1、1.5 小信号谐振放大器的稳定性 1.5.1 稳定性分析 1.5.2 小信号谐振放大器稳定工作的措施 1.5.1 稳定性分析 谐振放大器不稳定的原因 : 0reycbC即混合 电路中 存在 1.放大器输入和输出导纳 )( iei yY 可见，由于 Yre的存在，使得放大器的输入导纳与负载导纳 有关 。 LYYi (1)输入导纳 Yi LY 为从晶体管的 ce两端向谐振回路看的等效负载导纳 Y0 由于 yre的存在，使得放大器的输出导纳 Yo不仅与晶体管的输出导纳 yoe有关，而且还与放大器输入端的信号源内导纳 Ys有关。 f e r eco o ec i e syyIYyU y Y (2)输出
2、导纳 Yo 2.放大器的稳定系数 而 通过 yre 反馈到输入端的反馈电压 + - /.iU稳定系数 S=1 为维持自激振荡的条件，放大器不稳定； S1，放大器稳定，一般 S5就可认为是稳定的。 )( LoeifeC YyUyU iLoeSiefereSieCreiUYyYyyyYyUyU若 则放大器要产生自激振荡 ii UU fereLoeSieiiyyYyYyUUS 所谓稳定增益，是指不加任何稳定措施，保持放大器稳定工作所允许的最大电压增益。 ， 的计算公式通常是在已知晶体管参数的条件下，根据稳定系数 S的要求来确定自己设计的放大器的允许的最高电压增益。只要实际放大器的电压增益 ，这个放大
3、器就是稳定的。 uosAuo sA注： 3.放大器的稳定 增益 4.稳定系数 S值的确定 假设放大管 的 bbr 可忽略，有 cbrefemfe CjYgy 0)c o ss i n1(c o ss i nc o sjygCjYjYYgCjYY mcbiemcbiei )1()45(1 0 jggCjYjtgggCjY mcbiemcbie )2()2( gCgCjgCgg cbmiecbmie ii Cjg YyY oe II 令放大器输出端总导纳为 IIYyyyYyyyyY refeieLoerefeiei 则放大器输入导纳可表示为 与 Yie相比： 1111)(eeeiei gQggg
4、曲线尖锐 7.0BW 选择性增强 10111)(eeiei LCCCC 谐振频率降低 ， 放大器性能受到很大影响 因此 ， Yre的最严重影响是产生自激 ， 若不自激 ， 至少要影响放大器的性能 )2()2( gCgCjgCggY cbmiecbmiei 一般小信号谐振放大器 S的取值 5，单级 S=6，两极 S=8，三级 S 10 无反馈有反馈Af0f例：已知某晶体管在工作频率为 10.7MHz时， ； 。用其做放大器，若 认为是稳定的 2 6 . 4 3 6 . 4fey j m s 0 . 0 8 0 . 3rey j m s5S 222 6 . 4 3 6 . 4 4 5 . 0fey
5、 m s 3 6 . 4 542 6 . 4fe a r c t g 220 . 0 8 0 . 3 0 . 3 1rey m s 0 . 3 750 . 0 8re a r c t g 这说明用该晶体管设计放大器，只要放大器电压增益不大于 12.52，在没有任何稳定措施条件下，放大器是稳定的。即满足 的要求。 5Srefesu CyA00 5.2 00fe 090re rerere Cjgy 0rere Cy 0设在高频应用时，若 取 S 5，则 0reg 52.12c o s12referefeSuo ySyA 1.5.2 小信号谐振放大器稳定工作的措施 措施： 1 减小 Yre： 选 Y
6、re小的管子 采用等效 Yre小的共发共基级联电路 利用 “ 中和 ” 2.减小 V2 ： 增加失配损耗 (P1 ） 增加回路插入损耗，使 降低静态工作电流（ IEQ或 ICQ） /re bcf r e 2f r e 2在 实 际 中 y( 即 C) 的 存 在 会 导 致 自 激 的 产 生 ， 即 反 馈电 流 I Y V 是 不 稳 定 的 原 因 。 应 减 少 反 馈 电 流 I Y V 20 VA V 020(1 )e VQ AVQ 2VYg fem 具体措施： 1. 等效 Yre小的共发 共基级联电路 交流通路： V1V2YSYLYi YieYo YobYf bYrbYib交流等
7、效电路： 3101i VIYV )1(11211iboefereiereie YYVYYVYVYVYI ieiboerefeiei YYYYYYY 通常 feiboefbfeVf YYYYYVIY 0133refeoerereiboerbreVr YYYYYYYYYVIY )(0311210 rer YYreiboerbfbobVo YYYYYYVIY 03312.中和 在放大器线路中插入一个外加的反馈电路 ， 使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消 。 02101211)()(VYVYVYYVVYVYVYINreNieNreie如果有 则： 002 VYVY Nre （ 中和条件 ） 11
8、)( VYYI Nie 20VVYYNre 当忽略 时， bbr cbre CjY （即也可以用一电容构成） NN CjY 中和条件： 20VVCCNcb （从与 V2反相的地方引入） 或： cbN CVVC02（中和电容） 常用的中和电路： 反相 32122 VVVV 与 V2VcbN CVVC 2cbCWW2312cbcbcb CnnCWWWWCWWW 111312131212131211满足中和条件 另： 若线接在 4端，则 若三极管全接入，则： 122 VV 45VV cbcbcbN CnnCWWWWCVVC 2113451312452132 VV 45VV （ 1、 4、端为异名端）
9、 （ 1、 4、端为异名端） cbcbcbN CnCWWCVVC 24513452 1“中和 ” 电路的缺点：由于 Yre不稳定，所以只能在某一确定频率点上实现完全中和。 V1L1L2CNoUUCCV2Uc( a )L1L2NIcb CCN1IcUoU( b )放大器的中和电路 3.增加失配 当 gi1=gi2时，有 : )1(120m a x000 QQPPAAA eVPV 使 2202220121121 VYIVAPPgngnPfefViP的值确定 :据 VYeVV AQQPPAA )1(120m a x00若令 Av0=Avy ，有 1)1(1200m a x0 QQpPAA eVV能稳
10、定工作 0m a x0VVAAA 令： PQQPA e 1)1(2001)1(2)(02 PQQAP e解方程得： 接入系数 n1n2的确定： 220201)1()1( QQAQQAP ee上式表明，要使放大器的增益等于最大稳定增益， P值可能有两个值，即有两种可能的适配方式。 eoieooeioggnggnQQgngnP22212102221211 在选定管子、 Qe/Q0后，要实现上述 P值，要选定 n1和 n2 ，使之满足： 联立求解可得： P有两值， n1n2也有两组值，均能达到 Avy ，常选 n2较小的一组。 101 )1()1(oeoegPgQQPn202 )1()1(ieoeg
11、PgQQn小结： 采用部分接入，即是为了保证选择性和通频带所要求的 Qe值，又是为通过匹配或失配，使放大器的增益尽可能大而又不超过最大稳定增益。 4. 增加插入损耗（外并电阻） 原 eogQ 10 并电阻后 001 QgQeo)( ggg eoeo 0000011 Veeee AQQQQQQQQ这种方法也可以用来扩展放大器的通频带 : eee QfBWQg 07.0中和法与失配法比较 中和法： 优点：简单 ， 增益高 缺点： 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 适于批量生产 。 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 。
12、 失配法： 优点： 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； 生产过程中无需调整 ， 适于大量生产 。 缺点：增益低 。 调谐放大器的常用电路与集成电路谐振放大器 二级共发 -共基级联中频放大器电路 : 下图表示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 。 输入 C3 0.047F 3AG22 680 T1 R10 R6 5.1k R9 5.6k 2k R3 C4 0.047F C5 0.047F R7 150 R11 10k C6 0.047F R12 2.7k C9 0.047F 3AG22 T2 C7 560pF C8 56pF T
13、r1 3AG22 T3 R16 5.1k R13 1.5k R14 200 2k R15 C10 0.047F 0.047F C11 3AG22 T4 R17 5.1k R18 0.047F C12 15V 输出 R19 10k R20 5. 1k C13 C14 560pF 560pF Tr2 15V 稳压 8V 由 MC1590构成的选频放大器 ： 器件的输入和输出各有一个单谐振回路 。 输入信号 V1通过隔直流电容 C4加到输入端的引脚 “ 1”， 另一输入端的引脚 “ 3”通过电容 C3交流接地 ， 输出端之一的引脚 “ 6”连接电源正端 ， 并通过电容 C5交流接地 ， 故电路是单端
14、输入 、 单端输出 。 由 L3和 C6构成去耦滤波器 ，减小输出级信号通过供电电源对输入级的寄生反馈 。 C 2 L 2 C 2 V i R L V 0 C 6 + 1 2 V L 3 3 2 1 8 7 6 4 5 M C 1 5 9 0 C 5 V ( A G C ) C 3 C 4 器件 MC1590具有工作频率高，不易自激的特点，并带有自动增益控制的功能。其内部结构为一个双端输入、双端输出的全差动式电路。 MC1110制成的 100MHz调谐放大电路 MC1110集成块是一种适合于放大频率高达 100MHz信号的 射极耦合放大电路 ， 其内部电路及由它制成的 100MHz调谐放大器的
15、实用电路如图所示 。 片内电路如虚线框内所示 ， 两只晶体管 VT1和 VT2组成共集一共基组合放大电路 ， 使电路的上限截止频率得以提高 ， 且输入 、 输出阻抗均较高 ， 故对外接调谐回路的影响减小 。 R e 5 9V C L 1 C 2 1 2 M C 1 1 1 03 4 C 5 C 3 L 2 C 4 R L V 0 + 5 V VT 1 VT 2 vi C 1 片内电容 C约 30pF，跨接在 VT1的集电极与 VT2的基极之间，对于 100MHz以上的工作频率， C的容抗较小，以构成这两极间的高频短 路，使 VT1的集电极在管内经 C至 VT2的基极，形成良好的高频接地， 实现
16、共集 共基（ CCCB）放大对。 由 C1、 C2、 L1构成的回路调谐于信号频率，为了减弱信号源对回 路的影响，信号是部分接入的。 L2、 C3、 C4组成并联谐振回路， RL是负载，阻值较小，也是部分 接入回路的。 R e 5 9V C L 1 C 2 1 2 M C 1 1 1 03 4 C 5 C 3 L 2 C 4 R L V 0 + 5 V VT 1 VT 2 vi C 1 本 章 小 结 1.高频小信号放大器是通常分为 LC谐振放大器 和 集中选频 放大器 ，谐振放大器的负载为串、并联谐振回路或耦合回路。 2.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
17、 矩形系数 可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 1，则谐振放大器的选择性愈好。 3.高频小信号放大器由于信号小，可认为它工作在管子的 线性范围内 ，常采用有源线性四端网络进行分析。 Y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。 Y参数与混合 参数有对应关系， Y参数不仅与静态工作点有关，而且是工作频率的函数。 4.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。 5.由于晶体管内部存在反向传输导纳 Yre，使晶体管成为双向器件，在一定频率下使回路的总电导为零，这时放大器会产生自激。为了克服自激常采用 “ 中和法 ” 和 “ 失配法 ” 使晶体管单向化。保持放大器稳定工作所允许的电压增益称为 稳定电压增益 ，用 (Avy) 表示， (Avy) 只考虑了内部反馈，未考虑外部其他原因引起的反馈。 6.集中选频放大器 由各种滤波器和线性放大器组成，它的选择性主要决定于滤波器，这类放大器的稳定性较好。 7.集成电路谐振放大器 体积小、工作稳定可靠、调整方便，其有通用集成电路放大器和专用集成电路放大器，也可和其它功能电路集成在一起。
