高频-第3章 高频谐振放大器(2)高频小信号放大器

1.谐振放大器的稳定性2.晶体管最高振荡频率（最高工作频率）3.放大器的增益带宽积3.1.4多级谐振放大器3.展宽放大器频带的办法作业：3-4、3-5第3章高频小信号放大器3.1.3高频谐振放大器的稳定性1.放大器的稳定性不稳定因素：Cb’c即Yre的反馈作用。当反馈在某个频率相位上满足正反馈条件时，且足够大，就会在这一频率上产生自激振荡，使放大器无法正常工作。输入导纳LoefereieiYYYYYY其中)21()21(0''0''LLmcbirLLLoeLoemcbLoefereirQjGgCjYQjGYYYYgCjYYYYY•当f=fo时，为电容；•当ff0时，电导为正，起负反馈；•当ff0时，电导为负，起正反馈，可能自激。2.提高放大器稳定性的措施两方面入手:(1)选Yre小的晶体管，即Cb’c小的管子；用电路的办法消除Cb’c的影响，即中和法和失配法。即中和法是在输入和输出之间引入一个反馈量，以抵消Cb’c的作用。(2)失配法是增大负载导纳，减小输出电压，减小反馈量。可以采用共发-共基组态电路，共基的输入导纳很大（阻抗很小），与共发输出失配，虽然降低共发的电压增益，但共基的电流增益较大，可以得到补偿。根据电桥平衡原理2'111LjCjLjCjcbn则中和条件为cbcbnCNNCLLC'21'21cbLmMCRgC''1共发共基组态实现失配法，同时，减少密勒效应。扩展频带。(3)晶体管最高振荡频率fmax(最高工作频率)定义:当Apm=1时对应的频率为晶体管最高工作频率。解此方程得：cbbbTCrff''8max2.2.23故fmax也只与晶体管本身的参量rbb′Cb′cCb′e和gm有关，而与放大器电路形式无关，为使晶体管具有更高的工作频率，应选用rbb′Cb′eCb′c乘积小而gm大的管子。1)1(842max''2fCrfggYKcbbbTieoefepm即如已知fmax可得（在ffβ范围内)ffAffAumpmmax2max最大电压放大倍数：2.2.242.2.25(4)放大器的通频带放大器的谐振曲线:放大器Au/Auo随频率f变化而变化的曲线。根据上述定义得:22021202111211||21||ffQgYppffQgYppAALfeLfeuou2.2.26ebebebbbTCCCrf''''2121最大功率放大倍数：习惯上,以Au/Auo下降到时的频率作为放大器的通频带的界限，用符号B表示。于是21LQffB0707.022.2.27BCBfCfQCggCL22Q0000L得代入21gYppKfeuoBCYppKfeuo2212.2.28当p1=p2=1时,则BCYAfeuo22.2.29上式说明，当晶体管选定后，(即Yfe已经确定),放大器的谐振电压放大倍数Auo只与回路总电容C∑和通频带B的乘积有关，若C∑越大，B越宽，则越小。式2.2.29也可以写成||uoACYBAfeuo2||2.2.30（增益带宽积）当|Yfe|和C∑为定值时，AuoB为常数，这是放大器一个很重要的概念。它说明，通频带B越宽，则放大器的放大倍数越小。反之亦然。这个矛盾在设计宽频带放大器时特别突出。要想得到高的增益，又保证足够的带宽，除了选用|Yfe|较大的晶体管外，应尽量减小谐振回路的总电容量C∑，选用Cie，Coe小的晶体管或减小回路的外接电容C。3.1.4多级调谐放大器1.多级单调谐放大器(1)总增益Kn=Ku1Ku2Ku3……Kun2.3.1若各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成,则nLfenunffQgYppKK2021121||2.3.2谐振时电压放大倍数为Ano,则nfennoYgppK||212.3.3电压放大倍数归一化谐振曲线为：2222011211nnLnonffQKKa2.3.4令△f0.7代表An/An0=0.707时的频率偏移,即有212112207.0nLnonffQKK(2)多级单调谐放大器的通频带解上式得：11017.012122BQffBnLnn2.3.5因为n是大于1的正整数,故必小于1。所以称为缩小系数。具体数值见表2.3.1所示。121n121n表2.3.1多谐调谐放大器缩小系数与级数的关系级数n123456781.00.640.510.430.390.350.320.3121n从上述分析可知，通频带越宽，每级的增益就越小，对于单级谐振放大器来说，增益和通频带的矛盾是一个严重问题()，特别是对高增益宽频带的放大器来说，这个问题更为突出。CYBAfeuo2||参差调谐放大器就是为了解决这个矛盾而提出的。（3）多级单谐振放大器的矩形系数按矩形系数的定义，当△f=△f0.时,An/Ano=0.1,可得：LnQffB011.01.011002于是1211002111.01.0nnnrBfK表2.3.2列出了Kr0.1与n的关系表2.3.2单调谐放大器矩形系数与级数关系从表上可以看出：当级数n增加时,矩形系数有所改善，但这种改善是有限度的，级数越多，Kr0.1变化越缓慢。当n趋于无穷大时,Kr0.1趋于2.56。和理想的矩形还是有很大距离。级数n12345678910∞Kr0.19.954.903.743.403.203.103.002.932.892.852.562.多级双调谐放大器2/4441411nnna同样n级双调谐放大器级联，且为临界耦合状态（A=1),得到归一化频率特性为级数n1234Bn/B1.00.80.710.66Kr0.13.152.161.91.8参差调谐------两个以上放大器的中心频率相互错开一个对称的频差，共同完成对信号的选择放大。双参差调谐三参差调谐3.参差调谐放大器二、展宽放大器频带的方法主要有组合电路法和负反馈法。1、组合电路法共发电路的电压增益和电流增益都较大，但它的上限截止频率较低，是由于宓勒效应的作用。cbLmMCRgC''1宓勒电容与负载电阻成正比。作为共基电路的输入电阻很小，所以宓勒效应也很小。因此，共发-共基组态电路的上截止频率很高。虽然共发的电压增益会降低，但可由共基电路电流增益得到弥补。国产宽带放大器集成电路ER4803采用共射-共基差分对电路，上限截止频率由共射电路决定。采用共集-共基或共集-共射等组合电路也可以提高上限截止频率。输出电压特性由外电路控制。当Ib1=0时，VT7、3、6截止，信号由VT1、2流入VT4、5后输出。当Ib2=0时，VT8、4、5截止，信号由VT1、2流入VT3、7后输出。输出极性相反。当Ib1=Ib2时，没有输出。Ce为高频补偿，减小高频端的负反馈量，展宽频带。2、负反馈法在低频电路知识部分已知，负反馈可以扩展通频带，它是以牺牲增益为代价的。可以采用电流串联和电压并联两种负反馈。电流串联负反馈的特点：输入、输出阻抗高，所以适合与低内阻的信号电压源连接；电压并联负反馈电路的输入/输出阻抗低，所以适合与高内阻的信号电流源连接。F713宽带放大器集成电路可调增益放大器输入级为电流串联负反馈，输入输出阻抗高。输出级为电压并联负反馈，输入输出阻抗低，带负载能力强。恒流源电路Ie1=Ie2Ir=Ic1+2Ib=Io+2Ib≈Io增加T3射随器，起电流放大作用，减小Ib的分流作用，提高Io的精度。本章小节1.在分析高频小信号谐振放大器时Y参数等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型，使用时必须注意Y参数不仅与静态工作有关，而且是工作频率的函数。在分析小信号宽频带放大器时，混合π等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型，混合π型参数同样与静态工作点有关。2.单管单调谐放大电路是谐振放大器的基本电路。为了增大回路的有载Q值，提高电压增益，减少对回路谐振频率特性的影响，谐振回路与信号源和负载的连接大都采用部分接入方式，即采用LC分压式阻抗变换电路。3.集中选频放大器由集中滤波器和集成宽带放大器组成，其性能指标优于分立元件组成的多级谐振放大器，且调试简单。展宽放大器工作的主要方法有组合法与反馈法。