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1、第2章 高频小信号放大器,2.1 概述,2.2 高频电路基础知识,2.3 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,2.5 场效应管高频放大器,2.6 线性宽带放大集成电路与集中滤波器,2.7 放大电路中的噪声,第2章 高频小信号放大器,2.1 概述,2.2 高频电路基础知识,2.3 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,2.5 场效应管高频放大器,2.6 线性宽带放大集成电路与集中滤波器,2.7 放大电路中的噪声,小信号放大器的功能是什么？ 小信号放大器如何分类？ 小信号放大器的指标有哪些？,2.1 概述,一、高频小信号放大器的功能1. 高频是指放
2、大器工作频率在几百千赫兹几百兆赫兹，必须考虑放大器件的极间电容。2. 小信号指的是放大器输入信号小，放大器件是在线性范围内工作。3. 高频小信号放大器的功能是实现对微弱高频信号进行不失真放大。4. 高频小信号放大器功能标识形式：数学表示法、频谱表示法。图 高频小信号放大器功能,2.1 概述,图 高频小信号放大器功能的三种表示,二、高频小信号放大器的分类1. 按放大信号的频带宽窄分为宽带放大器和窄带放大器。2. 按放大器的负载性质分为谐振式放大器和非谐振式放大器。 三、高频小信号放大器的主要技术指标1. 电压增益与功率增益电压增益Au:功率增益AP:,2.1 概述,三、高频小信号放大器的主要技术
3、指标2. 通频带定义：放大器的电压增益下降到最大值的 倍时所对应的频带宽度。常用 表示。 3. 矩形系数(选择性) (1) 主要指标，表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。 (2) 理想的频带放大器的频率响应曲线是矩形。 (3) 实际放大器的频率响应曲线与矩形有较大差异。 (4) 矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量，其定义是,2.1 概述,如何表示放大器的选择性好坏呢？,？,三、高频小信号放大器的主要技术指标 3. 矩形系数(选择性)(5) 矩形系数用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度。,2.1 概述,图 放大器的矩形系数,第2章 高频小信号放大器,2.1 概述,2.2 高频电路基础知
4、识,2.3 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,2.5 场效应管高频放大器,2.6 线性宽带放大集成电路与集中滤波器,2.7 放大电路中的噪声,滤波器的种类有哪些？ LC串、并回路谐振特性有哪些？ 在高频电路中，阻抗变换如何实现，参数如何计算？,2.2 高频电子线路的基础电路,一、滤波器(选频网络)的分类 1. 按频率特性：低通、高通、带通和带阻滤波器。 2. 按所用器件的特点：有源滤波器和无源滤波器 有源滤波器指所构成的滤波器中含有放大器等有源电路，例如有源RC滤波器、开关电容滤波器等。 无源滤波器由无源器件组成。 3. 按处理的信号形式可分为模拟滤波器、数字滤波器
5、和抽样数字滤波器。,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性 1. 电感线圈的高频特性 (1) 电感线圈在高频电路中不是理想的无损电感，它的损耗电阻是不能忽略的。 (2) 一个实际的电感元件，可以用一个无损电感L和一个串联的损耗电阻r0来等效。由于集肤效应的影响，损耗电阻r0随频率增高而增大。 (3) 一个有损耗的电感线圈在工作频率下通过Q表可测得电感线圈的电感值和空载品质因数Q0，而Q0的大小就反应损耗的大小。,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性 1. 电感线圈的高频特性 (4) 电感线圈的品质因数定义是(5) 一个实际电感若已知工作频率，测得电
6、感值L和空载品质因数Q0，则可用电感L和 的串联电路等效。 (6) 当Q01时，一个实际有损电感可用一个无损电感L和一个并联电阻R0或g0来等效。其中，R0=LQ0 或g0=1/(LQ0) 。,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性2. 电容元件的高频特性一个实际的电容元件也是有损耗的，电容元件的损耗电阻的值主要决定于介质材料。 目前，电容元件Q0值可达几千到几万的数量级，与电感元件相比，其损耗可以忽略，因而在高频电路中一般可认为是无损元件。,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性3. LC串联谐振回路(1) 一个无负载电阻rL的串联LC电路，由于电
7、感L有损耗，可等效为如图所示的LCr0串联电路。串联回路的阻抗谐振频率 串联回路的品质因数是表征回路谐振过程中电抗元件的储能与电阻元件耗能的比值。 回路无负载电阻时，对应的品质因数称为空载品质因数。,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性3. LC串联谐振回路(2) 若接入负载电阻rL后，可等效为如图所示的 LCr 等效电路。串联回路的阻抗 式中，谐振频率接入负载电阻rL后的有载品质因数QL,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性3. LC串联谐振回路(3) LCr串联谐振回路的频率特性 在串联回路两端加一恒压信号 ，则流过电路的电流当 时谐振，流过
8、电路电流最大 ，称为谐振电流。 用 对 进行归一化，得回路电流的相对值,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性3. LC串联谐振回路(3) LCr串联谐振回路的频率特性 其相对电流值的模和相角为,2.2 高频电子线路的基础电路,图 相对幅频特性与相频特性,二、LC串并联谐振回路的特性4. LC并联谐振回路(1) 一个无负载电阻RL的并联LC电路，由于电感L有损耗，可等效为如图所示LC并联电路。 并联回路的导纳为式中，,2.2 高频电子线路的基础电路,图 LC并联谐振回路,二、LC串并联谐振回路的特性 4. LC并联谐振回路在回路加电流源 激励时，定义能使回路端电压 与激励
9、电流 同相的频率为并联回路谐振频率，用 表示，令 ，则得式中， 为回路无阻尼振荡频率，Q0 为回路的空载品质因数,2.2 高频电子线路的基础电路,二、LC串并联谐振回路的特性 4. LC并联谐振回路当Q0不很高时，并联回路的谐振频率 不等于回路无阻尼振荡频率 。而当Q0比较高时， ，这对于多数通信电路，近似条件是成立的。 若将并联电路等效为右图的形式，则Q01条件下，,2.2 高频电子线路的基础电路,图 LC并联谐振回路,二、LC串并联谐振回路的特性4. LC并联谐振回路 (2) 若接入负载电阻RL，则在Q01的条件下回路两端等效电阻为R0与RL并联，即 由于是并联回路，其导纳为式中 谐振频率
10、 有载品质因数,2.2 高频电子线路的基础电路,图 接入负载的LC并联谐振回路,4. LC并联谐振回路 (3) LCR并联谐振回路的频率特性 并联谐振回路的导纳由图可以看出， 时，回路谐振，回路等效为纯电阻，其阻值最大为R。随着 偏离 ，阻抗值越来越小。 回路呈容抗特性，,2.2 高频电子线路的基础电路,回路呈感抗特性。,图 并联回路的阻抗特性,二、LC串并联谐振回路的特性4. LC并联谐振回路 由于输出电压 ，以 时输出电压 对 归一化，可得并联谐振回路的相对幅频特性和相位特性。,2.2 高频电子线路的基础电路,图 接入负载的LC并联谐振回路,三、串并联阻抗的等效互换 1. “等效”的概念
11、在工作频率相同的条件下，AB两端的阻抗相等。 2. 互换关系根据品质因数Q的定义， 串联电路r1、X1的品质因数表明等效互换的Q不变，即Q1=Q2=Q。,2.2 高频电子线路的基础电路,图 串并联电路等效互换,并联回路的品质因数,三、串并联阻抗的等效互换 2. 互换关系3. 结论 (1) (2) 当Q1时，,2.2 高频电子线路的基础电路,图 串并联电路等效互换,四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换并联谐振回路除了具有选频功能外，还要完成阻抗变换，因而通常采用部分接入方式实现阻抗变换。 1. 变压器耦合连接的阻抗变换 设二次侧负载电阻RL得到功率为P2， 它是由一次侧电压U1通过变压器耦合 给
12、二次侧的。 根据功率关系 ， 一次侧提供 。 而P1=P2，故,2.2 高频电子线路的基础电路,图 变压器耦合连接的变换,并联谐振回路作为放大器的负载时，其连接的方式将直接影响放大器的性能。,？,图中所示为变压器耦合的连接形式。因L1与L2绕在同一磁芯上，是紧耦合，可认为是理想变压器。,四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换2. 自耦变压器耦合连接的阻抗变换 如图所示。设一次侧ac的圈数为N1，cb的圈数为N2，其变比关系分析与变压器耦合相同，则,2.2 高频电子线路的基础电路,图 自耦变压器耦合连接的变换,四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换3. 双电容分压耦合连接与阻抗变换(1) 首先将RL
13、与C2组成的并联支路等效为串联支路，C2不变。 (2) 再将RLS、C1、C2组成的串联支路等效为并联支路，C1、C2不变。,2.2 高频电子线路的基础电路,图 双电容分压耦合连接的变换,图中是双电容分压耦合连接形式。其变化关系可以应用串并联等效互换的关系求得。,四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换3. 双电容分压耦合连接与阻抗变换 (1) 电阻RLS为： (2) 电阻 为： 所以，,2.2 高频电子线路的基础电路,图 双电容分压耦合连接的变换,？,推导的近似条件是,QC21，QC1。,四、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换4. 接入系数与阻抗变换关系 将变换关系推广到电抗、电容、电流源和电压源
14、的等效变换。 定义与变换有关的接入系数p则变换的通式为:,2.2 高频电子线路的基础电路,串联回路谐振特性测试电路(一),五、串、并联谐振回路的性能仿真1. 串联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,相频特性,输出电流的幅频特性(定性),串联回路谐振特性测试电路(二),五、串、并联谐振回路的性能仿真1. 串联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,输出电流的幅频特性(定性),相频特性,五、串、并联谐振回路的性能仿真1. 串联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,输出电流的幅频特性(二),相频特性 (二),相频特性 (一),输出电流的幅频特性(一),不同Q时幅频及相频特性比较,并联回路
15、谐振特性测试电路(一),五、串、并联谐振回路的性能仿真2. 并联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,幅频特性,相频特性,五、串、并联谐振回路的性能仿真2. 并联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,并联回路谐振特性测试电路(二),幅频特性,相频特性,五、串、并联谐振回路的性能仿真2. 并联谐振回路,2.2 高频电子线路的基础电路,幅频特性 (一),相频特性 (一),幅频特性 (二),相频特性 (二),不同Q时幅频及相频特性比较,第2章 高频小信号放大器,2.1 概述,2.2 高频电路基础知识,2.3 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,2.5 场效应管高频放大器,2.6 线性宽带放大集成电路与集中滤波器,2.7 放大电路中的噪声,晶体管高频小信号放大器常用哪种等效电路进行分析？ 如何得到小信号调谐放大器的交流等效电路？ 小信号调谐放大器的主要性能指标如何分析和计算？,
