1、1,3.1 高频小信号调谐放大器,重点：谐振放大器的工作原理及性能指标计算 难点：谐振放大器的性能分析,P54 P64 P16,2,无线通信系统的基本组成,3,4,5,高频小信号调谐放大器的电路组成： 晶体管LC谐振回路功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号晶体管工作在线性区，可看成线性元件，可用有源四端网络参数微变等效电路来分析。,6,高频小信号调谐放大器,图 3 1 高频小信号谐振放大器(a) 实际线路; (b) 交流等效电路,7,一、宽、窄带小信号高频放大器综述宽带放大器: 相对频带 fH /fL 1窄带放大器: 相对频带 fH /fL 1 (f0很大时) 小信号高频放大器是线性放大器
2、，一般为甲类工作。,8,希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪声系数接近1。,9,3.1.1晶体管高频等效电路,一是物理模拟（混合）等效电路。它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体管高频时的基本等效电路。 另一是形式等效电路（y参数等效电路）。,10,图3.2 晶体管高频共发射极混合型等效电路,；,11,：发射结电容, 约10皮法到几百皮法；,：集电结电阻, 约10k10M；,：集电结电容, 约几个皮法；,：晶体管跨导, 几十毫西门子以下；,r bb基区体电阻, 约十几到几十,12,各参数有关的公式如下：,其中:,注意:各参数均与静态工作点有关。,13,二、参数等效电路,双口网络如图所示
3、。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量, 其方程如下,所以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。,14,图 共发射极接法的晶体管参数等效电路,如共发射极接法的晶体管, 如图所示, 相应的参数方程为,（3 5）,15,其中,图 共发射极接法的晶体管参数等效电路,16,参数与混合参数的关系,17,2.单管单调谐放大器,高频调谐放大器的典型线路（a）电路图 （b）交流通路,1、各元件的作用RB1RB2RE构成晶体管的分压式电流反馈直流偏置电路，以保证晶体管工作在甲类状态。电容CB、CE对高频旁路，容抗值比低频放大器中小得多。
4、LC振荡回路作为晶体管放大器的负载，为放大器提供选频回路。振荡回路采用抽头连接，可以实现阻抗匹配。,18,二、电路性能分析,1、放大器的小信号等效电路及其简化,演示：02小信号放大器等效电路.swf,19,(3 6a),图 3 3 高频小信号放大器的高频等效电路,(3 6b),2 放大器的性能参数忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图3 3可得,20,(1) 电压放大倍数K,(3 7),(2) 输入导纳Yi,(3 8),21,(3) 输出导纳Yo,(3 9),(4) 通频带B 0.707通频带B 0.707为,(3 10),（5）矩形系数K 0.1 由于是单调谐回路放大器，其矩形系数K
5、 0.1仍为9.95,22,3.1.3 调谐放大器的稳定性,1. 晶体管内部反馈的影响,前面的讨论中，假设了yre=0,实际上yre0，因而将引起内部反馈，使放大器不稳定甚至自激。,一、放大器调试困难,由于晶体管的基集结电容存在，使yre0，从而形成内部反馈，且随着工作频率的升高，这种反馈越来越强。内部反馈的存在，在调整输出回路时（即改变YL），放大器的输入端就受到影响；同样，调整输入回路时，YS改变了，放大器的输出导纳也随之改变，这时输出电路的调谐和匹配又发生了影响。因此调整工作需要反复进行多次。,23,二、放大器工作不稳定,晶体管内部反馈的另一有害影响是使放大器的工作不稳定，如图3.4所示
6、。,图3.4 晶体管内部负反馈对频率特性的影响,24,2.提高放大器稳定性的方法,一、上述问题的两个解决途径,1、从晶体管本身想办法，因为yre主要由Cbc决定，从晶体管制造工艺的着手，减小Cbc达到减小反向传输导纳yre的目的。2、在电路上想办法把yre的作用抵消或减小。也就是说，从电路上设法消除晶体管的反向传输作用，使它变为单向器件。单向化的方法有两种，即中和法和失配法。,25,提高稳定性的措施,26,为了抵消Yre的反馈, 从集电极回路取一与Uc反相的电压Un , 通过Cn反馈到输入端。根据电桥平衡有,则中和条件为,(3 12),27,图3.5是接收机中常用的中和电路。,28,方法2.
7、失配法,失配是指信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配、晶体管输出端的负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。,用失配法实现晶体管单向化常用的办法是采用共射-共基级联电路组成的调谐放大器，其稳定性较高，得到了广泛的应用。,图3.6 共发射极共基极级联的复合管,29,作业：利用Mutlisim对该电路进行仿真研究，写出分析报告。,采用共射共基放大回路减小内反馈的影响的效果较好,30,双栅极MOSFET RF放大器,31,3.1.4 多级单调谐回路谐振放大器,多级单调谐放大器的谐振频率相同, 均为信号的中心频率。n级放大器级联，则总电压增益的振幅值为：,一、电压增益,已知，单振荡回路归一化频率特性为,则，
8、有n个回路的多级放大器归一化频率特性为,（3 - 13）,（3 - 14）,（3 - 15）,演示：04放大器多级级联.swf,32,二、 n 级放大器的通频带,33,三、矩形系数,n级单调谐放大器的矩形系数为,34,由该表知，级联的放大器级数越多，K虽有所改善，但效果不大。,由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方法之一是采用参差调谐放大器。,矩形系数 K 与级数 n 的关系如下表所示：,35,3. 参差调谐放大器,双参差调谐放大器,所谓双参差调谐，是将两级单调谐回路放大器的谐振频率，分别调整到略高于和略低于信号的中
9、心频率。,图 双参差调谐放大器的频率特性曲线 (a) 双参差调谐放大器的交流通路 (b) 双参差调谐放大器的频率特性曲线,36,三参差调谐放大器,三参差调谐回路，是使其中的两级工作于参差调谐的双峰状态，第三级调谐于 。,合成的谐振曲线就比较平坦。,图2.2.9 三参差调谐放大器的频率特性曲线,由合成谐振曲线可见：利用三参差调谐电路，并适当地选择每个回路的有载品质因数 和,，就可以获得双,参差调谐所不能得到的通频带。,37,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,38,1.6 小信号集中选频放大器,高频小信号放大器分类,按频带分,按使用有源器件分,39,集成放大器MC1350 是用作RF/IF放大器的典型器件,MC1350放大器主要参数 功率增益 50dB AGC范围 +5V+9V 带宽 58MHz和48MHz时 BW=4.5MHz 10.7MHz时BW=350kHz 455kHz时BW=20kHz 噪声系数 8 dB 电源电压 18V消耗功率 625mW,40,41,3.1.5 高频集成放大器,图 3-11 集成选频放大器应用举例,
