[理学]第二章 高频小信号选频放大器的结构与电路.ppt

第二章 2004.6.4 第二章 高频小信号选频放大器 2004.6 通信电子电路 何丰 主编 重庆邮电学院 人民邮电出版社 第二章 高频小信号选频放大器的结构与电路 小信号选频放大器的信号环境特点 本书中此类电路还有：第八章的限幅放大器，第九章的锁相环滤波电路等。 2.1 概 述 高频小信号选频放大器 由“放大部分+选频部分”按“级联”方式构成。 具体分为：先放大后选频，先选频后放大，以及选频、放大、再选频的三种基本模式。 放大部分的核心元器件是增益元器件，如三极管、场效应管、集成运放或专用集成放大器等。 选频部分的必要元器件是电感、电容等动态元件。 2.2 主要性能指标和基本单元电路 常见的基本指标如下： 一．增益 增益定义为放大器的输出信号电量与输入信号电量的比值，用A加下标（类似于低频放大器的增益）来表示。 图2-2-1（b）为一典型增益的幅频特性曲线。 二．通频带 通频带定义为放大器的增益比最大增益下降3dB时的上限截止频率fL与下限截止频率fH之差，用BW0.7 = fL- fH表示。 三．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，或者说，从各种干扰中选出有用信号的能力。 衡量选择性的具体指标有：矩形系数K0.1 、S参数。 矩形系数K0.1 以理想矩形幅频特性为标准，引入矩形系数K0.1来表示实际幅频特性曲线的选择性，定义为： K 0.1＝BW0.1／BW0.7 （2-2-1） 式中，BW0.1是增益下降到最大值的0.1倍时的频带宽度。通常，认为频带BW0.1内的频率分量需能通过放大器，但不一定能被正常放大，BW0.1以外的频率分量被放大器所抑制。BW0.1和BW0.7之间的频率范围称为过渡带。 S参数 以图2-2-1（b）的典型幅频特性为背景条件下，S参数定义为： 主要性能指标 四．工作稳定性 这是指选频放大器中的非线性放大元器件的偏置，交流参数，以及其它电路元件参数发生变化时，电路性能的稳定程度。 五．噪声系数 与低频放大器一样，选频放大器的输出噪声也来源于输入端和放大电路本身。噪声系数是用来反映电路本身噪声大小的技术指标。 以下图为例对进行选频放大器进行分析 思考题： 2.2.2 以放大和选频两部分的组成结构为线索，分析图2-2-2（a）电路中各元件的作用？ 2.2.3 在工作点设置合理的情况下，图2-2-2（b）中三极管能否用不含结电容的小信号等效电路来等效。为什么？ 指标求解1： 化简为2-2-3（a）。图中n2为下级放大器对本级谐振回路的接入系数，即电感4、5端到1、3端的变比（在全耦合下，n2等于线圈匝比N45/N13）；gZ表示电感本身在1、3端的总等效损耗电导； y i 2为下级放大器的输入导纳；yo1为本级放大器的输出导纳。 指标求解2： 进一步化简为 2-2-3（b）。 指标求解3： 谐振频率 品质因数（常称为回路LC的有载品质因数） 输出电压 电压增益 通频带 矩形系数 小结： 由以上分析可知，电路各部分的主要作用如下： 1.放大能力主要由三极管正向受控参数yfe确定； 2.选频主要由选频回路LC确定； 3.n1和n2主要用于调节三极管与选频回路、负载与选频回路之间的耦合程度。 若放大部分采用以多级放大为基础如图2-2-4所示，则称这类电路为LC集中选频式谐振放大器。 2.3 较理想的小信号选频放大电路模型 所谓较理想的小信号选频放大器是指具有较宽的通频带，更小的过渡带，即电路的选择性更为理想的小信号放大器。 第一：从结构电路的观点出发，用谐振回路和增益元器件的不同组合进行电路总体性能的优化 第二：从改善选频滤波部件出发，对其它材料构成的选频电路的性能进行讨论。 结构优化的选频放大单元1 ——参差调谐 所谓参差调谐，就是将两级单调谐放大器的谐振频率分别调谐在信号中心频率f0附近的两个不同频率点上，其中一级调谐在f01＝f0＋Δ，另一级调谐在f 02＝f 0－Δ上。 上述两级放大器统称为一级参差调谐放大器，或一个基本参差调谐放大器单元。 参差调谐的选频放大单元幅频特性的分析 观察“参差调谐放大单元” 观察幅频特性图可以想到： （1）在Δ较大时，Av (jω)将在ω0附近出现下凹现象; （2）在Δ较小时，Av (ω)将在ω0频率出现最大值。 由此，我们可以找到一特定的Δ值，使Av (ω)在ω0刚好不下凹，即只要Δ大于特定值，Av (ω)就会出现下凹现象。常称这时的