射頻電子線路電子教案：2.1.4 晶體管高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器

1、射頻電子線路 第五講1. 回顧上一講內(nèi)容2.晶體管高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器3.高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器的級聯(lián)4.高頻小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 5. 第一章習(xí)題講解作業(yè): 2-3， 2-4， 2-6， 2-72.1.4 晶體管高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器“等效電路”法分析小信號調(diào)諧放大器三個主要步驟首先是認(rèn)識電路，包括認(rèn)清電路的組態(tài)（共射電路等）、各元器件的作用，這是電子線路讀圖的基礎(chǔ)；其次分析電路的直流通路(直流偏置)和交流通路，以便了解電路的實際功能；最后在畫出交流等效電路（如Y參數(shù)等效電路）的基礎(chǔ)上，根據(jù)定義計算放大電路的各參數(shù)，以此分析放大器的電路特性、技術(shù)性能和頻率響應(yīng)等

2、。 一級中放交流等效電路圖一級中放的y參數(shù)等效電路圖2-7 一級中放y參數(shù)等效電路 1. 放大器的輸入導(dǎo)納 由圖2-7 b可得到： 所以 放大器的輸入導(dǎo)納為 (2-21) 2. 電壓增益 (2-22) 圖中電壓放大倍數(shù)的定義: 先求的集電極電壓，由右圖可知恒等變形可得通過并聯(lián)諧振回路電壓VP中轉(zhuǎn)實際晶體管的等效參數(shù)顯容性令當(dāng)時 (2-28) 定義諧振放大器的歸一化抑制比 諧振頻率有載品質(zhì)因數(shù)廣義失諧調(diào)整接入系數(shù)求電壓增益最大值 令 將p1帶入2-28式將p2帶入2-28式令 將p1opt p2opt帶入2-28式諧振時功率增益Ap輸出部分諧振時并聯(lián)回路和輸出都諧振時令功率增益的各項表達式的物理

3、含義物理含義1)失配損耗 2)回路損耗3)失諧影響 4)最大增益 4. 小信號單調(diào)調(diào)諧回路諧振放大器的通頻帶與選擇性諧振放大器的歸一化抑制比與單調(diào)諧回路有相同表達式 故3dB通頻帶也與單調(diào)諧回路有相同表達式 (1-119)選擇性(矩形系數(shù))也與單調(diào)諧回路有相同表達式 例2.1 如圖2-9所示單諧振回路放大器， 已知晶體管的y參數(shù)，求1)放大器工作中心頻率2)諧振時電壓增益 3) 放大器帶寬解： 1) 工作中心頻率2)諧振時電壓增益3) 放大器帶寬2.1.5 高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器的級聯(lián)當(dāng)單級放大器的增益不能滿足要求時,即可采取多級放大器。其中每一級可調(diào)諧在同一個頻率上，稱為同步調(diào)諧放大

4、器;也可以調(diào)諧在不同的相近的頻率點上,稱為參差調(diào)諧放大器.1.級聯(lián)放大器的電壓增益總增益的模 |Av|=|Av1|*|Av2|*|Av3|Avn | 2.38若各級放大器是完全相同的單級放大器,則2.級聯(lián)放大器的通頻帶與選擇性若各級放大器是完全相同的單級放大器，歸一化抑制比3dB帶寬：令f0.7代表An/An0=0.707時的頻率偏移,則有 解上式得(2.41) n是大于1的正整數(shù), 稱為級聯(lián)放大器縮小因子。具體數(shù)值見表2.1所示。表2.1 帶寬縮小因子級數(shù)n123456781.00.640.510.430.380.350.320.30級聯(lián)放大器的選擇性按矩形系數(shù)的定義可得表2-2 矩形系數(shù)與

5、級數(shù)的關(guān)系級數(shù)n12345910K0.19.954.903.753.403.202.892.852.56當(dāng)級數(shù)n增加時,矩形系數(shù)有所改善，級數(shù)越多，Kr0.1變化越緩慢。即當(dāng)n趨于無窮時,Kr0.1也只有2.56?？梢娺@種改善是有限度的。隨著級聯(lián)級數(shù)的增加，增益變大，通頻帶卻變窄，通常需要大的增益又需要足夠的通頻帶，參差調(diào)諧放大器就是為了解決這個矛盾而提出的。2.1.6 高頻小信號雙調(diào)諧回路諧振放大器 多級放大器級聯(lián)時，雖然電壓放大倍數(shù)增加較多，通頻帶卻變窄，選擇性雖有所改善，但與理想矩形相比，仍相差較大。為解決上述矛盾，晶體管集電極回路采用雙調(diào)諧回路，可以使放大器具有較好的選擇性和較寬的頻帶

6、，這種放大器稱為雙調(diào)諧放大器。 雙調(diào)諧放大器等效電路 為分析方便，設(shè)一次、二次側(cè)回路元件參數(shù)相同，則得到如圖b所示的效電路，這是一個典型的互感耦合雙調(diào)諧回路 考慮到兩個回路的參數(shù)相同，可得到 式中, 是回路耦合因數(shù), 是回路的相對表示回路的耦合程度，稱為回路耦合系數(shù)。 失諧, 當(dāng)一次、二次側(cè)回路諧振(=0)時, 放大器電壓增益 雙調(diào)諧諧振放大器歸一化抑制比雙調(diào)諧放大器較常使用的是臨界耦合，諧振曲線表示為: 令 = 0.707，得通頻帶為: 同樣可得矩形系數(shù)為: 場效應(yīng)管調(diào)諧放大器 (1) 場效應(yīng)管在正常工作時，柵極電流很小(A級)，所以場效應(yīng)管的輸入阻抗很高，一般在107以上。 (2) 場效應(yīng)

7、管的恒流特性比晶體管好，在恒流區(qū)內(nèi)，場效應(yīng)管的輸出電阻比晶體管的輸出電阻大。場效應(yīng)管的輸入、輸出阻抗較大，有利于提高調(diào)諧回路的Q值，提高調(diào)諧放大器的選擇性。 高頻集成放大器 (1) 特性和參數(shù)的一致性好。常采用結(jié)構(gòu)對稱或元件參數(shù)匹配的電路形式(如差分放大器等)，利用參數(shù)補償?shù)脑韥硖岣唠娐返男阅?，尤其是提高電路的高頻特性。(2) 采用電路性能好的復(fù)合結(jié)構(gòu)電路。在模擬集成電路中，常采用復(fù)合晶體管：共射共基組合、共集共基組合或共源共柵組合等復(fù)合結(jié)構(gòu)電路。(3)外接元件少、可靠性高。由于在半導(dǎo)體芯片上制作電感、大容量電容及高阻值電阻等較為困難，只需要在集成放大器外接入大電容、電感等少量元器件。 2.

8、1.7 高頻小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 1.放大器穩(wěn)定性分析 前面分析小信號諧振放大器時曾假定放大電路中晶體管的。但在實際應(yīng)用中，晶體管的反向傳輸導(dǎo)納，放大器的輸出電壓可通過反饋到輸入端，使輸入電流發(fā)生變化。 放大器的輸入導(dǎo)納為：振蕩的臨界條件為：設(shè)輸入、輸出回路相同， 自激振蕩條件 放大器不穩(wěn)定穩(wěn)定性系數(shù)放大器穩(wěn)定的臨界狀態(tài)放大器穩(wěn)定 設(shè) 反饋電容輸入、輸出回路都是部分接入接入系數(shù)為考察增益與穩(wěn)定系數(shù)之間的關(guān)系,作進一步分析.穩(wěn)定性系數(shù) 是與放大器的電壓增益相關(guān)聯(lián)的。電壓增益 就被限定了晶體管選定后(即 和 給定)增益太高，會引起電路穩(wěn)定性惡化。 若工作頻率確定且確定將放大器的電壓最大增益表達式 帶入前式 且分析特定情況,假定2.提高放大器穩(wěn)定性的