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1、任务一高频小信号谐振放大器d，信号谐振放大器的电路组成知识点小信与谐振放大器的分类与主要性能指标口小信号谐振放大器的分析与计算技能点O住用小信号谐振放大电路的分析Q常用高频测试仪器仪表的匣用小信与谐振改大器性能参数的测童与调试任务引入我们知道，无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号 的电压幅度是（以V）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的 幅值要求较高，最好在1V左右。这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。为此，我们 就需要设计高频小信号放大器，完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大，即从众多的 无线电波信号中，选出需要的频率信号并加以
2、放大，而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑 制，以提高信号的幅度与质量。在此，首先引入应用广泛的高频小信号谐振放大器。任务分析高频小信号谐振放大器的作用、电路组成、及工作原理，与低频小信号放大电路是基本 一致的。不同的是：一是在高频小信号谐振放大器中，所放大信号的频率远比低频放大电路 信号频率高；二是高频小信号谐振放大器的频宽是窄带（要求只放大某一中心频率的载波信 号）。因此，首先在电路组成上应将低频放大电路中的低频三极管换成具有更高截止频率的 高频三极管，将集电极负载换成了 LC选频网络；再是在电路分析与设计中，应重点考虑电 路的高频特性与选频特性。高频小信号谐振放大器的核心元件是高频小功率晶
3、体管和LC并 联谐振回路。相关知识一、高频小功率晶体管与LC并联谐振回路1 .高频小功率晶体管高频小信号放大电路中采用的高频小功率晶体管与低频小功率晶体管不同，主要区别是 工作截止频率不同。低频晶体管只能工作在3MHz以下的频率上，而高频晶体管可以工作在 几十到几百兆赫兹，甚至更高的频率上。目前高频小功率晶体管工的作频率可达几千兆赫， 噪声系数为几个分贝。高频小功率晶体管的作用与低频小功率晶体管一样，工作在甲类工作 状态，起电流放大作用。2. LC并联谐振回路在接收机的各级高频小信号放大器中，利用LC并联谐振回路的选频作用，对谐振点频 率的电流信号呈现较大的阻抗，而且是纯电阻性的，将电流信号转
4、换成电压信号输出，而对 失谐点频率的电流信号呈现很小的阻抗，抑制失谐点频率电流信号的输出，起到选择出所需 接收的信号，抑制无用的信号和干扰的目的。二、小信号谐振放大器的分类按调谐回路划分：单调谐回路放大器、双调谐回路放大器和参差调谐回路放大器。按所用器件划分：晶体管放大器、场效应管放大器和集成电路放大器。按器件连接方式划分：共基、共射与共集电极放大器或共源、共漏与共栅极放大器。三、高频小信号谐振放大器的主要性能指标1. 谐振电压增益放大器的谐振电压增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为乳、其值可用分贝 (dB)表示。实际应用时，考虑放大器的稳定性问题，单级放大器的增益一般为2030dB；
5、若增益不够，可采用多级调谐放大器级联实现。2. 通频带通频带是指放大器的电压增益下降到谐振电压增益的时所对应的频率范围，一般 用日临(或2牝)表示。由于小信号调谐放大器所放大的一般都是已调信号，包含一定的边频，所以放大器必须 有一定的通频带。如：一般调幅广播接收机的中放通频带约为8KHz，调频广播接受机的中 放通频带约为200KHz。3. 选择性选择性是指放大器从各种不同频率的信号中选出有用信号而抑制无用或干扰信号的能 力。通常用“抑制比”和“矩形系数”两个技术指标。(1) 抑制比：定义为谐振电压增益孔口与通频带外指定偏离谐振频率处的电压增益 九之比值，用次皿)表示，记为%(dB)值越小，即衰
6、减的分贝数越大，则放大器选择性越好。例如：收音机的选择性 指标就用抑制比来描述，普通调幅收音机，偏离土10KHz处，衰减不低于20dB；优质调幅 收音机，偏离WKHz处，衰减不低于3040dB；调频收音机，偏离土300KHz处，衰减 不低于30dB。（2）矩形系数：用于评定实际的谐振曲线偏离（或接近）理想谐振曲线的程度，矩形系数定义为昭，的值越小越好，在接近1时，说明放大器的谐振曲线就越接近于理想谐振曲线，放 大器的选择性越好。4. 稳定性稳定性是指当组成放大器的元件参数变化时，放大器的主要性能一一增益、通频带、选 择性的稳定程度。常见不稳定现象：增益变化、中心频率偏移、通频带变化、谐振曲线变
7、形、放大器自激。5. 噪声系数（1）信噪比：用来表示噪声对信号的影响程度，电路中某处信号功率与噪声功率之比 称为信噪比。信噪比大，表示信号功率大，噪声功率小，信号受噪声影响小，信号质量好。（2）噪声系数：用来衡量放大器噪声对信号质量的影响程度，输入信号的信噪比与输 出信号的信噪比的比值称为噪声系数。在多级放大器中，最前面一、二级对整个放大器的噪 声起决定性作用，因此要求它们的噪声系数尽量接近1。四、高频小信号谐振放大器的分析与计算1. 单级单调谐放大器（1）电路组成如图3-2-1a）所示为一个共发射极单调谐放大器，它是一个超外差接收机中一个典型 的中频放大器。图中，R、R和R组成稳定工作点的分
8、压式偏置电路，C、C为中频旁路电 b1 b2 eb e容，ZL为负载阻抗（或下一级的输入阻抗），Tr1、Tr2为中频变压器（中周），其中Tr2的初 级电感L和电容C组成的并联谐振回路作为放大器的集电极负载，采用变压器耦合使前后级 直流电路分开，也能较好地实现前后级的阻抗匹配。a)b)图3-2-1单调谐放大器电路a）单调谐放大器电路b）交流通路图3-2-1b）分别为共发射极单调谐放大器的交流通路。半导体三极管工作在甲类工作状态，可将高频信号被放大的过程及信号流程扼要的表述为:输入的高频小信号 V的基极一基极电流电心集电极电流匕LC回蹈选新作用、旻感桐脊 、 回路谐振电压在负载上产生电压，使输入高
9、频小信号得以放大。（2）幅频特性曲线由于LC并联谐振回路具有选频特性，因此，单调谐放大器具有选频放大功能。图3-2-2 所示为单调谐放大器的幅频特性曲线，当输入信号频率等于LC谐振频率时，即顶=丈，其增益最高；一旦用，即失谐，放大器的增益将迅速下降。图3-2-2单调谐放大器的幅频特性曲线1）谐振频率伍其中，乌是回路总电容，为三极管输出电容和负载电容折合到LC回路两端的等效电容 与回路电容C之和。改变L和耳都改变谐振频率，即进行调谐。在实际电路中，常采用调 节中周的磁心来改变电感量L，以达到调谐的目的。2）通频带其中，为LC回路的有载品质因素。其值与回路自身有关，还与电路特性有关。可表 示为其中
10、，&为LC谐振回路的总电阻。由上两式可知，改变&的值，就会发生变化， 通频带也将随之改变。在实际电路中，常采用在LC回路两端并联由阳的办法，来降低调谐 回路的有载品质因素&口的值，以达到扩展放大器通频带的目的。3)选择性矩形系数定义为：20dB带宽目陟山与3dB带宽之比昭，对于理想谐振回路，其矩形系数为1；但对于实际并联谐振回路，不论其吐值为多大， 也不论其谐振频率高低，它的矩形系数为9.95，即近似为10，远大于1，则说明单个并联 谐振回路的谐振曲线与理想谐振特性相差甚远，选择性较差。故单调谐放大器的选择性较差。2. 多级单调谐放大器考虑到放大器的通频带和放大器的稳定性等因素，单级调谐放大器
11、的电压增益不能做得 很高，当需要较大电压增益时，就需要多级放大器级联来实现。(1)多级单调谐放大器的电压增益设有n级单调谐放大器级联，且各级的电压增益相同，即Al = As = = Am则级联后放大器的总电压增益为Az = A1A2A3 Am = (Al)(2)多级单调谐放大器的通频带多级放大器级联后的幅频特性曲线如图3-2-3所示，级联后总的通频带要比单级放大 器的通频带窄。级数越多，总通频带越窄。图3-2-3多级单调谐放大器的幅频特性曲线多级放大器的总通频带为BW = J 顷1 g =序1 J， 】称为频带缩小因子，表2-2-1列出了几种不同理值对应的缩小因子的值。表3-2-1缩小因子与级
12、数卅的关系12345J注110.640.510.430.39(3)多级单调谐放大器的选择性由图3-2-3可以看出，放大器的级数越多，曲线的形状越接近于矩形，也就是说矩形系数越接近1，选择性越好。依级相同的单调谐放大器级联后的矩形系数为表3-2-2列出了不同苏值时矩形系数的大小。表3-2-2矩形系数与级数理的关系1234569.954.663.753.43.23.1总之，多级放大器中，级联后放大器的总电压增益比单级放大器的电压增益大、选择 性好，但总通频带比单级放大器通频带窄。如果要保证总的通频带与单级时一样，则必须通 过减小每级回路有载品质因素Q的值，以加宽各级放大器的通频带的方法来弥补。3.
13、 双调谐放大器双调谐放大器具有较好的选择性、较宽的通频带，并能较好的解决电压增益与通频带 之间的矛盾，广泛应用于高增益、宽频带、选择性要求高的场合。(1)双调谐放大器的电路组成a)b)图3-2-4互感耦合的双调谐放大器a）双调谐电路 b）交流通路双调谐放大器的负载为双调谐耦合回路，双调谐耦合回路有电容耦合和互感耦合两种 类型。图3-2-4所示电路为互感耦合的双调谐放大器，、Rb2和Re组成分压式偏置电路， CCe为中频旁路电容，Zl为负载阻抗（或下一级的输入阻抗），七、七为高频变压器， 其中八的初、次级电感、亳和电容、组成的双调谐耦合回路作为放大器的集电极 负载。（2）双调谐放大器的耦合因素设
14、初、次级回路元件的参数相同，即h = A = L，5 =，QH-， 财为互感系数，为说明回路间的耦合程度，常用耦合系数左表示。初、次级回路的谐振频率和有载品质因素为定义耦合因数1为（3）双调谐放大器的性能分析图3-2-5为双调谐放大器的谐振曲线，其幅频特性与耦合系数1有密切的关系:图3-2-5双调谐放大器的谐振曲线当门1时，称为强耦合，谐振曲线为双峰，通频带显著增宽，矩形系数变好，但谐振 曲线顶部出现凹陷，一般只是在要求放大器的通频带较宽时才采用。当1=1时，称为临界耦合，临界耦合时的通频带是单调谐放大器的倍；而矩形系 数约为3.16，比单调谐放大器更接近于理想的谐振曲线，选择性更好。总之，与
15、单调谐放大器相比，处于临界临界耦合状态的双调谐放大器具有频带宽、选择 性好的优点，但调谐比较麻烦。4. 参差调谐放大器所谓差调谐放大器是指以二级或三级放大器为一组，每一级放大器只有一个谐振回路， 各放大器谐振回路的谐振频率参差错开，因此称为参差调谐放大器。参差调谐放大器的通频带较宽，矩形系数较好，且调整也比双调谐放大器更方便。在要 求相对带宽（阳也）较宽、选择性较好、增益较高的电视接收机和雷达接收机中的中 频放大器中，常用多级参差调谐放大器。五、调谐放大器的稳定性1. 调谐放大器的稳定性晶体管内反馈的影响在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出 电路与输入电路之间的相互影响。它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题，主要表现
