通信电子线路第03章高频小信号放大器.

LOGO通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#1第3章高频小信号放大器3.1概述3.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.3晶体管谐振放大器3.4谐振放大器的稳定性3.5非调谐式放大器与集成电路放大器通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#23.1概述主要用途：接收机中混频前的射频放大器接收机中混频后的中频放大器工作频率：中心频率很高（几百KHz~几百MHz）频谱宽度相对较窄（几KHz~数十MHz）AM:535~1605K,9KHz;FM:88~108M,350KHz工作状态：信号较小，故工作在线性放大状态（甲类状态）通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#33.1概述分类1.高频小信号放大器的分类按所用器件：•晶体管(BJT)、场效应管(FET)、集电电路(IC)按频谱宽度：窄带放大器、宽带放大器按电路形式：单级放大器、级联放大器按负载性质：谐振放大器、非谐振放大器•谐振放大器：采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频的作用。•非谐振放大器：由阻容放大器和各种滤波器组成，其结构简单，便于集成。本章主要学习：单级、窄带、谐振放大器通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#43.1概述指标2.高频小信号放大器的质量指标1)增益(放大系数)•电压增益•功率增益2)通频带•3dB带宽：B0.7=2f0.73)选择性：•矩形系数oViVAV=20lg()oViVAdBV=oPiPAP=10lg()oPiPAdBP=AV/AV010.7070.10f0B0.7B0.1f0.10.10.722rfKf=0.010.010.722rfKf=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#53.1概述指标•抑制比：对某个干扰信号fn的抑制能力4)工作稳定性•电源电压及器件参数的变化会导致不稳定现象：增益改变、中心频率漂移、通频带变窄等极端情况下，在高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈较强，因此高频放大器很容易自激，放大器不能工作。5)噪声系数•多级放大器中关键在于减小前级电路的内部噪声。0VnnAdA=()()siniFsonoPPNPP=输入信噪比输出信噪比020lg()VnnAddBA=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#63.2晶体管高频小信号等效电路与参数1.物理模拟等效电路低频小信号微变等效电路混合型等效电路简化：•高频时：结电容的影响更大Ccercerb'cCb'cCb'egmVb'ebIbbebmbebeVIgVrbb==rb'e+-Vce+-VbeIbIcbcerbb'b'ceb'bmbegrb=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#73.2晶体管高频小信号等效电路与参数2.形式等效电路双端口网络、四端网络•可取任意两个作为自变量H参数等效电路•HybridParameterModel•I1、V2做自变量，常用于低频小信号分析112212irfoVhIhVIhIhV=+=+biebreccfeboecVhIhVIhIhV=+=+ceb'bhie=rb'ehfe=b.hreV2+-hoe1hiehfeI1.Ib.+-Vb.Vc.b+-cIc.eV1V2I1I2++--通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#83.2晶体管高频小信号等效电路与参数2.形式等效电路双端口网络、四端网络•可取任意两个作为自变量Y参数等效电路•Y-ParameterModel•V1、V2做自变量，常用于高频小信号分析V1V2I1I2++--ceb'byiyrV2.yfV1.I1.+-byo+-cI2.eV2.V1.112212irfoIyVyVIyVyV=+=+1122irfoyyIVyyIV=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#93.2晶体管高频小信号等效电路与参数•yi输出短路时的输入导纳：•yr输入短路时的反向传输导纳：•yo输入短路时的输出导纳：•yf输出短路时的正向传输导纳：yiyrV2.yfV1.I1.+-byo+-cI2.eV2.V1.1202oVIyV==2101iVIyV==1102rVIyV==2201fVIyV==112212irfoIyVyVIyVyV=+=+1122irfoyyIVyyIV=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#103.2晶体管高频小信号等效电路与参数3.Y参数与混合型等效电路参数的转换2101ieVIyV==22011mfeVbbbegIyVrY===+11021bcreVbbbejCIyVrY===-+1202oeVIyV==bebebcYjCC=+bebeYjC=.I1.+-b+-cI2.eV2.V1.Cb'eCb'cgmVb'erbb'1bebbbeYrY=+11mbbbcbbbegrjCrY=++通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#113.3晶体管谐振放大器晶体管低频小信号放大器的分析方法(对比)直流通路【规则】交流信号源为零，C开路，L短路•得到静态工作点：IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路【规则】直流电源为零，C短路，L开路微变等效电路分析RB1RB2RECECB+-voRCECviRLCC+-261beCQrIb=+//ocLCbLiRRiRb=-=-vRERCECRB1RB2b+-e+-vocviibicRCRLRBrbb'b'rb'ebib通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#123.3晶体管谐振放大器晶体管高频小信号放大器直流通路：得到静态工作点IBQ、ICQ、VCEQ、VBEQ交流通路：高频小信号等效电路：混合型或Y参数等效电路高频窄带选择性问题：RB1RB2RECECB+-voRCECviRLCC+-RERCECRB1RB2b+-e+-vocviibicRCRLRBb'Cb'egmvb'eCb'c放大+选频放大&选频分别实现同时完成通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#133.3晶体管谐振放大器一、单级单调谐回路谐振放大器全部接入：抽头接入：LRB1RB2RECECCBvi-VCCvoRE-VCC直流通路CV-VCCLV21LpieYgjCyjL=+++2222111LpieYgjCPyPjL=+++交流通路：大电感开路，大电容短路注意保留谐振回路的LCLCRpyie2Vo+-Vc+-LCRpyie2Vo+-P1P2Vc+-Vi+-IccIbbeLYRB通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#143.3晶体管谐振放大器Vi+-IccIbbeRBLCRpyie2Vo+-P1P2Vc+-ab1.等效电路分析•内部方程•外部方程2.质量指标(Av、Ap、f0、2f0.7等)•1)电压增益：○由②③：○抽头关系：○电压增益：21ocVPPV=1cabVPV=LY21feoeLyPPyY=-+fecioeLyVVyY=-+2oabVPV=oViVAV=occiVVVV=cfeioecIyVyV=+②bieirecIyVyV=+①cLcIYV=-③yieViyreVcyfeViyoeYL+-IcVc+-Ib'通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#15yieViyreVcyfeViyoeYL+-IcVc+-Ib'3.3晶体管谐振放大器2oabVPV=2221LpieYgjCPyjL=+++1221oVifeoeLPPAyYVPyV==-+121fePPygjCjL=-++120VfePPAyg-=01LC=222oeoeoeieieieygjCygjC=+=+也可以换个角度分析LCRpyie2Vo+-P1P2Vc+-abP1yfeViP12yoeabLCRpP22yie2Vc+-21VfeoeLyYAPPy-+=YL01VAj+=02LQ0LCQg=1221feioeLPyVPPyY=-[phone]oepieoeiegPggPgCPCCPC=++=++yfeViyoe通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#16120VfePPAyg-=01LC=02LQ0LCQg=2212222122oepieoeiegPggPgCPCCPC=++=++3.3晶体管谐振放大器○谐振时①电压增益是频率的函数。谐振时，电压增益达到最大②输出电压与输入电压相差180+fe(yfe是复数)③选择正向传输导纳yfe较大的三极管•2)谐振时功率增益Po/Pi○没有回路损耗(Rp)时匹配条件：○考虑插入损耗(并联谐振)：1212022122fefeVoepiePPyPPyAgPggPg=-=-++2202022ioiePiieeeViVgAVggAg==20max||4fePieoeyAgg=22221ieoePgPg=220max0||14feLPieoeyQAggQ=-LCRpyie2Vo+-P1P2Vc+-abyieVi+-yfeViyoe通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#173.3晶体管谐振放大器•3)通频带谐振曲线同并联谐振回路一样•4)选择性单调谐放大器矩形系数远大于1，选择性比较差采用耦合谐振回路(双调谐放大器)可改善选择性01VVAAj=+2011VVAA=+20.10.10.721019.9512rfKf==-200112VVLAAQff=+AV/AV010.7070.10f0B0.7B0.1f通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#183.3晶体管谐振放大器•5)带宽增益积○电压增益的另一种形式带宽增益积为常数○讨论：电路确定后，增加带宽会导致电压增益下降设计电路时，为提高带宽增益积，希望yfe大、C小但C不能太小，否则不稳定电容影响会增大000.72LLCQQg==0.72gC=120.72fePPyC=-1200.72feVPPyAC=-120feVPPyAg=-通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#193.3晶体管谐振放大器例：•单调谐回路放大器如图所示。设负载是与该放大器相同的下一级放大器，L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100N12=16圈，N13=20圈，N45=4圈•BJT的参数为：gie=1.1×10-3S，goe=1.1×10-4S，|yfe|=0.08S，Cie=25pF，Coe=6pF求：f0，AV0，2f0.7解：•抽头系数121130.8NPN==452130.2NPN==ReCeLaC1R2R1+VCCT1LT2C12345通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#203.3晶体管谐振放大器22,ieieieieggCC==00131134ppgSRQL===0001301311,23pLLpgQQQQgLgLg====013131.42fMHzLC==120||85feVPPyAg==倍00.721.37LffMHzQ==•调谐频率•求增益•求通频带2212217oeieCPCCPCF=++=2241221.4810oepiegPggPgS-=++=0013pRQL=通信电子线路第3章高频小信号放大器Page#213.3晶体管谐振放大器二、多级单调谐回路谐振放大器(如上例)1.电压增益2.通频带3.选择性•矩形系数•增益提高，通频带减