55
Charpter3 Charpter3 高高高高高高高高 高高高高高高高高 § § 3.1 3.1 概概 §3.2 §3.2 概概概概概概概概概概概概概 §3.3 §3.3 概概概概概概概概概概 §3.4 §3.4 概概概概概概概概概概 §3.5 §3.5 概概概概概概概概概 §3.6 §3.6 概概概概概概概概概概概概概概概 概概概概概

Chapter 3 高频小信号放大器

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Page 1: Chapter 3  高频小信号放大器

Charpter3Charpter3 高频小信号放大器高频小信号放大器

§§3.13.1 概述§3.2 §3.2 晶体管高频小信号等效电路与参数§3.3 §3.3 单调谐回路谐振放大器§3.4 §3.4 双调谐回路谐振放大器§3.5 §3.5 谐振放大器的稳定性§3.6 §3.6 调谐放大器的常用电路与集成电路 谐振放大器

Page 2: Chapter 3  高频小信号放大器

§3.1 概述

1 高频小信号放大器的特点

① 频率较高 中心频率一般在几百 kHz到几百 MHz频

带宽度在几 khz到几十 MHz

② 小信号 信号较小故工作在线性范围内 (甲类 放大器 )

Page 3: Chapter 3  高频小信号放大器

2 高频小信号放大器的分类 按所用的材料: 晶体管( BJT) 、场效应管( FET) 、集电电路( I

C) 按频谱宽度:窄带放大器和宽带放大器 按电路形式:单级放大器和多级放大器 按负载性质:谐振放大器和非谐振放大器

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,其机构简单,便于集成。

Page 4: Chapter 3  高频小信号放大器

3 高频小信号放大器的质量指标1 增益(放大系数) 电压增益: 功率增益: 分贝表示:

2 通频带

iV

VA o

V i

0P P

PA

i

0V log20

V

VA

i

op log10

P

PA

2

7.02 fB

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。 2f 0.7 也称为 3分贝带宽。

Page 5: Chapter 3  高频小信号放大器

f f0

2f0.2 0.7

1

f

2f0.7

0V

V

A

A

0.52

1

0f

0P

P

A

A

为什么要求通频带? 放大器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,放大器增益愈小。

Page 6: Chapter 3  高频小信号放大器

3 选择性 从各种不同频率的信号的总和(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抑制比来表示。

① 矩形系数 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。

Page 7: Chapter 3  高频小信号放大器

7.0

1.01 2

2

f

fK ro

7.0

01.0r0.01 2

2

f

fK

f

AV/AVo

2f0.1

2f0.7

理想

0.1

0.7

1

实际

2f 0.1, 2f 0.01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。

Page 8: Chapter 3  高频小信号放大器

② 抑制比

n

v0n A

Ad

f

AV

f0

A

AVn

fn

表示对某个干扰信号 fn 的抑制能力,用 dn表示。

An 为干扰信号的放大倍数, Av0 为谐振点 f0的放大倍数。 例 Av0 = 100 An = 1 用分贝表示 dn(dB) = 20 lgdn

dB40dB1001

100nn )(dd

Page 9: Chapter 3  高频小信号放大器

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。故应根据需要决定主次,进行分析和讨论。

)(/

)(/

noso

nisiF 输出信号噪比

输入信号噪比PP

PPN

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: 指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程度。

Page 10: Chapter 3  高频小信号放大器

3. 2 晶体管高频小信号等效电路与参数一、形式等效电路(网络参数等效电路)

为自变量和输出电压设输入电压 21 VV

212

211

VyVyI

VyVyI

of

ri

2

1

2

1:V

Vyy

yy

I

I

of

ri

式中:导纳称为输出短路时的输入

01

1

2

Vi V

Iy

传输导纳称为输入短路时的反向0

2

1

1

Vr V

Iy

传输导纳称为输出短路时的正向0

1

2

2

Vf V

Iy

导纳称为输入短路时的输出0

2

2

1

Vo V

Iy

Page 11: Chapter 3  高频小信号放大器

二、混合 π参数等效电路 把晶体管内部的物理过程用集中原器件 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 π参数等效电路。

混合 π参数等效电路

是基极电阻bb 是发射结电阻eb 是集电结电阻cb是发射结电容ebC 是集电结电容cbC

等效电流发生器表示晶体管放大作用的ebmvg ')(26)(, '0 mVmAIgg cebmm 称为跨导

引起自激.一部分到输入端 可能将输出的交流电压反馈cbC

系数降低晶体管的电流放大,高频反馈在共集电极电路中引起'bb

Page 12: Chapter 3  高频小信号放大器

三、混合 π 等效电路的简化 混合 π 等效电路中,电容,电阻并联,在一定的频率下:

b rbb

gmVbe

b

gbc

Cbc

Cbe

c

e

•rbc 与 Cbc 引起的容抗相比 rbc 可视为开路。•rbe 与 Cbe 引起的容抗相比, rbe 可以忽略(视为开路)•rce与回路负载比较,可视为开路。

简化后的等效电路如图:

这是对工作频率较高时的简化电路,

对工作频率范围不同时,

等效电路可进行不同的简化。

频率低时可忽略电容的作用。

Page 13: Chapter 3  高频小信号放大器

四、 Y参数等效电路与混合 π 等效电路参数的转换 ( 一 ) 令 V2 = 0 ,求 yie 、 yfe 。 简化混合 π 等效电路,如图所示。 (1)

b rbb

gmVbe

b Cbc

Cbe

c

e

I

I2 I1

yie V1

V2 =0

01

1ie

2

V

V

Iy

ebbb

eb

ebbb

cbebbb

ie 111

)(

11

Yr

Y

Yr

CCjr

y

)( cbebeb CCjY

Page 14: Chapter 3  高频小信号放大器

(2)

01

2fe

2

V

V

Iy

IVgI ebm2

eb2 VgI m

ebbb

1eb

ebbb

1eb 11

Yr

VY

Yr

VV

ebbb

1m2 1

Yr

VgI

ebbb

m

01

2fe 1

1

Yr

g

V

Iy

V

)( cbebeb CCjY

V1 小引起 I 小

Page 15: Chapter 3  高频小信号放大器

( 二 ) 令 ,求 yre、 yoe (3)

01 V rbb

gmVbe

b Cbc

Cbe

c

e

I

I2I1

V1

c

V2

02

1re

1

V

V

Iy

bb

eb1

r

VI

ebbb

bbeb

bbebbbeb 1

1/

Yr

rIY

rICjgIV

2cb

ebcb

2

1VCj

YCj

VI

ebbb

2bbcbeb 1

Yr

VrCjV

ebbb

cbbb

ebbb

2bbcb1 11

Yr

VCjr

Yr

VrCjI i

ebbb

cbre 1

Yr

Cjy

ebbe CjY '

Page 16: Chapter 3  高频小信号放大器

(4)

02

2oe

1

V

V

Iy

ebbb

bmm2cb

ebbb

2bbcbm2cbebm2

11

1

Yr

rgVCj

Yr

VrCjgVCjVgII

ebbb

bbmcb

02

2oe 1

1

1Yr

rgCj

V

Iy

V

故 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 中的 Ybe 可认为相同。。

ebbe CjY '

ebcb CC ''

Page 17: Chapter 3  高频小信号放大器

晶体管的高频参数1 )截止频率

时的频率

的频值随着工作频率下降到低 210β

2

00

1

,1

ff

ff

j由于

由于 β0比 1 大的多 ,在频率为 fβ时 ,|β|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。2 )特征频率

1

1

2

0

ff

120 ffT

ffT 00 ,1 所以由于

当频率增高,使 |β| 下降到 1 时的频率。

Page 18: Chapter 3  高频小信号放大器

电流放大系数 β 与 f 的关系:

TTT fff

f

ff

ff

ff

或者,

12

0

故可以粗略计算在某工作频率下的电流放大系数。

3 )最高振荡频率 fmax1PG

cbebbb

m

CCr

gf

'''max 42

1

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,当 f>fmax时 ,无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。

fff T max:频率参数的关系

晶体管的功率增益 时的工作频率可以证明 :

Page 19: Chapter 3  高频小信号放大器

C4

R3

LF

CF

C3R2

R1 C2

P1

R4

P2

a

b

L

+

R1 、 R2 、 R3 为偏置电阻,决定工作点, LF 、 CF 为滤波电路,负压供电 C4 、 L 组成 L 、 C 谐振回路 R4 是加宽回路通频带用 Rp 是并联回路本身的损耗

所谓单调谐回路共发放大器就是晶体管共发电路和并联回路的组合。所以前面分析的晶体管等效电路和并联回路的结论均可应用。

3. 3 单调谐回路谐振放大器

Page 20: Chapter 3  高频小信号放大器

等效电路分析 因为讨论的是小信号,略去直流参数元件即可用 Y 参数等效电路模拟。

数学分析:由图可知:

YL代表由集电极 C向右看的回路导纳(对外电路而言 Vc 是上负下正,故 Ic 有一负号)

C

P1

g P2

a

b

LIs

Ys

Vi

+

Ib

gie1

yreVc

yqeVi

yoe

gie2

Vo

+

Vo

+

cIc

)3(

)2(

)1(

Lcc

Coeifec

creiieb

YVI

VyVyI

VyVyI

Page 21: Chapter 3  高频小信号放大器

i

Loe

fec V

Yy

yV

iLoe

fereieb V

Yy

yyyI

)1

(1

ie2

221

yPLj

cjgP

Y L

Loe

fereie

i

bi Yy

yyy

V

IY

(3) = (2)

(4) 代入 (1)

(4)

放大器的输入导纳 :

Page 22: Chapter 3  高频小信号放大器

放大器的质量指标

1 )电压指标i

oV V

VA

根据电压变比关系: ab2o VpV 1cab pVV c

1

2o V

p

pV

Loe

fe

i

c

Yyp

yp

V

V

p

p

1

2

1

2

i

oV V

VA

2

222

121

11iep

LL yp

LjCjG

pp

YY

Loe

fe

Loe

fe

Loe

fe

Yyp

ypp

pY

yp

yp

Yyp

yp

21

21

21

1

2

1

2VA

2

22

1iepL yp

LjCjGY

所以:

由于:

所以:

Page 23: Chapter 3  高频小信号放大器

222 ieieieoeoeoe CjgyCjgy :令

Lj

CpCpCjGpgpgp

ypp

ieoeieoe

fe

1

A22

212

22

21

21V

:所以

;, 纳和输出电容分别是放大器的输出导和其中 oeoe Cg

输入导纳和输入电容。分别是下一级放大器的和 ie2ie2 Cg

222

212

22

21 ;g ieoeieoe CpCpCCGpgpgp 令

LjCjgypp fe

1A 21V 则

Page 24: Chapter 3  高频小信号放大器

0

L

fe21V

f

fQ2j1g

yppA

:可写成

附近时在谐振角频率的导纳,当角频率式中分母视为并联回路

VA0

的失谐是工作频率对式中 000 f,2

1f fff

LC

是回路的等效品质因数

g

C0LQ

Page 25: Chapter 3  高频小信号放大器

电压增益的相关结论的函数是工作频率fVA①

,时②当 0Δf ie2

22oe

21

fe21

Σ

fe21V0 gpgpGp

yppg

yppA

。+180,180

y180

fefe

fe

而是的相差不是,因此输入和输出之间一个相角

是一个复数,它也有的相位差。此外号表明输入和输出有"-"

ofe 1800= 相位差才是V和V,③当频率较低时, io

成反比。导成正比,和回路的总电与晶体管正向传输导纳④ Σfevo gyA

Page 26: Chapter 3  高频小信号放大器

2 )功率增益

放大器的输入功率

上获得的功率输出端负载

谐振时

:Pi

ie2o

0

gP

(

);i

oP P

PG

1ie2ii gvP 2ie

22

2

ife12ie

22

2abo gp

g

VypgpVP

1

22

1

22

2

fe22

21

Po

g

g

yppG

ie

ieVo

ie

ie

g

gA

g

:故

。体管的输入导纳分别是本级和下一级晶和 ie21 gieg

)(=: dblgG10Gdb PoPo表示时用

ie222oe

21Po gpgpG =:,则匹配条件为忽略回路本身的损耗

oeie

fe

oeieie

feie

i

o

gg

y

gpgpg

ygpp

p

p

1

2

212

221

2

222

21(max)

maxPo 44G

:故最大功率增益为

ie2

2oe2

1 gPgPgg

Page 27: Chapter 3  高频小信号放大器

的作用不能忽略,考虑到在实际情况下 GpGp,

2

1

22

1

2

max 14

14

)(

O

L

ieoe

fe

ieoe

fe

Po Q

Q

gg

y

g

Gp

gg

yG

式中: 为回路有载品质因数 LgQL 01

为回路空载品质因数PO LGQ 01

称为回路的插入损耗2

1/1

O

L

Q

Q

Page 28: Chapter 3  高频小信号放大器

3 )放大器的通频带

做放大器的谐振曲线f随 而变化的曲线,叫Vo

V

A

A

2

0

Vo

V

21

1

A

A

ffQL

由于

L

L

Vo

V

Q

f

f

fQ

A0

7.00

7.0 f212

,2

1A

:: 故则如果

。通频带越窄;反之越宽可见:品质因数越高,

Cf

ff

Cf

Q

Cg

g

C

LgA

L

LVo

7.0

7.0

0

00

0

0

4

2

2

1Q

与通频带的关系:

Cf

ypp

g

ypp fefeVo

7.0

2121

4A

故:

Page 29: Chapter 3  高频小信号放大器

当 和 为定值时(电路定了,其值也定了,带宽增益乘积为常数)决定于 与 ,因为选择管子时应选取 大的,应减少 ,但 也不能取的太小,因为不稳定的电容的影响大。

Cf

yPP

g

yPPA

7.0

fe21fe21Vo 4

C

yfA

fe

V 22 7.00

设 P1 、 P2 =1

带宽增益乘积为一常数

fey

C

C02 f

CC fey

Page 30: Chapter 3  高频小信号放大器

讨论:

1 当 确定, p1和 p2不变时, 只取决于 和 的乘积,电容越大,通频带越宽, 变小。

fey

0VAC0VA 7.02 f

2 为了获得高增益,宽频带,除了选用 较大的晶体管外,应该尽量减小谐振回路的总电容 ,但是这样会导致系统的稳定性变差。

fey

C

3 对于宽带而言,要使 尽量大,谐振曲线不稳定是次要的,因为频带很宽,对于窄带放大器, 尽量大,使谐振曲线稳定(不会使通频带改变,以至引起频率失真)。

VA

C

Page 31: Chapter 3  高频小信号放大器

4 )单调谐放大器的选择性以矩形系数来分析:

7.0

1.00.1r 2

2k

f

f

则如果 1.0A

A

V0

V =

1.0

f

f2Q1

1

0

1.0L

L

020.1 Q

f1102f

11102

2k 2

7.0

1.0r0.1

f

f:故矩形系数

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。

Page 32: Chapter 3  高频小信号放大器

4 、多级单调谐回路谐振放大器 若单级放大器的增益不能满足要求,就可以采用多级级联放大器。级联后的放大器的增益、通频带和选择性都将发生变化。

1 )增益

mAAA

21m

VmV2V1

A

AAA

则总增益为级,各级的增益为如果放大器有 、m

2 )通频带相同如果各级放大器的增益

2

m2

0

L

0m

mmVm

f

fQ21

1

A

AAA

Page 33: Chapter 3  高频小信号放大器

根据通频带的定义可以求 m 级放大器的通频带

2

1

f

fQ21

1

A

A

2

m2

0

L

0m

m

成为带宽缩减因子,可见通频带变窄 121

mX

上面的分析表明 :① 为了使总的通频带不变 ,每级的带宽都要增加为原来的 X 倍。

② 当每级通频带加宽 X 倍时 ,每级的增益都会降低为原来 的 1/X 。

mf )2( 7.0

Page 34: Chapter 3  高频小信号放大器

3 )选择性 (以矩形系数为例 )

时当:根据定义 1.0A

A

V0

V

L

0m

1

m1.0 Q

f1100)f2(

12

1100

2

2k

1

1

7.0

1.01.0

m

m

m

mr f

f:故

结论 :单调谐回路特点是电路简单 ,调试容易 ,但选择性差 , 增 益和通频带的矛盾比较突出。

Page 35: Chapter 3  高频小信号放大器

3. 4 双调谐回路谐振放大器

它是改善放大器选择性和解决放大器增益和通频带之间矛盾的有效方法之一。

Page 36: Chapter 3  高频小信号放大器

3. 5 谐振放大器的稳定性

是不稳定的原因。生,的存在会导致自激的产在实际中 rey

Fie'Loe

refeiei Yy

Yy

yyyY

一、自激产生的原因

jbFgY FF

gF改变了回路的 QL值 , bF 引起回路失谐。

Page 37: Chapter 3  高频小信号放大器

gs LC

yie YF

YS Yi

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。当 gF

= gs + gie (回路原有电导)则回路总电导 g = 0 , QL ,放大器失去放大性能,处于自激振荡工作状态。

Page 38: Chapter 3  高频小信号放大器

0Yy

yyyY

'Loe

refeieS

1

yy

YyYY

refe

LoeieS

系统变得稳定。

1变大远离 ,,反馈变弱,等式左边

变的不稳定。

1变小接近于 ,,反馈变强,等式左边y 讨论: fe

fey

二、放大器产生自激的条件当 Ys + Yz = 0 回路总电导 g = 0 放大器产生自激。 此时放大器的反馈能量抵消了回路损耗能量,且电纳部分也恰好抵消。表明放大器反馈的能量抵消回路损耗的能量,且电纳部分也切好得到抵消。

Page 39: Chapter 3  高频小信号放大器

2121 , 即:

)相同定输入回路和输出回路(产生自激的条件: 假

1

eyy

e1Ggggrefej

refe

2j2Loeies

1

1 2

refe

oeLies

yy

gGgg 幅值条件:

2arctg2

2

fe

refe

refere tg

+=相位条件:

Page 40: Chapter 3  高频小信号放大器

S 5 10= ~1S

一般要求时稳定时产生自激,当当

为稳定系数定义:

1S

1 2

=fere

Loeies

yy

GgggS

还可推导稳定系数

)cos(1

))((2

refere

Loeies

yg

ggggS

fe

Page 41: Chapter 3  高频小信号放大器

fefe yy0,f =因此,实际上:由于工作频率 feTf

oreCj 90y 0re ,即中,电纳起主要作用,且 rey

1带入相位条件得:

可能产生自激。,时,在低于有频率的某一点说明:当 1ξf

SgGgggg 2Loe1ies 带入稳定系数如果令 =+,+

re0feV021

20

0

21

CSy2Agg

2

=则有:如果

g

yA

Cy

ggS

fe

V

refe

三、 Avo 与 S 的关系

Page 42: Chapter 3  高频小信号放大器

讨论: ① (Avo)s 与 f 有关, f(Avo)s, f yre内反馈厉害。 ② 选管应选 大些的为好 ③ (Avo)s只考虑内部反馈,未考虑外部反馈。

re

fe

C

y

当 S = 5 时, re0

feVO 2.5

)(C

yA s

(Avo)s 是保持放大器稳定工作所允许的电压增益,称为稳定电压增益,为保证放大器稳定工作, Avo 不允许超过 (Avo)s 。

Page 43: Chapter 3  高频小信号放大器

由于 yre 的存在,晶体管是一个双向的器件,增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。单向化的方法有:⑴中和法 消除 yre的反馈⑵失配法 使 GL或 gs 的数值增大,因而使输入和输出回路 与晶体管匹配。

在实际运用中,中和法是外加一个电容抵消正反馈电容的作用 失配法: 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配; 晶体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。 即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性

四、克服自激的方法

Page 44: Chapter 3  高频小信号放大器

(1) 中和法: 在放大器线路中插入一个外加的反馈电路,使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。 具体线路:

A

L1

L2

B

Cbc

CN

Vi

+–+–

BA

Vi

CN

+

Vo

Cbc

C

D

L1

L2

0V

NC

C

L

L

1

1

bc

2

1 cb2

2cb

2

1N C

N

NC

L

LC

电桥平衡时, CD 两端的回路电压 不会反映到 AB 两端 ,即对应两边阻抗之比相等。

Page 45: Chapter 3  高频小信号放大器

((2) 失配法原

Loe

refeiei Yy

yyyY

sie

fereoe0 yy

yyyY

ies yy

ie

refeoe0 y

yyyY

BG1

Yg

yfbyqb

YibY0=y0b–

yiyie

YL

失配

BG2

复合管

信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配,晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。

原理:由于阻抗不匹配,输出电压减小,反馈到输入 电路的影响也随之减小。使增益下降,提高稳定性。

使 Yi = yie,即使后项 0 ,则必须加大 YL

oeL yy '

晶体管实现单向比,只与管子本身参数有关,失配法一般采用共发一共基级联放大 .

Page 46: Chapter 3  高频小信号放大器

3. 中和法与失配法比较 中和法: 优点:简单,增益高 缺点:① 只能在一个频率上完全中和,不适合宽带 ② 因为晶体管离散性大,实际调整麻烦,不适于 批量生产。 ③ 采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参 数变化没有改善效果。 失配法: 优点:①性能稳定,能改善各种参数变化的影响; ②频带宽,适合宽带放大,适于波段工作; ③生产过程中无需调整,适于大量生产。 缺点:增益低。

Page 47: Chapter 3  高频小信号放大器

iei yy

)( oerefe

rer yy

y

yy

fef yy

re0 yy

复合管 y参数公式:

Page 48: Chapter 3  高频小信号放大器

一、二级共发 -共基级联中频放大器电路 下图表示国产某调幅通信机接收部分所采用的二级中 频放大器电路。

输入

C3

0.047F 3AG22680

T1

R10

R65.1k

R95.6k

2k R3

C4

0.047F

C5

0.047FR7 150

R11

10k

C6

0.04

7 F

R122.7kC9

0.047F

3AG22

T2

C7

560p

FC8

56p

F Tr1 3AG22

T3

R16

5.1k

R13

1.5k

R14 200

2k

R15C10

0.047F 0.047F

C11

3AG22

T4

R17 5.1k R18

0.047F

C12

–15V

输出R19

10k

R20

5. 1

k C13 C14

560p

F

560p

F

Tr2

–15V稳压–8V

§3.6 调谐放大器的常用电路与集成电路谐振放大器

Page 49: Chapter 3  高频小信号放大器

二、 由 MC1590 构成的选频放大器: 器件MC1590 具有工作频率高,不易自激的特点,并带有自动增益控制的功能。其内部结构为一个双端输入、双端输出的全差动式电路。

器件的输入和输出各有一个单谐振回路。输入信号 V1 通过隔直流电容C4 加到输入端的引脚“ 1” ,另一输入端的引脚“ 3” 通过电容 C3交流接地,输出端之一的引脚“ 6”连接电源正端,并通过电容 C5交流接地,故电路是单端输入、单端输出。由 L3 和 C6构成去耦滤波器,减小输出级信号通过供电电源对输入级的寄生反馈。

C2

L2 C2

Vi

RL

V0

C6

+12V

L3

3

2

1 8 7 6

4 5

MC1590

C5 V(AGC)

C3

C4

Page 50: Chapter 3  高频小信号放大器

 

三、 MC1110 制成的 100MHz 调谐放大电路 MC1110 集成块是一种适合于放大频率高达 100MHz 信号的射极耦合放大电路,其内部电路及由它制成的 100MHz 调谐放大器的实用电路如图所示。 片内电路如虚线框内所示,两只晶体管 VT1 和 VT2 组成共集一共基组合放大电路,使电路的上限截止频率得以提高,且输入、输出阻抗均较高,故对外接调谐回路的影响减小。

Re

5 –9V

C

L1

C2 1

2 MC1110

3

4

C5

C3

L2

C4

RL

V0

+5V

VT1 VT2 vi

C1

Page 51: Chapter 3  高频小信号放大器

片内电容 C约 30pF ,跨接在 VT1 的集电极与 VT2的基极之间,对于 100MHz 以上的工作频率, C 的容抗较小,以构成这两极间的高频短路,使 VT1 的集电极在管内经 C 至 VT2 的基极,形成良好的高频接地,实现共集—共基( CC—CB )放大对。

由 C1 、 C2 、 L1 构成的回路调谐于信号频率,为了减弱信号源对回路的影响,信号是部分接入的。

L1 、 C3 、 C4 组成并联谐振回路, RL 是负载,阻值较小,也是部分接入回路的。

Page 52: Chapter 3  高频小信号放大器

一、高频小信号放大器是通常分为谐振放大器和非谐 振放大器,谐振放大器的负载为串、并联谐振回 路或耦合回路。

二、小信号谐振放大器的选频性能可由通频带和选择 性两个质量指标来衡量。用矩形系数可以衡量实 际幅频特性接按近理想幅频特性的程度,矩形系 数越接近于 1,则谐振放大器的选择性愈好。

本 章 小 结

Page 53: Chapter 3  高频小信号放大器

三、高频小信号放大器由于信号小,可以认为它工 作在管子的线性范围内,常采用有源线性四端 网络进行分析。 Y参数等效电路和混合等效电 路是描述晶体管工作状况的重要模型。 Y参数与混合参数有对应关系, Y参数不仅与 静态工作点有关,而且是工作频率的函数。

四、单级单调谐放大器是小信号放大器的基本电 路,其电压增益主要决定于管子的参数、信号 源和负载,为了提高电压增益,谐振回路与信 号源和负载的连接常采用部分接入方式。

Page 54: Chapter 3  高频小信号放大器

五、由于晶体管内部存在反向传输导纳 Yre ,使晶体 管成为双向器件,在一定频率下使回路的总电导为零,这时放大器会产生自激。

为了克服自激常采用“中和法”和“失配法”使晶体管单向化。保持放大器稳定工作所允许的电压增益称为稳定电压增益,用 (Avo)s 表示, (Avo)s只考虑了内部反馈,未考虑外部其他原因引起的反馈。

六、非调谐式放大器由各种滤波器和线性放大器组成,它的选择性主要决定于滤波器,这类放大器的稳定性较好。

Page 55: Chapter 3  高频小信号放大器

七、集成电路谐振放大器体积小、工作稳定可 靠、调整方便,其有通用集成电路放大器 和专用集成电路放大器,也可和其它功能电

路集成在一起。