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2.2小信号谐振放大器详解

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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

小信号谐振放大器PPT课件

小信号谐振放大器PPT课件
由示波器波形图可测得 m 2.3842 1.3472 28% 2.3842 1.3472
图4.m值的测量图如下:
扩展命题
1. 集中选频放大器的特性测试：接收机中放大 器常需很高的增益，若采用调谐放大器，显然 调试起来比较麻烦，故接收机现多采用集中选 频放大器。为让大家熟悉其特点，实验板设置 有相关测试电路。可完成下述测试内容。
纯电阻而是由LC组成的并联谐振电路。当谐振
回路的自由振荡频率与放大器输入信号频率相
同时，放大器处于谐振工作状态，此时频率即
为谐 有
振
频
率
，
记
且
此时谐振回路呈现纯阻性，放大器具有最高增
益。若信号频率高于或低于f0放大器均失谐， 增益下降。从电路形式上看，谐振放大器分单
调谐放大器、双调谐放大器及参差调谐放大器， 单调谐放大器选择性不太好，但电路简单调整方 便。我们实验电路就是一个简单的单调谐放大器。 本实验电路的设计计算 1.设计原则 确立电路形式：依题目要求如增益来确定多级
将扫频仪进行调整，固定好基准。 扫频仪输出加至选频放大器输入端，将声表面
滤波器的输出加至扫频仪Y轴输入，合适调整 输出衰减及中心频率，即可得其特性曲线。 描绘完整的特性曲线
2.调幅波经放大器后其调幅系数会不会改变，原 因是什么？用实验进行验证。
3.电路若有自激，应如何消除？
4.比较扫频法和逐点法测试结果？
图1.小信号谐振放大器实验电路图如下：
无阻尼电阻接入时(R=∞)的幅频特性曲线
接入阻尼电阻(R=3kΩ)时的幅频特性曲线
比较可以看出,接入阻尼电阻,放大器增益下降, 通频带展宽.
实验内容
1.为顺利完成本次实验，应先对电路作以仿真分 析，仿真时可完成下列内容：

小信号谐振放大器课件

小信号谐振放大器课件
－广义失谐因子
7
3、放大器的技术指标
③ 放大器的通频带
2△f0.7 2△f0.1
f1
0.707
0.1 f2
④ 放大器的矩形系数
8
二、 多级单调谐回路谐振放大器
（每1 ）总电压增益
当各级电压增益相同，则
，
2）谐振曲线 m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的 乘积。即
9
可见，级数越多，谐振曲线越尖锐
1
— 、单级单调谐放大器 1、 电路组成
(1) 电路的直流偏置是由 、 、 来实现。
(2)
为高频旁路电容。
（3）LC并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。
(4) 为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少晶 体管输出阻抗与负载对回路的影响，晶体管的输出及下一级放 大器均通过阻抗变换电路接入。
故每级放大器的谐振电压增益为 因三级放大器的总通频带为 故每级放大器的带宽为
则每个回路的有载Q值为
16
二、 多级单调谐回路谐振放大器 3）总通频带
——带宽缩减因子
可见级联后总通频带变窄。
10
二、 多级单调谐回路谐振放大器
4）总矩形系数
由突出。改善放大器11 法是采用参差
三、 参差调谐放大器
由若干个单级谐振放大器级连, 但每个谐振放大器的调谐频率不同， 称为参差调谐放大器。
1、 双参差调谐放大器
14
例1 某中频放大器的通频带为 6MHz，现采用两级 或三级相同的单调谐放大器，对每一级放大器的通频 带要求各是多少？
解：当n=2时
所以要求每一级放大器的带宽
同理，当n=3时，要求每一级放大器的带宽
15
2.2.3

小信号谐振放大器.ppt

小信号谐振放大器.ppt
里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所 介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离 不开它。
§1.1 串联振荡电路 §1.1.1电感线圈的高频特性
电感线圈在高频段时，除电感特性外，还具有损耗
电阻r和分布电容。在分析一般的长、中、短波段时，
可忽略电容的影响，因而表示为:
1
2
L
r
集映效应：随 f的增大，交流电流向导线表面集中相当
r
1
Y

(L)2

j(C
) L
①
右电路：
Y 1 j(C 1 ) ②
R
L
上式即为右图的R、L、C并联电路的导纳，所以Q 值很大，在谐振附近时， ①②两式是相等的。 ∴ 1 r r Cr
R (0L)2 2 L
∴ R L
Cr
§1.2.3 频率特性
频率特性即回路电压
谐振电路：
电路在某一频率的交变信号作用下，在电 抗元件上产生最大电压或流过最大电流，称
为谐振电路。可分为
串联谐振、并联谐振、耦合谐振回路，在无线 电设备中应用极为广泛。例如：谐振放大器、 振荡器、调制、变频、解调中都要用到。
• LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络， 包括串联回路和并联回路两种结构类型。
1 R r 2C2
表明：串并形式中，电容值近似不变，串联电阻r 和并联电阻R的乘积等于容抗的平方。
1.1.3串联振荡电路
• 一、电路组成及谐振特点
L
r C
(a) |ZS|
X 容性
感性
0
0

(b)
r 0
0 (c)
/2 0

－/2
0

(d)

Chapter2 小信号谐振放大器 Small Signal RF Amplifier

Chapter2 小信号谐振放大器 Small Signal RF Amplifier
Q I 2 L
I 2 L／２（2）
（3）
Q 越大，损耗越小。一般线圈为几十 ～100、200。
2 L r I2 r 2
2.1.1电感线圈的高频特性
为了方便分析，把它变成并联形式：
等效的要求：1-2的导纳 ＝1’-2’ 的导纳： 串联 1-2
1 1 1 r jL R jLp
2.1.3.2 谐振曲线

2.1.3 串联振荡电路 Series-resonant circuits
归一化谐振曲线定义为在任意频率下的回路电流 I与谐振时的电 流I0 之比:
U I r 1 1 1 N ( ) Z 1 L 0 0 Z I0 U L 1 j 0 ( ) 1 jQ ( ) C r 0 0 1 j r r 0 Q 1 0 0L 1 j 其中: Q 2 2 0 0 r Cr 0 1 Q 1 Q 0 0
之差Δω=ω–ω0表示频率偏离谐振的程度, 称为失谐。
2.1.3 串联振荡电路
当ω与ω0很接近时,定义相对失谐 为:
2 0 0 0 2 0 ( )( ) 0 0 0 所以谐振曲线也可以绘制 2 f ( )2 成下图的形式(自变量是广 0 f0 义失谐，不是角频率ω )：
2.1.2 电容器的高频特性 电容器的损耗电阻由介质材料决定，一般为几千～几万 的数量级，与电感线圈相比，可以忽略不计。 同理可得到： 1 2
R r (1 QC )；Cp C
1 1 2 QC
由于：QC 1
1 R r QC 2 2 ；CP C Cr

2-2小信号谐振放大器

2-2小信号谐振放大器
图 3.2.2 ｙ参数等效电路
V1 0
V2 0
V1 0
放大器输入导纳Yi
I y V y V ie 1 re 2 1 I 2 y fe V1 yoe V2 I 2 YL V2

.
yre yfe Yi . yie yoe YL V1 I1
与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和 回路的等效品质因数QL。此外，放大器的总通频带，随着 级数的增加而变窄。并且通频带愈宽，放大器增益愈小。
3、 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。选择 性常采用矩形系数和抑制比来表示。 ① 矩形系数：表示与理想滤波特性的接近程度。
' '
尽量选用Goe小的晶体管和GL小的负载，同时选用大的 匝比n1、n2 （2）谐振振频率 可见，由于晶体管输出电容和负载电容的接入，使谐振 频率下降-----频率漂移，应尽量选用输出电容小的晶体管和 CL小的负载，同时选用大的匝比n1、n2。同时，适当减小电 容C或电感L,使频率回到原来的值。
（3）有载品质因数
1
Yre jCbc
图 3.2.5 ｙ参数及混合π等效电路
几十μV～几mV
fo–fs=fi
1V左右
高频放大 fs fo fs
混频
中频放大 fi
检波 F
低频放大 F
本地振荡
通常需要多级放大器来提供足够高的增益和足够好的选择 性，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有用信 号。
第 2 章 小信号选频放大器
1.晶体管混合∏形等效电路
rbb
C be

第 2 章 小信号选频放大器

3）当 P 时，即Δω<0（Δf <0）时，
回路呈感性，相移为正值，且最大值趋 于+90°。
高频电子线路
首页 上页 下页 退出
通频带（BW0.7）
并联谐振回路的通频带，就是当回路的 由谐振点最大值1.0下降为（0.707）时
所确定的频带宽度，通常用BW0.7表示，
其值衡量了谐振回路的选择性，通频带 越窄则谐振回路的选择性就越好，反之 则越差。其示意图如图2-4所示。
90°
A
0
Δf
B 0 a) 幅频特性曲线
A Δf
90° b) 相频特性曲线
图2-3 并联谐振回路幅频特性与相频特性曲线
高频电子线路
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1）并联谐振回路在谐振时，即 P 、 Δω=0（Δf =0）时，幅值最大，相移为 零。
2）当 P 时，即Δω>0（Δf >0）时， 回路呈容性，相移为负值，且最大负值 趋于-90°。
2．并联谐振回路的谐振曲线、相位特性与通频带
输出电压
UO IS Z
L
I
S
C
r j(L
1 )
L
IS
Cr
L 1
C 1 j C
1
RP I S
jQP
(
P
P
)
r
谐振时输出电压
U P I S RP
归一化频率特性
UO
UP
1
1
jQP (P
P )
1
1 f jQP ( fP
fP ) f
高频电子线路
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幅频特性
Uo UP
1
2
1
QP

小信号谐振放大器完美版PPT

➢ 矩形系数：评定实际的谐振曲线偏离 理想的矩形曲线的程度。 K0.1=BW0.1/BW0.7≈9.95
其矩形系数远大于1，选择性较差。
单级单调谐放大器的调试
改变L或C可以改变谐振频率，进行调谐。
在实用电路中，通常采用调节中周的磁心 来改变电感量，达到调谐的目的。
改变RΣ值，Qe和通频带BW0.7会改变。
➢ 级联后放大器的总电压增益比单级 放大器的电压增益大。
➢ 级联后放大器的总通频带比单级放 大器的通频带窄。
➢ 级联后放大器的选择性比单级放大 器的选择性好。但当n≥3时，选择 性改善程度不明显。
双调谐放大器
1) 集电极负载为双调谐耦合回路 2) 初、次级均采用了部分接入方式
双调谐放大器性能特点
180kHZ，通常在回路两端并联电路R， 求R的值。
多级单调谐放大器的性能指标
① 总电压增益
则 Au= Au1 Au2 Au3 ••• Aun=(Au1)n
② 通频带 ③ 选择性
BW0.7
1
2n
1•
f0
Qe
1
N级的矩形系数为
K0.1
BW0.1 BW0.7
100n 1
1
2n 1
多级单调谐放大器与单级单调谐放大器的比较
f0 2 1LC 任务二 小信号谐振放大器
其中：C∑为等效的回路总电容。
单级单调谐放大器的性能分析
②谐振电压增益
指放大器在谐振 频率上的电压增 益，衡量对有用 信号的放大能力。
记为Au0，用分贝 （dB）表示。
单级增益一般为 20~30dB。
单级单调谐放大器的性能分析
③通频带 BW0.7
进行抑制 。
小信号谐振放大器的类型

第2章小信号谐振放大器1


第2章 小信号谐振放大器 章
高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、 测量仪器等设备中。可分为两类：一类是以谐振回路 为负载的谐振放大器；另一类是以滤波器为负载的集 中选频放大器。 谐振放大器常由晶体管等放大器件与LC并联谐振 回路组成。谐振回路需调谐于需要放大的外来信号的 频率上。集中选频放大器把放大和选频两种功能分开， 放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，选频作用 由ＬC带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面 波滤波器等承担。目前广泛采用集中宽频带放大器。
ω > ω0
时，回路呈感性；当 ω
< ω0 时，回路呈容性。
第2章 小信号谐振放大器 章
2.3 幅频特性曲线
2.4 相频特性曲线
二、并联谐振回路 1）电路形式
电感线圈、电容和电阻并联组成的电路，叫做LC并 联回路，如图2.5所示。 2）并联谐振回路阻抗（导纳特性）
第2章 小信号谐振放大器 章
其导纳表达式为
第2章 小信号谐振放大器 章
Au /A u0 1 0.707
理理
实实
0.1 fL f f0 BW 0.7 BW 0.1
图2.1 谐振放大器的幅频特性曲线
fH
第2章 小信号谐振放大器 章
2. 通频带 通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率f0时， 放大器的电压增益Au下降到谐振电压增益Au0的
1/ 2 ≈ 0.707 时，所对应的频率范围，一般用BW0.7表 示，如图２.１所示。 BW0.7 = f H − f L
3. 选择性 选择性是指谐振放大器从输入信号中选出有用信 号成分并加以放大，而将无用的干扰信号加以有效抑 制的能力。通常用 “矩形系数”来准确地衡量小信号 谐振放大器选择性的好坏。

2.2 射频小信号放大器电路结构

就使合成的频率曲线较为平坦，使总的通频带展宽。
在图2.2.7中，虚线K总（0=0的一条）是两个回路调 谐于同一频率f0的情况。可以看出，在f0附近，它要比 参差调谐（0=1）的尖锐。但在远离f0处，两者差不
多。
参差调谐的综合频率特性与广义参差失谐量0有关。 0愈小则愈尖， 0愈大则愈平。当 0大到一定程度时， 由于f 0处的失谐太严重，综合频率特性曲线可以出现 马鞍形双峰的形状（图2.2.7中 0 =2的一条）。
（2.2.4）
从对频率式 于 率 特（不性f0相同和2.2同频并.4的率联）信的谐可号信振见，号电，Z，路KAC与的Z最AZC特大是AC性成，不相正故同同比K的也。。。最Z对A大C于是。频频可率率见与的K谐的函振频数，
谐振时，
2
2
ZAC
R
rce
N1 N0
//
Q00
L
//
RL
N1 N2
放大器的频率特性如图2.2.8所示。适当选择每个回路
的有载品质因数QL和0，可以获得比较平坦的合成的
谐振曲线。
图2.2.8 三参差调谐放大器的频率特性
2.2.6 宽频带放大器
宽频带放大器既要有较大的电压增益，又要有很宽的频带，
所的以重常要用指电标压，增称益为增Au和益通带频宽带积B，W写的成乘G积·BW作=为Au衡ƒH量。其此性通能频 带频用率上ƒL一限般截很止低频或率为ƒH零表。示A，u是因电为压宽增频益带幅放值大。器增的益下带限宽截积止
越大的宽频带放大器的性能越好。 宽频带放大器既可以由晶体管和/或场效应管组成，也可
以由射频集成电路组成。集成宽频带放大器常采用单级或 多级差分电路形式。
在宽频带放大电路中，要提高上限截止频率，展宽通频带， 在集成宽频带放大器中广泛采用共射共基组合电路和负 反馈。
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EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
1、什么是谐振放大器？ 采用调谐回路作为负载的放大器。 选频或滤波是其基 本特点。具有放大和选频两方面的功能。 2、高頻放大器分类
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
3、主要性能指标
①谐振电压增益Au0—放大器在谐振频率上的增 益，衡量对有用信号的放大能力。 ②通频带BW0.7—放大器电压增益下降到谐振电 压增益的0.707倍时所对应的频率范围。
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2.1 晶体管的Y参数等效电路
iB f (uBE , uCE ) iC f (uBE , uCE )
对小信号
对小信号
Y参数通过仪器测量，或查手册，或由混合π型等效电路求取
EXIT
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2.2 小信号谐振放大器
晶体管混合π型等效电路
rbb’—基区的体电阻
f0 BW0.7 Qe
其中：C∑为等效的回路总电容。 • 通频带：
其中：Qe为回路的有载品质因数。 • 矩形系数：
BW0.1 K 0.1 9.95 BW0.7
其中：可见其矩形系数远大于1，选择性较差。 EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
主要要求：
理解晶体管Y参数等效电路及其意义和应用 掌握单调谐回路谐振放大器的组成、工作原理
③选
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
4、单级单调谐放大器
图2.2.4 单调谐放大器 集电极负载为LC并联谐振回路
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
单级单调谐放大器的性能：

谐振频率：
1 f0 2 LC
gb ' e
1 rb' e
gm
rb‘e —发射结电阻re折算到基极回路的电阻
UT rbe (1 )re (1 ) IE
gm —低频互导或低频跨导

Cbe —发射结电容 Cbc —集电结电容
rbe
IE 1 U T re
C b e
rce—晶体管输出电阻
UA 为厄尔利电压
.
Ib
+
.
B
g b 'e C b 'e
gm U be
.
U be
–
gce
C b 'c
+
U ce
–
E 用混合π型参数表示
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
一、 放大电路及其工作原理
RB1
2.2.2 单调谐回路谐振放大器
C
+VCC 3 5 + 2 L RL U o
1
4 –
RB1
+ –
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器 称为小信号谐振放大器或小信号调谐放大器。
作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率 信号予以抑制。 构成：小信号放大器 ＋ LC谐振回路
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2 小信号谐振放大器
2
3
1
+VCC
L
+ – Ui
RB2 CB RE C E
C 1
RE
直流通路
RB2
5
保证晶体管工作在甲类状态
+
U i
–
+
B E
L
C
U R 2 L – o 晶体管的输出及负载电阻 3 4 均通过阻抗变换电路接入。
交流通路
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
二、单调谐放大器的等效电路
B
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
自耦变压器匝比
二、单调谐放大器的等效电路
B
+ C 1
5
N 13 n1 N 12
L
U i Cie Gie
–
Goe Coe gmU i
C
2
RL
3 4
+ 变压器初次级匝比 U o – 根据功率相等得
E 放大器的Y参数等效电路 C
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
高频管的rbb’ 很小，通常可略。
实用中要采取措施使内部反馈很小，故分析时看成 Yre=0 Y参数可简化为
. .
Ib
B
C Ic
Yfe gm Yre 0
+
g b 'e C b 'e
E
U be
–
gce
gm U be
.
+
C b 'c
U ce
–
简化高频小信号等效电路
rce
UA I CQ
EXIT
gm 2f
Cbc 和 f T 从手册中查出
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
晶体管混合π型等效电路
根据混合π型等效电路，由Y参数的定义可得
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
混合π型参数与频率无关, Y参数与频率有关. 在窄带放大器中，可以近似 认为晶体管Y参数与频率无 关。
和主要性能指标的计算。
了解多级谐振放大器
了解谐振放大器的稳定性
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
2.2.1 晶体管的Y参数等效电路
一、 晶体管的Y参数等效电路
iB f (uBE , uCE ) iC f (uBE , uCE )
对小信号
称为晶体管输出端交流短路时的输入导纳 称为晶体管输出端交流短路时的正向传输导纳 称为晶体管输入端交流短路时的反向传输导纳 称为晶体管输入端交流短路时的输出导 纳
EXIT
高频电子线路
2.2 小信号谐振放大器
小结：实用的高频小信号等效电路
Ib
+
.
B
.
C Ic +
.
Ib
+
.
B
C Ic
.
G ie
U be
–
Yi e
Yfe U be Yoe
U ce
–
U be
–
G oe
Yfe U be
.
+
Cie
C oe
U ce
–
E 用Y参数表示
E 用电导、电容等表示 C Ic
+ C 1
L
U i Cie Gie
–
Goe Coe gmU i
C
2
3 4
N 13 自耦变压器匝比 n1 N 12 5 N 13 + 变压器初次级匝比 n2 RL U o – N 45
E 放大器的Y参数等效电路
有时把 P1＝1/n1 ，称为晶体管输出端对谐振回路的接入系数 把 P2＝1/n2 ，称为负载对谐振回路的接入系数 EXIT
• 小信号选频放大器可分为两类：一类是以调 谐回路为负载的调谐放大器，另一类是以滤 波器为负载的集中选频放大器。 • 调谐放大器常由晶体管等放大器件与LC并联 谐振回路或耦合谐振回路构成。 • 集中选频放大器把放大和选频两种功能分开， 放大作用由宽频带放大器承担，选频作用由 晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器 等承担。