当前位置：文档之家 › 高频电子线路讲义3高频小信号放大器概论

高频电子线路讲义3高频小信号放大器概论

  • 格式：ppt
  • 大小：2.59 MB
  • 文档页数：66

下载文档原格式

  / 66

合集下载

《高频电子线路》课件—03高频小信号放大器

《高频电子线路》课件—03高频小信号放大器

中波广播： BW0.7 =（6~8）KHz 电图视3.1信.1 号调谐：放B大W0器.7 电=6压M增Hz益的频率特性曲线
2.1.1
3、选择性
表示放大电路从各种干扰信号中选择有用信号，抑制
干扰信号的能力，等于在中心频率 f0 上的电压放大
倍数 A0 与偏离 f0 为f 处的放大倍数 An 的比值，即
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
2.2.1
图3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
Vce 0
y fe
Ic Vbe
Vce 0
yre
Ib Vce
Vbe 0
yoe
Ic Vce
Vbe 0
式中，yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳
V2 0
(S)
y12
I1 V2
V1 0
(S)
y21
I2 V1
V2 0
(S)
y22
I2 V2
V1 0
(S)
所以Ｙ参数又称为短路导纳参数, 即确定这四 个参数时必须使某一个端口电压为零, 也就是使 该端口交流短路。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
1、增益
（1） 电压放大倍数
A
Vo Vi
或 电压增益
20 lg
A
20lg Vo Vi
dB
（2）功率放大倍数
Ap
po pi
或 功率增益
10 lg
Ap
10 lg

高频电子线路-李福勤-第三章

高频电子线路-李福勤-第三章
fs =
fp =
1 2π L C 1 1
1 2π L 1 C C0 1 C + C0 1
3）三端陶瓷滤波器
实物图：
(2)声表面波滤波器(SAWF) (2)声表面波滤波器(SAWF) 实物图：
声表面波滤波器SAWF（ 声表面波滤波器SAWF（Surface Acoustic Wave Filter） Filter）
若回路品质因数较高 ，则
可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R 可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R2 为串联电路r 为串联电路r1的Q2倍，而X2与串联电路X1相 倍，而X 与串联电路X 同，基本保持不变。
5．并联谐振回路的耦合连接与接入系数 并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方 式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管 的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐 振回路的品质因数Q 振回路的品质因数Q。通常，多采用部分接入方 式，以完成阻抗变换。 定义：接入系数p 定义：接入系数p为转换前的圈数（或容抗）与转 换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分 别可得：
（a）
（b）
（c）
声表面波滤波器 （a）结构；（b）符号；（c）等效电路
声表面波滤波器应用实例： 声表面波滤波器应用实例：
V1是预中放部分，起前置放大作用； Z1为SAWF起集中选频作用； SAWF起集中选频作用； TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。 TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。
集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 集中LC滤波器通常由一节或若干节LC网络 组成，根据网络理论，按照带宽、衰减特 性等要求进行设计，目前已得到了广泛应 用。
LC集中滤波网络
2、集中选频滤波器 (1) 陶瓷滤波器

高频电子线路(高频小信号放大器)研究课件

高频电子线路(高频小信号放大器)研究课件
验与测试
实验前的准备与注意事项
实验器材
准备所需的高频小信号放大器、信号 源、示波器、频谱分析仪等实验器材 ，确保其性能良好，精度满足实验要 求。
实验原理
安全注意事项
了解实验过程中可能存在的安全隐患 ，遵循实验室安全规定，确保实验过 程的安全。
熟悉高频小信号放大器的原理、特性 以及应用场景，为实验的进行提供理 论支持。
02
高频小信号放大器的基本原理
放大器的基本概念与分类
放大器的基本概念
放大器是一种电子器件，能够将输入的微弱信号放大到所需的幅度和功率水平 ，以满足各种应用需求。
放大器的分类
根据不同的分类标准，放大器可以分为多种类型。按工作频带可分为窄带放大 器和宽带放大器；按输出信号的方式可分为电压放大器、功率放大器和电流放 大器等。
实验结果的评价与改进建议
结果评价
根据实验目的和要求，对实验结果进 行评价，如评估放大器的性能指标是 否满足设计要求，分析实验误差来源 等。
改进建议
根据实验结果的评价，提出针对性的 改进建议，如优化放大器电路设计、 改善信号源质量等，以提高高频小信 号放大器的性能。
06
高频小信号放大器的应用实例
无线通信系统中的应用
高频小信号放大器的性能指标
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
增益
增益是衡量放大器性能 的重要指标，表示放大 器输出信号幅度与输入 信号幅度之比。高频小 信号放大器的增益通常 较高，能够达到几十 dB甚至更高。
带宽
带宽是衡量放大器工作 频率范围的指标。高频 小信号放大器的带宽通 常较窄，只适用于特定
的高频频段。
线性度
线性度表示放大器对输 入信号的线性响应程度 。高频小信号放大器的 线性度较好，能够保证 对输入信号的准确还原

高频电子线路(第三章 高频小信号放大器)

高频电子线路(第三章 高频小信号放大器)
一、高频小信号放大器的特点 ① 频率较高

中心频率一般在几百kHz到几百MHz频
带宽（2△f0.7）在几khz到几十MHz
把这一段 近似看作 一段直线

② 小信号
信号较小，所以工作在
iC
线性范围内(甲类 放大器)
vBE
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
二、高频小信号放大器分类

L2
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
单调谐回路谐振放大器的典型电路
五、L1与L2紧耦合时（相当于抽头）的电路图
L12 N1 p1 L13 N
L2 N 2 p2 L1 N
2 5 1
3
yfeVi1
yoe
C
Gp
L1
YL
第三章 高频小信号放大器 §3.3 单调谐回路谐振放大器
fT f f 1 f
2
f 当工作频率f f 时, 1, 分母中的 1可忽略掉 f

fT f f f
fT f
第三章 高频小信号放大器 §3.2.4 晶体管的高频参数
3 最高振荡频率 f max
定义：晶体管的功率增益G p 1 时的工作频率为 f
（1）增益（放大倍数）
电压增益Av Vo Vi
Po Pi Po Pi
功率增益Ap
Vo 用分贝（dB）表示应为Av 20lg Vi
Ap 10lg
第三章 高频小信号放大器
§3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（2）通频带

定义：放大器的电压增益下降到最大值的 0.7（即1/ 2 ）倍时，上、下限频率之间的 频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f 0.7 表示。也称为3dB带宽。

高频电子线路第3章高频谐振放大器

高频电子线路第3章高频谐振放大器
机电路中，如下图。
Ec
Cn
L1
L2
. Uo
＋
V1 .
V2
Uc
－
(b)
2021/8/7
③ 失配法：从输入导纳Yi的关系式可以看出，要降低Yre 对输入端的影响，可以通过增加负载导纳来实现。但这意味着 负载和晶体管的输出导纳不匹配，因此这种方法称为失配法。
下图的共发—共基电路可以用失配法解释：V2的输入导纳很 大，意味着V1的负载导纳很大。
2021/8/7
5. 多级谐振放大器 多级单调谐放大器：假设有n个单回路调谐放大器级联，
且各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n，多级单 调谐放大器的谐振频率相同，均为信号的中心频率。
总电压放大倍数：K0 K01K02 K0n
单回路频率特性： 1 12
总谐振特性： n 1 2 n /2
总带宽：B B1 21/n 1，B1为单回路带宽
总矩形系数：K0.1
2021/8/7
22/n 1 21/ n 1
多级双调谐放大器：设有n 级双调谐放大器级联，均工作在临
界耦合状态。假设各级电压放大倍数分别为K01、K02、…、K0n， 多级单调谐放大器谐振频率相同, 均为信号的中心频率。
电压总增益：K0 K01K02......K0n
双极晶体管和场效应管：低于几百瓦； 电子管：高于几百瓦。 转换效率：高频功放实质上是将电源直流功率转换成高频功率 的过程。转换效率就是反映直流功率转换成高频功率的效率。 最高可达80%。
2021/8/7
工作状态：为了提高转换效率，高频功率放大器大多工作在 C(丙)类状态。
A(甲)类：ηmax=50%，放大器一直处于导通状态。 B(乙)类：ηmax=78.5%，放大器有一半时间处于导通状态。 C(丙)类：ηmax>78.50%，放大器有一少半时间处于导通状态。

通信电子线路第3章 高频小信号放大器

通信电子线路第3章 高频小信号放大器

电路是由物理模拟方法得到的物理等效电路，如图所
示。
Cbc
b
rbb'
b＇ rb'c
c
r Cbe b'e
Cb'c
Cb'e
g mVb 'e
rce Cce
e
e
混合π等效电路
把晶体管内部的物理过程用集中元件RLC表示，每一
个元件与发生的某种物理过程有明显的关系。
3.2.2 混合π等效电路（物理模拟等效电路） （续1）
来组成等效电路。
I1
I2
+
V1
yi
-
yrV2 y f V1
+
yo
V2
-
晶体管共射极电路
晶体管（共射极）的y参数等效电路
I1 yiV1 yrV2
I2 y f V1 yoV2
3.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（续1）
yi yr yf yo
VVVIIVII11122221
V2 0 称为输出短路时的输入导纳 V10 称为输入短路时的反向传输导纳 V2 0 称为输出短路时的正向传输导纳 V10 称为输入短路时的输出导纳
2
y fe
g
2
gie
gie2
( Av0 )2
gie2 gie
( Av0 )2
用分贝表示
如前后级采用
Ap0 (dB) 10 lg Ap0
相同晶体管
3.3 单调谐回路谐振放大器（续8）
忽略回路本身的损耗 Gp，则匹配条件为 p12 goe p22 gie2
故最大功率增益为（前后级采用相同的晶体管）
为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益， 选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。

高频通信电子线路课件高频小信号放大器PPT课件

频率参数的关系: fmax fT f
--
24
§3.3 晶体管谐振放大器
3.3.1 单级单调谐回路谐振放大器
R1、R2、R3为偏置电
阻，决定工作点；
R1
LF、CF为滤波电路，负压 C1
供电；
C4、L组成LC谐振回路； Vi C1 、 C2 为 耦 合 电 容 ， 隔 直 ； C3为射极旁路电容；
yb'c )
yoe
gce
yb'c
yb'c rbb' ( gm yb'c ) 1 rbb' ( yb'e yb'c )
考虑到前面讨论的混合π等效电路的简化，以及yb’e >>yb’c , gce >>gb’c , gm>>yb’c 等条件，上述公式可作简化。
--
20
yie
yb 'e
1 rbb' yb 'e
0 ,
0
1 j f f
2
1
f f
由于β0比1大的多,在频率为fβ时,|β|虽然下降到原 来的0.707倍,但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放 大的作用。
--
22
2）特征频率fT
定义：当频率增高，使 |β|下降到1时的频率。
0
1
1
fT f
2
fT f 02 1
由于0 1,所以fT 0 f

Ib
yie
yre yfe yoe YL
Vi
所以放大器的输入导纳为
Yi
Ib Vi
yie
yre yfe yoe YL
yie为晶体管共发连接时的短路输入导纳（内参数），Yi为 晶体管接成放大器且接有负载YL的输入导纳。

高频电子线路-高频小信号放大器-课件

似认为不能通过放大器
高频小信号放大器的指标
4 矩形系数 Kr0.1
➢ 矩形系数表征放大器选择性好坏的一个 ➢ 选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力 ➢ 理想：——矩形
Kr0.1
2f0.1 2f0.7
高频小信号放大器的指标
5 工作稳定性
➢ 指放大器的直流偏置、晶体管参数、电路元器件参数等发 生变化时，放大器主要性能的稳定程度
y11 y12U2 y21U1
U 1
I2
y22 U 2
共发射极晶体管
＋
b
.
.
Ib
Ube
－
c . Ic
V
e
I b Yie U be Yre U ce I c Y fe U be Yoe U ce
.
.
Ib
Ic
b
c
＋
＋
＋
. Uce
. Ube
Yie
.
Yoe .
.
U ce
Y reU ce
Y feU b e
已知 Rb1 15 k , Rb 2 6.2 k , Re 1.8k , C b C e 0.01uF , RL 5k ，工作频率 f0 10 .7 MHz ,回路电感 L13 4uH , Q0 100 , N 13 20 , N 23 6, N 45 5,晶体管在直流 工作点和工作频率为 10 .7 MHz 时的参数为：
Ui=Ube; Uc即Uce;
信号源用电流源代替；
输出电压在第二级；
y y Ib
ie yreUce y feUi oe Ic
Is
Ys
U i
U c
C
35
2
L 1

高频电子线路模块三： 高频小信号选频放大器


3.4信号源内阻及负载对谐振回路的影响
信号源内阻或负载并联在回路两 端，将直接影响回路的Ｑ值，影响 负载上的功率输出及回路的谐振频 率的稳定度。
A
算出有载品质因数 QT 进行比较就
L
.
C
Is
知道信号源内阻与负载对谐振回路 产生了什么影响。
R B
空载时的品质因素： Q0 RP
C L
下面计算一下有载品质因数:
高频小信号谐振放大器的性能很大程度上取决于LC 并联谐振回路，LC并联谐振回路的主要作用是选频和
阻抗变换。
3.3.1 并联谐振回路 并联回路： 信号源与电感线圈和电容器并联组成的电
A 路，叫做LC并联回路
.
C L 图中与电感线圈Ｌ串联的电阻Ｒ代表
Is
R 线圈的损耗，电容Ｃ的损耗不考虑。
B IS为信号电流源。
1.05
当f/f0=2时 Z =0.75K
= 89.5
由以上计算可以看出：当并联谐振回路的Ｑ值较大 时，回路的等效阻抗随着失谐的增大显著减小。
3.3.2并联谐振回路的通频带和选择性
A 在左图中，保持电流源的幅值不变，改
. C L 变其频率，则并联电路两端的电压的变
Is
R 化规律与回路的阻抗频率特性相似。
在C图中，RT实际上是考虑了信号源内 阻和负载电阻的影响后的并联谐振回
路的等效谐振电阻，由RT可求得等效 并联谐振回路的品质因数，称为有载
品质因数，用QT表示：
C
QT RT L
Q0 RP
C L
C QT RT L
由于 RT RP 所以有载品质因数QT小于空载品质因数Q0，而且信号 源内阻和负载电阻越小，则QT就下降得越多，回路的 选择性就越差，通频带越宽。由此可见信号源内阻及

高频电子线路阳昌汉版第2章_高频小信号放大器PPT课件


X 2 (1 1 Q 2 ) X1 X1
结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变， 且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍
24
三、阻抗变换电路 信号源内阻或负载直接并联在LC回路两端，该接法存在的问题：
（1）谐振回路的Ｑ值大大下降 （2）信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配，
f 为失谐量
U
U0
1 (Q 2f )2
f0
12
U 常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为
U0
1 1 (Q 2f )2
f0
Q1 Q2
Q2 > Q1
在谐振点,Δf=0，U/U0=1。随着|Δf|的增大， U/U0将减小。 对于同样的偏离值Δf，Q越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越
尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著， 即选择性越好
Z 1
1
Y
G0
j(C
1) L
U Is Z Is
1
G02
(C
1
L
)2
I s R0
1
(C
1
L
)2
R02
I s R0
U0
1 Q2( f f0 )2
1 Q2( f f0 )2
f0 f
f0 f
当 f 在 f0 附近时，
f f0 ( f f0 )( f f0 ) 2 f
f0 f
ff0
f0
2 2
\R1
R2
X
2 2
R22
X
2 2
X1
R22 X 2
R22
X
2 2
Q1
X1 R1
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频率参数的关系: fmax fT fβ
4. 电荷存储效应
图4.3.1 单调谐回路谐振放大器的原理性电路与等效电路
高频小信号放大器的电路分析包括： 1. 多级分单级 2. 静态分析 3. 动态分析 4. 整合系统几个基本步骤。
1. 多级分单级
前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器 是本级放大器的负载。
电压增益： Av
Vo Vi
功率增益： Ap
Po Pi
分贝表示： Av
20 log Vo Vi
2) 通频带：
Ap
10 log
Po Pi
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。
rbe是基射 极间电阻
gm为微变跨导。
•
g m V b'e 表示晶体管放大作用的 等效受控电 流源
三、等效电路参数的转换
rb'e
26 0
IE
gm
0
rb'e
IC 26
1
Cb'e
rb'e
或f fβ
图 4.2.5 ｙ参数及混合π等效电路
四、晶体管的高频参数
1. 截止频率
下降到低频值 0的
1 时所对应的频率。 2
高频小信号放大器
LC集中滤波器
非谐振放大器（宽带）
石英晶体滤波器 陶瓷滤波器
声表面波滤波器
本章重点讨论晶体管单级窄带谐振放大器。
窄带谐振放大器
宽带小信号放大器
有源器件 谐振回路
宽带非谐 振放大器
滤波器
高频小信号放大器的主要质量指标
1) 增益（放大系数） 2) 通频带 3）选择性 4) 工作稳定性
1) 增益：（放大系数）
VCC
输出回路
输入回路 晶体管
Rb1
C
Tr1
T
L
1 2
Tr2 4 yL
3
5
Tr1
T
3
5
L
2 1
4
C
yL
Tr2
Rb2
Cb
Re
Ce
2) 画出交流小信号等效电路
输入回路 Tr1
晶体管 T
输出回路
3
5
L2
1
4
C
Tr2
负载和回路之间采用了 变压器耦合，接入系数
yL
p2
v54 v31
N2 N
晶体管集、射回路与振
不稳定状态的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。
F
A
A
低频小信号模型
出于分析的方便，将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。
一、形式等效电路（网络参数等效电路）
晶体管H参数及小信号模型
vBE f1(iB , vCE ) iC f2 (iB , vCE )
hie
•
yce V2
•
•
I2 YL V2
Yi
yie
yre yfe yoe YL
二、混合π等效电路
c
Cb'c b
rbb' Cb'e
rcc rb'c b' rce rb'e
ree
gm vb‘e
e
图 4.2.4 混合π等效电路
优点： 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 缺点：
rbb是基极体电阻
Cbe (Cμ )是发射结电容
yie
+3 +
C u31L 2
v21
1
yoe
yrevce yfevbe -
-
荡回路之间采用抽头接入，
5 + 接入系数
4 yL v54
-
p1
v21 v31
N1 N
+
+3 5 +
C v3L1 2
v21
1
4 yL v54
yoe
-
yie yrevce yfevbe -
-
出于分析的方便，假定晶体管不存在内反馈，即yre=0。
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。
音频
射频
微波
300KHz
300MHz
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。
高频小信号放大器的分类
单振荡回路 谐振放大器（窄带） 耦合振荡回路
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； V2 0称为输出短路时的正向传输导纳； V1 0称为输入短路时的输出导纳。
图 4.2.1 晶体管共发射极电路
图 4.2.2 ｙ参数等效电路
1、放大器输入导纳Yi
I•1
•
yie V1
•
yre V2
I•2
y fe
•
V1
vBE iB
VCE
低频小信号模型
输出端交流短路时的输入电阻;
h fe
iC iB
VCE
输出端交流短路时的正向电流传输比;
hre
vBE vCE
IB
输入端交流开路时的反向电压传输比;
hoe
iC vCE
IB
输入端交流开路时的输出电导;
晶体管y参数及小信号模型
yi yr yf yo
VVVVIIII11122122
其中： y ie g i1 jC i1 y oe g o1 jC o1
K r 01
2f 0.1 2f 0.7
K r0.01
2f 0.01 2f 0.7
AV/AVo 1
0.7
0.1
理想
2f0.7 2f0.1
实际 f
② 抑制比：表示对某个干扰信号fn 的抑制能力，用dn表示。
A
dn
Av 0 Avn
Av0 Avn
f fn f0
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。
2. 静态分析 画出直流等效电路
简化规则：交流输入信号为零；所有电容开路；所 有电感短路。
VCC
Rb1
C
L
1 2
Tr2 4 yL
Rb1
Tr1
T
3
5
Rb2
Rb2
Cb
Re
Ce
VCC
Re
结论：Rb1、Rb2、Re为偏置电阻，提供静态工作点；
3. 动态分析 1）画出交流等效电路
简化规则：有交流输入信号，所有直流量为零；所有大 电容短路；所有大电感开路。（谐振回路L、C保留）
1、了解高频小信号放大器的主要质量指标：增益、通频带、 选择性等的含义。
2、熟悉高频小信号放大器的两种等效电路“形式等效电路、混 合π等效电路。
3、掌握单调谐回路谐振放大器的增益、通频带与选择性的 计算。
4、了解单、双调谐回路谐振放大器的特点。 5、理解谐振放大器的稳定性与稳定措施。 6、了解集成电路谐振放大器的特点。 7、了解噪声的来源，理解的噪声的表示方式。
0
0
2
1
f f
2. 特征频率
1
1时所对应的频率。fT 0fβ。
0 / 2
f
fβ
fT
当f &g可能有电压增益，而功率增益还可能大于1。
3. 最高振荡频率fmax
晶体管的功率增益 GP 1时的最高工作频率。
f ≥fmax后， Gp<1，晶体管已经不能得到功率放大。 由于晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为 自激振荡器的必要条件，所以也不能使晶体管产生振荡。