1、第三章第三章 高頻小信號放大器高頻小信號放大器無線電設(shè)備中無線電設(shè)備中第一節(jié)：概述第一節(jié)：概述第二節(jié)：晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)第二節(jié)：晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)第三節(jié)：單調(diào)諧回路諧振放大器第三節(jié)：單調(diào)諧回路諧振放大器第四節(jié)：多級單調(diào)諧回路諧振放大器第四節(jié)：多級單調(diào)諧回路諧振放大器第五節(jié)：雙調(diào)諧回路諧振放大器第六節(jié)：諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施第六節(jié)：諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施第七節(jié)：諧振放大器的常用電路和集成電路諧振放大器第八節(jié)：場效應(yīng)管高頻小信號放大器（自學(xué)）第九節(jié)：放大器中的噪聲第九節(jié)：放大器中的噪聲第十節(jié)：噪聲的表示和計算方法第十節(jié)：噪聲的表示和計算方法第三章第三章 高頻小信

2、號放大器高頻小信號放大器本章重點本章重點1、晶體管在高頻小信號時的等效電路形式等效電路與混合 型等效電路。 2、單調(diào)諧回路振蕩放大器的電壓增益、功率增益、通頻帶與選擇性的計算。3、諧振放大器工作不穩(wěn)定的原因與穩(wěn)定措施。4、晶體管放大器產(chǎn)生噪聲的來源5、噪聲的表示方法：噪聲系數(shù)、噪聲溫度、靈敏度、等效噪聲帶寬 高頻小信號放大器的特點：高頻小信號放大器的特點：頻率較高：頻率較高：中心頻率一般在幾百中心頻率一般在幾百kHz幾百幾百MHz 頻帶寬度在幾頻帶寬度在幾kHz幾十幾十MHz 小信號：小信號：信號較小故工作在線性范圍內(nèi)信號較小故工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器甲類放大器)概述概述第一節(jié)第一節(jié) 諧振

3、放大器諧振放大器是采用諧振回路作負載的是采用諧振回路作負載的放大器，具有放大、濾波和選頻的作用。放大器，具有放大、濾波和選頻的作用。非諧振放大器由阻容放大器和各種濾波非諧振放大器由阻容放大器和各種濾波器組成，其機構(gòu)簡單，便于集成。器組成，其機構(gòu)簡單，便于集成。第一節(jié) 放大器的電壓增益下降到最大值的放大器的電壓增益下降到最大值的0.707（即（即1/ ）倍時，所對應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通）倍時，所對應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用頻帶，用 表示。表示。2 f0.7也稱為也稱為3分貝帶寬。分貝帶寬。27 . 02 fB2、通頻帶、通頻帶iVVAoV電電壓壓增增益益：ioPPPA功功率率增增益益

4、：ioVlg20VVAioplg10PPA 高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標(biāo)高頻小信號放大器的主要質(zhì)量指標(biāo)1、 增益（放大系數(shù)）增益（放大系數(shù)）分貝表示：分貝表示：3、 選擇性選擇性 從各種不同頻率信號的總和中選出有用信號，抑從各種不同頻率信號的總和中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的選擇性。制干擾信號的能力稱為放大器的選擇性。選擇性常采選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。用矩形系數(shù)和抑制比來表示。 矩形系數(shù)：矩形系數(shù)：表示對表示對鄰道干擾的抑制能力鄰道干擾的抑制能力7 .01 .01 .022ffKr7 . 001. 0r0.0122ffK f AV/AVo 2f0.1 2f0.7

5、理想 0.1 0.7 1 實際 2 f0.1、2 f0.01分別為放大倍數(shù)下降至分別為放大倍數(shù)下降至0.1和和0.01處處的帶寬，的帶寬，Kr愈接近于愈接近于1越好。越好。第一節(jié) f AV0 f0 A AVn fn 抑制比抑制比(抗拒比抗拒比)：表示對某個干擾信號表示對某個干擾信號fn 的抑制能的抑制能力，用力，用dn表示。表示。vnv0nAAdAvn ：為干擾信號的放大倍數(shù)為干擾信號的放大倍數(shù)Av0 ：為諧振點為諧振點 f0的放大倍數(shù)的放大倍數(shù) 指當(dāng)放大電路的工作狀態(tài)、元件參數(shù)指當(dāng)放大電路的工作狀態(tài)、元件參數(shù)等發(fā)生可能的變化時，放大器主要性能的穩(wěn)等發(fā)生可能的變化時，放大器主要性能的穩(wěn)定程度。

6、定程度。 為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級增益，選擇內(nèi)反饋小的晶措施，即限制每級增益，選擇內(nèi)反饋小的晶體管，應(yīng)用中和或失配方法等。體管，應(yīng)用中和或失配方法等。4、工作穩(wěn)定性、工作穩(wěn)定性)(/)(/nosonisiF輸輸出出信信噪噪比比輸輸入入信信噪噪比比PPPPN 5、噪聲系數(shù)、噪聲系數(shù)放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示：放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示：NF越接近越接近1越好越好 在多級放大器中，前二級的噪聲對整個放大器的噪在多級放大器中，前二級的噪聲對整個放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)

7、盡量小。第一節(jié)晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)晶體管高頻小信號等效電路與參數(shù)一、形式等效電路一、形式等效電路(網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路)為為自自變變量量和和輸輸出出電電壓壓設(shè)設(shè)輸輸入入電電壓壓21VV212211VyVyIVyVyIoefereie2121:VVyyyyIIoefereie即即1I2I1V2V第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)211VyVyIreie212VyVyIoefe22VYILIsYsYL信號源+v2 -+v1 -I2I1IsIsYsYieYoeYL+v1 -+v2 -I2I1yrev2yfev1晶體管YLYOIs第二節(jié)22IV 與消去消去 得：得：11VYyyyyILoefer

8、eie因此輸入導(dǎo)納為：因此輸入導(dǎo)納為：LoefereieiYyyyyVIY11 上式說明，輸入導(dǎo)納上式說明，輸入導(dǎo)納 與負載與負載 有關(guān)，這反映有關(guān)，這反映了晶體管有內(nèi)部反饋，而這個內(nèi)部反饋是由反向傳輸了晶體管有內(nèi)部反饋，而這個內(nèi)部反饋是由反向傳輸導(dǎo)納導(dǎo)納 所引起的。所引起的。iYLYrey11IV 與消去消去 得：得：22VYyyyyIsiefereoe求輸出導(dǎo)納時，應(yīng)將信號電流源開路，因而：求輸出導(dǎo)納時，應(yīng)將信號電流源開路，因而：11VYIs 上式說明，輸出導(dǎo)納上式說明，輸出導(dǎo)納 與信號源導(dǎo)納與信號源導(dǎo)納 有關(guān)，有關(guān)，這也反映了晶體管有內(nèi)部反饋，而這個內(nèi)部反饋也是這也反映了晶體管有內(nèi)部反饋

9、，而這個內(nèi)部反饋也是由由 所引起的。所引起的。oYsYrey第二節(jié)2I最后，消去最后，消去 ，可得電壓增益為：，可得電壓增益為：LoefevYyyVVA12 上式說明，晶體管的正向傳輸導(dǎo)納越大，上式說明，晶體管的正向傳輸導(dǎo)納越大，則放大器的增益也越大。則放大器的增益也越大。二、混合二、混合等效電路等效電路參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路：把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中元：把晶體管內(nèi)部的物理過程用集中元器件器件RLC表示的這種物理模型的方法所涉及到的物表示的這種物理模型的方法所涉及到的物理等效電路。理等效電路。第二節(jié) Cb c將輸出的交流電壓反饋一部分到輸入端，可將輸出的交流電壓反饋一部分到輸入端，可能引

10、起自激，能引起自激， rbb 在共集在共集電電極電路中引起高頻反饋，極電路中引起高頻反饋，降低晶體管的電流放大系數(shù)，所以希望它們盡量小。降低晶體管的電流放大系數(shù)，所以希望它們盡量小。)(26/ )(/0mVmAIrgCebm混合混合等效電路各參數(shù)：等效電路各參數(shù)：集、射極間電阻；集、射極間電阻；基區(qū)電阻；基區(qū)電阻；集電極電容；集電極電容；發(fā)射結(jié)電容；發(fā)射結(jié)電容；集電極電阻；集電極電阻；基、射極間電阻；基、射極間電阻；cebbcbebcbebrrrcrr示示為為：晶晶體體管管的的跨跨導(dǎo)導(dǎo)，可可以以表表mg電流發(fā)生器；電流發(fā)生器；晶體管放大作用的等效晶體管放大作用的等效ebmVg第二節(jié)三、混合三、

11、混合等效電路參數(shù)與形式等等效電路參數(shù)與形式等效電路效電路y參數(shù)的轉(zhuǎn)換參數(shù)的轉(zhuǎn)換第二節(jié))(1cbebbbCCr011ie2VVIyieieCjg012fe2VVIybbcbebm)(j1rCCg022oe1VVIyoeoejCgbbebcbj1jrCC021re1VVIymfegycbrejCycbceoejCgy)(jcbebebieCCgy)(2cbebmTCCgff第二節(jié)cbbbebcb021rembbcbebm012fejj1j)(j112CrCCVIygrCCgVIyVV 表示輸出電壓對輸入電流的控制作用表示輸出電壓對輸入電流的控制作用（反向控制）；（反向控制）； 表示輸入電壓對輸出電

12、流的表示輸入電壓對輸出電流的控制作用（正向控制）。控制作用（正向控制）。 越大越大, , 表示晶體管表示晶體管的放大能力越強；的放大能力越強； 越大越大, ,表示晶體管的內(nèi)部表示晶體管的內(nèi)部反饋越強。反饋越強。 的存在的存在, , 對實際工作帶來很大危害對實際工作帶來很大危害, , 是諧振放大器自激的根源是諧振放大器自激的根源, , 同時也使分析過程變同時也使分析過程變得復(fù)雜得復(fù)雜, , 因此應(yīng)盡可能使其減小因此應(yīng)盡可能使其減小, , 或削弱它的影或削弱它的影響。響。feyreyfeyreyreyfey第二節(jié)參數(shù)方程為：參數(shù)方程為： crebiebUyUyIcoebfecUyUyI)(1)(1

13、 )(1)(1)(1)(cbebebbbebebmbbcboecbebebbbcbrecbebebbbcbmfecbebebbbcbebebieCCjgrCjggrCjyCCjgrCjyCCjgrCjgyCCjgrCCjgy第二節(jié) 晶體管的參數(shù)可以通過測量得到。晶體管的參數(shù)可以通過測量得到。根據(jù)參數(shù)方程根據(jù)參數(shù)方程, , 分別使輸出端或輸入端分別使輸出端或輸入端交流短路交流短路, , 在另一端加上直流偏壓和交流在另一端加上直流偏壓和交流信號信號, , 然后測量其輸入端或輸出端的交流然后測量其輸入端或輸出端的交流電壓和交流電流電壓和交流電流, , 代入就可求得。代入就可求得。顯然顯然, , 在高

14、頻工作時由于晶體管結(jié)電容不可忽略在高頻工作時由于晶體管結(jié)電容不可忽略, , 參數(shù)是一個復(fù)數(shù)。晶體管參數(shù)中輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)參數(shù)是一個復(fù)數(shù)。晶體管參數(shù)中輸入導(dǎo)納和輸出導(dǎo)納通常可寫成用電導(dǎo)和電容表示的直角坐標(biāo)形式納通常可寫成用電導(dǎo)和電容表示的直角坐標(biāo)形式, , 而而正向傳輸導(dǎo)納和反向傳輸導(dǎo)納通常可寫成極坐標(biāo)形式正向傳輸導(dǎo)納和反向傳輸導(dǎo)納通常可寫成極坐標(biāo)形式, , 即即: :yie=gie+jCie yoe=goe+jCoeyfe=|yfe|fe yre=|yre|re 隨著工作頻率下降到隨著工作頻率下降到低頻值低頻值 0的的 時的頻率時的頻率四、晶體管的高頻參數(shù)四、晶體管的高頻參數(shù)1、截止頻率截止頻

15、率212001,1ffffj由由于于顯然顯然 01，在頻率為，在頻率為f時時,| |雖然下降到原來的雖然下降到原來的但是仍然比但是仍然比1大的多大的多,因此晶體管還能起到放大的作用。因此晶體管還能起到放大的作用。21第二節(jié)電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)與與f 的關(guān)系：的關(guān)系：201ff故可以粗略計算在某工作頻率下的電流放大系數(shù)。故可以粗略計算在某工作頻率下的電流放大系數(shù)。Tffff,ffTffT或或者者2、特征頻率、特征頻率fT1120ff120ffT 當(dāng)頻率增高，當(dāng)頻率增高，|下降到下降到1時的頻率。時的頻率。由于由于 01 ，所以，所以fT 0 第二節(jié)3、 最高振蕩頻率最高振蕩頻率fmaxcbe

16、bbbmCCrgfmax421可以證明可以證明:晶體管的功率增益晶體管的功率增益Ap=1時的工作頻率時的工作頻率 fmax表示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。表示晶體管所能夠適應(yīng)的最高極限頻率。在此工作頻率時晶體管已經(jīng)不能得到功率放大。在此工作頻率時晶體管已經(jīng)不能得到功率放大。 當(dāng)當(dāng)f fmax時時,無論使用什么方法都不能使晶體管無論使用什么方法都不能使晶體管產(chǎn)生振蕩。產(chǎn)生振蕩。fffTmax:頻率參數(shù)的關(guān)系頻率參數(shù)的關(guān)系第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)11ieieieCjgy單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-出于分析

17、的方便，假定晶體管不存在內(nèi)反饋，即出于分析的方便，假定晶體管不存在內(nèi)反饋，即yre=0。oe1oe1oejCgyie2ie2LjCgY其中其中第三節(jié)一、電壓增益一、電壓增益32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-把晶體管集電極回路和負載折合到振蕩回路兩端把晶體管集電極回路和負載折合到振蕩回路兩端ie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpGGp2ie2ieL1oe1oeoejjCgyCgyoe1oe1oejCgyie2ie2LjCgY其中：其中：第三節(jié)+v31-32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31

18、-+v21-be312iovvvvvpA31254vvvpoLCGyppj1jvbefe131vie2ie2Loe1oe1oejjCgyCgyie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpGGp其中：其中：第三節(jié)p1yfevbe+v31-LjCjGyppApfev121be312iovvvvvpALjCjGvypvpbefe1131ie2ie2Loe1oe1oejjCgyCgyie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpGGp其中：其中：第三節(jié)p1yfevbe+v31-LjCjGyppAPfev121諧振時諧振時2ie22oe121pfe21fe210gpgp

19、GyppGyppAPvgpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-第三節(jié)諧振時諧振時2ie22oe121pfe21fe210gpgpGyppGyppAPvp1yfevbe+v31-gpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-匹配條件匹配條件2ie22oe121pgpgpG22ie22oe121pGgpgp22112,2ipopgGpgGp匹配時的電壓增益匹配時的電壓增益21max2)(iofevoggyA第三節(jié)二、功率增益二、功率增益 整個收、發(fā)機系統(tǒng)的功率增益是其一項整個收、發(fā)機系統(tǒng)的功率增益是其一項重要性能指標(biāo)，因此需要考慮高頻小信號放重要性能指標(biāo)，因此需要考慮

20、高頻小信號放大器的功率增益水平。由于在非諧振點上計大器的功率增益水平。由于在非諧振點上計算功率十分復(fù)雜，且一般用處不大，故主要算功率十分復(fù)雜，且一般用處不大，故主要討論諧振時的功率增益。討論諧振時的功率增益。 放大器的輸入功率放大器的輸入功率上獲得的功率上獲得的功率輸出端負載輸出端負載(諧振時）(諧振時）：iie2oioP0gPPPPA；1ie2iigVP ；2ie2oogVP 電導(dǎo)。電導(dǎo)。是下一級晶體管的輸入是下一級晶體管的輸入2ieg導(dǎo)導(dǎo)。是是本本級級晶晶體體管管的的輸輸入入電電1ieg第三節(jié)ie2221oe21p0gpgpGioPoPPA故故：1ie2ie2ioggVVie12ie2ie

21、12ie22fe2221)()(yggAggGppvop1oeie12feie2221oe21ie1ie22fe22211ie2ie22ie221oe212fe2221maxP044ggygpgpggyppgggpgpyppA討論：討論：則可得最大功率增益為：則可得最大功率增益為： gpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-i)如果設(shè)如果設(shè)LC調(diào)諧回路自身元件無損耗，且調(diào)諧回路自身元件無損耗，且輸出回路傳輸匹配輸出回路傳輸匹配即：即：ie2221oe21p0gpgpG第三節(jié)ii)如果如果LC調(diào)諧回路存在自身損耗，且輸調(diào)諧回路存在自身損耗，且輸出回路傳輸匹配出回路傳輸匹配則可得最

22、大功率增益為：則可得最大功率增益為： 1ie2ie22ie221oe212fe2221maxP0gggpgpGyppAPgpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-即：即：2022221212222121maxmax111)QQ(gpgpGgpgp)(A)(AKLieoepieoepopo插入損耗插入損耗第三節(jié)111PPK率率回回路路有有損損耗耗時時的的輸輸出出功功率率回回路路無無損損耗耗時時的的輸輸出出功功插插入入損損耗耗。；：值值空空載載值值有有載載而而QLGQQGLGCQppLp000011max0P20L20Loe1ie12femax0P)1 ()1 (4AQQQQggy

23、A1ie2ie22ie221oe212fe2221maxP0gggpgpGyppAP1ie2ie22ie221oe212fe2221maxP0gggpgpyppA)1/(1lg2001QQKL第三節(jié))1/(1lg2001QQKL)QQ(ggyALvo02io1femax12)( 上式說明，回路的插入損耗和上式說明，回路的插入損耗和QL/Q0有關(guān)。有關(guān)。QL/Q0越小，則插入損耗就越小。越小，則插入損耗就越小。考慮插入損耗后，匹配時的最大功率增益成為：考慮插入損耗后，匹配時的最大功率增益成為：此時的電壓增益為：此時的電壓增益為：202io12femax14)()QQ(ggyALpo第三節(jié)三、通頻

24、帶與選擇性三、通頻帶與選擇性 通過分析放大器幅頻特性來揭示其通過分析放大器幅頻特性來揭示其通頻帶與選擇性。通頻帶與選擇性。)2j1 (0Lfe21ffQGyppAPvPGyppAfe210v200211ffQAALvv,AAvv210如果：如果：12070ffQ.L則則可見可見越高，則通頻帶越窄。越高，則通頻帶越窄。1. 通頻帶通頻帶L.Qff0702故：故：第三節(jié)2. 選擇性（矩形系數(shù)）選擇性（矩形系數(shù)）L.LvvvvQffffQAA.AA02102000110221110，得得：，代代入入將將2002011) (QAALvv20211) (QL f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理

25、想 0.1 0.7 1 實際 7.01.01022ffKr7.01.0225.991102 單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于單調(diào)諧回路放大器的矩形系數(shù)遠大于1，其諧振，其諧振曲線和理想的矩形相差甚遠，所以其鄰道選擇性差。曲線和理想的矩形相差甚遠，所以其鄰道選擇性差。矩形系數(shù)矩形系數(shù)第三節(jié)，求：，求：。假設(shè)。假設(shè)因數(shù)因數(shù)，空載品質(zhì)，空載品質(zhì)，接入系數(shù)，接入系數(shù)，回路電感，回路電感，晶體管參數(shù)：，晶體管參數(shù)：為為路放大器中，工作頻率路放大器中，工作頻率如下圖所示的單調(diào)諧回如下圖所示的單調(diào)諧回010030904159400122135810021reoeoeieiefeyQ.p.pH.LpF.CSg

26、pFCmS.gmS.yMHz例例3.3.1 。通通頻頻帶帶3 3之之值值；諧諧振振回回路路電電容容2 2；諧諧振振時時的的電電壓壓增增益益1 17002.vfCAR1R2R3R4CCFC2C1LFLp1p2VCCGNDGND第三節(jié)解：下圖為負載等效電路：解：下圖為負載等效電路：pG（1）要求出諧振時的電壓增益，首先應(yīng)求出）要求出諧振時的電壓增益，首先應(yīng)求出 之值。之值。ieoeppgpgpRG22211假定下級用同樣的晶體管，因此假定下級用同樣的晶體管，因此SgmS.goeie40021，.LQRpk8810411021006700CLRPR4oegp21oecp21iegp22iecp22第

27、三節(jié)S105460S102130104009010881332623-p.G因而因而最后得最后得82810546010358309033210.GyppApfev（2）諧振時，回路總電容為：）諧振時，回路總電容為：F180F10180F10411021112-62720p.LC因此，外加電容為：因此，外加電容為：F172F12305990180222221pp.CPCPCCieoe第三節(jié)8 .201041102105460116730.LGQpL（3）為了求出通頻帶，應(yīng)先求出回路的）為了求出通頻帶，應(yīng)先求出回路的有載有載Q值，有：值，有：因而放大器的通頻帶為：因而放大器的通頻帶為：kHz480

28、Hz8201027070.QffL.前前后后的的通通頻頻帶帶和和增增益益。，試試比比較較并并聯(lián)聯(lián)若若思思考考：44k10RR 第三節(jié)四、級間耦合網(wǎng)絡(luò)四、級間耦合網(wǎng)絡(luò)多級單調(diào)諧回路諧振放大器多級單調(diào)諧回路諧振放大器第四節(jié)第四節(jié)若單級放大器的增益不能滿足要求，若單級放大器的增益不能滿足要求，就要采用多級放大器。就要采用多級放大器。)j ()j ()j (ioVVAv)j ()j ()j ()j ()j ()j (1)-o(oo1o2io1nnVVVVVVnAAAvvv)j ()j (21Av1Av2Avn 如果各級放大器是由完全相同的單級放大器所如果各級放大器是由完全相同的單級放大器所組成，則組成

29、，則nnAAAAA121vvvvv第四節(jié)1) 增益增益2) 通頻帶通頻帶如果放大器有如果放大器有m級，級，各級的增益為各級的增益為AV1 、AV2 、 AVm ，則總增益為：則總增益為： Am = AV1 AV2 AVm212112200mLmmffQAA如果各級放大器的增益相同，則如果各級放大器的增益相同，則mVmAA 可求得可求得m級放大器的通頻帶級放大器的通頻帶單單級級7010170212122./mL/mm.fQf第四節(jié)3）選擇性選擇性( (以矩形系數(shù)為例以矩形系數(shù)為例) )結(jié)論結(jié)論: :當(dāng)級數(shù)當(dāng)級數(shù)m增加時，放大器的矩形系數(shù)有所改善，增加時，放大器的矩形系數(shù)有所改善，但這種改善是有限

30、度的。但這種改善是有限度的。單調(diào)諧回路特點是電路簡單單調(diào)諧回路特點是電路簡單, ,調(diào)試容易調(diào)試容易, ,但選擇性差但選擇性差, ,增益和通頻帶的矛盾比較突出。增益和通頻帶的矛盾比較突出。根據(jù)定義：根據(jù)定義：，時時當(dāng)當(dāng)1 . 00VVAALmmQff011 . 01100)2(12110022117 . 01 . 01 . 0mmmmrffk: :故故第四節(jié)并并求求出出其其矩矩形形系系數(shù)數(shù)。之之值值，與與回回路路的的有有載載品品質(zhì)質(zhì)因因數(shù)數(shù)的的通通頻頻帶帶，試試求求每每一一級級若若要要求求總總的的通通頻頻帶帶。，中中心心頻頻率率三三級級單單調(diào)調(diào)諧諧中中頻頻放放大大器器L.Qfff7037002k

31、Hz82kHz465例例3.4.1解：解：122217070/m.m.f單單級級代入上式代入上式將將已知已知kHz82370m.fm，即可求得每一級的通頻帶為：即可求得每一級的通頻帶為：kHz715270.f.回路的回路的QL值為：值為：6297154652700.ffQ.L第四節(jié)5.7312110012110031311131 . 0mmrk三級的矩形系數(shù)為：三級的矩形系數(shù)為：而單級的矩形系數(shù)則為：而單級的矩形系數(shù)則為：5.991211001 . 0rk雙調(diào)諧回路諧振放大器雙調(diào)諧回路諧振放大器第五節(jié)第五節(jié)本部分的內(nèi)容自學(xué)本部分的內(nèi)容自學(xué)PAGE122 3.17PAGE122 3.17諧振放大

32、器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施諧振放大器的穩(wěn)定性與穩(wěn)定措施第六節(jié)第六節(jié) gF改變了回路的改變了回路的QL值值, bF引起回路失諧。引起回路失諧。 gF呈負呈負電導(dǎo)性時，電導(dǎo)性時，g,QL ,通頻帶通頻帶,增益也因損耗的減少而增增益也因損耗的減少而增加，即負電導(dǎo)加，即負電導(dǎo)gF供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。供給回路能量，出現(xiàn)正反饋。 當(dāng)當(dāng)gF = gs + gie（回路原有電導(dǎo)）則（回路原有電導(dǎo)）則g = 0，QL ，放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。放大器失去放大性能，處于自激振蕩工作狀態(tài)。FieLoerefeieiYyYyyyyY一、諧振放大器的穩(wěn)定性一、諧振放大器的穩(wěn)定性FjbgYFF：其其中中

33、yre的存在會導(dǎo)致自激的產(chǎn)生的存在會導(dǎo)致自激的產(chǎn)生, ,是不穩(wěn)定的原因。是不穩(wěn)定的原因。1、自激產(chǎn)生的原因、自激產(chǎn)生的原因2、放大器產(chǎn)生自激的條件、放大器產(chǎn)生自激的條件 當(dāng)當(dāng)Ys + Yi = 0 時時, 回路總電導(dǎo)回路總電導(dǎo)g = 0, 放大器產(chǎn)生自激。放大器產(chǎn)生自激。0LoerefeiesYyyyyY1)(refeLoeiesyyYyyY即即假定輸入回路和輸出回路相同假定輸入回路和輸出回路相同產(chǎn)生自激的條件產(chǎn)生自激的條件1122refejrefejLoeieseyyeGggg112refeoeLiesyygGgg：幅值條件幅值條件)(2121,refe2：相相位位條條件件refearctg

34、22refetg即即第六節(jié)第六節(jié) 當(dāng)當(dāng)S=1時產(chǎn)生自激；當(dāng)時產(chǎn)生自激；當(dāng)S1時，放大器時，放大器穩(wěn)定工作。穩(wěn)定工作。一般要求一般要求S=510。為為穩(wěn)穩(wěn)定定系系數(shù)數(shù)定定義義：fereLoeiesyyGgggS213、Av0與與S的關(guān)系的關(guān)系 當(dāng)當(dāng)f在低于在低于f0的某一點的某一點 (= 1)時時, ,可能產(chǎn)生自激。可能產(chǎn)生自激。如果令如果令gs+gie=g1，goe+GL=g2，代入穩(wěn)定系數(shù)，代入穩(wěn)定系數(shù)S則有：則有：refeVCSyAgg00212：則則有有若若，refeSVC.y)(AS=0052，5時時當(dāng)當(dāng) 2021refeCygg20 gyAfeVfereLoeiesyyGgggS)1

35、)()(2用晶體管用晶體管CG30做一個做一個30MHz的中頻放的中頻放大器，當(dāng)工作電壓大器，當(dāng)工作電壓Vce=8V，Ie=2mA時，時，其其Y參數(shù)是：參數(shù)是： Yie=(2.86+j3.4)mS; Yre=(0.08-j0.3)mS; Yfe=(26.4-j36.4)mS;Yoe=(0.2+j1.3)mS。求此放大器的穩(wěn)定電壓增益求此放大器的穩(wěn)定電壓增益Av0，要求，要求穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定系數(shù)S5。例例3.6.1解：依題意，取解：依題意，取S=5; ;97.444 .364 .2622fey3 . 00reCre0feV02.5)(CyAS75. 7第六節(jié)第六節(jié)二、單向化二、單向化 由于由于yre

36、的存在，晶體管是一個雙向的存在，晶體管是一個雙向的器件，增強放大器的穩(wěn)定性可以考的器件，增強放大器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。慮晶體管的單向化。單向化的方法有：單向化的方法有：中和法中和法 消除消除yre的反饋的反饋失配法失配法 增大增大GL或或gs的數(shù)值，使輸入和輸?shù)臄?shù)值，使輸入和輸 出回路與晶體管匹配。出回路與晶體管匹配。 電橋平衡時，電橋平衡時，CD兩端的回路電壓兩端的回路電壓 不會反射到不會反射到AB兩端兩端,即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。AL1L2BCbcCNVi+BAViCN+VoCbcCDL1L20VNCCLL11cb21cb21cb21NCNNCLLC(1

37、) (1) 中和法：中和法： 在放大器線路中插入一個外加的反在放大器線路中插入一個外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。反饋互相抵消。具體線路：具體線路：第六節(jié)LoerefeieiYyyyyYsierefeoeLyyyyyYiesyyierefeoeyyyyYL 信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻抗匹配；晶體管輸出端負載不與本級晶體管的輸出晶體管輸出端負載不與本級晶體管的輸出阻抗匹配。阻抗匹配。 原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減原理：由于阻抗不匹配，輸出電壓減小，反饋到輸入電路的影響也隨之減小。小，反饋到輸入電路的影

38、響也隨之減小。使增益下降，提高穩(wěn)定性。使增益下降，提高穩(wěn)定性。oeLyY 晶體管實現(xiàn)單向化，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失晶體管實現(xiàn)單向化，只與管子本身參數(shù)有關(guān)，失配法一般采用共發(fā)共基級聯(lián)放大配法一般采用共發(fā)共基級聯(lián)放大. .則則(2) 失配法失配法第六節(jié) 中和法：中和法： 優(yōu)點：簡單，增益高優(yōu)點：簡單，增益高 缺點：只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶缺點：只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶 因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不 適于批量生產(chǎn)。適于批量生產(chǎn)。 對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變 化沒有改善效果。化沒有改善效

39、果。(3)中和法與失配法比較中和法與失配法比較 失配法：失配法： 優(yōu)點：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響；優(yōu)點：性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作；頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作； 生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于批量生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于批量生產(chǎn)。 缺點：增益低。缺點：增益低。 第六節(jié)諧振放大器的常用電路和集諧振放大器的常用電路和集成電路諧振放大器成電路諧振放大器第七節(jié)第七節(jié)本部分的內(nèi)容自學(xué)本部分的內(nèi)容自學(xué)放大器中的噪聲放大器中的噪聲自然噪聲自然噪聲人為噪聲人為噪聲噪聲噪聲干擾干擾噪聲與干擾的分類噪聲與干擾的分類熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲熱噪聲、散

40、粒噪聲、閃爍噪聲交流噪聲、感應(yīng)噪聲、接觸不良噪聲交流噪聲、感應(yīng)噪聲、接觸不良噪聲自然干擾自然干擾人為干擾人為干擾天電干擾、宇宙干擾、大地干擾天電干擾、宇宙干擾、大地干擾工業(yè)干擾、無線電器的干擾工業(yè)干擾、無線電器的干擾第九節(jié)第九節(jié)一一、 內(nèi)部內(nèi)部噪聲的來源及特點噪聲的來源及特點1.1.電阻熱噪聲電阻熱噪聲電阻內(nèi)由電子熱運動造成的噪聲。電阻內(nèi)由電子熱運動造成的噪聲。(1)(1)電阻熱噪聲的特點及計算電阻熱噪聲的特點及計算 在一段相當(dāng)長的觀測時間內(nèi)，噪聲電流在一段相當(dāng)長的觀測時間內(nèi)，噪聲電流( (或電壓或電壓) ) 的平均值趨于零；的平均值趨于零；ttvn0 頻譜極寬，且各個頻率分量的強度都相等；頻

41、譜極寬，且各個頻率分量的強度都相等； 衡量起伏噪聲的強度用噪聲電壓均方值表示：衡量起伏噪聲的強度用噪聲電壓均方值表示：dttvTvTnTn)(1lim 0 22 熱噪聲功率譜密度：熱噪聲功率譜密度：)/HzV(4)(2kTRfS第九節(jié) 假設(shè)假設(shè)Bn為放大器的等效帶寬，則為放大器的等效帶寬，則電阻電阻熱噪聲電壓的均方值：熱噪聲電壓的均方值：頻帶越寬，溫度越高，阻值越大，噪聲電壓就越大。頻帶越寬，溫度越高，阻值越大，噪聲電壓就越大。nnnkTRBBfSv4)(2例例4.9.1已知一放大器的等效噪聲帶寬為已知一放大器的等效噪聲帶寬為100kHz，求，求1k電阻工作在電阻工作在300K時的熱噪聲電壓為

42、多少？時的熱噪聲電壓為多少？解：解：nnkTRBv42V29. 110103001038. 145323第九節(jié)例例4.9.2 試求兩個處于試求兩個處于相同溫度的電阻相同溫度的電阻R1和和R2并聯(lián)后，在頻并聯(lián)后，在頻帶帶Bn內(nèi)總的均方值內(nèi)總的均方值噪聲電壓。噪聲電壓。解：解：1214RkTBinn2224RkTBinnnnnnnkTRBRBRRkTRiiv4)11(4)(221222212(2)(2)電阻的噪聲等效電路電阻的噪聲等效電路nnkTRBva4)(2nnkTgBib4)(2第九節(jié) 各電極的體電阻各電極的體電阻(基極體電阻基極體電阻)自由電子熱運動產(chǎn)生自由電子熱運動產(chǎn)生的噪聲。的噪聲。(

43、1) 晶體管的噪聲晶體管的噪聲 電阻熱噪聲電阻熱噪聲nbbbbBkTrv 42 散粒散粒(彈彈)噪聲噪聲由于載流子隨機起伏流動產(chǎn)生的噪聲。由于載流子隨機起伏流動產(chǎn)生的噪聲。02)(qIfSI 分配噪聲分配噪聲載流子在基區(qū)分配比例隨機變化所產(chǎn)生的噪聲。載流子在基區(qū)分配比例隨機變化所產(chǎn)生的噪聲。 由于半導(dǎo)體材料及制造工藝水平造成表面清潔處理由于半導(dǎo)體材料及制造工藝水平造成表面清潔處理不好而引起的噪聲。不好而引起的噪聲。二、電子器件的噪聲二、電子器件的噪聲(白噪聲白噪聲)(白噪聲白噪聲) 閃爍噪聲閃爍噪聲( 噪聲噪聲) (有色噪聲有色噪聲)f1第九節(jié)(2) 場效應(yīng)管的噪聲場效應(yīng)管的噪聲 溝道熱噪聲溝

44、道熱噪聲 由導(dǎo)電溝道內(nèi)的電子的不規(guī)則熱運動由導(dǎo)電溝道內(nèi)的電子的不規(guī)則熱運動所引起的噪聲。所引起的噪聲。nfsndBkTgi42gfs：場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)。：場效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移跨導(dǎo)。柵極散粒噪聲柵極散粒噪聲由于柵極內(nèi)電荷不規(guī)則起伏引起的噪聲。由于柵極內(nèi)電荷不規(guī)則起伏引起的噪聲。nGngBqIi22IG：柵極漏泄電流。：柵極漏泄電流。 柵極感應(yīng)噪聲柵極感應(yīng)噪聲 溝道中的起伏噪聲通過溝道與柵極之間的電容，在溝道中的起伏噪聲通過溝道與柵極之間的電容，在柵極上感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。柵極上感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲。 與晶體管一樣，場效應(yīng)管也存在與晶體管一樣，場效應(yīng)管也存在 噪聲，其產(chǎn)生機理噪聲，其產(chǎn)生機理和形態(tài)與晶體管大致相

45、同。和形態(tài)與晶體管大致相同。f1 閃爍噪聲閃爍噪聲( 噪聲噪聲)f1第九節(jié)噪聲的表示計算方法噪聲的表示計算方法第十節(jié)第十節(jié))(/)(/nosonisi輸輸出出信信噪噪比比輸輸入入信信噪噪比比PPPPFn放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示：放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示：NF越接近越接近1越好越好用分貝數(shù)表示：用分貝數(shù)表示：)/PP/PP()(FnosonisidBnlg10 噪聲系數(shù)通常只適用線性放大器。因非線性電噪聲系數(shù)通常只適用線性放大器。因非線性電路會產(chǎn)生信號和噪聲的頻率變換，噪聲系數(shù)不能反路會產(chǎn)生信號和噪聲的頻率變換，噪聲系數(shù)不能反映系統(tǒng)的附加的噪聲性能。映系統(tǒng)的附加的噪聲性能。一、噪

46、聲系數(shù)一、噪聲系數(shù)第十節(jié)pninosisoninonAPP/PP/PPF也可寫成另一種形式：也可寫成另一種形式：式中，式中， 為放大器的功率增益。為放大器的功率增益。sisop/PPA 用用 表示信號源內(nèi)阻產(chǎn)生的噪聲通表示信號源內(nèi)阻產(chǎn)生的噪聲通過放大器放大后在輸出端所產(chǎn)生的噪聲功率。過放大器放大后在輸出端所產(chǎn)生的噪聲功率。pninoAPP因此有：因此有：nonononononononPPPPPPPF1放大器本身放大器本身產(chǎn)生的噪聲產(chǎn)生的噪聲在輸出端上在輸出端上呈現(xiàn)的噪聲呈現(xiàn)的噪聲功率功率 實際上放大器總是要產(chǎn)生噪聲的，實際上放大器總是要產(chǎn)生噪聲的，即即 ，因此，因此， 。 越大，表越大，表示放

47、大器本身的噪聲越大。示放大器本身的噪聲越大。0noP1nFnF第十節(jié) 為了計算和測量的方便，噪聲系數(shù)也可為了計算和測量的方便，噪聲系數(shù)也可以用額定功率和額定功率增益的關(guān)系來定義。以用額定功率和額定功率增益的關(guān)系來定義。 為了使信號源有最大輸出功率，必須使放大器的為了使信號源有最大輸出功率，必須使放大器的輸入電阻輸入電阻Ri與信號源內(nèi)阻與信號源內(nèi)阻Rs相匹配，即相匹配，即Ri=Rs。sssiRVP42額定輸入信號功率：額定輸入信號功率：放大器放大器sRsv2nviRoRLRnisiPPnosoPPPAnF第十節(jié)nsnssnnifkTRfkTRRvP4442額定輸入噪聲功率為：額定輸入噪聲功率為：

48、額定功率增益：額定功率增益：sisoPHPPA放大器的輸入端和輸出放大器的輸入端和輸出端分別匹配時（端分別匹配時（Ri=Rs、Ro=RL）的功率）的功率 與額定功率的概念相同，放大器不匹配時，仍然與額定功率的概念相同，放大器不匹配時，仍然存在額定功率增益。因此，噪聲系數(shù)存在額定功率增益。因此，噪聲系數(shù)Fn也可定義為：也可定義為：PHnnonosonisinAfkTP/PP/PPF第十節(jié)二、噪聲溫度二、噪聲溫度 表示放大器內(nèi)部噪聲的另一種方法是將表示放大器內(nèi)部噪聲的另一種方法是將內(nèi)部噪聲折算到輸入端，放大器本身則被認內(nèi)部噪聲折算到輸入端，放大器本身則被認為是沒有噪聲的理想器件。為是沒有噪聲的理想

49、器件。niP 若折算到輸入端后的額定輸入噪聲功率為若折算到輸入端后的額定輸入噪聲功率為 ，則經(jīng)放大后的額定輸出噪聲功率則經(jīng)放大后的額定輸出噪聲功率 。考。考慮到原有的噪聲慮到原有的噪聲 ，若以，若以 代表代表 ，并令并令 ，則：，則：PHninoAPP2nnifkTP1noPPHniAPninifkTPTTfkTAfkTAPPPPPPPFinPHniPHnononononononon111121211TFTni1iT噪聲溫度噪聲溫度注：用注：用TiTi表示噪聲比用噪聲系表示噪聲更準(zhǔn)確。表示噪聲比用噪聲系表示噪聲更準(zhǔn)確。第十節(jié)三、多級放大器的噪聲系數(shù)三、多級放大器的噪聲系數(shù)111PHnnnoAF

50、fkTP第一級額定輸出噪聲功率為：第一級額定輸出噪聲功率為：而：而：111PHnnnoAfkTPP第一級放大器本身產(chǎn)生的輸出噪聲功率第一級放大器本身產(chǎn)生的輸出噪聲功率經(jīng)放大后的信號源噪聲功率經(jīng)放大后的信號源噪聲功率sRsvnfkT1noP2noP11npHFA22npHFA第十節(jié)111111111PHnnPHnPHnnPHnnonAfkTFAfkTAFfkTAfkTPP因此：因此： 同理，第二級放大器本身附加輸出的噪同理，第二級放大器本身附加輸出的噪聲功率為：聲功率為：2221PHnnnAfkTFP所以，第二級放大器額定輸出噪聲功率為：所以，第二級放大器額定輸出噪聲功率為：2221122212

51、11PHnnPHPHnnPHnnPHnonoAfkTFAAFfkTAfkTFAPP二級放大器的噪聲系數(shù)二級放大器的噪聲系數(shù)為：為：121212221122111PHnnnPHPHPHnnPHPHnnnPHnonAFFfkTAAAfkTFAAFfkTfkTAPF第十節(jié)12121312121111nPHPHPHnnPHPHnPHnnnnAAAFAAFAFFF 采用同樣的方法，可以求得采用同樣的方法，可以求得n級級聯(lián)級級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)為：放大器的噪聲系數(shù)為：四、靈敏度四、靈敏度 當(dāng)系統(tǒng)的輸出信噪比當(dāng)系統(tǒng)的輸出信噪比（Pso/Pno）給定時，有效輸入給定時，有效輸入信號功率信號功率 稱為系統(tǒng)靈敏度，與之行對應(yīng)的輸入電稱為系統(tǒng)靈敏度，與之行對應(yīng)的輸入電壓稱為最小可檢測信號。壓稱為最小可檢測信號。siP 在信號源內(nèi)阻與放大器輸入端電阻匹配時，輸入在信號源內(nèi)阻與放大器輸入端電阻匹配時，輸入信號功率為：信號功率為：sssiRVP4