《工大刂频电子线路PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工大刂频电子线路PPT（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 晶体管高频小信号谐振放大器2.3 晶体管高频小信号谐振放大器晶体管谐振放大电路由晶体管和调谐回路组成。p 晶体管可以是双极型晶体管/场效应晶体管/线性模拟集成电路。p 调谐回路可用单回路/双耦回路。1第二章 晶体管高频小信号谐振放大器2.3.1 晶体管高频小信号等效模型晶体管是非线性元件，一般情况下，必须考虑其非线性特点。但是，在小信号运用或者动态范围不超出 晶体管特性曲线线性区的情况下，可视其为线性元件 ，并可用线性元件组成的网络模型来模拟晶体管。晶体管在高频段运用时，必须考虑PN结电容的影响。 其高频等效电路低频等效电路。2第二章 晶体管高频小信号谐振放大器晶体管的高频小信号等效电
2、路两种表示途径：物理模型等效电路：混合 参数等效电路。网络参数等效电路：Y参数等效电路。高频中常采用Y参数等效电路。因晶体管是电流受控元件，输入输出 端都有电流，采用Y参数系较方便;另外很多导纳的并联可直接相加，使 运算简单。31.网络参数模型把晶体管视为一个二端口网络，列出电流、电压方程式，拟定满足方程的网络模型。 2.物理参数模型根据晶体管内部发生的物理过程来拟定模型同一晶体管可用不同的等效电路来表示，这是人为的， 可互相等效的。各等效电路中的参数应能互相转换。第二章 晶体管高频小信号谐振放大器二端口网络:具有两个端口的网络四端网络外部结构与双口网络相同, 但对流入流出电流没有 类似的规定
3、, 这是两者的区别。端口:指一对端钮, 流入其中一个端钮的电流总是等于流 出另一个端钮的电流。41.网络参数模型第二章 晶体管高频小信号谐振放大器双口网络在每一个端口都有一个电流变量和一个电压变量, 因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自变量, 其 余两个为应变量, 则共有六种组合方式, 也就是有六组可 能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。 四种参数系：H参数、Z参数、Y参数，A参数。高频小信号放大电路分析常用参数，选取各端口的电压 为自变量, 电流为应变量。晶体管无论是共基/共射/共集，都可视为二端口网络。5第二章 晶体管高频小信号谐振放大器yiyo+U1-+U2-晶体管Y参
4、数等效电路6beec第二章 晶体管高频小信号谐振放大器17第二章 晶体管高频小信号谐振放大器受控电流源: yrU2 ：输出电压对输入电流的控制作用（反向控制）yfU1 ：输入电压对输出电流的控制作用（正向控制）yf 越大, 表示晶体管的放大能力越强；yr 越大, 表示晶体管的内部反馈越强。yr的存在, 对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激 的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减 小, 或削弱它的影响。 8第二章 晶体管高频小信号谐振放大器共射电路 Y参数的物理意义 下标e表示共发射极输入导纳 输入电压 对输入电流的控制作 用正向传输导纳 输入电压对输出电流的控制作用反向
5、传输导纳 晶体管输出电压对输入端的反作用输出导纳 输出电压对输出电流的控制作用9第二章 晶体管高频小信号谐振放大器*对于共基接法，y参数用 表示，则:*对于共集接法，y参数用 表示，则:10第二章 晶体管高频小信号谐振放大器参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个 有源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析测量方便。缺点：网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大 器相对频带较窄, 一般仅需考虑谐振频率附近的特性, 因而采用这种分析方法较合适。晶体管参数获取方法：测量、查阅晶体管手册。 测量方法：分别使输出端或输入端交流短路, 在另一 端加
6、上直流偏压和交流信号, 然后测量其输入端或输 出端的交流电压和交流电流, 代入式中可求。11第二章 晶体管高频小信号谐振放大器CberbbCbcrbc rbeubercegm ubeerbcb rcereeCbeCbcrbb rbecrccbgm ube122. 物理参数模型-晶体三极管由两个PN结组成，见左下图。如忽略集极和 发射极体电阻rcc和ree，其混合等效电路如右下图，考虑 了结电容效应，适用频率范围可到高频段，适用的最高 频率fT/5。fT为晶体管特征频率，晶体管手册中可查。CceCce第二章 晶体管高频小信号谐振放大器:基区纵向电阻。几十 100 :结电阻。较小 几十几百:结电容
7、，较大，100pf500pf。 :结电容，很小。2pf10pf:极间电容，很小。 发射结正偏 集电结反偏:结电阻，很大。100K100M:受控电流源，而 ，称为跨导。 :极间电阻，很大。几十K rbbrbeCberbcCbc13元件参数0:共射极晶体管低频电流放 大系数，Ie：发射极电流第二章 晶体管高频小信号谐振放大器14第二章 晶体管高频小信号谐振放大器混合参数法是从模拟晶体管的物理结构出发, 用集中参数元件、和受控源来表示管内复杂关系。优 点: 各元件参数物理意义明确, 在较宽的频带内元件值基本上与频率无关。缺 点: 随器件不同而有不少差别, 分析和测量不方便。因而混合型等效电路法较适合
8、于分析宽频 带小信号放大器。15第二章 晶体管高频小信号谐振放大器116 电流放大系数第二章 晶体管高频小信号谐振放大器17第二章 晶体管高频小信号谐振放大器4 51 2 3R1R2ReyLCbCeCB1B2TLEc2.3.2单调谐回路谐振放大器R1R2ReEc 3 2 154B1B2CL yLT输入回路输出回路晶体管电路图18第二章 晶体管高频小信号谐振放大器4 51 2 3R1R2ReyLCbCeCB1B2TLEc3 2 154B1B2CL yLT19第二章 晶体管高频小信号谐振放大器32154yieyoeyreuce yfeubeC yLLib+ ube-ic + uce-YiSo：放大
9、器的输入导纳 Yi不仅与晶体管的输入导 纳yie有关，而且还与放 大器的负载YL有关。原因：yre的存在 20-第二章 晶体管高频小信号谐振放大器yoeyfeubeyreuceyieYSyL YSyie yreuceyfeubeyoeC iS yfeubeyoe yreuceyieYSiCYOYO21第二章 晶体管高频小信号谐振放大器yieyoeyreuceyfeubeCiegiegoeCoe22第二章 晶体管高频小信号谐振放大器23第二章 晶体管高频小信号谐振放大器简化分析，设晶体管yre=0。电感线圈的电感量为L，LC并联谐振回路损耗用电导g0代替，（空载品质因数为Q0，则空载谐振电导g0
10、=1/(0LQ0)。且将输出电路所有元件参数折合到LC回路两端。第二章 晶体管高频小信号谐振放大器25LC并联谐振回路 空载谐振电导g0。将输出电路所有 元件参数折合到 LC回路两端。第二章 晶体管高频小信号谐振放大器26第二章 晶体管高频小信号谐振放大器其中：27第二章 晶体管高频小信号谐振放大器1B28第二章 晶体管高频小信号谐振放大器1B29第二章 晶体管高频小信号谐振放大器130第二章 晶体管高频小信号谐振放大器2.3.3 多级单调谐放大器Au1Au2Aun31第二章 晶体管高频小信号谐振放大器32第二章 晶体管高频小信号谐振放大器(2) n级放大器的矩形系数33第二章 晶体管高频小信
11、号谐振放大器可知: 级相同的单调谐放大器的总增益比单级放大器 的增益提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小了, 且级数越多, 频带越窄。 In another word：如多级放大器的频带确定以后, 级数越多, 则要求其中每一级放大器的频带越宽。所以, 增益和通频带的矛盾是一个严重的问题, 特别是对于要求高增益宽频带的放大器来说, 这个问题更为突出。这一特性与低频多级放大器相同。 34第二章 晶体管高频小信号谐振放大器2.4 小信号谐振放大器的稳定性共射电路由于电压增益和电流增益都较大, 所以是谐振放大器的常用形式。 以上在讨论谐振放大器时, 都假定反向传输导纳yre, 即 晶体管单向工作
12、, 输入电压可以控制输出电流, 而输出电压不影响输入。实际上yre0, 即输出电压可以反馈到输入端, 引起输入电流 的变化, 从而可能引起放大器工作不稳定。如放大器输入和输 出导纳.如果这个反馈足够大, 且在相位上满足正反馈条件, 则会出 现自激振荡。 35第二章 晶体管高频小信号谐振放大器32154yieyoeyreuce yfeubeC yLLib + ube-iC + uce-Yiyre使Yi不仅与晶体管的输入导纳yie有关，还与放大器负载YL有关。-36第二章 晶体管高频小信号谐振放大器37放大器多级放大器输入端1)接信号源；2)与谐振回路相连接。YiYi=yie+YF第二章 晶体管高
13、频小信号谐振放大器将输入电压 与反馈 电压 的比值定义 为稳定系数.2.4.1 放大器的稳定系数及稳定电压增益 放大器的稳定系数 u如 与 振幅和相位相同，放大器产生自激振荡,S=1,工作uS越大放大器越稳定。一般放大器， 可以认为是稳定的。 38第二章 晶体管高频小信号谐振放大器39Ys是信号源内导纳，是由前级放大器的谐振回路等效而得。式中得到同理输出回路：第二章 晶体管高频小信号谐振放大器40通常放大器输入回路和输出回路相同，即：1= 2= ， 1= 2= 则根据相位相同的条件， 2-(re+ fe)=0，可得：2arctan =(re+ fe)，即 ，又得则第二章 晶体管高频小信号谐振放
14、大器 单调谐放大器的稳定电压增益 什么是稳定电压增益？ 不加任何稳定措施，并满足稳定系数S（例如 ）要求时，放大器工作于谐振频率的最大电压增益。 41设各级放大器的参数均相同，且晶体管接入谐振回路的接入系数为P1，下级负载接入谐振回路的接入系数为P2，考虑单级调谐放大器的电压增益。第二章 晶体管高频小信号谐振放大器则 当回路谐振时，谐振电压增益为 将稳定系数S式中的 代入上式u稳定电压增益结论: 根据稳定系数的要求( )确定 这是没有 稳定措施的情况下，允许的最高电压增益。 实际的电压增益 ，则放大器稳定。稳定电压增益与电路参数的关系 42第二章 晶体管高频小信号谐振放大器 放大器稳定的判断
15、（例题）例如，已知某晶体管在工作频率为 时， 。用其做放大器，若 认为是稳定的。可以计算： 说明用该晶体管设计制作放大器，只要放大器电压增益不大于12.52，在没有任何稳定措施条件下，放大器是稳定的。即满足 的要求。 43第二章 晶体管高频小信号谐振放大器要提高放大器的稳定性：（1）是从晶体管本身想办法, 减小其反向传输导纳yre值。yre的大小主要取决于集电极与基极间的结电容bc , 选择晶体管时应尽量使其bc减小, 使反馈容抗增大, 反馈作用减弱。（2）是从电路上设法消除晶体管的反向作用, 使它单向化。具体方法有中和法与失配法。 中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和电路）, 以抵消晶体管内部参数yre的反馈作用。由于yre的实部（反馈电导）通常很小, 可以忽略, 所以常常只用一个电容CN来抵消yre的虚部（反馈电容）的影响, 就可达到中和的目的。 44第二章 晶体管高频小信号谐振放大器1. 中和法为了抵消yre的反馈, 从集电极回路取一与 反相的电压
