高頻小信號復(fù)習(xí)

3.1高頻小信號放大器放大各種無線電設(shè)備中的高頻小信號，以便作進(jìn)一步的變換和處理。①功用②分類按頻帶寬度按有源器件窄帶放大器寬帶放大器以分立元件為主的高頻放大器以集成電路為主的集中選頻放大器③對高頻小信號放大器的主要要求③主要要求

☆增益要高，也就是放大量要大。

☆頻率選擇性要好。頻帶寬度和矩形系數(shù)。

☆工作穩(wěn)定可靠。

☆

接收機(jī)前級放大器內(nèi)部噪聲要小。

3.1高頻小信號放大器因?yàn)榉糯笃鞅旧淼脑肼曉降?，接收微弱信號的能力就越?qiáng)。①功用②分類典型高頻小信號諧振放大器實(shí)際線路（1）直流偏置電路典型高頻小信號諧振放大器實(shí)際線路（2）高頻交流等效電路放大器組成①輸入回路②晶體管③輸出回路LC并聯(lián)諧振回路，輸出變壓器及負(fù)載YL由輸入變壓器構(gòu)成，隔離信號源與放大器間的直流聯(lián)系，能耦合交流信號，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配與變換。是放大器的核心，電流控制和放大作用。輸入回路晶體管輸出回路二、放大器性能分析1．晶體管的高頻等效電路(1)混Π等效電路注意：:可能會引起放大器自激。:共基電路中引起高頻負(fù)反饋，降低晶體管電流放大倍數(shù)。和在高頻運(yùn)用時(shí)不利！+u1-+u2-i1i2+ube-+uce-1．晶體管的高頻等效電路(2)Y參數(shù)等效電路Y參數(shù)方程代表晶體管正向傳輸能力。代表晶體管內(nèi)部反饋?zhàn)饔谩?3)Y參數(shù)方程1.晶體管的高頻等效電路(2)Y參數(shù)等效電路輸入導(dǎo)納：輸出導(dǎo)納：正向傳輸導(dǎo)納：反向傳輸導(dǎo)納：在忽略及滿足時(shí)，Y參數(shù)與混Π參數(shù)之間的關(guān)系為：二、放大器性能分析Y參數(shù)方程①Y參數(shù)與工作頻率有關(guān)，是頻率的復(fù)函數(shù)。

②當(dāng)放大器工作在窄帶時(shí)，Y參數(shù)變化不大，可將Y參數(shù)看作常數(shù)。說明：③Y

re的反饋，使放大器存在著工作不穩(wěn)定的問題。二、放大器性能分析2.放大器的性能參數(shù)(1)輸入導(dǎo)納Yi(2)輸出導(dǎo)納Yo(3)電壓放大倍數(shù)K

(4)通頻帶B0.707(5)矩形系數(shù)Kr0.1(1)輸入導(dǎo)納2.放大器的性能參數(shù)第一項(xiàng)為晶體管內(nèi)部參數(shù)；第二項(xiàng)是反向傳輸導(dǎo)納Yre引入的。(1)輸入導(dǎo)納(2)輸出導(dǎo)納2.放大器的性能參數(shù)第一項(xiàng)為晶體管內(nèi)部參數(shù)；第二項(xiàng)是反向傳輸導(dǎo)納Yre引入的。高頻等效電路2.放大器的性能參數(shù)交流等效電路忽略管子內(nèi)部的反饋，即Y

re=0。(3)電壓放大倍數(shù)K(3)電壓放大倍數(shù)K令(3)電壓放大倍數(shù)K諧振時(shí)放大器電壓增益:2.放大器的性能參數(shù)

(4)通頻帶其中：(3)電壓放大倍數(shù)

(4)通頻帶(5)矩形系數(shù)單調(diào)諧回路放大器，故:Kr0.1=9.95(3)電壓放大倍數(shù)2.放大器的性能參數(shù)4）單調(diào)諧放大器的選擇性

所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠(yuǎn)大于1，故其鄰道選擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點(diǎn)。3）放大器的通頻帶當(dāng)和為定值時(shí)（電路定了，其值也定了，帶寬增益乘積為常數(shù)）決定于與，因此選擇管子時(shí)應(yīng)選取大的，應(yīng)減少，但也不能取的太小，因?yàn)椴环€(wěn)定的電容的影響大。設(shè)

P1、P2=1帶寬增益乘積為一常數(shù)

3、對于寬帶而言，要使盡量大，因?yàn)轭l帶很寬，諧振曲線不穩(wěn)定是次要的，對于窄帶放大器，盡量大，使諧振曲線穩(wěn)定（不會使通頻帶改變，以至引起頻率失真）。

2、為了獲得高增益，寬頻帶，除了選用較大的晶體管外，應(yīng)該盡量減小諧振回路的總電容，但是這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。

1、當(dāng)確定，p1和p2不變時(shí)，只取決于和的乘積，電容越大，通頻帶越寬，變小。討論：4、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。1）增益2）通頻帶

如果多級放大器是由完全相同的單級放大器組成，則

Am=

根據(jù)通頻帶的定義可以求m級放大器的通頻帶

上面的分析表明:

①

為了使總的通頻帶不變,每級的帶寬都要增加為原來的X倍。

②當(dāng)每級通頻帶加寬X倍時(shí),每級的增益都會降低為原來的1/X。3）選擇性(以矩形系數(shù)為例)結(jié)論:單調(diào)諧回路特點(diǎn)是電路簡單,調(diào)試容易,但選擇性差,增益和通頻帶的矛盾比較突出。3.4.1自激產(chǎn)生的原因gF改變了回路的QL值,bF引起回路失諧。3.4

諧振放大器的穩(wěn)定性

gF是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負(fù)值，即呈負(fù)電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，QL增加，通頻帶減小，增益也因損耗的減少而增加，即負(fù)電導(dǎo)gF供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。當(dāng)gF=gs+gie（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)。系統(tǒng)變得穩(wěn)定。

變大,遠(yuǎn)離1，，反饋?zhàn)內(nèi)?，等式左邊變的不穩(wěn)定。

變小,接近于1，，反饋?zhàn)儚?qiáng)，等式左邊y

討論：re小大rey當(dāng)Ys+Yi=0回路總電導(dǎo)g=0放大器產(chǎn)生自激。此時(shí)放大器的反饋能量抵消了回路損耗能量，且電納部分也恰好抵消。表明放大器反饋的能量抵消回路損耗的能量，且電納部分也恰好得到抵消。

3.4.2放大器產(chǎn)生自激的條件因?yàn)橛懻摰氖切⌒盘?，略去直流參?shù)元件即可用Y參數(shù)等效電路模擬。數(shù)學(xué)分析：

YL代表由集電極C向右看的回路導(dǎo)納等效電路分析還可推導(dǎo)穩(wěn)定系數(shù)S＝5～101S一般要求時(shí)穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生自激，當(dāng)當(dāng)為穩(wěn)定系數(shù)定義：>>=1S＝S

re0feV021CSy2Aggw＝則有：如果=20=gyAfeV0212w=CyggSrefe3.4.3

Avo與S的關(guān)系令接入系數(shù)P1=P2=1則

討論：

①(Avo)s與f有關(guān)，f(Avo)s，fyre內(nèi)反饋厲害。

②選管應(yīng)選大些的為好

③(Avo)s只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。當(dāng)S=5時(shí)，

(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)定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，Avo不允許超過(Avo)s。

由于yre的存在，晶體管是一個(gè)雙向的器件，增強(qiáng)放大器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。單向化的方法有：

⑴中和法消除yre的反饋

⑵失配法使GL或gs的數(shù)值增大，因而使輸入或輸出回路與晶體管失去匹配。中和法:外加一個(gè)電容抵消正反饋電容的作用.

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(fù)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3.4.4克服自激的方法電橋平衡時(shí)，CD兩端的回路電壓不會反映到AB兩端,即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。(1)中和法：在放大器線路中插入一個(gè)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。具體線路：

使Yi=yie，即使后項(xiàng)0，則必須加大YL

晶體管實(shí)現(xiàn)單向比，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)放大。則

信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負(fù)載阻抗不與本級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小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。(2)

失配法

復(fù)合管y參數(shù)公式：3.中和法與失配法比較中和法：優(yōu)點(diǎn)：簡單，增益高缺點(diǎn)：①只能在一個(gè)頻率上完全中和，不適合寬帶

②因?yàn)榫w管離散性大，實(shí)際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。

③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：優(yōu)點(diǎn)：①性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；

②頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；

③生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：增益低。下圖表示國產(chǎn)某調(diào)幅通信機(jī)接收部分所采用的二級中頻放大器電路。

4.諧振放大器電路舉例

優(yōu)點(diǎn)

:

1)將選擇性回路集中在一起，有利于微型化。例如，采用石英晶體濾波器和線性集成電路放大器后，體積能夠做得很小。

2)穩(wěn)定性好，集中濾波器僅接在放大器的某一級，因此晶體管的影響很小，提高了放大器的穩(wěn)定性。

3)通常將集中濾波器接在放大器組的低信號電平處（例如，在接收機(jī)的混頻和中放之間）。這樣可使噪聲和干擾首先受到大幅度的衰減，提高信號噪聲比。

4)便于大量生產(chǎn)。集中濾波器作為一個(gè)整體，可單獨(dú)進(jìn)行生產(chǎn)和調(diào)試，大大縮短了整機(jī)生產(chǎn)周期?！?.5非調(diào)諧式放大器與集成電路放大器§3.5.1非調(diào)諧回路式放大器器件MC1590具有工作頻率高，不易自激的特點(diǎn)，并帶有自動增益控制的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)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(gè)單諧振回路。輸入信號Vi通過隔直流電容C4加到輸入端的引腳“1”，另一輸入端的引腳“3”通過電容C3交流接地，輸出端之一的引腳“6”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。由L3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。3.5.2

集成電路諧振放大器

1.由MC1590構(gòu)成的選頻放大器：

MC1110集成塊是一種適合于放大頻率高達(dá)100MHz信號的射極耦合放大電路，其內(nèi)部電路及由它制成的100MHz調(diào)諧放大器的實(shí)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VT1和VT2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、輸出阻抗均較高，故對外接調(diào)諧回路的影響減小。2.

MC1110制成的100MHz調(diào)諧放大電路片內(nèi)電容C約30pF，跨接在VT1的集電極與VT2的基極之間，對于100MHz以上的工作頻率，C的容抗較小，以構(gòu)成這兩極間的高頻短路，使VT1的集電極在管內(nèi)經(jīng)C至VT2的基極，形成良好的高頻接地，實(shí)現(xiàn)共集—共基（CC—CB）放大對。由C1、C2、L1構(gòu)成的回路調(diào)諧于信號頻率，為了減弱信號源對回路的影響，信號是部分接入的。

L2、C3、C4組成并聯(lián)諧振回路，RL是負(fù)載，阻值較小，也是部分接入回路的。

ULN2204是單片調(diào)頻—調(diào)幅收音機(jī)集成塊，其內(nèi)部包含中頻放大器、調(diào)幅檢波器、調(diào)幅混頻器、調(diào)頻鑒頻器、AGC、AFC及音頻功率放大器等電路。下圖表示其中的中頻放大器。

3.ULN2204集成電路中的放大器本章小結(jié)一、高頻小信號放大器是通常分為諧振放大器和非諧振放大器，諧振放大器的負(fù)載為串、并聯(lián)諧振回路或耦合回路。二、小信號諧振放大器的選頻性能可由通頻帶和選擇性兩個(gè)質(zhì)量指標(biāo)來衡量。用矩形系數(shù)可以衡量實(shí)際幅頻特性接近理想幅頻特性的程度，矩形系數(shù)越接近于1，則諧振放大器的選擇性愈好。三、高頻小信號放大器由于信號小，可以認(rèn)為它工作在管子的線性范圍內(nèi)，常采用有源線性四端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。Y參數(shù)等效電路和混合等效電路是描述晶體管工作的重要模型。

Y參數(shù)與混合參數(shù)有對應(yīng)關(guān)系，Y參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，而且是工作頻率的函數(shù)。四、單級單調(diào)諧放大器是小信號放大器的基本電路，其電壓增益主要決定于管子的參數(shù)、信號源和負(fù)載，為了提高電壓增益，諧振回路與信號源和負(fù)載的連接常采用部分接入方式。

五、由于晶體管內(nèi)部存在反向傳輸導(dǎo)納Yre，使晶體管成為雙向器件，在一定頻率下使回路的總電導(dǎo)為零，這時(shí)放大器會產(chǎn)生自激。為了克服自激常采用“中和法”和“失配法”使晶體管單向化。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，用(Avo)s表示，(Avo)s只考慮了內(nèi)部反饋，未考慮外部其他原因引起的反饋。六、非調(diào)諧式放大器由各種濾波器和線性放大器組成，它的選擇性主要決定于濾波器，這類放大器的穩(wěn)定性較好。七、集成電路諧振放大器體積小、工作穩(wěn)定可靠、調(diào)整方便，其有通用集成電路放大器和專用集成電路放大器，也可和其它功能電路集成在一起。晶體管的高頻參數(shù)1）截止頻率由于β0比1大的多,在頻率為fβ時(shí),|β|雖然下降到原來的0.707但是仍然比1大的多,因此晶體管還能起到放大的作用。2）特征頻率當(dāng)頻率增高，使|β|下降到1時(shí)的頻率。例3-1在圖中，設(shè)工作頻率f=30MHz，晶體管的正向傳輸導(dǎo)納

yfe=58.3ms，gie=1.2ms,Cie=12PF,goe=400s,Coe=9.5pF，回路電感L=1.4H，接入系數(shù)P1=1，P2=0.3空載品質(zhì)因數(shù)Q0=100（假設(shè)yre=0）求：1.單級放大器諧振時(shí)的電壓增益通頻帶2

f0.7，諧振時(shí)回路外接電容C若R4=10k，試計(jì)算并比較在回路中并上R4前后的通頻帶和增益。分析：根據(jù)電壓增益表達(dá)式，應(yīng)先求出總電導(dǎo)g首先將圖中的負(fù)載畫出其等效電路如圖所示，

解：因?yàn)榛芈分C振電阻RP=QP0L=1006.28301061.410-626k

因此回路總電導(dǎo)g=Gp+

若下級采用相同晶體管時(shí)，即gie1=gie2=1.2ms

則=0.038410-3+0.410-3+(0.3)21.210-3=0.5510-3S

②

回路總電容為故外加電容C應(yīng)為

③通頻帶為①電壓增益為④若R4=10k，則因此并上電阻R4后增益降低，帶寬加寬。故而則3-1一單調(diào)諧回路放大器如圖，已知：N12=5匝，N23=5匝，N45=5匝，晶體管的=40mS，回路通頻帶為12kHz，1)畫出高頻交流等效電路，并計(jì)算Av0；2)若不并聯(lián)R4，求Avo，，并說明R4的作用；3)不采用R4，若采用中和法使其穩(wěn)定工作，問中和電容應(yīng)如何接入？

接入系數(shù)求：(2)不并聯(lián)R4，則并聯(lián)R4后，使損耗增大，

值降低，通頻帶加寬，放大器增益降低，但可使放大器工作穩(wěn)定性提高。(3)假設(shè)中和電容為CN，應(yīng)如圖所示接入電路。

某單調(diào)諧放大器交流等效電路如圖所示，工作頻率為2MHz，回路電感L=200H，晶體管的正向傳輸導(dǎo)納