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高频电子线路讲义3高频小信号放大器概论

频率参数的关系: fmax fT fβ
4. 电荷存储效应
图4.3.1 单调谐回路谐振放大器的原理性电路与等效电路
高频小信号放大器的电路分析包括: 1. 多级分单级 2. 静态分析 3. 动态分析 4. 整合系统几个基本步骤。
1. 多级分单级
前级放大器是本级放大器的信号源;后级放大器 是本级放大器的负载。
电压增益: Av
Vo Vi
功率增益: Ap
Po Pi
分贝表示: Av
20 log Vo Vi
2) 通频带:
Ap
10 log
Po Pi
3) 选择性:从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的) 中选出有用信号,抑制干扰信号的能力称为放大器的选择 性。选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。
① 矩形系数:表示与理想滤波特性的接近程度。
rbe是基射 极间电阻
gm为微变跨导。

g m V b'e 表示晶体管放大作用的 等效受控电 流源
三、等效电路参数的转换
rb'e
26 0
IE
gm
0
rb'e
IC 26
1
Cb'e
rb'e
或f fβ
图 4.2.5 y参数及混合π等效电路
四、晶体管的高频参数
1. 截止频率
下降到低频值 0的
1 时所对应的频率。 2
高频小信号放大器
LC集中滤波器
非谐振放大器(宽带)
石英晶体滤波器 陶瓷滤波器
声表面波滤波器
本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。
窄带谐振放大器
宽带小信号放大器
有源器件 谐振回路
宽带非谐 振放大器
滤波器
高频小信号放大器的主要质量指标
1) 增益(放大系数) 2) 通频带 3)选择性 4) 工作稳定性
1) 增益:(放大系数)
VCC
输出回路
输入回路 晶体管
Rb1
C
Tr1
T
L
1 2
Tr2 4 yL
3
5
Tr1
T
3
5
L
2 1
4
C
yL
Tr2
Rb2
Cb
Re
Ce
2) 画出交流小信号等效电路
输入回路 Tr1
晶体管 T
输出回路
3
5
L2
1
4
C
Tr2
负载和回路之间采用了 变压器耦合,接入系数
yL
p2
v54 v31
N2 N
晶体管集、射回路与振
不稳定状态的极端情况是放大器自激(主要由晶体管内反 馈引起),使放大器完全不能工作。
F
A
A
低频小信号模型
出于分析的方便,将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。
一、形式等效电路(网络参数等效电路)
晶体管H参数及小信号模型
vBE f1(iB , vCE ) iC f2 (iB , vCE )
hie

yce V2


I2 YL V2
Yi
yie
yre yfe yoe YL
二、混合π等效电路
c
Cb'c b
rbb' Cb'e
rcc rb'c b' rce rb'e
ree
gm vb‘e
e
图 4.2.4 混合π等效电路
优点: 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 缺点:
rbb是基极体电阻
Cbe (Cμ )是发射结电容
yie
+3 +
C u31L 2
v21
1
yoe
yrevce yfevbe -
-
荡回路之间采用抽头接入,
5 + 接入系数
4 yL v54
-
p1
v21 v31
N1 N
+
+3 5 +
C v3L1 2
v21
1
4 yL v54
yoe
-
yie yrevce yfevbe -
-
出于分析的方便,假定晶体管不存在内反馈,即yre=0。
高频小信号放大器的特点:放大高频小信号(中
心频率在几百kHz到几百MHz,频谱宽度在几kHz到几 十MHz的范围内)的放大器。
音频
射频
微波
300KHz
300MHz
普通调幅无线电广播所占带宽应为9kHz,电视 信号的带宽为6MHz左右。
高频小信号放大器的分类
单振荡回路 谐振放大器(窄带) 耦合振荡回路
V2 0 称为输出短路时的输入导纳; V1 0称为输入短路时的反向传输导纳; V2 0称为输出短路时的正向传输导纳; V1 0称为输入短路时的输出导纳。
图 4.2.1 晶体管共发射极电路
图 4.2.2 y参数等效电路
1、放大器输入导纳Yi
I•1

yie V1

yre V2
I•2
y fe

V1
vBE iB
VCE
低频小信号模型
输出端交流短路时的输入电阻;
h fe
iC iB
VCE
输出端交流短路时的正向电流传输比;
hre
vBE vCE
IB
输入端交流开路时的反向电压传输比;
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
晶体管y参数及小信号模型
yi yr yf yo
VVVVIIII11122122
其中: y ie g i1 jC i1 y oe g o1 jC o1
K r 01
2f 0.1 2f 0.7
K r0.01
2f 0.01 2f 0.7
AV/AVo 1
0.7
0.1
理想
2f0.7 2f0.1
实际 f
② 抑制比:表示对某个干扰信号fn 的抑制能力,用dn表示。
A
dn
Av 0 Avn
Av0 Avn
f fn f0
4) 工作稳定性:指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管 参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特 性的稳定。
2. 静态分析 画出直流等效电路
简化规则:交流输入信号为零;所有电容开路;所 有电感短路。
VCC
Rb1
C
L
1 2
Tr2 4 yL
Rb1
Tr1
T
3
5
Rb2
Rb2
Cb
Re
Ce
VCC
Re
结论:Rb1、Rb2、Re为偏置电阻,提供静态工作点;
3. 动态分析 1)画出交流等效电路
简化规则:有交流输入信号,所有直流量为零;所有大 电容短路;所有大电感开路。(谐振回路L、C保留)
1、了解高频小信号放大器的主要质量指标:增益、通频带、 选择性等的含义。
2、熟悉高频小信号放大器的两种等效电路“形式等效电路、混 合π等效电路。
3、掌握单调谐回路谐振放大器的增益、通频带与选择性的 计算。
4、了解单、双调谐回路谐振放大器的特点。 5、理解谐振放大器的稳定性与稳定措施。 6、了解集成电路谐振放大器的特点。 7、了解噪声的来源,理解的噪声的表示方式。
0
0
2
1
f f
2. 特征频率
1
1时所对应的频率。fT 0fβ。
0 / 2
f

fT
当f &g可能有电压增益,而功率增益还可能大于1。
3. 最高振荡频率fmax
晶体管的功率增益 GP 1时的最高工作频率。
f ≥fmax后, Gp<1,晶体管已经不能得到功率放大。 由于晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为 自激振荡器的必要条件,所以也不能使晶体管产生振荡。
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