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1、高频电子线路,复习,1、高频 是指放大器的工作频率在几百kHz几百MHz，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（二端口网络）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,第二章 高频小信号放大器,一、高频小信号放大器的功能,二、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,功率增益(AP)等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。,电压增益(Au)等于放大器输出电压与输入电压之比；,2通频带,矩形系数定义为,调谐放大器电压增益的频率特性曲线,3 矩形系数,4噪声系数,2、电感线圈的高频特性,电感在高频电路中不是理想
2、无损电感，它的损耗电阻是不能忽略的。 一个实际的电感元件，可以用一个理想无损电感L和一个串联的损耗电阻r0 来等效。损耗电阻随频率增高而增大。 一个电感线圈的损耗可以用空载品质因数 表示，而 的大小反映损耗的大小。一般情况下，线圈的 值通常在几十到三百左右。,三、LC串并联谐振回路的特性,1、LC串并联谐振回路的作用：选频和阻抗变换,一个实际电感可用串联电路等效。如图（b）,一个实际电感可用并联等效。 如图 (c),当 时：, 阻抗特性： 时，呈容性。时，纯电阻。时，呈感性。,4、LC串联谐振回路,电压特性：谐振时电感线圈和电容两端的电压模值相等(方向相反) 且等于外加电压的 倍。即,电流特性
3、:谐振时流过回路的电流的最大,品质因数: 其中 为特性阻抗,谐振频率：,幅频特性和相频特性,幅频特性,相频特性, 阻抗特性： 时，呈感性。时，纯电阻。时，呈容性。,5、LC并联谐振回路,谐振频率：,电压特性：谐振时流过电感线圈和电容的电流模值相等(方向相反)且等于外加电流源的 倍。即,电压特性:谐振时回路的输出电压最大,品质因数: 其中 为特性阻抗,阻抗特性和相频特性,相频特性,阻抗特性,并联谐振回路阻抗频率特性曲线,四、串并联阻抗的等效互换,在工作频率 相同的条件下，AB两端的阻抗相等。,、互换关系,串并联电路等效互换,串联电路转换为等效并联电路后， 为 的 倍，而 与 相同。,、结论,串联
4、转换为等效并联后Q值不变。,1、“等效”的概念,、变压器耦合联接的阻抗变换,2、自耦变压器耦合联接的阻抗变换,阻抗变比关系：,自耦变压器耦合联接方式适用于与晶体管的连接，它除了能实现阻抗变换外，还能为晶体管的集电极提供直流通路。,上面变比关系推导的近似条件是Qc21，Qc1。 双电容分压的连接方式可以避免绕制变压器线圈时抽头的麻烦。在实际电路中，这种方法用的较多。,3、双电容分压式耦合联接与阻抗变换,4、接入系数与阻抗变换关系,接入系数p的定义：,变比关系的通式:,利用以上的变比关系可以很方便地进行各种变换。这对分析电路将是非常简便的。,1、y参数等效电路,，,五、晶体管高频小信号等效电路,六
5、、单调谐回路谐振放大器,1、单调谐回路谐振放大器的电路形式,2、放大器的等效电路及其简化,放大器的等效电路如下图所示,前级等效为 电流源和内导纳,多级放大器之间相互影响,为简化分析,令 则放大器的简化等效电路 为:,3、放大器的主要技术指标,电压增益,结论：,*谐振时电压增益 与晶体管正向传输导纳 成正比，与回路两端总电导成反比；,* 放大器输出电压与输入电压的相位差是180 。,任意频率的电压增益,谐振时的电压增益,对于窄带谐振放大器，通常讨论的 与 相差不会太大，即可认为 在 附近变化，则,式中， ，称为一般失谐。,令 ，称为广义失谐。则可得 :,取其模,取其模,谐振曲线,下图是分别用 、
6、 和 表示的放大器的谐振特性曲线。,用频率表示,用一般失谐表示,用广义失谐表示,3放大器的通频带,定义: 时对应的 为放大器的通频带.用 或 B表示,4放大器的矩形系数,单级单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，说明它的选择性差。这是它的一大缺点.,矩形系数:,七、 小信号谐振放大器的稳定性,1、引起放大器不稳定的原因,由于 有可能构成正反馈，引起放大器产生自激振荡.,2. 自激产生的条件(以输入导纳的影响为例),分解为幅值和相位两个条件,稳定系数S的定义 :,S越大，放大器越稳定.对于一般放大器来说， 就可以认为是稳定的。,稳定系数与电路参数的关系,将输入电压 与正反馈电压 的比值定义为稳定系
7、数.,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,八、提高谐振放大器稳定性的措施,由于 的反馈作用，晶体管是一个双向器件。使 的反馈作用清除的过程称为单向化。,1、中和法,在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵消晶体管内部 的反馈作用。,单向化的方法,中和法,失配法,2、失配法,失配：是指信号源内阻不与晶体管输入阻抗相匹配；输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗相匹配,失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以确保满足稳定的要求。,第三章 高频功率放大器,一、高频功率放大器的功能用小
8、功率的高频输入信号去控制高频功率放大器将直流电源供给的能量转换为大 功率的高频能量输出。输出电压与输入电压的频谱相同。 二、高频功率放大器的分类,2.按放大器的工作类型分：甲、乙、丙、丁、戊类放大。,宽带功率放大器-非谐振,1.按工作频率分：窄带功率放大器-谐振功率放大器,三、丙类高频功率放电器的原理电路,无论中间级还是输出级电路都可以等效为并联谐振回路：输入回路、非线性器件和带通滤波器。,中间级 最简单的输出级,四、丙类高频功率放大器的基本特点,特点：为了提高效率，放大器常工作于丙类状态，流过晶体管的电流为失真的脉冲波形；,谐振于输入信号的频率,负载为谐振回路,阻抗匹配,高频功率放大器原理图
9、,取出基波分量获得正弦电压波形,五、谐振高频功率放大器的折线分析法 1、工作大信号和非线性工作状态。 2、将晶体管特性曲线理想化成为折线进行分析，称为折线分析法 3、近似分析存在一定误差，但对高频功率放大器进行定性分析，比较简便。 六、晶体管特性曲线的理想化,1.正向传输特性曲线理想化2.输出特性曲线理想化,晶体管输入传输特性曲线的理想化,七、集电极余弦电流脉冲的分解 1、余弦电流脉冲的表示式,当输入信号 时, 集电极电流 的波形为余弦电流脉冲。,余弦电流脉冲表示式(由脉冲高度IcM和通角c决定),导通角,已知Vbb、Ubz和Ubm可确定高频功率放大器的半通角c，有时也称c为通角。通常用c=1
10、80表示甲类放大；c=90表示乙类放大；c90表示丙类放大。,高频功率放大器原理图,八、集电极余弦电流脉冲的分解,丙类状态下集电极电流波形,集电极余弦电流脉冲表示式,2、余弦电流脉冲的分解系数 周期性的电流脉冲可以用傅里叶级数表示：,其中,直流分量电流,基波分量电流幅值,N 次谐波分量幅值,称为余弦电流脉冲分解系数。 为直流分量分解系数；为基波分量分解系数； 为n次谐波分量分解系数。,尖顶余弦脉冲的分解系数,波形系数,下图给出了 、 、 、 和 与 的关系。,g1与 的关系,九、功率与效率,1、直流电源供给的直流功率 P=VccIco,2、高频输出功率,4、集电极效率,3、晶体管集电极损耗功率
11、,其中， 称为集电极电压利用系数；,称为波形系数。,十、丙类高频放大器的动态特性,1、动态特性,2、动态特性的作法,在晶体管、电源电压Vcc和Vbb、输入信号振幅Ubm和输出信号振幅Ucm(或Rp)一定的条件下，ic=f(ube,uce)的关系称为放大器的动态特性。,调谐于输入信号的频率,则AB-BC折线为动态特性,在输出特性的 轴上取截距 得动态特性的B点。,通过B点作斜率为 的直线交 线于A点。,在 轴上选取 为C点，则AB-BC折线为动态特性。,截距法作动态特性的步骤：,虚拟电流法,决定A点,决定Q点,连接AQ交横坐标于B点,在横坐标上决定C点 则ABBC折线为动态特性。,谐振功率放大器
12、的工作状态是根据uBE=uBEmax、uCE=uCEmin时瞬时工作点在特性曲线上所处位置确定的。,欠压状态：管子导通时瞬时工作点均处于放大区；,临界状态：管子导通时瞬时工作点已达到临界饱和线；,过压状态：管子导通时瞬时工作点将进入饱和区；,十一、谐振高频功率放大器的三种工作状态,放大器处于丙类或乙类放大时，在输入信号激励的一周内，是否进入晶体管特性曲线的饱和区来划分的。,3、谐振高频功率放大器的三种工作状态,输出电压波形,2、负载特性的分析工作状态随 的变化关系,十二、负载特性 1、负载特性定义在 、 、 、 、 一定的条件下，改变谐振回路的谐振电阻 ，高频功率放大器的工作状态、电流、电压、
13、功率和效率随 的变化关系，称为负载特性,随着Rp的增大，功率放大器的工作状态由欠压临界过压。,结论 欠压工作状态：输出功率 和集电极效率c都较低，而且输出信号电压振幅 随 变化，因此，除了特殊场合以外，很少采用这种工作状态。 过压工作状态：在弱过压区， 达最大， 下降不多，当 变化时，输出信号电压振幅 变化较小，多用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。,十三、各级电压变化对工作状态的影响,1、集电极电源电压 变化对工作状态的影响（在 、 、 、 、 不变的条件下）,随着Vcc的增加工作状态由过压临界欠压。,改变Vcc对电流、电压、功率、效率的影响,动态特性随 的变化关系,2、改变 对工作状态的影响 （在 、 、 、 、 不变的条件下）,随着 的增加工作状态由欠压临界过压。,改变 对电流、电压、功率、效率的影响,改变Vbb对工作状态的影响,3、改变 对工作状态的影响 （在 、 、 、 、 不变的条件下）,
