页数：55页文件大小：1.52 MB来源： 高频电子技术ppt课件
本课件讲解高频小信号放大器的组成与主要技术指标，沿LC并联谐振回路、高频元器件特性、晶体管Y参数等效电路、单调谐与双调谐放大器主线展开，分析增益、通频带、选择性与稳定性措施，并介绍集中选频放大器。
知识目标通过本章学习，应掌握并联谐振回路的选频作用以及通频带和选择性的基本概念；掌握小信号谐振放大器的分析方法以及主要技术指标谐振电路增益与通频带的计算；了解集中选频放大器的组成及陶瓷滤波器和声表面滤波器的工作原理和特点；掌握并联谐振回路的幅频特性和相频特性；了解非线性电路与线性电路的区别、特点和作用；了解非线性电路的分析方法
能力目标自测分数权重相关知识知识要点能力目标20%高频小信号放大器组成、LC并联谐振回路及相关参数计算高频小信号放大器的定义、组成、LC并联谐振回路高频小信号放大器的组成与高频电路基础10%高频小信号放大器的主要技术指标定义及其计算方法高频小信号放大器中心频率、增益、通频带及选择性等高频小信号的性能指标50%单、双调谐放大器工作原理、稳定措施单调谐放大器与双调谐放大器小信号谐振放大器工作原理20%集中选频放大器的结构与应用集中选频放大器组成、特点及类型集中选频放大器
(a)电视信号放大器(b)手机信号放大器图2-1各种信号放大器
2.1概述2.1.1小信号放大器的作用高频小信号放大器集放大和选频功能于一体，其电路模型由有源放大元件和无源选频网络组成。2.1.2主要技术指标1.中心频率f0中心频率是指高频小信号放大器的工作频率，一般在几百kHz到几百MHz。它是高频小信号放大器的主要指标，根据设备的整体指标确定
2.增益增益是指放大器输出电压Uo（或功率Po）与输入电压Ui（或功率Pi）之比，也称作放大倍数。它用来衡量放大电路对有用信号的放大能力，用Au0（或AP0）表示（有时以dB数计算）。电压增益。功率增益AP0＝
3.通频带放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用表示，如图2-1所示，也称为3分贝带宽，如图2-2所示。图2-2高频小信号放大器的通频带
抑制比抑制比表示对某个干扰信号fn的抑制能力，通常以有用信号中心频率f0对应的AV0与某干扰频率fn对应的增益An0之比表示放大器的抑制能力，用dn表示，也可用分贝表示，如图2-4所示。中波段接收机选择性一般大于20dB，高档接收机选择性一般在40dB以上。dn＝
2.2高频电路基础2.2.1高频电子线路元器件1.无源器件1）高频电阻图2-5电阻高频等效电路电阻在低频时主要表现为电阻特性，但在高频使用时不仅表现有电阻特性，而且还表现有电抗特性，电阻的电抗特性反映的就是其高频特性。一个电阻的高频等效电路如图2-5所示,其中CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。LR和CR越小，其高频特性越好
2）高频电容同电阻一样，在处理高频信号时电容也会表现出高频特性，其高频特性反映的是阻抗特性。一个电容的高频等效电路如图2-6（a）所示,其中RC为极间绝缘电阻,LC为分布电感,C为电容。一般电解电容高频特性差；云母、陶瓷电容高频性能好。图2-6电容的高频等效电路
3）高频电感电感的高频等效电路如图2-7所示，其中RL为交流电阻，CL为分布电容。因此，高频电感存在着自身谐振频率（SRF）。在其自身谐振频率f0上，高频电感阻抗幅值最大，表现为电阻性质，相角为零,实际高频电感特性如图2-8所示。图2-7电感的高频等效电路图2-8高频电感自身谐振频率
3）集成电路用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多,主要分为通用型和专用型两种。通用型的主要有宽带集成放大器和模拟乘法器，专用型的有集成锁相环、单片集成接收机、集成鉴频器、彩电专用芯片和手机专用芯片等
2.2.2 LC并联谐振回路1.并联谐振回路及特点在图2-9中，r代表线圈L的等效损耗电阻（串联模型），为折合到回路两端的等效电阻（并联模型）。由于电容器的损耗很小，图中略去其损耗电阻。图2-9并联谐振电路
并联谐振的幅频特性与相频特性分别为：
其对应幅频特性与相频特性如图2-10所示，谐振时，谐振阻抗，相移为零。当ω<ω0时，回路呈感性，相移为正值，最大值趋于90º。当ω>ω0时，回路呈容性，相移为负值，最大值趋于－90º。图2-10并联谐振回路幅频特性和相频特性
2.通频带和选择性回路Q值越大，幅频特性曲线越尖，其通频带越窄；回路谐振频率越大，其通频带越宽
2.2.3谐振回路的接入方式1.接入系数p接入系数p定义为接入电压U1与回路两端总电压U的比值。M为L1与L2之间的互感，回路的总电感L=L1+L2+2M。为回路的总电容
N为初级线圈匝数，N1为次级线圈匝数
2.负载电阻部分接入负载电阻部分接入有两种情况：一是RL负载电阻接在电感线圈抽头上。如图2-12（a）所示；二是RL接在容抗的一部分C1上，如图2-12（b）所示。在分析电路时，通常将负载部分接入的电路折合成由图2-12（c）所示的等效电路来进行分析。（a）负载从电感部分接入（b）负载从电容部分接入（c）等效电路图2-12负载电阻部分接入并联谐振回路
根据能量守恒定理，图2-12中（a）、（b）和（c）等效的条件是负载电阻吸收的功率相等，即为：根据上式可得：在图2-12（a）图所示电路中图2-12（b）电路中
当外接负载不是纯电阻，含有电抗成分时，上述方法仍然适用。如图2-13所示，图中（a）部分接入并联谐振回路（b）等效电路图2-13含电抗负载电阻部分接入并联谐振回路
2.2.4高频晶体管的Y参数等效电路晶体管在高频线性运用时，晶体管的内部参数将随工作频率而变化，因而必须讨论晶体管的高频等效电路。图2-14共射放大等效为二端口网络
定义为晶体管输出端短路时的输入导纳。它反映了晶体管输入电压对输入电流的控制能力，其倒数就是晶体管的输入阻抗。定义为晶体管输出端短路时的正向传输导纳。它反映了晶体管输入电压对输出电流的控制能力。越大，说明晶体管的放大能力越强
定义为晶体管输入端短路时的反向传输导纳。它反映了晶体管输出电压对输入电流的影响，即晶体管内部的反向传输作用或称晶体管内部反馈作用。越大，说明晶体管内部反馈越强。的存在给晶体管工作带来很大危害，应尽可能减小以削弱其影响。定义为晶体管输入端短路时的输出导纳。它反映了晶体管输出电压对输出电流的影响，其倒数就是晶体管的输出阻抗
根据Y参数定义，可以计算晶体管的Y参数。由Y参数方程可画出其等效电路，如图2-15所示。图2-15共射放大Y参数等效电路
2.3小信号谐振放大器采用谐振回路作为负载的放大电路称为谐振放大器，又叫调谐放大器。由于谐振负载的选频特性，小信号谐振放大器具有从众多信号中选出所需信号并放大，而且还对其他无用信号进行抑制，它被广泛应用于广播、电视、通信和雷达接收设备中。高频小信号放大器按通带分可分为窄带放大器和宽带放大器；高频小信号放大器按器件分可分为晶体管放大器、场效应管放大器和集成电路放大器；高频小信号放大器按负载分可分为谐振放大器和非谐振放大器
2.3.1单级单调谐放大器1.基本电路与工作原理1）电路组成图2-16单调谐放大器
图2-17单调谐放大器小信号电路模型图2-18变换后的单调谐小信号电路模型
2.3.2多级单调谐回路谐振放大器1.多级单调谐放大器的电压增益设单调谐放大器有m级，各级电压增益分别为则级联后放大器的总电压增益为：如果m级放大器是由完全相同的单级放大器组成，则其电压增益可以表示为：
2.多级单调谐放大器的谐振曲线m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的乘积。它的谐振曲线可由下式表示：
从上式可以知道，级数越多，谐振曲线越尖锐，如图2-20所示。从图中可以看出，放大器级联的级数越多，谐振曲线的形状越接近于矩形。图2-20级联放大器谐振曲线
3.多级单调谐放大器的通频带m级相同的放大器级联时，根据总通频带的定义，可得为m=1即单级单调谐放大器的通频带。是放大器的频带缩小因子。…54321m…0.390.430.510.641表2.1多级放大器级数m与频带因子对应值
本页表格数据在源文件中残缺（数字粘连），已保留文字说明，表格待对照原课件还原。
4.多级单调谐放大器的矩形系数对于多级单调谐放大器来说，级数越多其谐振曲线越接近于矩形，即矩形系数越接近于1，其选择性就越好。对于m级相同的单调谐放大器级联后的矩形系数可以求得：表2.2多级放大器级数m与矩形系数对应值…654321m…3.13.23.43.754.669.95
本页表格数据在源文件中残缺（数字粘连），已保留文字说明，表格待对照原课件还原。
2.3.3双调谐回路谐振放大器图2-21双调谐放大器
1.双调谐耦合回路的基本特性图2-22互感耦合调谐电路为使分析问题简化，设初、次级回路元件的参数相同。为说明回路间的耦合程度，常用耦合系数k表示。耦合系数为：
初、次级回路的谐振频率和有载品质因数分别为：在此定义耦合因数η为：
根据理论分析画出双调谐放大器的谐振曲线，如图2-23所示。当η＜1，称为弱耦合，此时的谐振曲线为单峰，但峰值较小；当η＞1时，称为强耦合，此时谐振曲线为双峰，中心下陷；当η=1时，称为临界耦合，比较理想的是临界耦合时的情况，谐振曲线既为单峰，峰值又大。图2-23双调谐放大器的谐振曲线
2.3.4谐振放大器的稳定性1.影响小信号调谐放大器不稳定因素1）晶体管内部反馈影响晶体管内部的反馈所产生的有害影响主要与反向传输导纳有关，越大，反馈越强，对放大器工作稳定性影响越大。2）外部干扰影响⑴电容耦合。⑵互感耦合。⑶电阻耦合。⑷电磁辐射耦合
图2-25桥式等效电路在电路AD两端外接一个中和电容，使之成为电桥的臂，并适当选择其参数，满足电桥平衡的条件，进而消除引起的内部反馈，提高放大器的稳定性。根据电桥平衡条件，可以得到：
2）失配法失配法通过增大负载电导，进而增大总回路电导，使输出电路严重失配，输出电压相应减小，从而反馈到输入端的电流减小，对输入端的影响也就减小。可见，失配法是用牺牲增益而换取电路的稳定。用两只晶体管按共射——共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法，其结构原理图如图2-26所示。由于共基电路的输入导纳较大，当它和输出导纳较小的共射电路连接时，相当于使共射电路的负载导纳增大而失配，从而使共射晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高
图2-26共射—共基电路图中由两个晶体管组成级联电路，前一级是共射电路，后一级是共基电路。由于共基电路是输入阻抗很小（即输入导纳大）和输出阻抗很大（即输出导纳很小），当它和共射电路连接时，相当于共射放大电路的负载导纳很大。此时，电压增益很小，但电流增益依然较大；而共基极虽然电流增益接近于1，但电压增益很大。因此，当它们级联时，总增益等于电压增益和电流增益相乘，共射极和共基极发挥各自的特点，其结果是级联后总的电压增益和电流增益都较大，功率增益也较大
2.4集中选频放大器由LC构成的调谐放大器，组成级联放大器时，线路复杂，调试不方便，频率特性稳定性不高，可靠性差，尤其是不能很好地满足某些特殊频率特性要求。随着电子技术的发展，新型元件不断出现，高频小信号放大器出现了采用集中滤波和集中放大相结合的集成电路，也就是集中选频式放大器。2.4.1集中选频放大器的组成与特点集中选频放大器的组成一般有两种形式，如图2-27所示。其中（a）图的集中选频滤波器放在宽带放大器之后，它要求放大器与滤波器之间要实现阻抗匹配。阻抗匹配能使放大器有较大功率增益，同时能使滤波器有正常的频率特性。（b）图的集中选频滤波器放在宽带放大器的前面，能避免强干扰信号使放大器进入非线状态产生新的干扰。但若选用的集中滤波器的衰减较大时，进入放大器的信号较小，通常可在集中滤波器前加一前置放大器
图2-27集中选频放大器组成宽带放大器一般由线性集成电路组成，当工作频率较高时，也可由其他分立元件构成宽带放大器。集中选频滤波器由多节电感、电容串并联回路构成的LC带通滤波器，也可以由石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面滤波器构成
2.4.2集中选频滤波器1.陶瓷滤波器1）两端陶瓷滤波器图2-28两端陶瓷滤波器
串联谐振时，陶瓷片的等效阻抗最小，并联谐振时，陶瓷片的等效阻抗为最大。两端陶瓷片相当于一个单调谐回路。由于它频率稳定、选择性好、具有适合带宽，常把它做成固定中频滤波器使用
两端陶瓷滤波器还可以根据需要，组成不同选择性、不同带宽的三端滤波器。图2-29是两种型式的四端陶瓷滤波器，图（a）为二单元型，图(b)为五单元型，还可以构成七单元型、九单元型等。一般来说，陶瓷数目越多，滤波效果越好。（a）二单元型（b）五单元型图2-29四端陶瓷滤波器
2）三端陶瓷滤波器（a）结构（b）电路符号（c）等效电路（d）三端陶瓷滤波器实物
2.声表面滤波器声表面波(SAW)是在压电固体材料表面产生和传播、且振幅随深入固体材料的深度增加而迅速减小的弹性波。声表面波能量密度高，其中90%的能量集中在厚度等于一个波长的表面薄层中；传输速度慢，约为纵波速度的45%，是横波速度的90%。（a）实物图（b）结构图（c）电路符号图2-31声表面滤波器
2.4.3集中选频放大器应用1. 8FZ1宽带放大器的应用（a）内部电路（b）外部连接图2-32 8FZ1宽带放大器
2.声表面滤波器的应用图2-33 TA7680AP图像中频放大器
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}