HF03高频小信号放大器简版.pptx

1高频电子线路高频电子线路网络中心网络中心2811695228116952High Frequency CircuitHigh Frequency Circuit目 录 第第1 1章章 绪论绪论第第2 2章章 选频网络选频网络第第3 3章章 高频小信号放大器高频小信号放大器第第4 4章章 非线性电路、时变参量电路和变频器非线性电路、时变参量电路和变频器第第5 5章章 高频功率放大器高频功率放大器第第6 6章章 正弦波振荡器正弦波振荡器第第7 7章章 振幅调制与解调振幅调制与解调第第8 8章章 角度调制与解调角度调制与解调第第1010章章 反馈控制电路与频率合成技术反馈控制电路与频率合成技术3第3章 高频小信号放大器3.1 3.1 概述概述 3.2 3.2 高频小信号等效电路与参数高频小信号等效电路与参数 3.3 3.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器 3.4 3.4 多级单调谐放大器多级单调谐放大器 3.5 3.5 双调谐回路谐振放大器双调谐回路谐振放大器 3.6 3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施谐振放大器的稳定性与稳定措施 3.7 3.7 谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器3.8 3.8 场效应管谐振放大器场效应管谐振放大器 3.9 3.9 放大器中的噪声放大器中的噪声3.10 3.10 噪声的表示和计算方法噪声的表示和计算方法 Next高频电子线路高频电子线路High Frequency Circuit思考题与习题思考题与习题n 射频前端电路（射频前端电路（RF Front-End IC）：输入回路；）：输入回路；高频放大高频放大；本地振荡器；混频器。输出中频信号。本地振荡器；混频器。输出中频信号。高频高频放大放大中频中频放大放大解调器解调器混频器混频器本地本地振荡器振荡器低频低频放大放大自动自动增益增益控制控制输入输入回路回路 n 高频放大和中频放大是高频小信号放大器。高频放大和中频放大是高频小信号放大器。n 具有低通传输特性的负反馈控制系统（自动增益控制具有低通传输特性的负反馈控制系统（自动增益控制AGC）。）。3.1 概述 3.1 概述 PrevNext1.1.高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类 晶体管放大器晶体管放大器场效应管放大器场效应管放大器 集成电路放大器集成电路放大器按通带分按通带分按负载分按负载分 按器件分按器件分窄带放大器窄带放大器宽带放大器宽带放大器 谐振放大器谐振放大器 非谐振放大器非谐振放大器 有一定的电压增益有一定的电压增益有一定的选频能力有一定的选频能力下限截止频率很低下限截止频率很低上限截止频率很高上限截止频率很高以谐振回路为负载以谐振回路为负载以集中选择性滤波以集中选择性滤波器为负载器为负载3.1 概述 2.2.高频小信号放大器的主要质量指标高频小信号放大器的主要质量指标 放大器输出电压（或功率）放大器输出电压（或功率）与输入电压（或功率）之比与输入电压（或功率）之比通频带通频带(2f0.7)passbandpassband选择性选择性selectivityselectivity 增益增益(Av或或Ap)gaingain矩形系数矩形系数(Kr 0.1或或Kr 0.01)rectangular factorrectangular factor 2f0.70.72f0.10.1ff010vvAA抑制比抑制比(d )suppression ratiosuppression ratio 工作稳定性工作稳定性stabilitystability 噪声系数噪声系数noise figurenoise figure 3.2 高频小信号等效电路与参数 晶体管等效电路的类型晶体管等效电路的类型一类为物理模拟的等效电路一类为物理模拟的等效电路：根据晶体管内部发生的：根据晶体管内部发生的物理过程，用电路元件去模拟这些过程的作用。该类物理过程，用电路元件去模拟这些过程的作用。该类型的物理概念比较清楚，初学者容易接受，但分析电型的物理概念比较清楚，初学者容易接受，但分析电路不够方便。路不够方便。另一类为功能模拟的等效电路另一类为功能模拟的等效电路：根据晶体管三个极对：根据晶体管三个极对外部电路所呈现的功能来进行模拟。该类型非常便于外部电路所呈现的功能来进行模拟。该类型非常便于电路的分析计算，但比较抽象。电路的分析计算，但比较抽象。3.2 高频小信号等效电路与参数 晶体管等效电路的类型晶体管等效电路的类型物理模拟的物理模拟的等效电路等效电路功能模拟的功能模拟的等效电路等效电路分析高频段运用的共基极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适用于分析宽频带电路主要用于分主要用于分析低频电路析低频电路适用于分析高频窄带调谐电路适用于分析高频窄带调谐电路T T型型等效电路等效电路 型型等效电路等效电路H H参数参数等效电路等效电路Y参数参数等效电路等效电路3.2 高频小信号等效电路与参数 1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路（适合于窄带谐振放大器的研究）（适合于窄带谐振放大器的研究）首先将晶体管等效为有源线性双口（四端）网络。首先将晶体管等效为有源线性双口（四端）网络。双口双口网络网络3.2 高频小信号等效电路与参数 输出短路时的输出短路时的输入导纳输入导纳输入短路时的输入短路时的反向传输导纳反向传输导纳输出短路时的输出短路时的正向传输导纳正向传输导纳输入短路时的输入短路时的输出导纳输出导纳3.2 高频小信号等效电路与参数（受控源）（受控源）表示输出电压对输入电流的控制作用表示输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）（反向控制）（受控源）（受控源）表示输入电压对输出电流的控制作用表示输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）（正向控制）越大越大,表明晶体管的放大能力越强表明晶体管的放大能力越强越大越大,表明内部反馈越强，它的存在对实际工作带来很大危害表明内部反馈越强，它的存在对实际工作带来很大危害晶体管的晶体管的4 4个参数为复数个参数为复数，既可以通过测量，既可以通过测量得到，也可通过查阅晶体管手册得到。得到，也可通过查阅晶体管手册得到。晶体管的晶体管的 4 4 个参数只与晶体管特性有关，个参数只与晶体管特性有关，而与外电路无关，所以又称为而与外电路无关，所以又称为内参数内参数。3.2 高频小信号等效电路与参数 becebcee共射极电路共射极电路1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路3.2 高频小信号等效电路与参数 ececbbbb共基极电路共基极电路1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路3.2 高频小信号等效电路与参数 ecbc共集电极电路共集电极电路bcec1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路3.2 高频小信号等效电路与参数 becebcee1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路采用采用Y Y参数等效电路的目的参数等效电路的目的便于测量（在端口短路条件下）便于测量（在端口短路条件下）便于计算（便于计算（BJTBJT与谐振回路经常并联）与谐振回路经常并联）3.2 高频小信号等效电路与参数 1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路晶体管接入外电路构成放大器后的情况晶体管接入外电路构成放大器后的情况 bcbceYLYSYLYSYoYie3.2 高频小信号等效电路与参数 1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路晶体管接入外电路构成放大器后的情况晶体管接入外电路构成放大器后的情况 bcbceYLYSYLYSYoYieYi与与YL有关，这是由晶体管内部反馈的有关，这是由晶体管内部反馈的 yre 所引起的。所引起的。Yo与与YS有关，这也是由晶体管内部反馈的有关，这也是由晶体管内部反馈的 yre 所引起的。所引起的。Yfe越大，越大，Av 越大。若越大。若yfe、yoe 与与YL均为实数，则输入与均为实数，则输入与输出电压相位差为输出电压相位差为180。回顾低频放大电路的情况回顾低频放大电路的情况3.2 高频小信号等效电路与参数 1.Y1.Y参数等效电路参数等效电路晶体管接入外电路构成放大器后的情况晶体管接入外电路构成放大器后的情况 bcbceYLYSYLYSYoYie晶体管构成放大器后得到的晶体管构成放大器后得到的Y参数参数，不仅与晶体管有关，不仅与晶体管有关，而且与外电路有关，故又称为而且与外电路有关，故又称为外参数外参数。3.2 高频小信号等效电路与参数 2.2.混合混合 等效电路等效电路.beceb bCcerbb：基区体电阻；：基区体电阻；rbe：发射结电阻；：发射结电阻；Cbe：发射结电容；：发射结电容；Cbc：集电结电容；：集电结电容；rbc：集电结电阻；：集电结电阻；rce：集：集-射极电阻。射极电阻。gm：晶体管跨导，反映放大能力，：晶体管跨导，反映放大能力，gm=IC/26=0/rbe。三个附加电容：三个附加电容：Cbe、Cce和和 Cbc，数值很小，可忽略。，数值很小，可忽略。与静态工与静态工作点有关作点有关eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm vbe3.2 高频小信号等效电路与参数 3.3.参数与参数与Y参数的转换参数的转换.beceb bCce3.2 高频小信号等效电路与参数 3.3.参数与参数与Y参数的转换参数的转换.beceb bCce3.2 高频小信号等效电路与参数 3.3.参数与参数与Y参数的转换参数的转换.beceb bCce由上式可见，四个由上式可见，四个参数都是复数。参数都是复数。为以后计算方便，可表示为为以后计算方便，可表示为：通常通常BJTBJT在高频运用时，四个在高频运用时，四个 y参参数与数与Q Q点有关，也是频率的函数。点有关，也是频率的函数。3.2 高频小信号等效电路与参数 4.4.晶体管的高频参数晶体管的高频参数1)1)共射晶体管截止频率共射晶体管截止频率（cut-off frequency）f 定义：定义：共发射极的电流放大系数共发射极的电流放大系数 随工作频率的提高随工作频率的提高而下降到低频值的而下降到低频值的1/1/时的频率。时的频率。23.2 高频小信号等效电路与参数 4.4.晶体管的高频参数晶体管的高频参数2)2)特征频率特征频率（characteristic frequency）fT定义：定义：随着频率的升高，随着频率的升高，值下降至值下降至1时对应的频率。时对应的频率。当当 01 时，时，当当 f f 时，时，3.2 高频小信号等效电路与参数 4.4.晶体管的高频参数晶体管的高频参数3)3)最高振荡频率最高振荡频率 fmax定义：定义：晶体管的功率增益晶体管的功率增益A Ap p=1=1时对应的频率。时对应的频率。fmaxmax表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，晶体管的实际工作频率应等于最高振荡频率的晶体管的实际工作频率应等于最高振荡频率的1/31/31/41/4。3.2 高频小信号等效电路与参数 4.4.晶体管的高频参数晶体管的高频参数4)4)共基晶体管截止频率共基晶体管截止频率 f定义：定义：共基极的电流放大系数共基极的电流放大系数 随工作频率的提高而随工作频率的提高而下降到低频值的下降到低频值的 1/1/时的频率。时的频率。2四个参数的大小以此为四个参数的大小以此为3.3 单调谐回路谐振放大器ReCeC1R2VT1R1CL123415VCCVT2组成：组成：输入回路输入回路(输入变压器输入变压器)、晶体管晶体管(VT(VT1 1)、输出回路输出回路(LC(LC并并谐回路、输出变谐回路、输出变压器、负载压器、负载Y YL L)。分析思路：分析思路：实际电路实际电路直流等效电路直流等效电路交流等效电路交流等效电路通过折算变换成标通过折算变换成标准形式的准形式的LCLC并联谐振回路并联谐振回路电压增益电压增益功率增益功率增益通频带与选择性通频带与选择性特点：特点：以以LCLC谐振谐振回路为负载；工回路为负载；工作于甲类。作于甲类。3.3 单调谐回路谐振放大器ReCeC1R2VT1R1CL123415VCCVT2ReR2VT1R1VCC画直流等效电路的原则：画直流等效电路的原则：交流输入信号为零；所有电交流输入信号为零；所有电容开路；所有电感短路。容开路；所有电感短路。结论：结论：R1、R2、Re为偏置电阻，提供静态工作点。为偏置电阻，提供静态工作点。3.3 单调谐回路谐振放大器ReCeC1R2VT1R1CL123415VCCVT2画交流等效电画交流等效电路的原则：路的原则：有有交流输入信号，交流输入信号，所有直流量为所有直流量为零；集电极直零；集电极直流电源对地短流电源对地短路；所有大电路；所有大电容短路；所有容短路；所有大电感开路。大电感开路。（谐振回路（谐振回路L、C保留）保留）C23514YLL1VT13.3 单调谐回路谐振放大器ReCeC1R2VT1R1CL123415VCCVT2输输入入信信号号电电压压基基极极电电压压C23514YLL1VT1集集电电极极电电流流基基极极电电流流回回路路谐谐振振电电压压负负载载电电流流 输输出出高高频频信信号号电电压压 工作原理工作原理3.3 单调谐回路谐振放大器PrevNextbcYSeCL1L2N1N2YL1.1.电压增益电压增益C23514YLL1VT1前级等效为电前级等效为电流源和内导纳流源和内导纳BJTBJT与负载与负载均以部分接均以部分接入方式接入入方式接入LCLC谐振回路谐振回路123453.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeCL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用NbcYSeCL1L2N1N2YL123453.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeCL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用NN3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeCL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用NN3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用N放大器的电压增益放大器的电压增益3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用N放大器的电压增益放大器的电压增益结论：电压增益随频率的变化与前面所述的结论：电压增益随频率的变化与前面所述的LCLC并联谐振并联谐振曲线形式相同。曲线形式相同。3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用N放大器的电压增益放大器的电压增益谐振时的电压增益谐振时的电压增益3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSeL1暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用N谐振时的电压增益谐振时的电压增益结论结论：*谐振时电压增益谐振时电压增益 与晶体管正向传输导纳与晶体管正向传输导纳 成正比，与回路两端总电导成反比；成正比，与回路两端总电导成反比；*放大器输出、输入电压的相位差是放大器输出、输入电压的相位差是180 180 。3.3 单调谐回路谐振放大器bcYSe暂不暂不考虑考虑yre的的作用作用2.2.功率增益功率增益3.3 单调谐回路谐振放大器作归一化处理作归一化处理与前面所述的与前面所述的LCLC并联谐振曲线形并联谐振曲线形式相同。式相同。3.3.通频带与选择性通频带与选择性3.3 单调谐回路谐振放大器0.72f0.7ff01结论结论：BJT选定后选定后，接入系数不变时接入系数不变时，Av0只只决定于决定于C 和和2 f0.7的乘积的乘积。Av0与与2 f0.7及及 C 矛盾。矛盾。措施措施：选：选|yfe|较大的较大的BJT；减小；减小C 。远大于远大于1 1，选择性差。选择性差。3.3 单调谐回路谐振放大器结论：结论：通频带越宽通频带越宽,谐振电压增益越小。在宽带谐振电压增益越小。在宽带放大器的设计中这种矛盾特别突出。放大器的设计中这种矛盾特别突出。最后考察一下最后考察一下“增益带宽积增益带宽积”电路参数电路参数一定时一定时=常数常数3.3 单调谐回路谐振放大器4.4.级间耦合网络级间耦合网络（低频电子线路中的级间耦合形式？）（低频电子线路中的级间耦合形式？）3.3 单调谐回路谐振放大器实际电路实际电路iV&oV&例：例：在图中在图中,已知工作频率已知工作频率f0=30MHz,CC6，IEQ2mA。晶体管采用。晶体管采用3DG47型型NPN高频管，其高频管，其参数在上述工作条件和参数在上述工作条件和工作频率处的数值如下：工作频率处的数值如下：，；，；，；回路电感回路电感14H,接入系数接入系数 p1=1，p2=0.3，回路空载品，回路空载品质因数质因数 Q0100，负载是另一级相同的放大器。，负载是另一级相同的放大器。3.3 单调谐回路谐振放大器求放大器的谐振电压增益求放大器的谐振电压增益Av0、通频带、通频带2 f0.7，且回路电容，且回路电容C取取多少时，回路谐振？多少时，回路谐振？解：暂不考虑解：暂不考虑yre的作用（的作用（yre=0）根据已知条件可得根据已知条件可得 回路总电导回路总电导 电压增益为电压增益为3.3 单调谐回路谐振放大器回路总电容回路总电容故外加电容故外加电容C C通频带通频带3.3 单调谐回路谐振放大器3.3 单调谐回路谐振放大器例例：某一单调谐放大器，：某一单调谐放大器，下级采用与本级相同的电下级采用与本级相同的电路，路，fo=465kHz，2 f0.7=15kHz。已知晶体。已知晶体管管Y Y参数为：参数为：g gieie=0.4mS=0.4mS，C Cieie=142pF=142pF，g goeoe=55S=55S，C Coeoe=18pF=18pF，|y|yfefe|=36.8mS|=36.8mS，略去略去y yrere的影响；的影响；N N1313=120=120匝，匝，L L1313=586H=586H，Q Qo o=150=150。试决。试决定回路其他参数并计算放定回路其他参数并计算放大器的增益。大器的增益。3.3 单调谐回路谐振放大器解：解：1.1.决定回路参数决定回路参数（1 1）按通频带要求，可）按通频带要求，可决定回路有载品质因数的决定回路有载品质因数的最大值为：最大值为：3.3 单调谐回路谐振放大器解：解：1.1.决定回路参数决定回路参数（2 2）决定接入系数）决定接入系数 p p1 1和和 p p2 2设设g gp p00，为了使增益尽量高，则要求电路满足匹配条件：，为了使增益尽量高，则要求电路满足匹配条件：同理：同理：3.3 单调谐回路谐振放大器解：解：1.1.决定回路参数决定回路参数（3 3）决定回路外接电容）决定回路外接电容C C2.2.计算放大器的增益计算放大器的增益0.7ff013.4 多级单调谐放大器 m=12f0.7(2f0.7)mm=2m=3m级放大器总电压增益级放大器总电压增益 Am=Av1Av2Av3Avm若各级电压增益相同，则若各级电压增益相同，则 Am=(Av1)m 3.4 多级单调谐放大器 结论：结论：随着级数随着级数 ，电压增益，电压增益，通频带，通频带，选择性，选择性 当当n n3 3时，选择性改善程度不明显。时，选择性改善程度不明显。可见，单调谐回路放大可见，单调谐回路放大器的选择性较差，增益和通频带的矛盾比较突出。器的选择性较差，增益和通频带的矛盾比较突出。措施：措施：采用双调谐回路放大器和参差调谐放大器。采用双调谐回路放大器和参差调谐放大器。单调谐放大器矩形系数与级数的关系单调谐放大器矩形系数与级数的关系 级数级数m12345678910 矩形矩形系数系数9.954.903.743.403.203.103.002.932.892.85 2.56例例：采用完全相同的三级单调谐放大电路组成的中放电路，：采用完全相同的三级单调谐放大电路组成的中放电路，其谐振总电压增益为其谐振总电压增益为66dB，3dB带宽为带宽为5kHz，工作频率，工作频率为为455kHz。求每级放大电路的谐振电压增益、。求每级放大电路的谐振电压增益、3dB带宽及带宽及每个回路的有载每个回路的有载Q值为多少？值为多少？解：因三级放大器的谐振总电压增益为解：因三级放大器的谐振总电压增益为故每级放大器的谐振电压增益为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因三级放大器的总通频带为故每级放大器的带宽为故每级放大器的带宽为则每个回路的有载则每个回路的有载Q Q值为值为Am=(Av1)m 3.5 双调谐回路谐振放大器 PrevNext双双调调谐谐回回路路谐谐振振放放大大器器具具有有频频带带较较宽宽、选选择择性性较较好好的的特特点点，它它解解决决了了单单调调谐谐回回路路谐谐振振放放大大器器通通频频带带与与选选择择性之间的矛盾。性之间的矛盾。ReCeC1R2VT1R1C1L1VCCVT2C2L23.5 双调谐回路谐振放大器 ReCeC1R2VT1R1C1L1VCCVT2C2L1bcYSeC1L1L2YLL2C23.5 双调谐回路谐振放大器 bcYSeC1L1L2C2这是一个典型的并联型互感耦合回路，因此这是一个典型的并联型互感耦合回路，因此3.53.5所所得的一切结论对上图都是适用的。得的一切结论对上图都是适用的。1.1.电压增益电压增益3.5 双调谐回路谐振放大器 bcYSeC1L1L2C2谐振时谐振时3.5 双调谐回路谐振放大器 bcYSeC1L1L2C2作归一化处理作归一化处理与前面所述的双与前面所述的双耦合回路曲线形耦合回路曲线形式相同。式相同。2.2.通频带通频带3.5 双调谐回路谐振放大器 与前面所述的双耦合回路曲与前面所述的双耦合回路曲线形式相同。线形式相同。1h h 1h h=1h h 1h h=1h h.最大值最小值 x x010.70721h-21h-=1（临界耦合）时，（临界耦合）时，3.3.矩形系数矩形系数结论：结论：=1时时的矩形系的矩形系数远小于单谐振回路数远小于单谐振回路的矩形系数的矩形系数（K Kr0.1r0.1=9.95=9.95）。3.5 双调谐回路谐振放大器 4.4.多级双调谐回路谐振放大器多级双调谐回路谐振放大器=1（临界耦合）时有（临界耦合）时有 3.5 双调谐回路谐振放大器 4.4.多级双调谐回多级双调谐回路谐振放大器路谐振放大器双调谐放大器矩形系数与级数的关系双调谐放大器矩形系数与级数的关系 级数级数m12345678矩形矩形系数系数3.22.21.951.851.781.761.721.72单调谐放大器矩形系数与级数的关系单调谐放大器矩形系数与级数的关系 级数级数m12345678矩形矩形系数系数9.954.903.743.403.203.103.002.93结论：结论：随随着双调谐着双调谐回路放大回路放大器级数的器级数的增加，总增加，总的通频带的通频带变窄，矩变窄，矩形系数得形系数得到改善。到改善。3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 PrevNext以以上上在在讨讨论论谐谐振振放放大大器器时时，都都假假定定了了反反向向传传输输导导纳纳yre=0，即即晶晶体体管管单单向向工工作作，输输入入电电压压可可以以控控制制输输出出电电流流，而而输输出出电电压压不不影影响响输输入入电电流流。实实际际上上yre0，即即输输出出电电压压可可以以反反馈馈到到输输入入端端，引引起起输输入入电电流流的的变变化化，从从而而可可能能使使放放大大器器工工作作不不稳稳定定。如如果果这这个个反反馈馈足足够够大大，且且在在相相位位上上满满足正反馈条件，则会出现自激振荡现象。足正反馈条件，则会出现自激振荡现象。1.谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 PrevNext2.单向化单向化由于由于yre的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的存在，晶体管是一个双向的器件，增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。的稳定性可以考虑晶体管的单向化。单向化的方法单向化的方法：中和法中和法失配法失配法3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 PrevNext中和法中和法 （消除（消除yre的反馈）的反馈）中和法中和法是指在晶体管是指在晶体管放大器的输出与输入放大器的输出与输入之间引入一个附加的之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵外部反馈电路，以抵消晶体管内部消晶体管内部 yre 的的反馈作用。反馈作用。C2413L1CNCbc中和电路的原理图中和电路的原理图 3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 中和法中和法 （消除（消除yre的反馈）的反馈）C2413L1CNCbc中和电路的原理图中和电路的原理图 接收机中常用的中和电路接收机中常用的中和电路中和电路只能对一个频率点实现完全中和。因晶体管中和电路只能对一个频率点实现完全中和。因晶体管参数是随频率变化的，而参数是随频率变化的，而 CN 不随频率变化。不随频率变化。3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 失配法失配法用失配法实现晶体管单向用失配法实现晶体管单向化常用的办法是采用化常用的办法是采用共射共射共基级联电路共基级联电路组成的调组成的调谐放大器，其稳定性较高，谐放大器，其稳定性较高，得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。失配法原理图失配法原理图YiYL（参见（参见P63 P63 式式3.2.63.2.6）VT23.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 失配法失配法原理原理VT1内反馈的内反馈的影响体现影响体现YL失配法失配法的思想：让的思想：让YL变得变得很大。这样由很大。这样由yre引起的内引起的内反馈的影响就很小了。反馈的影响就很小了。实际上，由于共基电路的输入导纳实际上，由于共基电路的输入导纳 较大，当它和较大，当它和输出导纳较小的共发电路连接时输出导纳较小的共发电路连接时(意味着二者意味着二者失配失配)，相当于增大共发电路的负载导纳而使之失配，从而使相当于增大共发电路的负载导纳而使之失配，从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高。共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高。3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 失配法失配法原理原理的进一步说明的进一步说明结论：结论：复合管复合管的的 和和 大致与单管情况相等，而大致与单管情况相等，而 远小于单远小于单管情况的管情况的 （二者之比约为（二者之比约为1:30）。这说明级联放大器的工作）。这说明级联放大器的工作稳定性大大提高。其次，复合管的稳定性大大提高。其次，复合管的 也只是单管也只是单管 的几分之一。的几分之一。这说明级联放大器的输出端可以直接和阻抗较高的调谐回路相匹这说明级联放大器的输出端可以直接和阻抗较高的调谐回路相匹配，不再需要抽头接入。配，不再需要抽头接入。3.6 谐振放大器的稳定性与稳定措施 3.3.中和法与失配法比较中和法与失配法比较 中和法：中和法：优点：简单，增益高优点：简单，增益高 缺点：缺点：只能在一个频率上完全中和，不适合宽带；只能在一个频率上完全中和，不适合宽带；因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于 批量生产；批量生产；采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参 数变化没有改善效果。数变化没有改善效果。失配法：失配法：优点：优点：性能稳定，能改善各种参数变化的影响；性能稳定，能改善各种参数变化的影响；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；生产过程中无需调整，适于大量生产。生产过程中无需调整，适于大量生产。缺点：增益低。缺点：增益低。3.7 3.7 谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器 1.1.国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中频放大器电路国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中频放大器电路T T1 1、T T2 2与与T T3 3、T T4 4均组成均组成共发共发-共基共基级联放大电路。级联放大电路。R R6 6、R R1010与与R R1111为为T T1 1、T T2 2 的偏置电阻；的偏置电阻；R R7 7为负反馈电阻，用于控制和调整中放增益；为负反馈电阻，用于控制和调整中放增益；TrTr1 1和和C C7 7、C C8 8 组成单调谐回路；组成单调谐回路；R R1212、C C6 6 为本级中放的去耦电路；为本级中放的去耦电路；人工人工AGCAGC通过通过R R9 9加至加至T T1 1发射极。发射极。3.7 3.7 谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器 2.2.采用采用SAWFSAWF的预中放（前置放大）电路的预中放（前置放大）电路T T 为放大管，为放大管，R2、R3、R4组成偏置电路。组成偏置电路。R4还产生交流负反馈。还产生交流负反馈。L1与与SAWF组成集中选频网络（注：组成集中选频网络（注：SAWF输入阻抗呈容性）。输入阻抗呈容性）。L与与T的的Ci组成并谐回路，以提高前级负载回路的组成并谐回路，以提高前级负载回路的Q值；值；3.7 3.7 谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器谐振放大器的常用电路和集成电路谐振放大器 3.3.IC IC 放大器放大器（由（由MC1110MC1110制成的制成的100MHz100MHz调谐放大电路）调谐放大电路）L L1 1和和C C1 1、C C2 2 构成的回路调谐于信号频率，为减弱信号源对回路的构成的回路调谐于信号频率，为减弱信号源对回路的影响，信号是部分接入的；影响，信号是部分接入的；L L2 2和和C C3 3、C C4 4 组成并谐回路，组成并谐回路，R RL L较小，部分接入回路；较小，部分接入回路；C C5 5 为电源滤波电容。为电源滤波电容。VTVT1 1、VTVT2 2组成组成共集共集-共基共基级联放大电路。电容级联放大电路。电容C C对高频短路。对高频短路。该电路截止频率高，输入、输出阻抗较该电路截止频率高，输入、输出阻抗较高，故对外接调谐回路的影响减小。高，故对外接调谐回路的影响减小。RLC3C4L2C2C1L13.9 放大器中的噪声 自然干扰自然干扰人为干扰人为干扰干扰干扰与与噪声噪声外部干扰外部干扰内部噪声内部噪声天电干扰天电干扰宇宙干扰宇宙干扰大地干扰大地干扰工业干扰工业干扰无线电台无线电台自然噪声自然噪声人为噪声人为噪声热噪声热噪声散粒噪声散粒噪声闪烁噪声闪烁噪声交流哼声交流哼声感应噪声感应噪声接触不良接触不良internal noiseexternal interferencenatural interferenceMan-made interferencenatural noiseMan-made noisehum noisecontact noiseshot noiseflicker noiseatmospheric interferencecosmic interference放大器的内部噪声主要是由电路中的电阻、谐振放大器的内部噪声主要是由电路中的电阻、谐振回路和电子器件内部所具有的回路和电子器件内部所具有的带电微粒无规则运带电微粒无规则运动动所产生的。所产生的。随机过程示意图随机过程示意图随机过程示意图随机过程示意图3.9.1 内部噪声的来源及特点 3.9.4 晶体管的噪声 电阻热噪声：电阻热噪声：各电极的体电阻（基极体电阻）自由电子各电极的体电阻（基极体电阻）自由电子热运动产生的噪声。热运动产生的噪声。（白噪声）（白噪声）散粒噪声：散粒噪声：这是电子流的不均匀性引起的。这是电子流的不均匀性引起的。（白噪声）（白噪声）分配噪声：分配噪声：载流子在基区分配比例随机变化所产生的载流子在基区分配比例随机变化所产生的噪声称为分配噪声。噪声称为分配噪声。（有色噪声）（有色噪声）1 1/f 噪声：噪声：低频时比较显著。在低频时比较显著。在1kHz1kHz以上，则可以忽略。以上，则可以忽略。（有色噪声）（有色噪声）晶体管的噪声特性晶体管的噪声特性3.9.4 晶体管的噪声 3.10.3 多级放大器的噪声系数多级放大器的噪声系数3.10.1 噪声系数噪声系数3.10.6 减小噪声系数的措施减小噪声系数的措施3.10 噪声的表示和计算方法 在电路某一指定点处的信号功率在电路某一指定点处的信号功率PS与噪声功率与噪声功率Pn之比，之比，称为信号噪声比称为信号噪声比，简称简称信噪比信噪比，以以PS/Pn（或（或S/N）表示。）表示。放大器放大器噪声系数噪声系数3.10.1 噪声系数 signal-noise ratiosignal-noise rationoise figurenoise figuren n级级联放大器的噪声系数为级级联放大器的噪声系数为级级联放大器的噪声系数为级级联放大器的噪声系数为结论：结论：结论：结论：多级放大器总的噪声系数主要取决于前面一、二多级放大器总的噪声系数主要取决于前面一、二多级放大器总的噪声系数主要取决于前面一、二多级放大器总的噪声系数主要取决于前面一、二级，最关键的是第一级，不仅要求它的噪声系数低，而级，最关键的是第一级，不仅要求它的噪声系数低，而级，最关键的是第一级，不仅要求它的噪声系数低，而级，最关键的是第一级，不仅要求它的噪声系数低，而且要求它的额定功率增益尽可能高。且要求它的额定功率增益尽可能高。且要求它的额定功率增益尽可能高。且要求它的额定功率增益尽可能高。3.10.3 多级放大器的噪声系数例：例：下图是一个接收机前端电路方框图。如果要求加入高放后下图是一个接收机前端电路方框图。如果要求加入高放后使整个接收机（接收机处在室温下，使整个接收机（接收机处在室温下，T T0 0=290K=290K）总噪声系数）总噪声系数降低为接入前的降低为接入前的1/101/10，则高放的额定功率增益应为多少？，则高放的额定功率增益应为多少？3.10.3 多级放大器的噪声系数高频放大器高频放大器混频器混频器中放中放解：解：3dB3dB、6dB6dB分别对应为分别对应为2 2、4 4。例：例：3.10.3 多级放大器的噪声系数高频放大器高频放大器混频器混频器中放中放未加入高放时接未加入高放时接收机噪声系数为收机噪声系数为加入高放时接收加入高放时接收机噪声系数为机噪声系数为又又得得结论：结论：加入一级高放加入一级高放后使整个接收机噪声后使整个接收机噪声系数大幅度下降；第系数大幅度下降；第一级采用低噪声高增一级采用低噪声高增益电路是极其重要的。益电路是极其重要的。一、高频小信号放大器是通常分为谐振放大器和一、高频小信号放大器是通常分为谐振放大器和非谐振放大器，谐振放大器的负载为串、并非谐振放大器，谐振放大器的负载为串、并联谐振回路或耦合回路。联谐振回路或耦合回路。二、小信号谐振放大器的选频性能可由通频带和二、小信号谐振放大器的选频性能可由通频带和选择性两个质量指标来衡量。用矩形系数可选择性两个质量指标来衡量。用矩形系数可以衡量实际幅频特性接按近理想幅频特性的以衡量实际幅频特性接按近理想幅频特性的程度，矩形系数越接近于程度，矩形系数越接近于1 1，则谐振放大器的，则谐振放大器的选择性愈好。选择性愈好。本本 章章 小小 结结三、高频小信号放大器由于信号小，可以认为它三、高频小信号放大器由于信号小，可以认为它工作在管子的线性范围内，常采用有源线性工作在管子的线性范围内，常采用有源线性四端网络进行分析。四端网络进行分析。Y参数等效电路和混合参数等效电路和混合 等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型。等效电路是描述晶体管工作状况的重要模型。Y参数与混合参数与混合 参数有对应关系，参数有对应关系，Y参数不仅参数不仅与静态工作点有关，而且是工作频率的函数。与静态工作点有关，而且是工作频率的函数。四、单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电四、单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电路，其电压增益主要决定于管子的参数、信路，其电压增益主要决定于管子的参数、信号源和负载，为了提高电压增益，谐振回路号源和负载，为了提高电压增益，谐振回路与信号源和负载的连接常采用部分接入方式与信号源和负载的连接常采用部分接入方式。本本 章章 小小 结结五、采用多级单调谐放大电路既可以提高单调谐放大电路五、采用多级单调谐放大电路既可以提高单调谐放大电路的增益，也可