1、第一節(jié) 概述,第二章 高頻小信號(hào)放大器,一.高頻小信號(hào)放大器的功能與特點(diǎn)：功能：一般用在接收機(jī)的前級(jí)，對(duì)信號(hào)的電壓進(jìn)行放大。特點(diǎn)：信號(hào)頻率較高（幾百KHz－幾百M(fèi)Hz），可以采用諧振電路； 信號(hào)的幅度很?。╱v－mv級(jí)），可以采用線性模型進(jìn)行分析。,二.高頻小信號(hào)放大器的分類,,窄帶放大器（多采用諧振放大器）,寬帶放大器,(非諧振放大器),三 主要性能指標(biāo):,電壓增益，通頻帶，矩形系數(shù)，穩(wěn)定性，噪聲系數(shù),第二節(jié)

2、分析小信號(hào)放大器的有關(guān)知識(shí),一、并聯(lián)諧振回路的基本特性,1. 并聯(lián)諧振回路的阻抗（導(dǎo)納）特性,,,2.諧振頻率,導(dǎo)納有最小值，阻抗有最大值，此時(shí)稱該并聯(lián)諧振電路諧振，此時(shí)的（角）頻率稱為諧振（角）頻率。,3.品質(zhì)因數(shù),,,,并聯(lián),串聯(lián),并聯(lián),串聯(lián),Q的意義：可以衡量諧振曲線的尖銳程度。,,,定義：通頻帶,,,,,說明：Q0是在沒接入負(fù)載、信號(hào)源時(shí)的品質(zhì)因數(shù)， 稱為無載（或空載）品質(zhì)因數(shù)。 QL為有載品質(zhì)因數(shù)。,所

3、以，有載時(shí)，電路通頻帶?, 選擇性?。,4.諧振電阻,串聯(lián),并聯(lián),5 阻抗的幅頻與相頻特性,,,二.串并聯(lián)阻抗的等效變換,1.等效的含義：相同的工作頻率下，回路兩端的阻抗相等,在較理想（Q值比較大）的情況下：,三.并聯(lián)諧振回路的耦合聯(lián)結(jié)與接入系數(shù),在高頻放大電路中，多采用諧振回路作為負(fù)載輸出，后一級(jí)放大電路如果直接聯(lián)接在前級(jí)的負(fù)載上，會(huì)嚴(yán)重影響前級(jí)放大電路的性能（前級(jí)放大電路諧振回路的Q值會(huì)下降） 從能量的傳輸角度來看，要求

4、前級(jí)放大電路的輸出電阻和后級(jí)放大電路的輸入電阻匹配，如果直接連接很難做到，,所以在高頻電路中：多級(jí)放大電路的聯(lián)接，放大電路和負(fù)載的之間的聯(lián)接要考慮阻抗變換，即要采用部分接入的形式。,（四）接入系數(shù)p,1與2重合時(shí)， 全部接到電路兩端，對(duì)回路影響最明顯；2從上向下滑動(dòng)時(shí)， 與回路的連接?，對(duì)回路的影響?；2與3重合時(shí)， 與回路脫離聯(lián)系，對(duì)回路沒任何影響。,該變化過程，反映在下式中：,,RL,1,“部分接入”的概念,接入系數(shù)

5、P反映的是外電路（負(fù)載，后級(jí)電路）對(duì)本電路的影響程度,一、Y參數(shù)等效電路,1.Y參數(shù)網(wǎng)絡(luò)方程,,,第三節(jié) 晶體管高頻小信號(hào)等效電路,2.Y參數(shù)的物理意義,,,晶體管的輸入導(dǎo)納 它說明了輸入電壓對(duì)輸入電流的控制作用。,,正向傳輸導(dǎo)納 它表示輸入電壓對(duì)輸出電流的控制作用,,反向傳輸導(dǎo)納 它代表晶體管輸出電壓對(duì)輸入端的反作用。,,晶體管的輸出導(dǎo)納 它說明輸出電壓對(duì)輸出電流的控制作用。,三.

6、高頻參數(shù),(1) 截止頻率 （共射截止頻率）： 下降到0.707 時(shí)的頻率。,(2) 特征頻率 下降到1時(shí)的頻率。,(3）最高振蕩頻率 晶體管的共射極接法功率放大倍數(shù) 下降到1時(shí)的頻率 。,第四節(jié) 晶體管諧振放大器,一.（單管）單調(diào)諧回路諧振放大器,（一）放大器的等效電路及其簡(jiǎn)化由于放大的信號(hào)幅度很小，所以可以用Y參數(shù)模型來取代

7、晶體管。,高頻小信號(hào)放大器交流等效模型,(2) 輸出導(dǎo)納Yo,(1)輸入導(dǎo)納Yi,,1.電壓增益：,（二）放大器的技術(shù)指標(biāo),其中ｇΣ與ＣΣ分別為諧振回路總電導(dǎo)和總電容:,當(dāng)諧振回路諧振的時(shí)候，電容和電感 的作用互相抵消,2 諧振頻率和諧振曲線,回路有載Ｑ值 QL=,諧振特性方程：,3）通頻帶,4）矩形系數(shù),由于ｙfe是復(fù)數(shù), 有一個(gè)相角∠φfe, 所以一般來說, 諧振時(shí)放大器輸出電壓與輸入電壓之間的相位并非正好相差１８０°

8、;。,另外, 由上述公式可知, 電壓增益振幅與晶體管參數(shù)、 負(fù)載電導(dǎo)、回路諧振電導(dǎo)和接入系數(shù)有關(guān)：  (1) 為了增大Ａu0, 應(yīng)選取|yfe|大, ｇoe小的晶體管。  (2) 為了增大Ａu0, 要求負(fù)載電導(dǎo)小, 如果負(fù)載是下一級(jí)放大器, 則要求其ｇie小。  (3) 回路諧振電導(dǎo)ｇe0越小, Ａu0越大。而ｇe0取決于回路空載Ｑ值Ｑ0, 與Ｑ0成反比。 ,(4) Ａu0與接入

9、系數(shù)p1、p2有關(guān), 但不是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減關(guān)系。由于p1和p2還會(huì)影響回路有載Ｑ值ＱL, 而ＱL又將影響通頻帶,所以p1與p2的選擇應(yīng)全面考慮, 選取最佳值。  實(shí)際放大器的設(shè)計(jì)是要在滿足通頻帶和選擇性的前提下, 盡可能提高電壓增益。  在單管單調(diào)諧放大器中, 選頻功能由單個(gè)并聯(lián)諧振回路完成, 所以單管單調(diào)諧放大器的矩形系數(shù)與單個(gè)并聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)相同。由于有載Q值小于空載Q值，其通頻帶比單個(gè)并聯(lián)諧振回路

10、加寬。,例：在圖2.3.1中, 已知工作頻率f0＝30MHz, Vcc＝６Ｖ, Ｉe＝２ mA。晶體管采用３ＤＧ４７型高頻管。其Ｙ參數(shù)在上述工作條件和工作頻率處的數(shù)值如下： gie=1.2mS, Cie=12pF, goe=400μS, Coe=9.5pF, |yfe|=58.3mS,∠φfe=-22°, |yre|=310μS, ∠φre=-88.8°,Ｌ＝1.4μH 接入系數(shù)p1＝１, p2＝

11、0.3, Ｑ0＝100。 負(fù)載是另一級(jí)相同的放大器。 求諧振電壓增益振幅Ａu0和通頻帶ＢＷ07，并求回路電容Ｃ是多少時(shí), 才能使回路諧振？,所以 gΣ,=ge0+p21goe+p22gie=0.55×10-3S,從而 Au0=,因?yàn)?又,所以,由 QL=,可得,從對(duì)單管單調(diào)諧放大器的分析可知, 其電壓增益

12、取決于晶體管參數(shù)、 回路與負(fù)載特性及接入系數(shù)等, 所以受到一定的限制。如果要進(jìn)一步增大電壓增益, 可采用多級(jí)放大器。,二.多級(jí)單調(diào)諧回路放大器,設(shè)放大器有m級(jí), 各級(jí)電壓增益振幅分別為Ａu1, Ａu2, …, Ａum, 則總電壓增益振幅是各級(jí)電壓增益振幅的乘積, 即 Ａm＝Ａu1Ａu2…Ａum,（一）電壓增益,（二）單位諧振函數(shù) N（f）=,(三）放大器通頻帶,BWm=(2Δf 0.7)m=,由上述公式

13、可知, m級(jí)相同的單調(diào)諧放大器的總增益比單級(jí)放大器的增益提高了, 而通頻帶比單級(jí)放大器的通頻帶縮小了, 且級(jí)數(shù)越多, 頻帶越窄。所以, 增益和通頻帶的矛盾是一個(gè)嚴(yán)重的問題, 特別是對(duì)于要求高增益寬頻帶的放大器來說, 這個(gè)問題更為突出。這一特性與低頻多級(jí)放大器相同。,例:某中頻放大器的通頻帶為６MHz, 現(xiàn)采用兩級(jí)或三級(jí)相同的單調(diào)諧放大器, 兩種情況下對(duì)每一級(jí)放大器的通頻帶要求各是多少？,解: 當(dāng)m=2時(shí), 因?yàn)?所以, 要求每一級(jí)帶寬,

14、同理, 當(dāng)m＝３時(shí), 要求每一級(jí)帶寬,（四）矩形系數(shù),附表:單調(diào)諧放大器矩形系數(shù)與級(jí)數(shù)的關(guān)系,第五節(jié) 小信號(hào)諧振放大器的穩(wěn)定性,以上我們?cè)谟懻撝C振放大器時(shí), 都假定了反向傳輸導(dǎo)納ｙre＝０, 即晶體管單向工作, 輸入電壓可以控制輸出電流, 而輸出電壓不影響輸入。實(shí)際上ｙre≠0, 即輸出電壓可以反饋到輸入端, 引起輸入電流的變化, 從而可能引起放大器工作不穩(wěn)定。如果這個(gè)反饋?zhàn)銐虼? 且在相位上滿足正反饋條件, 則會(huì)出現(xiàn)自激振蕩。為了提高

15、放大器的穩(wěn)定性, 通常從兩個(gè)方面著手。一是從晶體管本身想辦法, 減小其反向傳輸導(dǎo)納ｙre值。,二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用, 使它單向化。 具體方法有中和法與失配法。,一.諧振放大器存在不穩(wěn)定的原因（定性分析）,二.放大器的穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定增益 （定量計(jì)算）,這部分不要求，略。有興趣的同學(xué)自學(xué),三.提高諧振放大器穩(wěn)定性的措施,（一）中和法,ｙre的大小主要取決于集電極與基極間的結(jié)電容Ｃb′c（由混合π型等效電路圖可知, Ｃb′

16、c跨接在輸入、 輸出端之間）,中和法是在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個(gè)附加的外部反饋電路（中和電路）, 以抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)ｙre的反饋?zhàn)饔?。由于ｙre的實(shí)部（反饋電導(dǎo)）通常很小, 可以忽略, 所以常常只用一個(gè)電容ＣN來抵消yre的虛部（反饋電容）的影響, 就可達(dá)到中和的目的。,為了使通過ＣN的外部電流和通過Ｃb′c的內(nèi)部反饋電流相位相差１８０°,從而能互相抵消, 通常在晶體管輸出端添加一個(gè)反相的耦合變壓器,由于ｙre是

17、隨頻率而變化的, 所以固定的中和電容ＣN只能在某一個(gè)頻率點(diǎn)起到完全中和的作用, 對(duì)其它頻率只能有部分中和作用, 又因?yàn)椋鵵e是一個(gè)復(fù)數(shù), 中和電路應(yīng)該是一個(gè)由電阻和電容組成的電路, 但這給調(diào)試增加了困難。另外, 如果再考慮到分布參數(shù)的作用和溫度變化等因素的影響, 中和電路的效果很有限。 ,（二）失配法,失配法通過增大負(fù)載電導(dǎo)ＹL, 進(jìn)而增大總回路電導(dǎo), 使輸出電路嚴(yán)重失配, 輸出電壓相應(yīng)減小, 從而反饋到輸入端的電流減小, 對(duì)輸入端的