第3章 高频小信号放大器
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第3章 高频小信号放大器3.1概述无线通信中到达接收机的信号可低至微伏级,需要进行放大。
它们的频率一般从几百千赫兹到几百兆赫,信号的频谱宽度在几千赫到几十兆赫,对这类信号进行放大地放大器通称为高频小信号放大器。
接收机(Receiver )中的高频和中频电压放大器,都属于高频小信号放大器。
这类放大器,按所用器件可分为:晶体管、场效应管和集成电路放大器等。
高频小信号调谐放大器(窄带),频宽与中心频率之比很小(如调幅中放,带宽为9KHz ,中心频率为465KHz ,0/f f ∆约为百分之几),另外,采用调谐放大还有利于滤除频带之外的各种干扰(interference )和噪声。
高频小信号调谐放大器常可分为单调谐、多级参差调谐、双调谐谐振放大器等。
利用阻容耦合或使用集成电路构成的宽带放大器,配以各种滤波器(如LC 集中选择滤波器、石英晶体滤波器、声表面波滤波器、陶瓷滤波器等)可构成选择滤波式高频小信号放大器。
以下是衡量高频小信号放大器的几个主要性能指标。
1.中心频率在无线通信系统中,高频小信号调谐放大器放大的信号一般为具有一定带宽的频带信号,例如普通调幅波就是以载波为中心频率并占据二倍调制信号的带宽。
而对于高频宽带小信号放大器,则具有很宽的频率范围,其带宽由信号频率的上、下限决定。
2.电压增益与功率增益电压增益(Voltage gain)u A 等于放大器输出电压与输入电压之比../o i u A U U = 或020lg ()o u iU A dB U = (3-1) 而功率增益(Power gain)p A 等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。
0o p i P A P =或010lg ()o p iPA dB P = (3-2) 3.通频带通频带(Pass band)的定义是放大器的电压增益下降到最大值的倍时所对应的频带宽度,亦称3dB 带宽,常用0.7BW 来表示。
4.选择性是指对通频带以外干扰信号的衰减能力,有两种表示方法:(1)矩形系数(Rectangle coefficient)它表示放大器实际调谐曲线接近理想矩形的程度,说明放大器选取有用信号抑制无用信号的能力,是放大器的选择性指标。
第三章 思考题与习题3.1 高频小信号放大器采用 LC 谐振回路 作为负载,所以分析高频小信号放大器常采用 Y 参数 等效参数电路进行分析,而且由于输入信号较弱,因此放大器中的晶体管可视为 线性元件 。
高频小信号放大器不仅具有放大作用,还具有 选频滤波的功能 。
衡量高频小信号放大器选择性的两个重要参数分别是 通频带 和 矩形系数 。
3.2 单级单调谐回路谐振放大器的通频带0.7BW =ef Q ,矩阵系数0.1r k = 9.95 。
3.3 随着级数的增加,多级单调谐放大器的(设各级的参数相同)增益 增加 ,通频带 变窄 ,矩阵系数 减小 ,选择性 变好 。
3.4 试用矩形系数说明选择性与通频带的关系。
放大器的矩形系数定义为:0.70.10.1r BW k BW =,通频带0.7BW ,显然通频带越宽,矩形系数越大,选择性越差。
3.5 影响谐振放大器稳定性的因素是什么?反馈导纳的物理意义是什么?解:影响谐振放大器稳定性的因素是内部反馈b c C ',输出信号通过该电容反馈回到输入端,将会使放大器性能指标变差,严重时会使放大器产生自激振荡。
反馈导纳re Y 又称为反向传输导纳,其物理意义是输入端短路时,输出电压与其在输入端产生的电流的大小之比。
3.6 在工作点合理的情况下,图3.2.5(b )中的三极管能否用不含结电容的小信号等效电路等效?为什么?解:不能用不含结电容的小信号等效电路等效,因为结电容对电路是否有影响,与静态工作点无关,而是与放大器的工作频率有关,只有在低频工作的情况下,结电容的影响才能够忽略,此时才能用不含结电容的小信号等效电路等效。
3.7 说明图3.2.5(b )中,接入系数1n 、2n 对小信号谐振放大器的性能指标有何影响? 解:接入系数1n 、2n 对小信号谐振放大器的性能指标的影响体现在对回路阻抗的影响和对放大倍数的影响上,合理的选择接入系数的大小,可以达到阻抗匹配,使放大倍数最大,传输效果最佳。
第三章高频小信号放大器一、填空题:1.高频小信号放大器的主要技术指标有_________、________、__________。
(增益、通频带、选择性)2.高频小信号谐振放大器的常用的稳定方法有________和________;引起其工作不稳定的主要原因是_________;该放大器级数的增加,其增益将________,通频带将_________。
(中和法、失配法、Cbc’大、变大、变窄)二、问答题1、晶体管低频小信号放大器与高频小信号放大器的分析方法有什么不同?高频小信号放大器能否用静态特性曲线来分析,为什么?解:晶体管低频小信号放大器采用的分析方法是折线分析法,在小信号条件下,叠加在BJT工作点上的交变电流电压之间的关系近似为线性关系。
而高频小信号放大器,由于信号小,也可以认为它工作在晶体管的线性范围内。
可用“线性四端网络”来等效,对线性网络的分析方法都适用于分析高频小信号放大器。
为分析方便起见,低频小信号放大器采用h参数进行分析,高频小信号放大器采用y 参数进行分析。
高频小信号放大器不能用静态特性曲线来分析。
因为晶体管特性曲线是在伏安平面上作出的反映晶体管直流电流电压的关系。
如果电流电压以高频率变化,三极管内PN结的电容应必须考虑,电流电压关系不能在伏安平面上画出。
2、高频小信号放大器为什么要考虑阻抗匹配问题?解:获得最大功率增益,而且匹配是“共扼匹配”,负载电纳和源内阻电纳部分都影响谐振频率,必须进行匹配。
三、计算题:1.对于收音机的中频放大器,其中心频率为f=465KHz,B=8KHz,回路电容C=200pF,试计算回路电感QL 值。
若电感线圈的Q=100,问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求?解:回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。
2.一晶体管组成的单回路中频放大器,如图所示。
已知0465f KHz =,晶体管经中和后的参数为:g m =4.4mS ,Cie=142pF ,goe=55μS ,Coe=18pF ,Yfe=36.8mS ,Yoe=0。