12 第2章 高频小信号放大器习题解答.docx

第1页：高频小信号放大器的要求与分类

对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？解：对高频小信号器的主要要求是:

• 比较高的增益；
• 比较好的通频带和选择性；
• 噪音系数要小；
• 稳定性要高。高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路
• 通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标？通频带不够会给信号带来什么影响？为什么？解：小信号谐振放大器的基本功能是选择和放大信号，而被放大的信号一般都是已调信号，包含一定的边频，小信号谐振放大器的通频带的宽窄直接关系到信号通过放大器后是否产生失真，或产生的频率失真是否严重，因此，通频带是小信号谐振放大器的一个重要指标。通频带不够将使输入信号中处于通频带以外的分量衰减，使信号产生失真
• 石英晶体有何特点？为什么用它制作的振荡器的频率稳定度较高？解：石英晶体有以下几个特点：
• 晶体的谐振频率只与晶片的材料、尺寸、切割方式、几何形状等有关，温度系数非常小，因此受外界温度影响很小；
• 具有很高的品质因数；
• 具有非常小的接入系数，因此手外部电路的影响很小；
• 在工作频率附近有很大的等效电感，阻抗变化率大，因此谐振阻抗很大
• 构成震荡器非常方便，而且由于上述特点，会使频率非常稳定
• 外接负载阻抗对小信号谐振放大器有哪些主要影响？解：外接负载电阻使LC回路总电导增大，即总电阻减小，从而使Qe下降，带宽BW0.7展宽；外接负载电容使放大器的谐振频率f0降低。因此，在实用电路中，三极管的输出端和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连，以减小它们的接入对回路Qe值和谐振频率的影响
• 一个5kHz的基频石英晶体谐振器，Cq=2.4×10-2pF，C0=6pF，ro=15Ω。求此谐振器的Q值和串、并联谐振频率。解：该晶体的串联和并联频率近似相等，为5kHz，Q值为88464260

第2页：单调谐放大器增益公式推导

6、共发射极单调谐放大器如图2-40所示，试推导出谐振电压增益、通频带及选择性（矩形系数）公式。图2-40单调谐放大器输出端等效电路解：单调谐放大器的交流通路如图所示。在谐振放大器中，由于晶体管工作在较高的频率段上，则其输出电容Co、输入电容Ci和rbb′的影响就不能忽略，但考虑到由于电子技术的飞速发展使器件性能不断提高，在实际工作中，用于调谐放大器的晶体管的特征频率fT都远远大于其工作的中心频率f0，故可采用简化混合π型等效电路。考虑到一般高频管的rbb′较小，器件的工作电流也很小，故rbb′···的影响可忽略，则Ub'eUbe=U，于是可得到下图所示的输出端等效电路，图中goe和Coe为晶体管的输出电导和输出电容，gL=1/RL为负载电导（RL为负载阻抗ZL的电阻部分），CL为负载电容（即ZL中的电容部分）。等效电路简化等效电路在抽头LC谐振回路中，有一个重要参数—接入系数P，它是回路与外电路之间的调节因子。P定义为与外电路相连的那一部分电抗与同一回路内参与分压的同性质总电抗之比。对于图（b）所示的等效电路而言，若回路线圈L的1-2间的匝数为N1-2，2-3间的匝数为N2-3，4-5间的匝数为N4-5，且N1-2+N2-3=N。不计互感时，晶体管接入回路的接入系数可以写为负载接入回路的接入系数

第3页：谐振放大器等效电路折算

按照自耦变压器耦合回路及变压器耦合电路的等效原理，将所有元件电压和电流折算到整个回路两端，便得到上图中的等效电路。图中式中，Ｃ∑为回路总电容，g∑为回路总电导，其中g0为电感线圈的自损耗电导。由图中可得，回路的总导纳式中，称作一般失调，它是在很小时得出；f0为放大器谐振回路的谐振频率（中心的；Qe是回路的有载品质因数；而频率）；称为相对失调。又根据放大器电压放大倍数的定义有其电压增益的模为式中，谐振时，由于，，则谐振电压增益Auo为

第4页：谐振电压增益与通频带计算

可见，调谐放大器在谐振时的电压增益最大，且Auo和回路总电导g∑成反比，和晶体管跨导gm成正比。与此同时，不难得到相对电压增益为当时，可求得3dB带宽，即通频带BW0.7为同理可以求出单调谐放大器的矩形系数为7、在图2-40所示的电路中，调谐回路是由中频变压器构成的，其f0=465kHZ，L=560μH，Q0=100，N12=46匝，N13=162匝，N45=13匝；三极管的goe=110μS，工作电流IE=1mA。若负载电导gL=1.0mS，试求:⑴谐振电压增益Au0；⑵通频带BW0.7。解：接入系数分别为回路的自损耗电导（1）三极管的跨导又（μS）则谐振电压（2）有载品质因数为则通频带为8、一单调谐振放大器，集电极负载为并联谐振回路，其固有谐振频率f0=6.5MHZ，回路总

第5页：回路电感品质因数与抑制比

电容C=56pF，回路通频带BW0.7=150kHZ。求：⑴回路调谐电感、品质因数；⑵求回路频偏Δf=600kHZ时，对干扰信号的抑制比d。解：（1）已知f0=6.5MHZ，C= 56pF，BW0.7=150kHZ，则（2）根据定义，抑制比，故9、中心频率都是6.5MHZ单调谐放大器和临界耦合的双调谐放大器，若Qe均为30，试问两个放大器的通频带各为多少？解：单调谐放大器的通频带为临界耦合的双调谐放大器的通频带为10、单调谐放大器如图2-41所示。已知工作频率f0=30MHz,L13=1μH,Q0=80,N13=20,N23=5,N45=4。晶体管的y参数为yie=(1.6+j4.0)ms,yre=0,yfe=(36.4-j42.4)ms,yoe=(0.072+j0.60)ms。电路中Rb1=15kΩ，Rb2=6.2kΩ，Re=1.6kΩ，C1=0.01μF，Ce=0.01μF，回路并联电阻R=4.3kΩ，负载电阻RL=620Ω。试求⑴画出高频等效电路；⑵计算回路电容C；⑶计算Au0,2Δf0.7,Kr0.1。图2-41单调谐放大电路（题意分析：此题的目的是说明负载不是晶体管而是RL时，分析等效电路要注意与晶体管为放大器负载的区别，具体计算仍然由实际等效电路来决定。）解：(1)画高频等效电路由题意已知晶体管的yre=0，可画高频等效电路如图所示

第6页：单调谐放大器高频等效电路

图（a）是根据实际放大器画出的yre=0的高频等效电路，输入电压Ui加在晶体管b、e之间，偏置电阻Rb1和Rb2以并联形式加在b、e之间，而晶体管的输入电导gie和输入电容Cie也是并联在b、e之间。因为yre=0，输出电压不会影响输入电流的变化，而输入电压Ui已在电流源yfeUi中反映出，所以在进一步将各元件等效到回路两端时，前一半等效电路可以不再画出，可以直接画出如图（b）所示高频等效电路。其中各参数计算如下113N20p=N23=5=0.25;213N20p=N45=4=0.2;goe=0.072ms;0.60×10-3Coe=2π×30×106=3.18(pF)yfe=36.42+42.42=55.88(ms)feφ=arctan-42.4=-49.35000136.41g===66.35(μs)ωLQ2π×30×106×1×10-6×802LR1oe0g=p2g+g+1+p2g11620=0.252×72×10-6+66.35×10-6++0.224.3×103=367.93×10-6(s)=367.93(μs)

第7页：回路电容与增益带宽计算

(2)计算回路电容C21oe因为C=pC+C，且()201312πfLC==1(2π×30×106)2×1×10-6=28.17(pF)所以221oeC=C-pC=28.17-0.25×3.18=27.97(pF)(

• 计算Au0、2Δf0.7、Kr0.1u0fep1p2yA=-gejφfe-3=-0.25×0.2×55.88×10367.93×10-6ej-49.35=-7.59ej-49.35Au0=7.590.72ΔfQ=f0L11013=14.4=ωLg2π×30×106×1×10-6×367.93×10-6LQ=0.72Δf=30=2.08(MHz)9914.4Kr0.1=
• 单调谐放大器如图2-42所示。已知L14=1μH,Q0=100,N12=3,N23=3,N34=4，工作频率f0=30MHz，晶体管在工作点的y参数为gie=3.2ms，Cie=10pF，goe=0.55ms,Coe=5.8pF，yfe=53ms，φfe=-47°，yre=0。试求
• 画高频等效电路；
• 计算回路电容C；
• 计算Au0、2Δf0.7、Kr0.1

第8页：单调谐放大电路等效折算

图2-42单调谐放大电路解：（1）画高频等效电路由于晶体管的yre=0，输出对输入不会产生影响，因此画高频等效电路时可将输入端的等效电路忽略而只画出输出端的高频等效电路，而输入电压Ui在电流源yfeUi中已有反映。图（a）为高频等效电路，图（b）是将晶体管及后级负载等效到回路1、4两端后的等效电路。其中等效电路各元件参数的计算如下：141N10p=N31=6=0.6241N10p=N21=3=0.30014011g===53×10-6(s)ωLQ2π×30×106×1×10-6×1002112ie21oe0g=pg+g+p2+p2+p2g22×10323×10322221123-3=0.6×0.55+0.053+0.3+0.3+0.3×3.2×10×=0.614(ms)（2）计算回路电容C21oe1ie2因为C=pC+C+p2C，且

第9页：单调谐放大器增益与带宽

()=28.17(pF)201412πfLC==1(2π×30×106)2×1×10-6所以21oe2ie2C=C-pC-p2C=28.17-0.62×5.8-0.32×10=25.18(pF)（3）计算Au0、2Δf0.7、Kr0.1u0fep1p2yjφefeA=-g=-0.6×0.3×53×10e-3j-47=-15.54ej-470.614×10-3Au0=15.54f0L0.72Δf=Q11L014Q==ωLg2π×30×106×1×10-6×0.614×10-3=8.64=3.47(MHz)0.7=302Δf8.6499Kr0.1=12、图2-43所示是一个有高频放大器的接收机方框图。各级参数如图中所示。试求接收机的总噪声系数。并比较有高放和无高放的接收机，对变频噪声系数的要求有什么不同？图2-43接收机的方框图解：（1）传输线的噪声系数是F1PH111==1.250.8N=A（2）接收机的总噪声系数为NF3-1NF4-1FF1PH1PH1PH2PH1PH2PH3N=N+NF2-1+AAAAAA+7-13-1=1.25+2-1+=3.61+0.80.8×100.8×10×0.7

第10页：接收机噪声系数计算

（3）无高放，则总噪声系数为FF1APH1APH1γAPH3N=N+NF3-1+NF4-1=1.25+7-1+3-1=12.320.80.8×0.7可见无高放后，接收机噪声系数比有高放要大很多。若要降低接收机总噪声系数，只有降低变频器的噪声系数提高功率增益，这样对变频器的要求就很高。因而最好是在变频器前加一级低噪声高放级。若还要进一步降低总噪声系数还可以将高放和变频器放在一个制冷系统中，使其处于-100°C以下，这样总噪声系统又会有大的下降。

• 在小信号谐振放大器中，三极管与回路之间常采用部分接入，回路与负载之间也采用部分接入，简述其原因。解：外接负载电阻使LC回路总电导增大，即总电阻减小，从而使Qe下降，带宽BW0.7展宽；外接负载电容使放大器的谐振频率f0降低。因此，在实用电路中，三极管的输出端和负载阻抗都将采用部分接入的方式与LC回路相连，以减小它们的接入对回路Qe值和谐振频率的影响
• 解决小信号选频放大器通频带与选择性之间矛盾的方法有哪些？解:
• 增大零频增益（如增加级数），可以在选择性保证的前提下加宽通频带。2采用双耦合调谐放大器。3采用既有较好选择性又有较宽通频带的选频网络
• 画出宽频带放大器基极回路补偿原理电路，并说明其工作原理。解：基极补偿电路如图所示。补偿后低频时，CB容抗大，ZB（RB、CB并联阻抗）分压作用明显，使晶体管的实际输入减小，但此时的β值较大，输出的信号仍很大。高频时，CB减小，ZB分压减小，使晶体管的实际输入信号相对增大，抵消了β值下降而导致的输出信号的下降