高頻小信號放大器

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1、第3章高頻小信號放大器第3章高頻小信號放大器3.1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

2、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。3.2晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)3.2.1形式等效電路（網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路）晶體管在高頻線性運(yùn)用時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結(jié)構(gòu)出發(fā),用集中參

3、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。圖3.2.1晶體管共發(fā)射極電路18第3章高頻小信號放大器短路導(dǎo)納參數(shù)表示晶體管在輸入端或輸出端短路時的參數(shù)。只和晶體管的特性有關(guān)，與外電路無關(guān)，所以叫內(nèi)參數(shù)。圖3．2．2晶體管y參數(shù)等效電路3.2.2混合π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

4、,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,約幾個皮法。ｇm：晶體管跨導(dǎo),幾十毫西門子以下。rb′e=(1+β0)re18第3章高頻小信號放大器Cb′e+Cb′c=3.2.3混合π等效電路參數(shù)與形式等效電路y參數(shù)的轉(zhuǎn)換3.2.4晶體管的高頻參數(shù)1)截止頻率fβ圖3.2.4β截止頻率和特征頻率2)特征頻率fT3)最高振蕩頻率fmax當(dāng)f>fmax時，無論用什么辦法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。3.3單調(diào)諧回路諧振放

5、大器18第3章高頻小信號放大器(a)原理性電路圖3.3.1單調(diào)諧回路諧振放大器的原理圖與等效電路(b)等效電路圖3.3.1單調(diào)諧回路諧振放大器的原理圖與等效電路求輸出導(dǎo)納時,將電流源開路,電壓源短路,從圖中可得:18第3章高頻小信號放大器3.3-1電壓增益圖3.3.2折合到LC回路的等效電路諧振時匹配時Gp很小18第3章高頻小信號放大器3.3.2功率增益ApP0是輸出端負(fù)載gi2的功率，Pi是放大器的輸入功率。3.3.5調(diào)諧時的簡化電路兩個晶體管相同時,如果回路本身損耗Gp與p12goe相比可以忽略，則匹配條件為：p12go1=p22gi218

6、第3章高頻小信號放大器3.3.3通頻帶與選擇性18第3章高頻小信號放大器電壓增益還可用通頻帶表示:單調(diào)諧放大器的選擇性。放大器的選擇性是用矩形系數(shù)來表示的。例3．1在圖中,已知工作頻率ｆ＝３０MHz,晶體管采用３ＤＧ４７型高頻管。ＶCE＝６Ｖ,ＩE＝２mA時，其Ｙ參數(shù)數(shù)值如下：gie=1.2mS,Cie=12pF；goe=400μS,Coe=9.5pF；

7、yfe

8、=58.3mS,φfe=-22°；

9、yre

10、=310μS,φre=-88.8°,回路電感Ｌ＝１.４μH,接入系數(shù)p1＝１,p2＝０.３,Ｑ0＝１００。負(fù)載是另一級相同的放大器。求諧振

11、電壓增益振幅Ａv0和通頻帶2Δf07，并求回路電容Ｃ是多少時,才能使回路諧振？18第3章高頻小信號放大器解：所以Gp/=GP+p21goe+p22gie2=3.84×10-5+400×10-6+0.32×12×10-3=0.55×10-3S從而Au0=18第3章高頻小信號放大器例3-2某單調(diào)諧回路諧振放大器如圖所示，其晶體管T1、T2的Y參數(shù)為：yie=(1.2+j4.3)ms,yre=(-0.15-j0.05)ms,yfe=(44-j22)ms,yoe=(0.4+j0.8)ms。中頻變壓器的線圈匝數(shù)為：N12=5匝，N23=2匝，N4

12、5=3匝。外接電容為C=18pF,中心頻率f0=34.75MHZ,Q0=60。若要使通頻帶寬度2Δf0.7=6.5MHZ,試問需要外接多大的并聯(lián)電阻R