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高频小信号等效电路

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高频电子技术第3章高频小信号放大器2

高频电子技术第3章高频小信号放大器2

双调谐放大器的性能指标：
1）谐振时电压增益
Au0
1
p1 p2 Y fe g
（3-22）
临界耦合时 1，有
Au0
p1 p2 Y fe 2g
（3-23）
2）通频带
BW0.7 2f0.7
2 f0 Qe
（3-24）
3）矩形系数
K r 0.1
BW0.1 BW0.7
3.15
（3-25）
多级双调谐放大器和多级单调谐放大器类似，通频带随级数 2
Rb2
Cb Re
Ce
图3-22 共射极高频小信号放大电路
2． 晶体管共射接法的高频等效电路-----第-Y3章参数高等频小效信电号路放大器 4
Ib
b＋ . Ube Yie
. YreUce
. YfeUbe
Ic
＋c . Yoe Uce
－ e
－ e
图 3-23 晶体三极管共射接法Y参数等效电路
Y参数方程：
12V
R1
C1
1 2
L1 4
5 Uo
R3
3
Ui
VT1
R2
Cb1 Re1
Ce1 Cb2
VT2 R4
2.多级单调谐放大器
第3章 高频小信号放大器 14
多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
1）电压增益
Am Au1 Au2 L Aum
（3-17）
多级单调谐放大器的总电压增益是各级电压增益的乘积。若
BW0.7
m
2f0.7
m
1
2m
1
f0
Qe
（3-20）
多级放大器级数越多，通频带越窄。

无线电通信-3.1 晶体管高频小信号等效电路与参数

无线电通信-3.1 晶体管高频小信号等效电路与参数
不稳定状态有增益变化，中心频率偏移，通频带变窄，谐振曲线变形，极端情况 是放大器自激（主要由晶体管内反馈引起），使放大器完全不能工作。
3.1 概 述
高频小信号放大器的主要质量指标
4) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数 等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。
hoe

iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
3.2.1 形式等效电路
• 晶体管放大器是双端口(two port) • 晶体管放大器 ｙ参数等效电路
图 3.2.1 晶体管共发射极电路
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
yi yr

I1 VI11 V2
V2 0称为输出短路时的输入导纳； V1 0 称为输入短路时的反向传输导纳；
3.1 概述
高频小信号放大器的特点：放大高频小信号(中心频率在几百kHz到几百MHz，频 谱宽度在几kHz到几十MHz的范围内)的放大器。通过的频带和中心频率之比是很小的 （窄带），一般都采用选频网络组成谐振或非谐振放大器。
普通调幅无线电广播所占带宽应为９kHz，电视信号的带宽为６MＨz左右。
fo–fs=fi
解得：放大器输出导纳Yo
Yo

I2 V2

yoe

yre yfe yie Ys
Yi

yie

yre yfe yoe YL

V y
高频放大
混频
fs
fs
中频放大
检波
低频放大
fi
F
F
fo 本地振荡
3.1 概述
高频小信号放大器的分类
高频小信号放大器
谐振放大器（窄带） （调谐与非调谐）

晶体管高频等效电路[1]

晶体管高频等效电路[1]

2.2.1 混合π 图2．2．1是晶体管高频共发射极混合π型等效电路。 图中各元件名称及典型值范围如下： ｒbb′： 基区体电阻, 约１５Ω～５０Ω 。 ｒb′e： 发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻, 约几十欧到几千欧。 ｒb′c：集电结电阻, 约１０kΩ～１０MΩ。 ｒce：集电极—发射极电阻, 几十千欧以上。
1
或
w0 2 LC
回路有载Ｑ值
Qe=
w0CX 1
g w0Lg
以上几个公式说明, 考虑了晶体管和负载的影响之后, 放大器谐振频率和Ｑ值均有变化。
谐振频率处放大器的电压增益
其电压增益振幅 Au0=
Au0
U00 Ui
n1n2 yfe g
U 00 n1n2 y fe
Ui
g
根据N(f)定义和式（１．２．１０）, 可写出放大器电压增益振幅的另一种表达式
等效电路, 忽略了反向传输导纳ｙre的影响。输入信号源用电流源
s表示, 负载假定为另
一级相同的单调谐放大器, 所以用晶体管输入导纳ｙie表示。
IS
单管单调谐放大器的电压增益为：
我们先求 。
n22yie。
A
U0
U U U U 与
,
U
i
与
, 即可导出
, 即电压
因为负载的C 接入系数为iｎ2, 晶体管 的接入系数为ｎ1, 所以负载等效0到回路 两端的导i 纳为
对于双口网络, 在其每一个端口都只有一个电流变量和一个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其
中任意两个为自变量, 其余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组可能的方程用以表明双口网
络端口变量之间的相互关系。
, 它是选取各端口的电压为自变量, 电流为应

小信号放大器-高频电子电路2.2.217页PPT

小信号放大器-高频电子电路2.2.217页PPT

负载和回路之间采用了变
压器耦合，接入系数
p2

u54 u31

N1 N
晶体管集、射回路与振荡回路之间 采用抽头接入，接入系数
p1

u21 u31

N2 N
+3 5
+C
L
u31
2
+
4 yL u54
yie
yreuce
yfeube
yoeu21
-
1
-
-
二、放大器性能参数分析：
1 ． 放 大 器 输 入 导 纳 Y i ib
休息1 休息2
3 电压增益
解 法 一 ：
利用上述求解输入导
纳的方法，把振荡回 路折合到晶体管集电 极回路的等效电路
uou54p2u31
+
iS YS
yie
ube
yreuce
-
uceu21p1u31
有uo

p2 p1
uce
如 右 图 所 示 ：
uce

yfe yoeYL
ube
故 可 得Auu uo i
的 缺 点 。
休息1 休息2
二、多级单调谐放大器
若 单 级 放 大 器 的 增 益 不 能 满 足 要 求 ， 就 要 采 用 多 级 放 大 器 设 放 大 器 有 n级 ， 各 级 的 电 压 增 益 分 别 为 A u1,A u2,A u3 A un ，
则 总 电 压 增 益 A n为 ： A nA u 1A u2A u3 A un
1 2 直 高 流 e 频 偏 交 置 Y流 i电 e 等 路 效 电 YR 工 路 fee作 U为 ·R c点 e射 b1Y、 ， 极 oeR C 负 b Cb2、 反 为 C 馈 基 e偏 为 1e极 )置 旁 、分 1g电 路 压 o旁阻 电 式 4， 容 路偏 稳 。 置 电定 Y电 L静 容阻 态 ， ，耦

二极管高频等效电路

二极管高频等效电路

二极管高频等效电路二极管是一种常见的电子元件，它在电路中常被用作整流器、开关和高频信号调制器。

本文将重点介绍二极管的高频等效电路。

二极管的高频等效电路主要包括电容模型和小信号等效电路模型。

在高频电路中，二极管的电容特性对电路的工作性能起着重要作用，因此电容模型是分析和设计高频电路的关键。

在电容模型中，二极管的正向电导被表示为一个等效电阻，称为正向电阻。

正向电阻与二极管的材料和结构有关，是一个固定的值。

正向电阻越小，二极管的导通能力越好，反之亦然。

正向电阻还与二极管的工作温度有关，通常在设备手册中给出了不同温度下的正向电阻值。

二极管的反向电容被表示为一个等效电容，称为反向电容。

反向电容与二极管的材料和结构有关，也是一个固定的值。

反向电容的存在导致了二极管在高频电路中的频率响应受限。

在小信号等效电路模型中，二极管的非线性特性被线性化处理，使得可以使用线性电路分析方法进行计算。

小信号等效电路模型中，二极管的正向电导被表示为一个等效电导，称为小信号电导。

小信号电导与正向电导有相同的单位，但是它是一个可变的量，与二极管的工作电流和工作电压有关。

小信号等效电路模型中，二极管的反向电导被表示为一个等效电导，称为小信号反向电导。

与小信号电导类似，小信号反向电导也是一个可变的量，与二极管的工作电流和工作电压有关。

二极管的高频等效电路模型中，还考虑了二极管的封装电感和导线电阻。

封装电感主要由二极管的引线和封装材料的磁性导致，它对高频信号的传输和耦合起着一定的作用。

导线电阻则是由二极管引线的材料和长度决定的。

使用二极管的高频等效电路模型，可以对高频电路进行分析和设计。

例如，在高频调制电路中，可以根据二极管的等效电路模型计算调制信号的传输特性，从而实现信号的调制和解调。

二极管的高频等效电路模型是分析和设计高频电路的重要工具。

通过对二极管的电容特性和小信号特性的建模，可以准确地描述二极管在高频电路中的行为。

这对于提高高频电路的性能和可靠性具有重要意义。

高频小信号等效电路与参数

高频小信号等效电路与参数
高频小信号等效电路与参数
晶体管等效电路的类型ห้องสมุดไป่ตู้
物理模拟的 等效电路
T型 等效电路
型 等效电路
分析高频段运用的共基极电路 适用于分析宽频带电路
功能模拟的 等效电路
H参数 等效电路
Y参数 等效电路
主要用于分 析低频电路
VIbce
hie Ib hfeIb
hreVce hceVce
适用于分析高频窄带调谐电路
Ic
c
＋
rc e
Cce Vce
－
e
ybe gbe jCbe
ybc gbc jCbc
4.2 高频小信号等效电路与参数
3.参数与Y参数的转换 Cbc
Ib
b′ Cbc
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
rbe
Cbe grbm.cVbe
rc e
e
Ib
ybe ybc 1 rbb ybe ybc
0
1
f f
2
4.2 高频小信号等效电路与参数
4.晶体管的高频参数 2)特征频率（characteristic frequency） fT
定义：随着频率的升高，值下降至1时对应的频率。
当 0>>1 时， fT 0 f
当 f >> f时，
fT
f
fT f
4.2 高频小信号等效电路与参数
Ib
b
＋
Vbe
－
rbb ＋
Cbe
Vbe
－
b′ Cbc
rbe
Cbe grbm.cVbe
e
Ic
c
＋

晶体管高频小信号等效电路与参数解读

信号的状态下。
c b
Cb’c (C) Cb’e (C)
b
· Ib r
bb'
b' · Ib’ I rb’e
b’
· Ic · rce e
e · · Ube Ub’e
-
+
+
+
c
· Uce
-
发射结电容， 数值很小。
晶体管h参数模型 本页完 继续
一、晶体管混合等效电路
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数
3.2晶体管高频小信 号等效电路与参数 yo是晶体管的输出导
· I2
c T · V2
+
· I1 + · V1
b
· yr V
2
c
· I2
yo
+ · V1
b
yi
e
-
yf V·
1
+ · V2
晶体管共发射极电路
e
-
晶体管y参数等效电路 本页完 继续
二、 y参数等效电路
1、晶体管y参数等效电路
yi—输出短路时的输入导纳 yr—输入短路时的反向传输导纳 yf—输出短路时的正向传输导纳 yo—输入短路时的输出导纳 · I1
b
bb'
b'
+
+
+
c
b
bb'
b'
· · U Ube b’e e
-
+
+
rb’e C
· Uce
-
· · U Ube b’e
-
C’
rb’e C
· gmUb’e
+

晶体管Y参数


—— ——
1
+
I 1
Yi (S ) Yr (S )
I 2
2
+
V1
V2
-
1
Yf (S ) Yo (S )
-
2
输出端交流短路的输入导纳
输出端交流短路的正向传输导纳
Yr (S)
I 1 V2
V10
—— 输入端交流短路的反向传输导纳
Yo (S)
I 2 V2
V10
—— 输入端交流短路的输出导纳
四端网络等效电路：
Yre是晶体管输入端短路时的反向传输导纳（下 标“r”表示反向），反映了晶体管输出电压对 输入电流的影响，即晶体管内部的反馈作用。
Yoe是晶体管输入端短路时的输出导纳（下标 “o”表示输出），反映了晶体管输出电压对输 出电流的作用，其倒数是电路的输出阻抗。
. Ib b ＋
. Ube
－
Yie .
.
.
Ib
Ic
b
c
＋
＋
. Ube
Cie
gie
.
goe Coe .
.
Uce
YreUce YfeUbe
－
－
e
(b) 在分析谐振放大器（并联谐振回路），比较方便。
2. 它组态的三极管的Y参数： （已知共射）
共射
共集
共基
Yie
Yic Yie
Yib Yie Y fe Yre Yoe
Yre Yrc (Yre Yie )
1.3 晶体管高频小信号等效电路与参数
1.3.1 共发晶体三极管的混合π型等效电路 1.3.2 共发晶体三极管的Y参数等效电路 1.3.3 晶体三极管的Y参数

高频等效电路

以上这些要求相互之间即有联系又有矛盾，例如 增益和稳定性，通频带和选择性等。
2.2.2高频等效电路(high frequency equivalent circuit)
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合 π 参数等效电路。 网络参数等效电路：y 参数等效电路。 一 混合 π 参数等效电路
如果设电压 U1 和 U2 为自变量， 电流 I1 和 I2 为参数量，可得 y 参数系的约束 方程： I1
I2 + Uce
-
⎧I1 = yiU1 + yrU2 ⎧I1 = yieUbe + yreUce ⇒⎨ ⎨ ⎩I2 = yf U1 + yoU2 ⎩I2 = yfeUbe + yoeUce
+ Ube
gb′c + jωCb′c yre ≈ − ≈ gb′c + jωCb′c (1+ rb′b gb′e ) + jωCb′erb′b
y fe gm ≈ ≈ gm (1 + rb ′b g b ′e ) + j ω C b ′e rb ′b
g b′c + jωCb′e yoe ≈ g ce + jωCb′c + rb′b g m (1 + rb′b g b′e ) + jωCb′e rb′b ≈ g ce + jωCb′c
共射极电路可以推算出：
g b′e + jω C b′e yie ≈ (1 + rb′b g b′e ) + jω C b′e rb′b
y fe gm ≈ (1 + rb ′b g b ′e ) + ω C b ′e rb ′b

两种晶体管高频小信号等效电路的比较


不 同的 高频 放 大 器 中。
【 关键词 】 混合 参数 ； Ｙ参数 ； 等效电路
０ 引 言
对 任何 一 个 晶 体 管放 大器 来 说 。 当输 入 信 号 的 频 率升 高 到 一 等 程 度 时 ， 的 放 大 倍数 总 比 工 作 于 低 频 时 要 小 ， 频 率 越 高放 大倍 数 越 它 且
低。 当频 率 继 续 上 升 到某 一 数 值 时 ， 晶体 管 就 会 失 去放 大作 用 ， 是 因 这
全 面 ， 个 参 数 基 本上 与 频 率 无 关 等 。 因此 这 种 等 效 电路 可 以适 用 于 各 为 晶 体 管 载 流 子 的运 动规 律是 由 发 射 结 发 射 ， 过 基 区 的扩 散 ， 通 由集 相 当宽 的频 率 范 围 。但 是 这 种 等效 电路 中 元 件 数 目较 多 ． 给分 析 和 计 电 结 收 集 后 传 送 到 外 电路 的 ， 中发 射 结 、 电 结 两 个 Ｐ 结 都 具 有 其 集 Ｎ 算带 来 麻 烦 。 实 际应 用 中 ， 了使 分 析 尽 量 简单 化 ， 把 某 些 次要 因 在 为 常 电容 效应 （Ｎ结 都 有 结 电容 ） 虽 然结 电容 容 量 很 小 ， Ｐ 。 但在 高 频 工 作 时 素忽 略 。例 如 在 高 频 （ 十 兆赫 以 上 ） 用 时 ， 几 运 因发 射 结 电容 ， 集 。 和 却 会 呈 现 较 低 的 阻抗 ， 分 载 流 子 就 不 按 照 上 述 的规 律 运 动 ． 发 射 部 使 电结 电容 ，的容 抗 较 小 ，故 与 它 并 联 的 发 射 结 电 阻 ｒ ｂ 和集 电结 电 ． 结 的 输入 效 率 和 集 电结 的 收集 效 率 降低 。此 外 ， 体 管 基 极 引 线 到 真 晶 阻 ｒｃ 可 忽 略 。 如 连 接 在 集 电极 电路 内 的 负载 电阻 一 般 比 较小 （ ｈ均 ， 又 小 正 起 控制 作 用 的 基 区有 一 段 距 离 ， 将使 真正 加 到 基 区 的 信 号 减 弱 。 为 于几 千 欧 ）和 它 并 联 的集 电 极一 射 极 电阻 ｒ ， 发 俚比它 大得 多 ， ｒｅ也 故 ｃ 此 ， 分 析 小 信 号 放 大 器 高频 特 性 时 ， 体 管 等 效 电路 必 须 用 混 合 叮 在 晶 Ｔ 可忽 略 。 因此 图 ｌ可 以简 化 成 图 ２所 示 的 等效 电路 ， 化 的 等效 电路 ， 简 参 数 等效 电路 和 Ｙ参 数 等 效 电路 来 等 效 ，但 两 种 参 数 对 频 率 的依 赖 基本 上 能 表 示 频 率较 高 时 晶 体 管 的工 作 状 态 ， 以 在分 析 高频 放 大 器 所 性 是 不 同 的 。混 合 参 数在 一 个 相 当宽 的 频 率 范 围 内是 与 频 率 无 关 时得 到 了广 泛 的应 用 。 的 常数 ， 以 它 适合 分 析 宽 频 带 放 大器 。而 Ｙ 参数 与频 率 的 关 系较 为 所
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U
b e
rb e 1 j ( C b e C b c )
g

U
b e
rb e
[1 j ( C b e C b c )]
g

g

gm U
g
b e
U
b e
[1
rb e
j rb e ( C b e C b c ) ]

g m rb e 1 j 2 frb e ( C b e C b c )
g g

Ib
时对应的频率 2
0
＝
g
Ic
g
共射输出交流短路电流放大系数
U ce 0
+ Ub′e -
Ib
g b e
g
g g b e
I c ＝ gm U
Ib rb e / /
g
U
b e

U rb e rb e
1 j ( C b e C b c )
1 j ( C b e C b c ) 1 j ( C b e C b c )
2、 室 温 情 况 ： g m ; 26 0 I EQ I EQ 26
rb e
0低 频 交 流 短 路 电 流 放 大 系 数 I EQ 发 射 级 静 态 电 流 rb e 发 射 结 电 阻
三、晶体管的高频参数
1、 共 射 截 止 频 率 f : 是 当 ＝
Yre 表 示 了 晶 体 管 内 部 反 馈 作 用 ， 是 造 成 自 激 的 根 源 ， 且使分析复杂化，应尽量减小它。
g
Y fe U
1
:输入电压对输出电流的正向控制作用。
其 中 Y fe 表 示 了 晶 体 管 的 放 大 能 力 。
3、 Y 参 数 ： Y ie g ie j C ie； g ie 输 入 电 导 ， C ie 输 入 电 容 Y o e g o e j C o e； g o e 输 出 电 导 ， C o e 输 出 电 容 Y fe Y fe
4、稳定性：增益、通频带、选择性的稳定度 不稳定的表现形式：增益变化、中心频率偏移、通带变化、谐振 曲线变形等。 极端情况：自激（完全不能工作）
5、 噪 声 系 数
信 号 功 率 大 信 号 质 量 好 （1） 信 噪 比 ＝ 噪 声 功 率 小 信 号 质 量 差
输 入 信 号 的 信 噪 比 ＝1说 明 放 大 器 未 增 加 任 何 噪 声 （ 2） 噪 声 系 数 ＝ 输 出 信 号 的 信 噪 比 > 1 说 明 放 大 器 增 加 了 噪 声 (3) 措 施 ： 一 、 二 级 放 大 器 要 求 噪 声 系 数 尽 量 接 近 1， 可 采 用 低 噪 声 管 ， 小噪声元件，正确选择合适的工作电流和合适的电路。
第三章 高频小信号等效电路
晶体高频小信号等效电路 高频小信号谐振放大器 集成电路高频小信号放大器 噪声与干扰
第一节 概述
一、电路的作用：对微弱的高频电信号进行不失真地放大，是 无线电通信设备必备的电路。 1、无线电接收机中的高频和中频放大器 （1）中频广播：调幅 f=465kHZ, 调频 f=10.7MHZ 电视中频 f=38MHZ （2）频谱宽度：调幅广播 △f=9kHZ 电视信号 △f=8MHZ （3）幅度：输入幅度很小，可认为晶体管工作在线性端，一 般将其等效为四端（二端口）网络。 2、分类： （1）按放大器件：晶体管、场效应管 （2）按负载性质：a、谐振放大器（LC谐振回路作负载） b、非谐振放大器（集中选频滤波器等）
2
下 降 到 1时 所 对 应 的 频 率
通 常 ： 0 ? 1
g
由：
1
0
2
是 共 射 电 流 的 最 高 频 率 f T ; 0 f 当 f > fT时 ， 1 1 因 此 晶 体 管 的 工 作 频 率 应 远 小 于 fT
3、 共 射
:
f曲 线
4、共基截止频率fα
g
（1） 共 基 短 路 电 流 放 大 系 数 ： ＝
g
IC
g
f
U ce 0
Ie
g
( 2 ) f :

0
2
时的频率
（ 3） f ;
fT
0
因 0 略 小 于 1， 而 0 ? 1
f fT 0 f f fT ?
f
当信号频率很高时，采用共基放大电路，可使电压增益较高。
复习：高频电子技术P36～P40
作业：P61 3-1 3-2
第二节 晶体管高频小信号等效电路
一、Y参数等效电路 1、Y（导纳）参数方程
I 1 Y ie U 1 Y r e U
g g g g g 2 g 2
I
2
Y fe U 1 Y o e U
g
Y ie
I1
g
共射交流输出短路的输入导纳
U
2
U
g
1
0
Yre
I1
g
共射交流输入短路的反向传输导纳
二、主要性能指标 1、增益：电压增益：Au=U0/Ui 功率增益：Ap=P0/Pi 2、通频带：电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频率 范围。即：BW0.7或2△f0.7 3、选择性：（矩形系数）表示实际放大器的幅频特性与理想 矩形幅频特性的差异，是衡量放大器选择性的指标。
K r 0 .1 B W 0 .1 大 偏 差 大 ， 选 择 性 差 B W 0 .7 小 偏 差 小 ， 选 择 性 好
fe
；
fe
为正向传输导纳相角
Y r e Y r e r e； r e 为 反 向 传 输 导 纳 相 角
二、混合π形等效电路（可用集中参数元件RC来模拟）
1、元件名称和参数范围 基区体电阻rb’b=10∽100Ω 发射结电阻rb’e=50 ∽500Ω 集电结电阻rb’c=0.1 ∽10MΩ 集－射电阻rce＝20 ∽200kΩ 发射结电容Cb’e=10 ∽500pF 集电结电容Cb’C=1 ∽10pF 晶体管跨导gm=20 ∽80ms
U1 0
U
g
2
Y fe
I
g
2
共射交流输出短路的正向传输导纳
U
2
U
g
1
0
Yo e
I
g
2
共射交流输入短路的输出导纳
U1 0
U
2
共 射 放 大 电 路 ：1 I b , U I 2、 参 数 意 义 ：
g
g
g
g 1
U
g be
, I2 Ic ,U
g
g
g 2
U
g ce
Yre U
2
:输出电压对输入电流的反向控制作用。
g
令 ： f
1 2 rb e ( C b e C b c )


0
2

＝
g
0
1 （ f f )
2
＝
g
0
1 j f f
通 常 ： 0 g m rb e ? 1 所以
g
02、特征频率fT
0
1 （ fT f 得 ： fT f )