2011年全国电子设计大赛高频小信号放大器.ppt
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1、第3章 高频谐振放大器 (一)高频小信号放大器,高频电子线路,2,主要学习内容:,本章介绍高频小信号谐振放大器和高频谐振功率放大器。 这里注意电路在应用时的特点: 高频(低频)工作频率 大信号或小信号输入信号电平 谐振(非谐振)负载,3,内容1: 3.1 高频小信号放大器,一、,二 、晶体管高频小信号等效电路与参数!,三 、单调谐回路谐振放大器!,四 、谐振放大器的稳定性(中和法!),五 、调谐放大器的常用电路与集成电路 谐振放大器,小 结,作业与思考题,概述(5个性能指标),4,接收机中的高频放大器,高频放大和中频放大是高频小信号放大器。,5,一、 概述,1、高频谐振小信号放大器的特点,2、
2、分类,谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器,具有放大、 滤波和选频的作用。非谐振由阻容放大器和各种滤波器 组成,其结构简单,便于集成。,6,一、 概述(续1),3、高频小信号放大器电路的性能指标,1). 增益:(放大系数),电压增益: 功率增益:,分贝表示:,2) 通频带: 放大器的电压增益下降到最大值的0.7(即1/ )倍时,所对应 的频率范围称为放大器的通频带,用 表示。2 f 0.7也称为3分贝带宽。,7,f,K,P,K,P,o,2,D,f,0.7,0.5,f,0,为什么有通频带这个指标? 放大器电路所放大的一般都是已调制的信号,已调制的信号都包含一定谱宽度,所以放大器必须有一定的通频
3、带,让必要的信号频谱分量通过放大器。 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。并且,通频带愈宽,放大器的增益愈小。,一、 概述(续2),1,8,3)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频带宽度来表示。 按理想情况,谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线接近理想曲线的程度,引入“矩形系数”,它表示对邻道干扰的抑制能力。 矩形系数:为放大器的相对电压增益下降到 0.1(或0.01)时,相应的频带宽度BW0.1(或BW0.01)与放大器
4、通频带BW0.7之比。 2f0.1, 2f0.01分别为放大倍数下降至0.1和0.01处的带宽,Kr愈接近于1越好。,一、 概述(续3),Kv0是最大电压增益,出现在谐振频率上,9,5) 噪声系数: 放大器的噪声性能可用噪声系数表示: NF越接近1越好 在多级放大器中,前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用,因此要求它的噪声系数应尽量小。 以上这些要求,相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛盾,通频带和选择性是一对矛盾。因此应根据需要决定主次,进行分析和讨论。,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。,4)工作稳定性: 指在电
5、源电压变化或器件参数变化时,以上三参数的稳定程度。,一、 概述(续5),10,二、 晶体管高频小信号等效电路与参数,1、形式等效电路(网络参数等效电路),式中:,晶体管共发射极电路图,11,y参数等效电路,二、晶体管高频小信号等效电路与参数(续1),12,二、晶体管高频小信号等效电路与参数(续2),2、混合参数等效电路,把晶体管内部的物理过程用RLC表示。用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是所谓的参数等效电路。,混合参数等效电路,13,3、晶体管的高频参数,1)截止频率,由于0比1大的多,在频率为f时,|虽然下降到原来的0.707 但是仍然比1大的多,因此晶体管还能起到放大的作用。,
6、2)特征频率,二、晶体管高频小信号等效电路与参数(续5),公式:,14,电流放大系数与f的关系:,故可以粗略计算在某工作频率下的电流放大系数。,二、体管高频小信号等效电路与参数(续6),特征频率 是晶体管在共发射极运用时能得到电流增益 的最高频率极限(电流放大系数 ,但功率增益1 )。,特征频率 是高于截止频率 , 约等于 的 倍。,特征频率 与阻容乘积 成反比,后者又决 定于晶体管的静态工作点,因此, 也是静态工作点的 函数。,特征频率 是可查手册的,也可由仪器测量得到。,15,3)最高振荡频率fmax,fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率 时晶体管已经不能得到功率放大,
7、当ffmax时,无论使用什么 方法都不能使晶体管产生振荡。,二、晶体管高频小信号等效电路与参数(续7),16,所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联谐振回路的组合。所以前面分析的晶体管等效电路和并谐振联回路的结论均可应用。,三、 单调谐回路谐振放大器,1、电路组成:,接前级,17,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,18,2 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,(3 6a),图 3 3 图3 1高频小信号放大器的 高频等效电路,(3 6b),19,(3) 输出导纳Yo,(3 9),(1) 电压放大倍数K,
8、(2) 输入导纳Yi,(3 7),(3 8),20,(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1 通频带B 0.707为,(3 10),所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于1,故其邻道选 择性差,这是单调谐回路放大器的缺点。,21,四、 谐振放大器的稳定性(抓住重点,迅速掌握),谐振放大器稳定性分析:,1、自激产生的原因:,gF是频率的函数,在某些频率上可能为负值,即呈负电导性,使回路的总电导减小,QL增加,通频带减小,增益也因损耗的减少而增加,即负电导gF供给回路能量,出现正反馈。谐振时,当gF = gs + gie(回路原有电导)则回路总电导g = 0,QL ,选中了一个频率,输出信号
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