高频电子线路-李福勤-第三章.ppt

第三章 高频小信号放大器 3．1概 述高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、雷达等接收设备中，其主要功能是从所接收的众多电信号中，选出有用信号并加以放大，而对其他无用信号、干扰与噪声进行抑制，以提高信号的质量和抗干扰能力。高频小信号放大器是指放大高频小信号（中心频率在几百千赫到几百兆赫，频谱宽度在几千赫到几十兆赫，振幅在微伏至毫伏量级的范围内）的放大器。因此，高频小信号放大器不但需要有一定的增益，而且需要有选频能力。前者由双极型晶体管（以下简称晶体管）、场效应管或集成电路等有源器件提供，后者由LC谐振回路、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器和声表面波滤波器等选频器件实现。高频小信号放大器也广泛用于其他电子设备中，如测量仪器，发射机等。 3．2高频小信号放大器的功能 3．2．1高频小信号放大器的分类高频小信号放大器主要有两类：一类是以谐振回路为负载的谐振放大器；另一类是以集中选择性滤波器为负载的集中选频放大器。谐振放大器常以晶体管等放大器件与LC并联谐振回路或耦合谐振回路构成，它又可分为调谐放大器（通称高频放大器）和频带放大器（通称中频放大器），前者的谐振回路需对外来不同的信号频率进行调谐，后者的谐振回路谐振频率固定不变。集中选频放大器是把放大和选频两种功能分开处理，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，目前一般都采用集中宽频带放大器。集中选择性滤波器常用的有LC带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等，这些滤波器都可作为部件在专业工厂生产。因此，采用集中选频放大器线路简单、性能可靠、调整方便。小信号条件下工作的高频放大器，由于信号电压、电流幅度都很小，放大器件运用在甲类工作状态，放大电路可看作有源线性电路，因而可采用小信号等效电路来进行分析。由于高频小信号放大器的负载具有谐振特性，故采用导纳Y参数电路进行分析比较方便。 3．2．2高频小信号放大器的主要性能指标 ①谐振电压增益Au0—放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。 ②通频带BW0.7—放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。 ③选择性§抑制比： d=20lgAu0/Au(dB)§矩形系数：3、主要性能指标 ①谐振电压增益Au0—放大器在谐振频率上的增益，衡量对有用信号的放大能力。 ②通频带BW0.7—放大器电压增益下降到谐振电压增益的0.707倍时所对应的频率范围。 ③选择性§抑制比： d=20lgAu0/Au(dB)§矩形系数：K0.1=BW0.1/BW0.7 3．3分析小信号放大器的有关知识 3．3．1串并联谐振回路的特性谐振回路也称振荡回路，是最常用的选频网络，它由电感线圈和电容器组成。简单的谐振回路有串联、并联谐振回路，以及把两个或更多个串、并联谐振回路相互耦合联接起来的耦合谐振回路。 1．串联谐振回路 串联谐振回路如图所示。图中r表示L和C的总损耗电阻，实际上，由于电容损耗比电感线圈的损耗小很多，所以r近似等于线圈的损耗电阻。 串联谐振回路的总阻抗为 在某一频率上，回路的感抗与容抗相等时，回路的总阻抗最小，此时电流与电压同相，回路发生串联谐振，由此可得串联谐振频率为 谐振时容抗与感抗数值相等，通常称它们为回路的特性阻抗，以表示，即 回路的特性阻抗与回路固有损耗电阻的比值，称为回路的固有品质因数，用 表示，即 回路的选择性回路的相频特性 通频带 当占有一定频带的信号在串联回路中传输时，由于谐振曲线的不均匀性，输出的电流或电压便不可避免地产生频率失真。为了限制谐振回路频率失真的大小而规定了谐振回路的通频带。当S值由最大值1下降到0.707时，所确定的频带宽度就是回路的通频带BW0.7，则可求得串联回路的通频带为 矩形系数 为了说明实际谐振曲线接近矩形的程度，可用矩形系数来表示。串联谐振回路的矩形系数为 2. 并联谐振回路 LC并联谐振回路如图所示。图中r代表线圈L的等效损耗电阻，由于电容器的损耗很小，其损耗电阻可以略去，下面按照与串联LC回路对偶关系，直接给出并联LC回路的主要基本参数。 回路的总导纳为 回路的谐振频率 回路的特性阻抗 回路的品质因数 3．串并联谐振回路的特性比较 4．串并联阻抗的等效互换 若回路品质因数较高 ，则 可得：高Q串联电路转换为并联电路后，R2为串联电路r1的Q2倍，而X2与串联电路X1相同，基本保持不变。 5．并联谐振回路的耦合连接与接入系数 并连谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方式直接影响放大器的性能。一般来看因为晶体管的输出阻抗低，直接接入是不适用的，会降低谐振回路的品质因数Q。通常，多采用部分接入方式，以完成阻抗变换。 定义：接入系数p为转换前的圈数（或容抗）与转换后的圈数（或容抗）的比值。由此定义我们分别可得：