第2章高频小信号放大器选读.ppt

第2章　高频小信号放大器　 　　 高频小信号放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号，通常是窄带放大器，以各种选频电路作负载（并联、耦合谐振回路等），选出有用频率信号加以放大，而对无用频率信号予以抑制，即具有放大、选频或滤波作用。其又称为小信号谐振放大器或小信号调谐放大器。常见的如无线电接收机中的高频和中频放大器。 高频：中心频率范围从几百kHz到几百MHz，频带为几kHz到几十MHz。 　　小信号：输入信号在几百毫伏以下（微弱），所用非线性放大元件（如晶体管或场效应管）可近似看成线性元件，工作在线性范围，可等效成四端网络，采用线性模型的等效电路分析法。 高频小信号放大器的基本组成是：由“放大部分+选频滤波部分”按“级联”方式构成。　 　　　 图中，波段滤波部分为初选滤波电路，如中波滤波器或短波滤波器等，它由波段开关控制；选台滤波部分为精选滤波电路，用来选取波段内所听电台的有用信号，由调谐(调台)旋钮控制。 高频小信号放大器的基本性能指标如下： 1）电压增益和功率增益 增益表示调谐放大器的放大能力，定义为放大器中心频率上的输出信号电压（或功率）与输入信号电压（或功率）的比值，用A加下标（类似于低频放大器的增益）来表示，有时以dB数计算。图2-1-2（b）为一典型增益的幅频特性曲线 。 放大器增益的大小，取决于所用的晶体管、要求的通频带宽度、是否良好的匹配和稳定的工作等。 2）通频带 通频带定义为放大器的增益比从最大值下降3dB（　　　　）时的上限截止频率fH 与下限截止频率fL之差，用BW0.7 = fH - fL 表示。调谐放大器的通频带一定要稍宽于信号所占有的频谱宽度，要求增益频率响应特性与信号带宽相适应。 3）选择性 　选择性表示放大器对通频带以外的各种干扰信号及其噪声的滤除能力，或从各种干扰中选出有用信号的能力。放大电路的选择性主要由选频电路来决定。衡量选择性的两个基本指标是矩形系数Kr0.1和抑制比。抑制比通常说明对某些特定组合频率如中频、镜频等选择性的好坏。如在图2-1-3所示的谐振曲线中， 谐振点处的电压放大倍数为Avo。若有一干扰信号其频率为fn ，则电路对此干扰的放大倍数为Av ，用d=Avo/ Av表示放大器对干扰的抑制能力。 通常称为对干扰的抑制比(或抗拒比)，用dB表示。d越大对干扰的抑制能力越强。另外相对抑制比（选择性）S参数定义为：过渡带内的某特定频率下的增益A(ω1)与通频带内的最大增益A0的比值，即S=A(ω1)/A0=1/d=α，显然，S值越小的电路选择性越好。 4）工作稳定性 这是指选频放大器中的非线性放大元 件的偏置，交流参数，以及其它电路元件参 数发生变化时，电路性能（如增益、通频带、 矩形系数等）的稳定程度。 图2-1-3 说明抑制比的谐振曲线 当环境温度变化时，引起直流偏置状态及晶体管和电路元件 的参数改变，导致放大器性能不稳定。表现为放大器增益改变， 中心频率偏移，谐振曲线畸变，甚至放大器自激而完全不能工作。 因此要求放大器工作稳定是十分重要的问题。。 5）噪声系数NF 与低频放大器一样，选频放大器的输出噪声源于输入端和放大电路本身。通常用信噪比来表示噪声对信号的影响，电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比。信噪比越大，信号质量越好。噪声系数是反映电路本身噪声大小的技术指标。定义为输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值。噪声系数越接近于1，说明放大器的抗噪能力越强，输出信号的质量越好。 　　以上五项性能指标，相互间有联系也有矛盾。如增益和稳定性，通频带和选择性，增益和通频带等之间存在矛盾。因此，应根据要求决定主次和取舍。一般要求：增益要高、选择性要好、工作要稳定可靠、噪声要小 2.2　晶体管高频小信号等效电路与高频参数 在对工作在线性状态下的晶体管高频电路进行分析时，晶体管的内部参数将随工作频率而变化。因而通常采用等效电路来模拟晶体管的内部工作过程。 晶体管高频等效电路的建立有两种方法：一是根据晶体管内部发生的物理过程拟定模型而建立的物理参数等效电路，如常用的晶体管混合π型等效电路；另一种是把晶体管看作是一个有源二端口（四端）网络，四个参量 中两个作自变量，另两个作为因变量的函数，先从外部端口列出电流和电压的方程，然后拟定满足方程的网络模型而建立的网络参数等效电路（形式等效电路），如Ｈ（混合参数）、Ｙ（导纳参数）、Ｚ（