通信电子电路第二章

第2章小信号调谐放大器2.1概述2.2LC谐振回路2.3单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器2.1概述一、调谐放大器分类1.小信号调谐放大器小信号：输入信号μVmV要求：增益足够大，通频带足够宽，选择性好，工作在甲类，多用于接收机图2-1一个典型调谐放大器的频率特性为什么要求通频带？放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。什么叫选择性？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。2.1概述一、调谐放大器分类1.小信号调谐放大器小信号：输入信号μVmV要求：增益足够大，通频带足够宽，选择性好，工作在甲类，多用于接收机2.调谐功率放大器大信号：输入信号mV以上要求：大的功率和效率，工作在丙类，多用于发射机二、电路特点采用谐振回路作为放大器的集电极负载。RLLCR1R3C2EC（a）C1R2UoRLR1R3C2ECC1R2UoC3R4UiUi（b）第2章小信号调谐放大器2.1概述2.2LC谐振回路2.3单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器2.2LC谐振回路谐振回路：L,C串并联网络作用：构成选频网络、阻抗变换网络等2.2.1串、并联谐振回路的基本特性一、并联谐振与串联谐振回路比较并联谐振回路R0：电感线圈的固有损耗电阻对信号源而言，L,C,R三者是并联关系串联谐振回路r0：电感线圈的固有损耗电阻对信号源而言，L,C,R三者是串联关系1.并联谐振回路的阻抗特性二、并联谐振回路并联阻抗LCjRZ1110当时，回路发生并联谐振。谐振频率0010LC01LC012fLC或分析：谐振时，回路呈纯阻；当时，回路呈容性；当时，回路呈感性。00220111||LCRZ定义回路谐振电阻R0与谐振时回路电抗（感抗或容抗）的比值为并联回路的品质因数，用Q表示，它表示回路损耗的大小。CRLRQ0000000S1jQRI2.谐振曲线和通频带1）谐振曲线——回路电压特性曲线LCjRIZIU110SSLRCRjRI000S10011jQUUm感性容性绘图：Q=20-10040042044046048050052000.10.20.30.40.50.60.70.80.91Q对谐振曲线的影响——Q可以衡量谐振现象的尖锐程度附近时当0在000202000))(()(2002ffmUU21120)2(11ffQ表示频率偏离谐振的程度，称为失谐量。0fff02ffQ称为广义失谐量，它反映失谐的相对程度。ff01Q1Q2Q1Q20UUm2）通频带——通过有用信号的能力通频带与回路的品质因数Q成反比，Q越高，谐振曲线愈尖锐，回路的选择性越好，通频带越窄。当由最大值1下降到0.707（＝1/2）时，所确定的mUU称为回路的通频带B。频带宽度f2ff0B11/2Q1Q2Q1Q20UUmmUU21)2(1120ffQ令0fBQ通常对某一频率偏差f下的mUU/值记为α，叫做回路对这一指定频偏下的选择性。实际中，常常用分贝来表示mUUdBlg20)(选择性表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。3.选择性——抑制无用信号的能力4.矩形系数(一般了解)放大器的电压增益下降到谐振增益的0.1（或0.001）时，相应的频带宽度B0.1（或B0.01）与放大器通频带B0.7之比或0.10.10.7BKB0.010.010.7BKB00.1010/10/fQKfQ并联谐振回路的矩形系数2.2.2负载和信号源内阻对谐振回路的影响1.负载和信号源内阻为纯电阻CR0LRSRLIS.CLC1（a）（b）信号源空载品质因数□有载品质因数LRRRLRQ0LS00L////LRQ000显然，QLQ0采用部分接入并联谐振回路减小加载影响负载通频带,选择性2.负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）回路总电容为：注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算中，式中的电容都要以代入。如：谐振频率LSCCCCCLC102.2.3谐振回路的接入方式（重点内容）信号源和负载直接并在L,C元件两端，存在以下三个问题：①谐振回路Q值大大下降，一般不能满足实际要求；②信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。当相差较多时，负载上得到的功率可能很小；③信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，在实际问题中，RS,RL,CL,CS给定后，不能任意改动。解决这些问题的途径是采用“阻抗变换”的方法，使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是跨接在谐振回路的一部分上——部分接入。一、阻抗变换的原理RLU1Z1Z2U211'22'RL'..U1Z1Z2U211'22'RL'..设L2RZ22121ZZZUUL211L222RUPRUPL2L2221L221L1RnRZZZRUURn——接入系数，它表明负载电压占回路电压的比例。利用等效前后消耗的功率相等二、自耦变压器接入接入系数122NNLLnL2L221L1RnRNNRLRRRQ0LS0L////LLLLQRnRR三、电容抽头接入接入系数211CCCnL2L2221L1RnRCCCRLRRRQ0LS0L////LLLLQRnRR四、互感变压器接入接入系数12NNnL2L1RnR五、电容及信号源部分接入的计算N2RSLN1RLIS.C（a）CSRSLRLIS.C（b）CS'''12NNnS2S1RnR定义接入系数则S2SCnCSSnII说明：（1）0n1,调节n可改变折算电阻数值。n越小，RL与回路接入部分越少，对回路影响越小，越大。（2）对于电容抽头接入，接入系数为（3）当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。LRLLRnR21LLCnC2211CCCn（4）谐振回路信号源的部分接入的折算方法与上述负载的接入方式相同。（5）为区别信号源和负载与回路的接入系数，在下面信号源和负载均采用部分接入的电路中，规定:n1为信号源与回路的接入系数，n2为负载与回路的接入系数。SSRnR21SSnII本节知识结构框图LC谐振回路负载和信号源对谐振回路的影响基本特性部分接入品质因数谐振曲线原因等效关系通频带三种电路教材2－42－82－92－14作业第2章小信号调谐放大器2.1概述2.2LC谐振回路2.3单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器2．3单调谐放大器一、调谐放大器的组成谐振回路单调谐（LC并联）双调谐（耦合谐振）放大器件谐振回路变压器或抽头接入二、电路分析（以单调谐放大器为例）1.电路组成R1、R2、R3为分压式偏置电阻C1为耦合电容、C2为旁路电容RL为负载电阻L和C组成并联谐振回路谐振回路和晶体管的输出端采用自耦变压器连接，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q值的影响；谐振回路和负载采用紧耦合的变压器连接定义1n01NN，2n21NN分别为晶体管、负载接入系数2.电压放大倍数KRLBLCCATUi.Uo.02iABibABb02iABABoioNNrZrIZINNUUUUUUK210)(NNZZACAB02210)(NNNNrZKiAC∵∴LQNNRLQNNrRZLLceAC022100201)(////)(谐振时，所以，谐振电压放大倍数))((121000NNNNLQrKLi3.选频性能由于因此，放大器的频率特性取决于谐振电路的频率特性。K-f曲线02210)(NNNNrZKiACRLBLCCATUi.Uo.4.最大增益及阻抗匹配条件K0受多种因素影响，一般是采用通过调整匝比的方法获得高的增益。是不是，愈大愈好?为什么？要保证一定的QL，又要达到尽可能高的增益，则有一个最佳匝比。))((121000NNNNLQrKLi10NN12NN第2章小信号调谐放大器2.1概述2.2LC谐振回路2.3单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器2．4晶体管的高频等效电路及频率参数思路：运用线性元件组成的网络模型来模拟晶体管建立方法：①物理参数等效电路；②网络模型（双口网络）一、混合П型等效电路rcerbe'rbb'b'ebbIbIc（a）rcegmUbe.'Cbe'rbe'rbb'Cbc'b'ebc（b）二、Y参数等效电路把晶体管看成一个线性有源四端网络Y参数方程为其中bieberececfebeoeceIyUyUIyUyU0cebiebeUIyU——输入导纳yfe——正向传输导纳，yfe越大，放大能力越强yre——反向传输导纳，它反映了放大器内部反馈作用yoe——输出导纳晶体三极管的Y参数可以通过直接测量得到。三、混合П型等效电路参数与Y参数的关系四、晶体管的高频放大能力及其频率参数晶体管在高频情况下的放大能力随频率增高而下降。1.β——共发射极电流放大系数β下降至1时的频率，称为特征频率。fT是表示晶体管丧失电流放大能力时的极限频率。01/jff0cecbUII定义f——β截止频率2.α——共基极电流放大系数，定义为——α截止频率3.参数间的关系最高，说明在高频情况下共基接法的频率响应应优于共射接法。0cbceUIIfTffff推导过程：)1(01)/(120ffT令1利用fjf/10因为fjf/10又ffT0ff00f)1(0f4.最高振荡频率fmax晶体管共射极接法功率增益Ap=1时的工作频率。fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率时晶体管已经不能得到功率放大。当ffmax时，无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。频率参数关系fffTmax第2章小信号调谐放大器2.1概述2.2LC谐振回路2.3单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器2．5高频调谐放大器一、电路组成输入输出二、高频等效电路YL2L3C14V5Ui.Uo.（a）yoeyieebcyfeUbe.YL2L3145Uo.Cg0Ui.（b）g'oeyieebcLU'o.Cg0Ui.n1yfeUi.C'oeC'ie2g'ie2（c）gyieecLCn1yfeUi.Ui.U'o.（d）晶体管接入系数负载导纳接入系数将输出电路所有元件参数均折合到LC两端：电流源12113NnN45213NnN222111oeoeoeoeoeoeoeyynyngjnCgjC2222222222222()ieLieieieieieieyYynyngjnCgjC1feinyUfeiyUyoeyieebcyfeUbe.YL2L3145Uo.Cg0Ui.（b）g'oeLU'o.Cg0n1y