05低噪声放大器解析.ppt

放大器的稳定性 什么样的系统是稳定的？ 从反射系数的角度，只有当反射系数的模小于1，即 系统才是稳定的。 对于放大器，共有4个反射系数，只有当这4个反射系数的模均小于1时，才是稳定的。即须满足： 以及 放大器的稳定性有2种情况 无条件稳定： 条件稳定： 对于任何无源匹配网络，只要 晶体管就一定有 和 ----无条件稳定放大器 只能对某些条件下的 和 ，放大器才是稳定的 ----条件稳定放大器 无条件稳定的条件 构成放大器的晶体管，当满足： 以及 Rollett因数 对于单向传输晶体管，一定有　　　　　 则当 时，又满足　　　 由此晶体管构成的放大器必定是无条件稳定的。 稳定性判定圆 现令 作为稳定与不稳定的边界条件。 则稳定条件方程可转化为复数反射系数平面的圆方程： 其中 问题在于稳定区是 的圆内还是圆外 输出圆的稳定与不稳定区 输入圆的稳定与不稳定区 如果大圆半径较|CL|或|CS|大，即输入输出稳定圆的圆心落在大圆内时，判断其稳定性要小心，下图表示当|S11|1时，rs|CS|，rs|CS|两种情况的稳定与不稳定区。 对于任何无源匹配网络，只要 晶体管就一定有 和 ----无条件稳定放大器 所有负载和源，其绝对稳定条件可表示为： 对于 因此，绝对稳定的必要充分条件为： 以及 Rollett因数 求双极结晶体管（Philips BFG505W）的稳定区。 工作条件为VCE =6 V， IC =4 mA。 S参数与工作频率的对应关系入下表所示： 放大器的稳定措施 非稳定状态为： 即： 或： 稳定状态为： 或： 非稳定状态为： 稳定状态为： 按照增益要求设计放大器 在单向传输且无条件稳定的条件下： |S12|=0 当晶体管与输入、输出网络之间达到共轭匹配，即： 此时，输入、输出匹配网络的增益达到最大值： 特别对于|S12|=0 ，且|S11|1 ， |S22 |1的单向、无条件稳定晶体管，由于 则 定义源端归一化功率增益因素gs为 可以证明，当gs保持恒定时，上面的方程表示一族圆，其圆心离圆图中心的距离ds ，半径rs分别为 对于给定工作条件的一个放大器，产生恒定增益所对应的阻抗在圆图中的轨迹称为恒定增益圆。 同理，可以定义负载端归一化功率增益因数gL及其恒定增益圆，只要把S11用S22置换即可。 例5.5.1 单向传输品质因子 在 |S12|≠0时，放大器增益为GT， 与单向传输有误差。 单向传输输入输出端口均匹配时，单向增益最大，与GT误差最大： 定义：单向传输品质因子： 双共轭匹配设计 在 |S12|≠0时， 输入输出端口均匹配时： 稳定系数 其中： 可以看出，当K很大时， GTmax趋于零。说明很大的稳定性余量会使最大增益很小。 最佳噪声匹配 一般任何有噪声的二端口网络可以用一噪声电压和一噪声电流源连接于无噪声网络的输入端口来表示。 噪声系数可以用最小噪声表示为: 是双端口归一化噪声电阻； 其中： 是实际源导纳； 是最小噪声系数时的最佳源导纳。 根据反射系数与阻抗的关系： 恒定噪声系数圆 则有： 定义： 噪声系数 整理得： 上式表示一簇N圆——恒定噪声系数圆，其圆心位置和半径分别为： 例5.5.4 电路分析: 画交流通路图(以M1为例） 共栅、栅源电容Cgs 漏极电容Cd（包括栅漏电容Cgd） 杂散及分布电容 CP 杂散电容C0（包括下级混频器的输入电容） （1）输入匹配网 外接电感线圈 L1 栅源电容Cgs 杂散及分布电容CP 并联回路 谐振频率＝工作频率1GHz 回路谐振阻抗 共栅极输入阻抗为1/gm 调节匹配方法： 调节M1和M2 的偏置电压VG —— 改变 M1 M2 的跨导 gm ， 使1/gm= Rs，完成与源阻抗匹配。 （2）输出回路 电感线圈L3 漏极电容Cd 杂散电容C0 （包括下级输入电容） 并联谐振回路 已知管子电容Cd和C0 ，得： 谐振于工作频率 性能指标: (1) 增益 代入MOS管共栅等效电路 增益 管子跨导gm 负载 回路谐振阻抗Rp 设线圈L3 的串联损耗电阻是r 折算到输出回路并联为Rp 单管增益： 比值 取决于电感的制作方式 芯片内集成电感或外接电感 放大器总增益 总输出 总输入 差分放大器总增益与单管相同 （2）带宽 电路特点： 输入 并联回路 选频 阻抗变换 输出 ① 当两个回路Q值相同时 设每个回路带宽为BW1 称 为缩减因子。 ② 当两回路 Q相差很大时 带宽取决于 高Q回路—