第三章高频谐振放大器解读.ppt

第3章 高频谐振放大器 3.1 高频小信号谐振放大器 3.2 低噪声小信号放大器的设计 3.3 高频功率放大器的原理与特性 3.4 高频功放的高频效应 3.5 高频功率放大器的实际线路 3.6 功率放大器线性化技术 3.7 高效功放、功率合成与射频模块放大器 2 功用：放大高频小信号，以便作进一步的变换和处理。所谓“小信号”，主要是强调输入信号电平较低，放大器工作在它的线性范围。 分类： 按频带宽度分为窄带放大器（各种选频电路做负载，如并联谐振回路）和宽带放大器（无选频作用的负载电路，如高频变压器）。 按有源器件可以分为以分立元件为主的高频放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。 3.1 高频小信号谐振放大器 3 接收机中的高频小信号放大器 射频前端（RF Front-end）电路：输入回路、高频放大器、本地振荡器、混频器、中频放大器。 高频放大器和中频放大器是小信号放大器。 具有低通传输特性的负反馈控制系统—自动增益控制（AGC）。 4 例：窄带放大器 负载是谐振回路或者声表面波滤波器等。 5 高频小信号放大器的要求 工作频率高。目前广泛使用的GSM数字移动通信系统的手机中，为900MHz和1800MHz（ 1900MHz ）。 增益要高。80—100dB。 频率选择性好。放大器的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。 工作稳定可靠。这要求放大器的性能应尽可能地不受温度、 电源电压等外界因素变化的影响，不产生任何自激。 噪声系数小。放大器本身的噪声越低，接收微弱信号的能力就越强。 6 3.1.1 高频小信号谐振放大器的工作原理 直流偏置电路与低频放大器的电路相同。 电容Cb、 Ce对高频旁路，其电容值较低放中较小。 抽头谐振回路作为放大器负载，完成阻抗匹配和选频滤波功能。 放大器工作在A(甲)类状态。 7 3.1.2 放大器性能分析 晶体三极管混Π等效电路 混Π等效电路反映了晶体管中的物理过程。 直接用混Π等效电路分析放大器性能时很不方便，常采用Y参数等效电路。 1. 晶体管的高频等效电路 8 晶体三极管Y参数等效电路 Y参数通常可以用仪器测出。 晶体管的手册或数据单上也会给出这些参数量。 9 Y参数与混Π参数之间的关系 Y参数不仅与静态工作点的电压、电流值有关，而且与工作频率有关，是频率的复函数。 当放大器工作在窄带时，Y参数变化不大，可以将Y参数看作常数。 10 例1：单管单调谐放大器 ① 集电极负载为LC并联谐振回路 ② 采用了部分接入方式和变压器耦合方式 11 部分接入方式和变压器耦合方式: a）减小管子输出阻抗对L//C谐振回路的影响 b）减小负载阻抗对L//C谐振回路的影响 12 + u31 - + v21 - 画出交流小信号等效电路， 负载和回路之间采用了变压器耦合，接入系数 晶体管集、射回路与振荡回路之间采用抽头接入， 接入系数 13 + v54 - + v31 - + v21 - 出于分析的方便，假定晶体管不存在内反馈，即yre=0。 单调谐回路谐振放大器的原理性电路与等效电路 15 把晶体管集电极回路和负载 折合到振荡回路两端 + u54 - + u31 - + v31 - LC谐振回路本身损耗 16 17 + v31 - 18 谐振时： 输出回路传输匹配，则可得最大功率增益。 匹配： 19 2. 放大器的性能参数 图3-1高频小信号放大器的高频等效电路 20 由以上方程，可得出高频小信号放大器的主要性能指标： （1）电压放大倍数 （2）输入导纳 （3）输出导纳 （4）通频带与矩形系数 反向传输导纳引起的输入导纳 反向传输导纳引起的输出导纳 单调谐回路 1. 放大器的输入导纳 3.1.3 高频谐振放大器的稳定性 稳定性分析：由于晶体管集基间电容 (混Π网络中)的反馈，也就是通过Y参数等效电路中反向传输导纳 的反馈，使放大器存在着工作不稳定的问题。 记反向传输导纳引入的输入导纳为： 如果放大电路输入端也接有谐振回路(或前级放大器的输出谐振回路)，那么输入导纳Yi并联在放大器输入端回路后(假定耦合方式是全部接入)， 2. 自激振荡的产生 (以输入导纳的影响为例) 放大器等效输入端回路 实际电路中， 所谓“自激振荡”，就能量关系而言，是指：回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维持回路的等幅振荡。 此时，如果g∑= gs+ gie + gF ＝ 0，即整个回路的能量