高頻電子線路李福勤第三章

高頻電子線路李福勤第三章第1頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．2高頻小信號(hào)放大器的功能3．2．1高頻小信號(hào)放大器的分類高頻小信號(hào)放大器主要有兩類：一類是以諧振回路為負(fù)載的諧振放大器；另一類是以集中選擇性濾波器為負(fù)載的集中選頻放大器。諧振放大器常以晶體管等放大器件與LC并聯(lián)諧振回路或耦合諧振回路構(gòu)成，它又可分為調(diào)諧放大器（通稱高頻放大器）和頻帶放大器（通稱中頻放大器），前者的諧振回路需對(duì)外來(lái)不同的信號(hào)頻率進(jìn)行調(diào)諧，后者的諧振回路諧振頻率固定不變。集中選頻放大器是把放大和選頻兩種功能分開(kāi)處理，放大作用由多級(jí)非諧振寬頻帶放大器承擔(dān)，目前一般都采用集中寬頻帶放大器。集中選擇性濾波器常用的有LC帶通濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器等，這些濾波器都可作為部件在專業(yè)工廠生產(chǎn)。因此，采用集中選頻放大器線路簡(jiǎn)單、性能可靠、調(diào)整方便。小信號(hào)條件下工作的高頻放大器，由于信號(hào)電壓、電流幅度都很小，放大器件運(yùn)用在甲類工作狀態(tài)，放大電路可看作有源線性電路，因而可采用小信號(hào)等效電路來(lái)進(jìn)行分析。由于高頻小信號(hào)放大器的負(fù)載具有諧振特性，故采用導(dǎo)納Y參數(shù)電路進(jìn)行分析比較方便。第2頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．2．2高頻小信號(hào)放大器的主要性能指標(biāo)①諧振電壓增益Au0—放大器在諧振頻率上的增益，衡量對(duì)有用信號(hào)的放大能力。

②通頻帶BW0.7—放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。

③選擇性

§抑制比：d=20lgAu0/Au(dB)§矩形系數(shù)：

第3頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、主要性能指標(biāo)

①諧振電壓增益Au0—放大器在諧振頻率上的增益，衡量對(duì)有用信號(hào)的放大能力。

②通頻帶BW0.7—放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。

③選擇性

§抑制比：d=20lgAu0/Au(dB)§矩形系數(shù)：

K0.1=BW0.1/BW0.7第4頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．3分析小信號(hào)放大器的有關(guān)知識(shí)3．3．1串并聯(lián)諧振回路的特性諧振回路也稱振蕩回路，是最常用的選頻網(wǎng)絡(luò)，它由電感線圈和電容器組成。簡(jiǎn)單的諧振回路有串聯(lián)、并聯(lián)諧振回路，以及把兩個(gè)或更多個(gè)串、并聯(lián)諧振回路相互耦合聯(lián)接起來(lái)的耦合諧振回路。第5頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路如圖所示。圖中r表示L和C的總損耗電阻，實(shí)際上，由于電容損耗比電感線圈的損耗小很多，所以r近似等于線圈的損耗電阻。圖3.2串聯(lián)諧振回路第6頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四串聯(lián)諧振回路的總阻抗為在某一頻率上，回路的感抗與容抗相等時(shí)，回路的總阻抗最小，此時(shí)電流與電壓同相，回路發(fā)生串聯(lián)諧振，由此可得串聯(lián)諧振頻率為第7頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四諧振時(shí)容抗與感抗數(shù)值相等，通常稱它們?yōu)榛芈返奶匦宰杩梗员硎?，即回路的特性阻抗與回路固有損耗電阻的比值，稱為回路的固有品質(zhì)因數(shù)，用表示，即第8頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四回路的選擇性回路的相頻特性第9頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖3.3諧振曲線和移相曲線第10頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四通頻帶當(dāng)占有一定頻帶的信號(hào)在串聯(lián)回路中傳輸時(shí)，由于諧振曲線的不均勻性，輸出的電流或電壓便不可避免地產(chǎn)生頻率失真。為了限制諧振回路頻率失真的大小而規(guī)定了諧振回路的通頻帶。當(dāng)S值由最大值1下降到0.707時(shí)，所確定的頻帶寬度就是回路的通頻帶BW0.7，則可求得串聯(lián)回路的通頻帶為第11頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四矩形系數(shù)為了說(shuō)明實(shí)際諧振曲線接近矩形的程度，可用矩形系數(shù)來(lái)表示。串聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)為第12頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.并聯(lián)諧振回路LC并聯(lián)諧振回路如圖所示。圖中r代表線圈L的等效損耗電阻，由于電容器的損耗很小，其損耗電阻可以略去，下面按照與串聯(lián)LC回路對(duì)偶關(guān)系，直接給出并聯(lián)LC回路的主要基本參數(shù)。R0并聯(lián)諧振回路第13頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四回路的總導(dǎo)納為回路的諧振頻率回路的特性阻抗回路的品質(zhì)因數(shù)第14頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖3.5諧振曲線和移相曲線第15頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．串并聯(lián)諧振回路的特性比較第16頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4．串并聯(lián)阻抗的等效互換第17頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四若回路品質(zhì)因數(shù)較高，則可得：高Q串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電路后，R2為串聯(lián)電路r1的Q2倍，而X2與串聯(lián)電路X1相同，基本保持不變。第18頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5．并聯(lián)諧振回路的耦合連接與接入系數(shù)并連諧振回路作為放大器的負(fù)載時(shí)，其連接的方式直接影響放大器的性能。一般來(lái)看因?yàn)榫w管的輸出阻抗低，直接接入是不適用的，會(huì)降低諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q。通常，多采用部分接入方式，以完成阻抗變換。定義：接入系數(shù)p為轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（或容抗）與轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（或容抗）的比值。由此定義我們分別可得：第19頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1）變壓器耦合連接的變比關(guān)系變壓器耦合連接的變換第20頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）自耦變壓器耦合連接的變比關(guān)系自耦變壓器耦合連接的變換第21頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3）雙電容分壓耦合聯(lián)結(jié)的變比關(guān)系雙電容分壓耦合連接的變換第22頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四上面以電阻RL的等效變換推導(dǎo)了各種聯(lián)結(jié)形式的變比關(guān)系?？梢缘玫诫娮柁D(zhuǎn)換通式為為了以后分析電路時(shí)運(yùn)用方便，可將上述變化關(guān)系推廣到電導(dǎo)、電抗、電流和電壓源的等效變比關(guān)系上去，可得第23頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．4小信號(hào)諧振放大器3.4.1單級(jí)單調(diào)諧放大器Cb與Cc分別是和信號(hào)源（或前級(jí)放大器）與負(fù)載（或后級(jí)放大器）的耦合電容，Ce是旁路電容。電容C與電感L組成的并聯(lián)諧振回路作為晶體管的集電極負(fù)載，其諧振頻率應(yīng)調(diào)諧在輸入有用信號(hào)的中心頻率上?；芈放c本級(jí)晶體管的耦合采用自耦變壓器耦合方式，這樣可減弱晶體管輸出導(dǎo)納對(duì)回路的影響。負(fù)載（或下級(jí)放大器）與回路的的耦合采用自耦變壓器耦合和電容耦合方式，這樣，既可減弱負(fù)（或下級(jí)放大器）導(dǎo)納對(duì)回路的影響，又可使前、后級(jí)的直流。供電電路分開(kāi)。另外，采用上述耦合方式也比較容易實(shí)現(xiàn)前、后級(jí)之間的阻抗匹配。單級(jí)單調(diào)諧放大電路第24頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．電路性能分析諧振頻率回路有載Q值電壓增益電壓增益振幅第25頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．4．2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)諧在同一頻率上，則稱為多級(jí)單調(diào)諧放大器。設(shè)放大器有n級(jí)，各級(jí)電壓增益振幅分別為Au1，Au2，…，Aun，則總電壓增益振幅是各級(jí)電壓增益振幅的乘積，即第26頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四如果每一級(jí)放大器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同，則總電壓增益振幅n級(jí)放大器通頻帶第27頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．4．3雙調(diào)諧回路諧振放大器改善單級(jí)放大器的通頻帶和選擇性可以采用雙調(diào)諧放大器。雙調(diào)諧放大器是指集電極采用雙調(diào)諧回路作為負(fù)載的一種放大器，可分為互感耦合和電容耦合兩種類型。

第28頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.4.4集中選頻放大器集中選頻放大器的組成第二種形式第一種形式第29頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．集中濾波器集中濾波器的任務(wù)是選頻，要求在滿足通頻帶指標(biāo)的同時(shí)，矩形系數(shù)要好。其主要類型有集中LC濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器等。

第30頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集中LC濾波器通常由一節(jié)或若干節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)組成，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論，按照帶寬、衰減特性等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前已得到了廣泛應(yīng)用。LC集中濾波網(wǎng)絡(luò)第31頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、集中選頻濾波器(1)陶瓷濾波器1)陶瓷片的“壓電效應(yīng)”與“反壓電效應(yīng)”2)兩端陶瓷濾波器（外形及符號(hào)）兩個(gè)諧振頻率：第32頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3）三端陶瓷濾波器實(shí)物圖：第33頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)聲表面波濾波器(SAWF)實(shí)物圖：第34頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四聲表面波濾波器SAWF（SurfaceAcousticWaveFilter）聲表面波濾波器（a）結(jié)構(gòu)；（b）符號(hào)；（c）等效電路（a）（b）（c）第35頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四聲表面波濾波器應(yīng)用實(shí)例：V1是預(yù)中放部分，起前置放大作用；

Z1為SAWF起集中選頻作用；

TA7680AP為彩電圖像中頻放大器IC。第36頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．集成寬帶放大器

1）組合電路集成寬帶放大器在集成寬帶放大器中廣泛采用共射—共基電路，如圖所示。第37頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）負(fù)反饋集成寬帶放大器調(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，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)負(fù)反饋，也可以是多級(jí)負(fù)反饋。單級(jí)負(fù)反饋放大器有電流串聯(lián)和電壓并聯(lián)兩種反饋電路，其交流等效電路分別如圖（a）、（b）所示。其中電流串聯(lián)負(fù)反饋電路的特點(diǎn)是輸入、輸出阻抗高，所以適合與低內(nèi)阻的信號(hào)電壓源連接。電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的特點(diǎn)是輸入、輸出阻抗低，所以適合與高內(nèi)阻的信號(hào)電流源連接。第38頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單級(jí)負(fù)反饋放大電路（a）電流串聯(lián)；（b）電壓并聯(lián)（a）（b）第39頁(yè)，共41頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集成寬帶放大器