,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第3章 高頻諧振放大器,（一）高頻小信號放大器,高頻電子線路,1,主要學習內(nèi)容：,本章介紹,高頻小信號諧振放大器,和,高頻諧振功率放大器,。,這里注意電路在應(yīng)用時的特點：,高頻（低頻）工作頻率,大信號或小信號輸入信號電平,諧振（非諧振）負載,2,內(nèi)容1：3.1 高頻小信號放大器,一、,二 、,晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),！,三 、,單調(diào)諧回路諧振放大器,！,四 、,諧振放大器的穩(wěn)定性,（中和法?。?五、,調(diào)諧放大器的常用電路與集成電路,諧振放大器,小 結(jié),作業(yè)與思考題,概述（5個性能指標）,3,接收機中的高頻放大器,高頻放大和中頻放大是高頻小信號放大器,。,4,一、概述,1、高頻諧振小信號放大器的特點,頻率較高 中心頻率一般在幾百kHz到幾百MHz頻帶寬度在,幾kHz到幾十MHz,小信號 信號較小故,工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器),2、分類,高頻小信號按所用的材料可分為,晶體管（BJT)、場效應(yīng)管（FET)、集成電路（IC),按,頻譜寬度,可以分為 窄帶放大器和寬帶放大器,按,電路形式,可以分為 單級放大器和多級放大器,按,負載性質(zhì),可以分為 諧振放大器和非諧振放大器,諧振放大器是采用諧振回路作負載的放大器，具有放大,、,濾波和選頻的作用,。非諧振由阻容放大器和各種濾波器,組成，其結(jié)構(gòu)簡單，便于集成。,5,一、概述(續(xù)1）,3、高頻小信號放大器電路的性能指標,1).,增益,：,（放大系數(shù)）,電壓增益,：,功率增益,：,分貝表示,：,2),通頻帶,：,放大器的電壓增益下降到最大值的0.7（即1/）倍時，所對應(yīng) 的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用,表示。2,f,0.7,也稱為3分貝帶寬。,6,f,K,P,K,P,o,2,D,f,0.7,0.5,f,0,為什么有通頻帶這個指標,？,放大器電路所放大的一般都是已調(diào)制的信號，已調(diào)制的信號都包含一定譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶，讓必要的信號頻譜分量通過放大器。,與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于,回路的形式和回路的等效品質(zhì)因數(shù),Q,L,。此外，放大器的總通頻帶，隨著級數(shù)的增加而變。并且，通頻帶愈寬，放大器的增益愈小。,一、概述（續(xù)2）,1,7,3),選擇性,：,從各種不同頻率信號的總和（有用的和有害的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的,選擇性,，選擇性常采用,矩形系數(shù),和頻帶寬度來表示。,按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。為了表示實際曲線接近理想曲線的程度，引入“矩形系數(shù)”，它表示對鄰道干擾的抑制能力。,矩形系數(shù),：,為放大器的相對電壓增益下降到,0.1(或0.01)時，相應(yīng)的頻帶寬度BW0.1(或BW0.01）與放大器通頻帶BW0.7之比。,2,f,0.1,2,f,0.01,分別為放大倍數(shù)下降至0.1和0.01處的帶寬，,K,r,愈接近于1越好。,一、概述（續(xù)3）,Kv0是最大電壓增益，出現(xiàn)在諧振頻率上,8,5,）,噪聲系數(shù),：,放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示,：,N,F,越接近1越好,在多級放大器中，前二級的噪聲對整個放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。,以上這些要求，相互之間即有聯(lián)系又有矛盾。,增益和穩(wěn)定性,是一對矛盾，,通頻帶和選擇性,是一對矛盾。因此應(yīng)根據(jù)需要決定主次，進行分析和討論。,為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取,穩(wěn)定措施，即限制每級增益，選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用,中和或失配,方法等,。,4）,工作穩(wěn)定性,：,指在電源電壓變化或器件參數(shù)變化時，以上三參數(shù)的穩(wěn)定程度。,一、概述（續(xù)5）,9,二、晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù),1、形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）,式中：,晶體管共發(fā)射極電路圖,10,y參數(shù)等效電路,二、,晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)1）,11,二、晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)2）,2、混合參數(shù)等效電路,把晶體管內(nèi)部的物理過程用RLC表示。用這種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路就是所謂的參數(shù)等效電路。,混合參數(shù)等效電路,12,3、晶體管的高頻參數(shù),1）,截止頻率,由于,0,比1大的多,在頻率為f,時,|雖然下降到原來的0.707,但是仍然比1大的多,因此晶體管還能起到放大的作用。,2）,特征頻率,二、晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)5）,公式：,13,電流放大系數(shù)與f的關(guān)系:,故可以粗略計算在某工作頻率下的電流放大系數(shù)。,二、體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)6）,特征頻率 是晶體管在共發(fā)射極運用時能得到電流增益,的最高頻率極限（電流放大系數(shù) ，但功率增益,1,）。,特征頻率 是高于截止頻率,約等于 的 倍。,特征頻率 與阻容乘積 成反比，后者又決,定于晶體管的靜態(tài)工作點，因此，也是靜態(tài)工作點的,函數(shù)。,特征頻率 是可查手冊的，也可由儀器測量得到。,14,3）,最高振蕩頻率f,max,f,max,表示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。在此工作頻率,時晶體管已經(jīng)不能得到功率放大，當ff,max,時,無論使用什么,方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。,二、晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)（續(xù)7）,15,所謂單調(diào)諧回路共發(fā)放大器,就是晶體管共發(fā)電路和并聯(lián)諧振回路的組合。,所以前面分析的晶體管等效電路和并諧振聯(lián)回路的結(jié)論均可應(yīng)用,。,三、單調(diào)諧回路諧振放大器,1、電路組成：,接前級,16,圖 3 1 高頻小信號諧振放大器,(a)實際線路;(b)交流等效電路,17,2 放大器的性能參數(shù),忽略管子內(nèi)部的反饋,即令,Y,re,=0,由圖3 3可得,(3 6a),圖 3 3 圖3 1高頻小信號放大器的,高頻等效電路,(3 6b),18,(3)輸出導(dǎo)納,Y,o,(3 9),(1)電壓放大倍數(shù),K,(2)輸入導(dǎo)納,Y,i,(3 7),(3 8),19,(4)通頻帶,B,0.707,與矩形系數(shù),K,0.1,通頻帶,B,0.707,為,(3 10),所以單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于1，故其鄰道選,擇性差，這是單調(diào)諧回路放大器的缺點。,20,四、諧振放大器的穩(wěn)定性（,抓住重點，迅速掌握,）,諧振放大器穩(wěn)定性分析：,1、自激產(chǎn)生的原因：,g,F,是頻率的函數(shù)，在某些頻率上可能為負值，即呈負電導(dǎo)性，使回路的總電導(dǎo)減小，,Q,L,增加，通頻帶減小，增益也因損耗的減少而增加，即負電導(dǎo),g,F,供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。諧振時，當,g,F,=,g,s,+,g,ie,（回路原有電導(dǎo)）則回路總電導(dǎo),g,=0，,Q,L,，選中了一個頻率,輸出信號成為單音.這就是自激,放大器等效輸入端回路,s,中包含了,g,oe和G0,g,前級放大器的后半部分,本級放大器的前半部分,21,2、放大器產(chǎn)生自激的條件：,當,Y,s,+,Y,z,=0 回路總電導(dǎo),g,=0,放大器產(chǎn)生自激。,此即放大器的反饋能量抵消了回路損耗能量，且電納部分也恰好抵消,四、諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)1）,那么，如何消除y,re,的影響呢？,22,由于y,re,的存在，晶體管是一個雙向的器件，增強放大器,的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。,單向化的方法有：,中和法 消除y,re,的反饋,失配法 使GL或gs的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回路,與晶體管失配。,在實際運用中，中和法是外加一個電容抵消正反饋電容的作用,失配法：,信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；,晶體管輸出端負載不與晶體管的輸出阻抗匹配。,即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性,3、克服自激的方法,：,四、諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)5）,23,(,1),中和法：,在放大器線路中插入一個外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。,具體線路：,電橋平衡時，CD兩端的回路電壓 不會反映到AB兩端,即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。,四、諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)6）,24,(2),失配法（一般了解）：,信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配，晶體管輸出端負載阻抗不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。,原理：,由于阻抗不匹配，輸出電壓減小,，反饋到輸入電路的影響也隨之減小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。,，即使后項,0,，則必須加大,Y,L,，,y,L,y,oe,要使,Y,i,=,y,ie,則晶體管實現(xiàn)單向化，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一般采用共發(fā)一共基級聯(lián)放,大.,四、諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)7）,25,4.,中和法與失配法比較：,中和法：優(yōu)點：簡單，增益高,缺點：只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶,因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。,采用中和對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果。,失配法：優(yōu)點：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；,頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；,生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。,缺點：增益低。,諧振放大器的穩(wěn)定性（續(xù)8）,26,1、多級單調(diào)諧回路諧振放大器,若單級放大器的增益不能滿足要求，就可以采用多級,級聯(lián)放大器。級聯(lián)后的放大器的增益、通頻帶和選擇性都,將發(fā)生變化。,1）增益,2）通頻帶,多級諧振放大器,27,根據(jù)通頻帶的定義可以求m級放大器的通頻帶(2,f,0.,7,),m,上面的分析表明:（X=1/)；X為,每級的帶寬與總帶寬之比,為了使總的通頻帶不變,每級的帶寬都要增加為原來的X倍。,當每級通頻帶加寬X倍時,每級的增益都會降低為原來的1/X。,28,m與,X,之間的關(guān)系：,m,1,2,3,4,5,6,7,8,X,1,1.56,1.96,2.32,2.58,2.86,3.10,3.33,例：某中頻放大器總通頻帶為4Mhz，采用6級單調(diào)諧放大器，則每級放大器通頻帶為多少？,解：每級的為：,29,30,3）選擇性(以矩形系數(shù)為例),結(jié)論:,單調(diào)諧回路特點是電路簡單,調(diào)試容易,但選擇性差,增,益和通頻帶的矛盾比較突出。,采用,雙調(diào)諧回路諧振放大器,是,改善放大器選擇性,和解決放大器,的,增益和通頻帶,之間的矛盾的有效方法之一。,31,2.多級雙調(diào)諧放大器,(3 16),3.參差調(diào)諧放大器,圖3 8是采用單調(diào)諧回路和雙調(diào)諧回路組成的,參差調(diào)諧放大器的頻率特性。,32,33,3.1.5 高頻集成放大器,高頻集成放大器有兩類:一種是非選頻的高頻集成放大器,主要用于某些不需要選頻功能的設(shè)備中,通常以電阻或?qū)拵Ц哳l變壓器作負載;另一種是選頻放大器,用于需要有選頻功能的場合,如接收機的中放就是它的典型應(yīng)用。,圖3 10(a)中,集中選頻濾波器接于寬帶集成放大器的后面。圖3 10(b)是另一種接法。,34,圖3 10 集中選頻放大器組成框圖,35,一、二級共發(fā)-共基級聯(lián)中頻放大器電路,下圖 表示國產(chǎn)某調(diào)幅通信機接收部分所采用的二級中頻放大器電路。,調(diào)諧放大器的應(yīng)用電路與集成電路,（一般,了解,）,中頻旁路電容,發(fā)射極溫度穩(wěn)定電阻,去耦電路,單調(diào)諧回路,低溫補償,36,一、高頻小信號放大器通常分為諧振放大器和非諧振放大器，諧振放大器的負載為,串、并聯(lián)諧振回路或耦合回路,。,二、小信號諧振放大器的選頻性能可由,通頻帶和選擇性,兩個質(zhì)量指標來 衡量。用,矩形系數(shù),可以衡量實際幅頻特性接近理想幅頻特性的程度，矩形系數(shù)越 接近于1，則諧振放大器的選擇性愈好。,三、高頻小信號放大器由于信號小，可以認為它工作在管子的線性范圍內(nèi)，常采用,有源線性四端網(wǎng)絡(luò),進行分析。,Y參數(shù)等效電路和混合,等效電路,是描述晶體管工作狀況的重要模型。,Y,參數(shù)與混合,參數(shù)有對應(yīng)關(guān)系，,Y,參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點有關(guān)，而且是工作頻率的函數(shù)。,四、單級單調(diào)諧放大器是小信號放大器的基本電路，其電壓增益主要決定于管子的參數(shù)、信號源和負載，為了提高電壓增益，諧振回路與信號源和負載的連接常采用部分接入方式。,小 結(jié),37,五、由于晶體管內(nèi)部存在反向傳輸導(dǎo)納,Y,re,，使晶體管成為雙向器件，在一定頻率下使回路的總電導(dǎo)為零，這時放大器會產(chǎn)生自激。,為了克服自激常采用“中和法”和“失配法”使晶體管單向化。保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益稱為,穩(wěn)定電壓增益,，用(,K,vo,),s,表示，(,K,vo,),s,只考慮了內(nèi)部反饋，未考慮外部其他原因引起的反饋。,六、非調(diào)諧式放大器