的電容的影響大。也不能取的太小，否則不穩(wěn)定的電容的影響大。CfyPPgyPPA7 . 0fe21fe21Vo43. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）Cf4f2fCf2QCggCL

33、g1QA7.07.000L000LVo與通頻帶的關(guān)系：Cf4yppgyppA7.0fe21fe21Vo故：Gain Bandwidth Product?？s寫：?？s寫： GBP,GBWP, GBW or GB討論：討論：變小。電容越大，通頻帶越寬的乘積，和只取決于不變時，和確定，當Vo7 . 0Vo21feAf2CAppy. 1穩(wěn)定性變差。的，但是這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)總電容應(yīng)盡量減小諧振回路的較大的晶體管外，帶，除了選用為了獲得高增益，寬頻Cy. 2fe以至引起頻率失真）（不會使通頻帶改變，定盡量大，使諧振曲線穩(wěn)帶放大器，因為頻帶很寬，對于窄定是次要的，盡量大，諧振曲線不穩(wěn)對于寬帶而言，要使CA. 3

34、V4）單調(diào)諧放大器的選擇性）單調(diào)諧放大器的選擇性以矩形系數(shù)來分析：7 . 01 . 00.1r f2f2k則如果1 . 0AAV0V1 . 0ff2Q1101 . 0LL020.1Qf1102f1110f2f2k27 . 01 . 0r0.1故矩形系數(shù)：所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于1，故其鄰道選，故其鄰道選擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點。擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點。3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）4、多級單調(diào)諧回路諧振放大器、多級單調(diào)諧回路諧振放大器 若單級放大器的增益不能滿足要求，就可以采用多級若單級放大器

35、的增益不能滿足要求，就可以采用多級級聯(lián)放大器。級聯(lián)后的放大器的增益、通頻帶和選擇性都級聯(lián)放大器。級聯(lián)后的放大器的增益、通頻帶和選擇性都將發(fā)生變化。將發(fā)生變化。1）增益）增益vmvvAAA21mVmV2V1AAAAm則總增益為、級，各級的增益為如果放大器有2）通頻帶）通頻帶VA相同，俱為如果各級放大器的增益2m20L0mmmVmffQ211AAAA3. 3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）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級放大器的通頻帶級放大器的通頻帶(2f 0.7)m21ffQ211AA2m20L0mm成為帶寬縮減因子可見通頻帶變窄12X,m1上面的分析表明上

36、面的分析表明: 為了使總的通頻帶不變?yōu)榱耸箍偟耐l帶不變,每級的帶寬都要增加為原來的每級的帶寬都要增加為原來的 X倍。倍。 當每級通頻帶加寬當每級通頻帶加寬X倍時倍時,每級的增益都會降低為原來每級的增益都會降低為原來 的的1/X。3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）LmQfXf07 . 0)2(放大器多級級聯(lián)放大器多級級聯(lián).swf3）選擇性）選擇性(以矩形系數(shù)為例以矩形系數(shù)為例)時當根據(jù)定義1 . 0AA:V0VL0m1m1 . 0Qf1100)f2(121100f2f2k:m1m1m7 . 0m1 . 01 . 0r故結(jié)論結(jié)論:單調(diào)諧回路特點是電路簡單單調(diào)諧回路特點是

37、電路簡單,調(diào)試容易調(diào)試容易,但選擇性差但選擇性差,增增 益和通頻帶的矛盾比較突出。益和通頻帶的矛盾比較突出。 采用雙調(diào)諧回路諧振放大器是改善放大器選擇性和解決放大器采用雙調(diào)諧回路諧振放大器是改善放大器選擇性和解決放大器 的增益和通頻帶之間的矛盾的有效方法之一。的增益和通頻帶之間的矛盾的有效方法之一。3.3 單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）單調(diào)諧回路諧振放大器（續(xù)）參差調(diào)諧參差調(diào)諧.swf參差調(diào)諧放大器參差調(diào)諧放大器.swfM=1:10;kr=sqrt(100.(1./M)-1)./sqrt(2.(1./M)-1);plot(M,kr)kr = 9.9 4.7 3.7 3.4 3.2 3.1 3.0

38、2.9 2.9 2.85一、自激產(chǎn)生的原因：一、自激產(chǎn)生的原因： gF改變了回路的改變了回路的QL值值, bF引起回路失諧。引起回路失諧。3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器的穩(wěn)定性諧振放大器穩(wěn)定性分析：諧振放大器穩(wěn)定性分析：生，是不穩(wěn)定的原因。的存在會導(dǎo)致自激的產(chǎn)在實際中reyFieLoerefeieiYyYyyyyYjbFgYFFgsLCyieYFYSYi gF是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負值，即呈負電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負值，即呈負電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，減小，QL增加，通頻帶減小，增益也因損耗的減少而增加，即負電導(dǎo)增加，通頻帶減小，增益也因損耗的

39、減少而增加，即負電導(dǎo)gF供給回路能供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當量，出現(xiàn)正反饋。當gF = -(gs + gie)（回路原有電導(dǎo)）則回路總電導(dǎo)（回路原有電導(dǎo)）則回路總電導(dǎo)g = 0，QL ，放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。好得到抵消。且電納部分也恰抵消回路損耗的能量，表明放大器反饋的能量0LoerefeieSYyyyyY) 1 (1refeLoeieSyyYyYY，系統(tǒng)變得穩(wěn)定。變大遠離，反饋變?nèi)?，等式左邊，變得不穩(wěn)定。變小接近于，反饋變強，等式左邊討論：1y1yfefe二、放大器產(chǎn)生自激的條件：二、放大器產(chǎn)生自激的條件： 當當Ys + Yz

40、= 0 回路總電導(dǎo)回路總電導(dǎo)g = 0 放大器產(chǎn)生自激。放大器產(chǎn)生自激。 3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）gsLCyieYFYSYi)1)(11jggCjLjCjggyYiesieiesies)(21)(00011ieCCLfffffQ；式中，iesieggCCQ)(01112111)(arctgeggyYjiesies式中，示，則若用幅值與相角形式表2221)(jLoeoeeGgYyL式：可求得相同形式得關(guān)系同理，輸出回路部分也2121,)(即：路相同假定輸入回路和輸出回產(chǎn)生自激的條件：1eyye1Ggggrefejrefe2 j2Loeies由（1）式可得1yy1g

41、Gggrefe2oeLies幅值條件：2tgarctg22refereferefe，相位條件：105S1S1Syy1GgggSfere2Loeies一般要求時穩(wěn)定時產(chǎn)生自激，當當為穩(wěn)定系數(shù)定義：還可推導(dǎo)穩(wěn)定系數(shù)還可推導(dǎo)穩(wěn)定系數(shù) )cos(1)(2refereLoeiesygggggSfe3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）fefefeTyy, 0,ff因此實際上：由于工作頻率ore0rere90Cjyy，即中，電納起主要作用，且1帶入相位條件得：可能產(chǎn)生自激。點時，在低于故有頻率的某一說明：當, 1fSgGgggg2Loe1ies帶入穩(wěn)定系數(shù)，如果令re0feV021200

42、21CSy2Agg 2則有：如果gyACyggSfeVrefe三、三、A Avo vo 與與 S S 的關(guān)系：的關(guān)系：3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)） 討論：討論： (Avo)s與與f有關(guān)，有關(guān)，f (Avo)s ，f yre 內(nèi)反饋厲害。內(nèi)反饋厲害。 選管應(yīng)選選管應(yīng)選 大些的為好大些的為好 (Avo)s只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。refeCy 當當S = 5時，時， (Avo)s是保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益，稱為穩(wěn)是保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益，稱為穩(wěn)定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，

43、Avo不允許超過不允許超過(Avo)s。re0feVO2.5)(CyAs3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)） 由于由于yre的存在，晶體管是一個雙向的器件，增強放大器的存在，晶體管是一個雙向的器件，增強放大器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。單向化的方法有：單向化的方法有：中和法中和法 消除消除yre的反饋的反饋失配法失配法 使使GL或或gs的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回路的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回路與晶體管匹配。與晶體管匹配。在實際運用中，中和法是外加一個電容抵消正反饋電容的作用在實際運用中，中和法是外加一個電容抵消正反饋電容的作用失配法

44、：失配法： 信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配； 晶體管輸出端負載不與晶體管的輸出阻抗匹配。晶體管輸出端負載不與晶體管的輸出阻抗匹配。 即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性四、克服自激的方法四、克服自激的方法： 3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）（1） 中和法：中和法： 在放大器線路中插入一個外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋在放大器線路中插入一個外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消?；ハ嗟窒?。 具體線路：具體線路： 電橋平衡時，電橋平衡時，CD兩端的回路電壓兩端的回路電壓

45、不會反映到不會反映到AB兩端兩端,即對應(yīng)兩邊阻抗之比相即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。等。 AL1L2BCbcCNVi+ BAViCN+VoCbcCDL1L20VNCCLL11bc21cb22cb21NCNNCLLC3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)） (2) 失配法：失配法： 信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負載阻抗不與本級信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負載阻抗不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。晶體管的輸出阻抗匹配。 原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到輸入電路的影響也隨之減原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到輸入電路的影響也隨之減小。使增益

46、下降，提高穩(wěn)定性。小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。 要使要使Yi = yie，即使后項，即使后項0，則必須加大，則必須加大Y L y L yoe 若若 ， 則則 晶體管實現(xiàn)單向化，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一般采用共發(fā)一共基級晶體管實現(xiàn)單向化，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一般采用共發(fā)一共基級聯(lián)放聯(lián)放 大大.LoerefeieiYyyyyYsiefereoe0yyyyyYiesyyierefeoe0yyyyYBG1YgyfbyqbYibY0=y0byiyieYL失配BG2復(fù) 合 管3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)） 共基電路的特點是輸入阻抗很低（亦即輸入導(dǎo)納很大）共基電路的特

47、點是輸入阻抗很低（亦即輸入導(dǎo)納很大）和輸出阻抗很高（亦即輸出導(dǎo)納很?。?，當它和共發(fā)電和輸出阻抗很高（亦即輸出導(dǎo)納很?。?，當它和共發(fā)電路連接時，相當于共發(fā)放大器的負載導(dǎo)納很大，路連接時，相當于共發(fā)放大器的負載導(dǎo)納很大， 也也很大。由于很大。由于 于是于是 即晶體管內(nèi)部反饋的影響相應(yīng)地減弱，甚至可以不考即晶體管內(nèi)部反饋的影響相應(yīng)地減弱，甚至可以不考慮內(nèi)部反饋的影響，因此放大器的穩(wěn)定性就得到提高。慮內(nèi)部反饋的影響，因此放大器的穩(wěn)定性就得到提高。FieLoerefeieiYyYyyyyYLYieiyY 3. 中和法與失配法比較：中和法與失配法比較： 中和法中和法：優(yōu)點：簡單，增益高：優(yōu)點：簡單，增益高

48、 缺點：缺點： 只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶 因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。 采用中和對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果采用中和對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果。 失配法失配法：優(yōu)點：優(yōu)點：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作； 生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。 缺點：增益低。缺點：增益低。 復(fù)合管復(fù)合管y

49、參數(shù)公式：參數(shù)公式： ieiyy )(oerefereryyyyyfefyy re0yy3.4 諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)）一、一、下圖 表示國產(chǎn)某調(diào)幅通信機接收部分所采用的二級中頻放大器電路。輸 入C30.047F3A G 22680T1R10R65.1kR95.6k2kR3C40.047FC50.047FR7150R1110kC60.047FR122.7kC90.047F3A G 22T2C7560pFC856pFT r13A G 22T3R165.1kR131.5kR142002kR15C100.047F0.047FC113A G 22T4R175.1kR180.04

50、7FC1215V輸 出R1910kR205. 1kC13C14560pF560pFT r215V穩(wěn) 壓8V二級共發(fā)-共基級聯(lián)中頻放大器電路3.5 調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器二、二、 由由MC1590構(gòu)成的選頻放大器構(gòu)成的選頻放大器： 器件器件MC1590具有工作頻率高，不易自激的特點，并帶有自動增益控制的功能。其具有工作頻率高，不易自激的特點，并帶有自動增益控制的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個雙端輸入、雙端輸出的全差動式電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個雙端輸入、雙端輸出的全差動式電路 器件的輸入和輸出各有一個單諧振回路。輸入信號器件的輸入和輸出各有一個單諧振回路

51、。輸入信號V1通過隔直流電容通過隔直流電容C4加到加到輸入端的引腳輸入端的引腳“1”，另一輸入端的引腳，另一輸入端的引腳“3”通過電容通過電容C3交流接地，輸出端之一的交流接地，輸出端之一的引腳引腳“6”連接電源正端，并通過電容連接電源正端，并通過電容C5交流接地，故電路是單端輸入、單端輸出。交流接地，故電路是單端輸入、單端輸出。由由L3和和C6構(gòu)成去耦濾波器，減小輸出級信號通過供電電源對輸入級的寄生反饋。構(gòu)成去耦濾波器，減小輸出級信號通過供電電源對輸入級的寄生反饋。 C2 L2 C2 Vi RL V0 C6 +12V L3 3 2 1 8 7 6 4 5 MC1590 C5 V(AGC) C

52、3 C4 3.5 調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器（續(xù)）調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路諧振放大器（續(xù)） 三、三、MC1110制成的制成的100MHz調(diào)諧放大電路調(diào)諧放大電路 MC1110集成塊是一種適合于放大頻率高達集成塊是一種適合于放大頻率高達100MHz信號的射極耦合放大電路，其內(nèi)信號的射極耦合放大電路，其內(nèi)部電路及由它制成的部電路及由它制成的100MHz調(diào)諧放大器的實用電路如圖所示。調(diào)諧放大器的實用電路如圖所示。 片內(nèi)電路如虛線框內(nèi)所示，兩只晶體管片內(nèi)電路如虛線框內(nèi)所示，兩只晶體管VT1和和VT2組成共集一共基組合放大電路，使組成共集一共基組合放大電路，使電路的上限截止頻率得以提高，且輸入、輸