第3章 高频谐振放大器 (2)

第3章 高频谐振功率放大器

3.1 概 述一、高频小信号放大器的功能是对高频小信号实现不失真地放大。 高频: 指所放大信号的中心频率在几百KHz~几百MHz 小信号: 指放大器输入信号小，有源器件工作在线性 范围内，分析电路时可采用有源四端网络 分析法分析 高频小信号放大器功能的表示形式:

输入信号频谱与输出信号频谱相同

3.1 概 述几十μ V~几mV

fo–fs=fi

1V左右

fs

高频放大

fs fo

混频

中频放大

fi

检波

F

低频放大

F

本地振荡

● 信号较小故工作在线性范围内(甲类放大器)

3.1 概 述二、高频小信号放大器的分类按负载性质分： 谐振放大器 (又称调谐放大器) 用LC谐振回路作负载

(如集中选频放大器) 非谐振放大器 按放大信号的频谱宽窄分 窄带放大器 宽带放大器 用LC谐振回路或集中选频滤波器 做负载用纯阻或变压器做负载， 带宽较宽，

3.1 概 述三、高频小信号放大器的主要技术指标1、电压增益与功率增益 功率增益 电压增益 Po 输出给负载的功率 uo 输出电压 A Au p Pi 输入功率 ui 输入电压 2、通频带 定义：放大器的电压增益下降到最大值的 1 2 倍时 所对应的频带宽度。常用 2△f0.7(或BW0.7)表示。BW0.7 f 2 f1 2 f 0.70.707Av 02△f0.7 f1 f2

3.1 概 述三、高频小信号放大器的主要技术指标3、选择性： 表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。Au Auo. .

2△f0.7

2△f0.1 f0 矩形系数：用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度

1.0 理想 0.707 实 0.1 际 f

k r 0 .1

2 f 0.1 2 f 0.7

Au 0.1Au 0

kr 0.1 1 ,选择性越好。

时所对 应的频带宽度

3.1 概 述三、高频小信号放大器的主要技术指标指放大器的工作点，管子参数，电路元件参数等变化时，放大器 4、工作稳定性：主要性能指标的稳定程度。

一般的不稳定现象是：增益变化，中心频率偏移，通频 带变窄等，不稳定的极端情况是放大器发生自激，放大 器不能正常工作。 5、噪声系数： 指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值NF ( S / N )i P P si ni ( S / N )O Pso Pno

( N F )dB

希望放大器本身产生的噪声越小越好， 要求噪声系数接近 1。

Psi Pni 10 l g( ) Pso Pno

1.晶体管的高频等效电路物理模型等效电路：混合 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。c rcc b Cb'c rbb' Cb'e rb'c b' rce rb'e ree e gm ub’e Cb'c rbb' rb'c Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce

晶体管的高频小信号等效模型

yie

yreuce

yfeube

yoe

注意：C b’c 和 rbb’的存在对晶体管的高频运用的十分不利的。 Cb’c 将输出交流电流反馈到输入端，可能会引起放大器自激。 rbb’在共基电路中会引起高频

负载反馈，降低晶体管的电流放大系数。

混合π参数等效电路 (物理模拟等效电路)把晶体管内部的物理过程用集中器件RLC表示。用这种物理 模型的方法所涉及到的物理等效电路就是混合π参数等效电路。Cb c b Ib rbb b gb c Vbe Vb e Cb e e gb e gmVb e gce Vce Ic c

rbb 是基极电阻 rb e 是发射结电阻 rb c 是集电结电阻 rce 是集射极电阻 Cb e 是发射结电容 Cb c 是集电结电容 b'e 表示晶体管放大作用的 g mv 等效电流发生器 gm称为跨导, gm 0 b'e I c (mA) 26(mV) Cb c将输出的交流电压反馈 一部分到输入端.可能 引起自激 bb'在共集电极电路中引起 高频反馈, 降低晶体管的电流放大 系数

混合π等效电路的简化混合π等效电路中，电容、电阻并联，在一定的频率下：

rb c与Cb c引起的容抗相比rb c可视为开路。rb e与Cb e引起的容抗相比，rb e可以忽略(视为开路) rce与回路负载比较，可视为开路。Cb c b Ib rbb b gb c Vbe Vb e Cb e e gb e gmVb e gce Vce Ic c

b

rbb 15~50Ω

几 pF b Cb c c

10~500pF Cb e

gmVb e

e

简化后的等效电路b 简化后的等效电路如图： 这是对工作频率较高时的简化电路， rbb 15~50Ω 10~500pF Cb e 几 pF b Cb c c

对工作频率范围不同时， 等效电路可进行不同的简化。 频率低时可忽略电容的作用。

gmVb e

e

Y参数等效电路与混合π等效电路参数的转换(一) 令输出端V2 = 0(短路),求yie、yfe。简化混合π等效电路，如图所示。 b I1 (1) 输出短路时的输入导纳y ie I 1 VV1 yie Cb e e rbb b Cb c I gmVb e I2 c V2 =0

1 V2 0

Yb e yie 1 1 1 rbb Yb e rbb rbb I1 j (Cb e Cb c ) Yb e + 1 1Yb e j (Cb e Cb c )V1 – yi yrV2 yfV1

I2 yo V2

+

–

(一) 令输出端V2 = 0(短路),求yie、yfe。 (2) 输出短路时的正向传输导纳

I y fe 2 V又Vb e

b I1

rbb b Cb c I

I2 c V2 =0 gmVb e

V 1

g V I I 2 m beV1 1 rbb Yb e

0 1 V 2

V1

yie

Cb e e

rbb

1 Yb e

Yb e

V1小引起I小 I 2 g mVb e

I yfe 2 V 1

V2 0

gm 1 rbb Yb e

g mV 1 I2 1 rbb Yb eI1 I2 yo V2 –

+

+

Yb e j (C b e C b c )

V1 –

yi

yrV2

yfV1

0 ,求yre、yoe (二 ) 令 V 1

I1

rbb

b Cb c I

c I2 c

(3) 输入短路时的反向传输 导纳 V1 Cb e I1 Vb e yre I1 2 V rbb V 0 e r I 1 bb I /(g j C ) I ( V Y ) be bb be b e rbb 1 rbb Yb e1

gmVb e

V2

I

V 2

1 1 j C b c Y 1 b e rbb j C V j C r V b c 2 b c b

b 2 I r 1 bb 1 rbb Yb e 1 rbb Yb e

j C b cV 2

Vb e

j Cb c rbb V 2 1 rbb Yb e

Yb e j Cb'e+ I1 I2 yo V2 – +

y re

j C b c 1 rbb Yb e

V1 –

yi

yrV2

yfV1

0 ,求y 、y (二 ) 令 V 1 re oe (4) 输入短路时的输出导纳y oe I 2 VV1 0 2 V 1

I1

rbb

b Cb c I Cb e e

c I2 c

V2 gmVb e

I g V I 2 m b e

j C r V b c b b 2 g j C b cV 2 m 1 rbb Yb e

g m rbb j C b cV2 1 1 r Y bb b e

j Cb c rbb V 2 Vb e 1 rbb Yb e

y oe

I 2 V

0 2 V 1

g m rbb j C b c 1 1 r Y bb b e

Yb e j Cb'e

Y参数等效电路与混合π等效电路参数的转换式输入导纳

y ie

I 1 V

1 V2 0

Yb e 1 rbb Yb e

正向传输导纳

I y fe 2 V

1 V1 0

gm 1 rbb Yb e

Yb e j (C b e C b c )

反向传输导纳

I j C 1 b c yre 2 V 1 r Y V 01

bb b e

Yb e j Cb'eb rbb b Cb c c

输出导纳