高頻小信號(hào)諧振放大器

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1、高頻小信號(hào)諧振放大器任務(wù)引入我們知道，無線通信接收設(shè)備的接收天線接收從空間傳來的電磁波并感應(yīng)出的高頻信號(hào)的電壓幅度是（μV）到幾毫伏（mV），而接收電路中的檢波器（或鑒頻器）的輸入電壓的幅值要求較高，最好在1V左右。這就需要在檢波前進(jìn)行高頻放大和中頻放大。為此，我們就需要設(shè)計(jì)高頻小信號(hào)放大器，完成對(duì)天線所接受的微弱信號(hào)進(jìn)行選擇并放大，即從眾多的無線電波信號(hào)中，選出需要的頻率信號(hào)并加以放大，而對(duì)其它無用信號(hào)、干擾與噪聲進(jìn)行抑制，以提高信號(hào)的幅度與質(zhì)量。在此，首先引入應(yīng)用廣泛的高頻小信號(hào)諧振放大器。任務(wù)分析高頻小信號(hào)諧振放大器的作用、電路組成、及工作原理，與

2、低頻小信號(hào)放大電路是基本一致的。不同的是：一是在高頻小信號(hào)諧振放大器中，所放大信號(hào)的頻率遠(yuǎn)比低頻放大電路信號(hào)頻率高；二是高頻小信號(hào)諧振放大器的頻寬是窄帶（要求只放大某一中心頻率的載波信號(hào)）。因此，首先在電路組成上應(yīng)將低頻放大電路中的低頻三極管換成具有更高截止頻率的高頻三極管，將集電極負(fù)載換成了LC選頻網(wǎng)絡(luò)；再是在電路分析與設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)考慮電路的高頻特性與選頻特性。高頻小信號(hào)諧振放大器的核心元件是高頻小功率晶體管和LC并聯(lián)諧振回路。相關(guān)知識(shí)一、高頻小功率晶體管與LC并聯(lián)諧振回路1．高頻小功率晶體管高頻小信號(hào)放大電路中采用的高頻小功率晶體管與低頻小功率晶體

3、管不同，主要區(qū)別是工作截止頻率不同。低頻晶體管只能工作在3MHz以下的頻率上，而高頻晶體管可以工作在幾十到幾百兆赫茲，甚至更高的頻率上。目前高頻小功率晶體管工的作頻率可達(dá)幾千兆赫，噪聲系數(shù)為幾個(gè)分貝。高頻小功率晶體管的作用與低頻小功率晶體管一樣，工作在甲類工作狀態(tài)，起電流放大作用。2．LC并聯(lián)諧振回路在接收機(jī)的各級(jí)高頻小信號(hào)放大器中，利用LC并聯(lián)諧振回路的選頻作用，對(duì)諧振點(diǎn)頻率的電流信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗，而且是純電阻性的，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，而對(duì)失諧點(diǎn)頻率的電流信號(hào)呈現(xiàn)很小的阻抗，抑制失諧點(diǎn)頻率電流信號(hào)的輸出，起到選擇出所需接收的信號(hào)，抑制無用的

4、信號(hào)和干擾的目的。二、小信號(hào)諧振放大器的分類按調(diào)諧回路劃分：?jiǎn)握{(diào)諧回路放大器、雙調(diào)諧回路放大器和參差調(diào)諧回路放大器。按所用器件劃分：晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器和集成電路放大器。按器件連接方式劃分：共基、共射與共集電極放大器或共源、共漏與共柵極放大器。三、高頻小信號(hào)諧振放大器的主要性能指標(biāo)1．諧振電壓增益放大器的諧振電壓增益是指放大器在諧振頻率上的電壓增益，記為，其值可用分貝(dB）表示。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮放大器的穩(wěn)定性問題，單級(jí)放大器的增益一般為20～30dB；若增益不夠，可采用多級(jí)調(diào)諧放大器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。2．通頻帶通頻帶是指放大器的電壓增益下降到諧振電壓增

5、益的時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，一般用（或）表示。由于小信號(hào)調(diào)諧放大器所放大的一般都是已調(diào)信號(hào)，包含一定的邊頻，所以放大器必須有一定的通頻帶。如：一般調(diào)幅廣播接收機(jī)的中放通頻帶約為8KHz，調(diào)頻廣播接受機(jī)的中放通頻帶約為200KHz。3．選擇性選擇性是指放大器從各種不同頻率的信號(hào)中選出有用信號(hào)而抑制無用或干擾信號(hào)的能力。通常用“抑制比”和“矩形系數(shù)”兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)。（1）抑制比：定義為諧振電壓增益與通頻帶外指定偏離諧振頻率處的電壓增益之比值，用表示，記為????????????（dB）值越小，即衰減的分貝數(shù)越大，則放大器選擇性越好。例如：收音機(jī)的選擇性指標(biāo)就用抑制

6、比來描述，普通調(diào)幅收音機(jī)，偏離處，衰減不低于20dB；優(yōu)質(zhì)調(diào)幅收音機(jī)，偏離處，衰減不低于30～40dB；調(diào)頻收音機(jī)，偏離處，衰減不低于30dB。（2）矩形系數(shù)：用于評(píng)定實(shí)際的諧振曲線偏離（或接近）理想諧振曲線的程度，矩形系數(shù)定義為???????的值越小越好，在接近1時(shí)，說明放大器的諧振曲線就越接近于理想諧振曲線，放大器的選擇性越好。4．穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指當(dāng)組成放大器的元件參數(shù)變化時(shí)，放大器的主要性能——增益、通頻帶、選擇性的穩(wěn)定程度。常見不穩(wěn)定現(xiàn)象：增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變化、諧振曲線變形、放大器自激。5．噪聲系數(shù)（1）信噪比：用來表示噪聲對(duì)信號(hào)的

7、影響程度，電路中某處信號(hào)功率與噪聲功率之比稱為信噪比。信噪比大，表示信號(hào)功率大，噪聲功率小，信號(hào)受噪聲影響小，信號(hào)質(zhì)量好。（2）噪聲系數(shù)：用來衡量放大器噪聲對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響程度，輸入信號(hào)的信噪比與輸出信號(hào)的信噪比的比值稱為噪聲系數(shù)。在多級(jí)放大器中，最前面一、二級(jí)對(duì)整個(gè)放大器的噪聲起決定性作用，因此要求它們的噪聲系數(shù)盡量接近1。四、高頻小信號(hào)諧振放大器的分析與計(jì)算1．單級(jí)單調(diào)諧放大器（1）電路組成如圖3-2-1a）所示為一個(gè)共發(fā)射極單調(diào)諧放大器，它是一個(gè)超外差接收機(jī)中一個(gè)典型的中頻放大器。圖中，Rb1、Rb2和Re組成穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓式偏置電路，Cb、Ce

8、為中頻旁路電容，ZL為負(fù)載阻抗（或下一級(jí)的輸入阻抗），Tr1、Tr2為中頻變壓器