概述晶體管高頻等效電路諧振放大器寬頻帶放

《概述晶體管高頻等效電路諧振放大器寬頻帶放》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、２.１概述２.２晶體管高頻等效電路２.３諧振放大器２.４寬頻帶放大器２.５集中選頻放大器２.６電噪聲２.７集成高頻放大電路的選用與實(shí)例介紹２.８章末小結(jié)第2章高頻小信號放大電路返回主目錄第2章高頻小信號放大電路2.1概述高頻小信號放大電路分為窄頻帶放大電路和寬頻帶放大電路兩大類。前者對中心頻率在幾百千赫到幾百兆赫,頻譜寬度在幾千赫到幾十兆赫內(nèi)的微弱信號進(jìn)行不失真的放大,故不但需要有一定的電壓增益,而且需要有選頻能力。后者對幾兆赫至幾百兆赫較寬頻帶內(nèi)的微弱信號進(jìn)行不失真的放大,故要求放大電路的下限截止頻率很低(有些要求到零頻即直流),上限截止頻率很高。窄頻帶放大

2、電路由雙極型晶體管(以下簡稱晶體管)、場效應(yīng)管或集成電路等有源器件提供電壓增益,LC諧振回路、陶瓷濾波器、石英晶體濾波器或聲表面波濾波器等器件實(shí)現(xiàn)選頻功能。它有兩種主要類型：以分立元件為主的諧振放大器和以集成電路為主的集中選頻放大器。寬頻帶放大電路也是由晶體管、場效應(yīng)管或集成電路提供電壓增益。為了展寬工作頻帶,不但要求有源器件的高頻性能好,而且在電路結(jié)構(gòu)上采取了一些改進(jìn)措施。高頻小信號放大電路是線性放大電路。Y參數(shù)等效電路和混合π型等效電路是分析高頻晶體管電路線性工作的重要工具,晶體管、場效應(yīng)管和電阻引起的電噪聲將直接影響放大器和整個(gè)電子系統(tǒng)的性能。本書將這兩

3、部分內(nèi)容作為高頻電路的基礎(chǔ)也在這一章里討論。2.2晶體管高頻等效電路晶體管在高頻線性運(yùn)用時(shí)常采用兩種等效電路進(jìn)行分析,一是混合π型等效電路,一是Ｙ參數(shù)等效電路。前者是從模擬晶體管的物理機(jī)構(gòu)出發(fā),用集中參數(shù)元件Ｒ、Ｃ和受控源來表示管內(nèi)的復(fù)雜關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)是各元件參數(shù)物理意義明確,在較寬的頻帶內(nèi)元件值基本上與頻率無關(guān)。缺點(diǎn)是隨器件不同而有不少差別,分析和測量不方便。因而混合π型等效電路法較適合于分析寬頻帶小信號放大器。Ｙ參數(shù)法則是從測量和使用的角度出發(fā),把晶體管作為一個(gè)有源線性雙口網(wǎng)絡(luò),用一組網(wǎng)絡(luò)參數(shù)構(gòu)成其等效電路。優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)出的表達(dá)式具有普遍意義,分析和測量方便

4、。缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與頻率有關(guān)。由于高頻小信號諧振放大器相對頻帶較窄,一般僅需考慮諧振頻率附近的特性,因而采用這種分析方法較合適。2.2.1混合π型等效電路圖2．2．1是晶體管高頻共發(fā)射極混合π型等效電路。圖中各元件名稱及典型值范圍如下：ｒbb′：基區(qū)體電阻,約１５Ω～５０Ω。ｒb′e：發(fā)射結(jié)電阻re折合到基極回路的等效電阻,約幾十歐到幾千歐。ｒb′c：集電結(jié)電阻,約１０kΩ～１０MΩ。ｒce：集電極—發(fā)射極電阻,幾十千歐以上。ｃb′e：發(fā)射結(jié)電容,約１０皮法到幾百皮法。ｃb′c：集電結(jié)電容,約幾個(gè)皮法。ｇm：晶體管跨導(dǎo),幾十毫西門子以下。由于集電結(jié)

5、電容Cb′c跨接在輸入輸出端之間,是雙向傳輸元件,使電路的分析復(fù)雜化。為了簡化電路,可以把Cb′c折合到輸入端b′、e之間,與電容Cb′e并聯(lián),其等效電容為：CM=(1+gmR′L)Cb′c(2.2.1)即把Cb′c的作用等效到輸入端,這就是密勒效應(yīng)。其中g(shù)m是晶體管跨導(dǎo),R′L是考慮負(fù)載后的輸出端總電阻,CM稱為密勒電容。另外,由于rce和rb′c較大,一般可以將其開路。這樣,利用密勒效應(yīng)后的簡化高頻混合π型等效電路如圖2.2.2所示。與各參數(shù)有關(guān)的公式如下：re=rb′e=(1+β0)reCb′e+Cb′c=其中k為波爾茲曼常數(shù),T是電阻溫

6、度(以絕對溫度K計(jì)量),IEQ是發(fā)射極靜態(tài)電流,β0是晶體管低頻短路電流放大系數(shù),fT是晶體管特征頻率。確定晶體管混合π型參數(shù)可以先查閱手冊。晶體管手冊中一般給出rbb′、Cb′c、β0和fT等參數(shù),然后根據(jù)式(2.2.2)可以計(jì)算出其它參數(shù)。注意各參數(shù)均與靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)。2.2.2Ｙ參數(shù)等效電路圖2.2.3是雙口網(wǎng)絡(luò)示意圖。雙口網(wǎng)絡(luò)即具有兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)。所謂端口是指一對端鈕,流入其中一個(gè)端鈕的電流總是等于流出另一個(gè)端鈕的電流。而四端網(wǎng)絡(luò)雖然其外部結(jié)構(gòu)與雙口網(wǎng)絡(luò)相同,但對流入流出電流沒有類似的規(guī)定,這是兩者的區(qū)別。對于雙口網(wǎng)絡(luò),在其每一個(gè)端口都只

7、有一個(gè)電流變量和一個(gè)電壓變量,因此共有四個(gè)端口變量。如設(shè)其中任意兩個(gè)為自變量,其余兩個(gè)為應(yīng)變量,則共有六種組合方式,也就是有六組可能的方程用以表明雙口網(wǎng)絡(luò)端口變量之間的相互關(guān)系。Ｙ參數(shù)方程就是其中的一組,它是選取各端口的電壓為自變量,電流為應(yīng)變量,其方程如下：其中ｙ11、ｙ12、ｙ21、ｙ22四個(gè)參數(shù)均具有導(dǎo)納量綱,且:所以Ｙ參數(shù)又稱為短路導(dǎo)納參數(shù),即確定這四個(gè)參數(shù)時(shí)必須使某一個(gè)端口電壓為零,也就是使該端口交流短路。現(xiàn)以共發(fā)射極接法的晶體管為例,將其看作一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò),如圖2．2．4所示,相應(yīng)的Ｙ參數(shù)方程為：其中,輸入導(dǎo)納反向傳輸導(dǎo)納正向傳輸導(dǎo)納輸出導(dǎo)納圖中受控

8、電流源表