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1、第二章第二章小信号调谐放大器小信号调谐放大器2.1概述概述2.2LC谐振回路谐振回路2.3单调谐放大器单调谐放大器2.4晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数2.5高频调谐放大器高频调谐放大器2.6调谐放大器的级联调谐放大器的级联2.7高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性2.8集中选频小信号调谐放大器集中选频小信号调谐放大器本章重点与难点本章重点与难点（一）本章重点（一）本章重点1.1.并联谐振回路的选频作用；并联谐振回路的选频作用； 品质因数品质因数 ( (Q) - quality factor) - quality factor 2. 2.谐振回路的接入方式；谐振
2、回路的接入方式；3.3.晶体管晶体管Y参数等效电路，晶体管的高频放参数等效电路，晶体管的高频放大能力及频率参数；大能力及频率参数；4.4.高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压高频单调谐放大器的选频功能和谐振电压放大倍数计算；放大倍数计算；5.5.多级单调谐回路放大器。多级单调谐回路放大器。（二）本章难点（二）本章难点1. 1. 晶体管晶体管Y Y参数等效电路，晶体管的参数等效电路，晶体管的 高频放大能力高频放大能力 2. 2. 高频单管单调谐放大器的选频功能高频单管单调谐放大器的选频功能 和谐振电压放大倍数计算和谐振电压放大倍数计算. . 2.1 2.1 概述概述小信号调谐放大器的功用：小信号
3、调谐放大器的功用：有选择地对某一频率的信号进行放大，即选频放有选择地对某一频率的信号进行放大，即选频放大。（放大和选频）大。（放大和选频）小信号：小信号：通常指输入信号，电压在通常指输入信号，电压在 数量级附近，数量级附近，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。（信号的幅度放大这种信号的放大器工作在线性范围内。（信号的幅度小）小）（放大器）调谐：（放大器）调谐：主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC调调谐回路主要作用是选频）。谐回路主要作用是选频）。调谐放大器的说明：调谐放大器的说明：这种放大器对谐振频率这种放大器对谐振频率f0的信号具有最强的放大
4、作用，的信号具有最强的放大作用，而对其它远离而对其它远离f0的频率信号，放大作用很差。的频率信号，放大作用很差。一、调谐放大器分类一、调谐放大器分类小信号调谐放大器小信号调谐放大器小信号：输入信号小信号：输入信号m mV mV要要 求：增益足够大，通频带足够宽，求：增益足够大，通频带足够宽，选择性选择性好，工作在甲类，多用于接收机。好，工作在甲类，多用于接收机。调谐功率放大器调谐功率放大器大信号：大信号：输入信号输入信号mV以上以上要要 求：大的功率和效率求：大的功率和效率，工作在丙类，多用于发射机。工作在丙类，多用于发射机。图图2-1 2-1 单调谐放大器单调谐放大器二、小信号调谐放大器电路
5、特点二、小信号调谐放大器电路特点 采用采用谐振回路谐振回路作为放大器的集电作为放大器的集电极负载。极负载。三、组成与作用三、组成与作用 主要主要由放大器和谐振回路组成由放大器和谐振回路组成， 作用作用: :放大放大 、选频。、选频。四、技术指标四、技术指标1.1.放大能力放大能力 用谐振时的放大倍数用谐振时的放大倍数 K0 表示。表示。2.2.选频性能选频性能 (1) (1) 通过有用信号的能力通过有用信号的能力 即具有一定的通频带：即具有一定的通频带： 放大器能有效放大的频率范围。放大器能有效放大的频率范围。 (2) (2)抑制无用信号的能力抑制无用信号的能力 即有足够的选择性：即有足够的选
6、择性： 放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。 返回返回 调谐回路的主要特点：调谐回路的主要特点：具有选频作用，当输入信号含有多种频率成分时，经具有选频作用，当输入信号含有多种频率成分时，经过谐振回路只选出某些频率成分，对其它频率成分有不同过谐振回路只选出某些频率成分，对其它频率成分有不同程度的抑制作用。程度的抑制作用。2.2LC谐振回路谐振回路调谐回路的组成：调谐回路的组成：由电感和电容组成。由电感和电容组成。调谐回路的分类：调谐回路的分类：按电感、电容与外接信号源联接方式的不同，可分为按电感、电容与外接信号源联接方式的不同，可分为串联和并联调谐回路两种类型
7、。串联和并联调谐回路两种类型。注意：注意：因为在调谐放大器中，谐振回路往往是以并联的方因为在调谐放大器中，谐振回路往往是以并联的方式出现在电路中，所以下面我们主要讨论并联谐振回路式出现在电路中，所以下面我们主要讨论并联谐振回路。2.2.1串并联谐振回路的基本特征串并联谐振回路的基本特征1.并联谐振回路并联谐振回路组成：组成：由电感由电感L、电容、电容C与外接信号源并联而成，回路的电与外接信号源并联而成，回路的电容损耗忽略不计，电感线圈的损耗以并联电阻容损耗忽略不计，电感线圈的损耗以并联电阻R0的形的形出现。出现。1.并联谐振回路的阻抗特性并联谐振回路的阻抗特性分析并联谐振回路采用导纳法，得回路
8、的等效导纳为：分析并联谐振回路采用导纳法，得回路的等效导纳为：其中，电导其中，电导：导纳写成指数形式为：导纳写成指数形式为：等效导纳的模为：（单位为西门子等效导纳的模为：（单位为西门子S）导纳角为：（单位为弧度导纳角为：（单位为弧度rad）阻抗形式：阻抗形式：并联谐振回路的阻抗特性曲线如图所示并联谐振回路的阻抗特性曲线如图所示：分析：分析：当当时，时，得得回路处于谐振状态。此时，回路导纳最小，阻抗最回路处于谐振状态。此时，回路导纳最小，阻抗最大，回路呈现为纯电阻。大，回路呈现为纯电阻。谐振电阻谐振电阻:回路谐振时的电阻回路谐振时的电阻R0称为谐振电阻。称为谐振电阻。谐振角频率：谐振角频率：角频
9、率角频率称为谐振角频率。称为谐振角频率。当回路谐振时：当回路谐振时：特性阻抗：特性阻抗：称为谐振回路的特性阻抗称为谐振回路的特性阻抗并联谐振回路的品质因数：并联谐振回路的品质因数：由回路谐振电阻与特性阻抗的比值定义的，即由回路谐振电阻与特性阻抗的比值定义的，即由式（由式（2-5）经推导可得）经推导可得：并联谐振回路中并联谐振回路中Q值包含了回路三个元件的参数（值包含了回路三个元件的参数（R0、L、C），反映了三个参数对回路特性的影响，是描述回），反映了三个参数对回路特性的影响，是描述回路特性的综合参数。路特性的综合参数。结论：结论：回路的回路的R0越大，越大，Q值越大，阻抗特性曲线越尖锐。值越
10、大，阻抗特性曲线越尖锐。反之，反之，R0越小，越小，Q值越小，阻抗特性曲线越平坦。值越小，阻抗特性曲线越平坦。2.并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性设信号源为恒流源设信号源为恒流源，响应为回路电压，响应为回路电压,则：则：模：模：相位角：相位角：式中，式中，为谐振时的电压值。为谐振时的电压值。图图2-4回路电压特性曲线相频特性曲线回路电压特性曲线相频特性曲线分析：分析：在谐振点在谐振点处，电压幅值最大。当处，电压幅值最大。当时，回路呈现感性，电压超前电流一个相角，电压时，回路呈现感性，电压超前电流一个相角，电压幅值减小。当幅值减小。当时，回路呈现容性，电压滞时，回路呈现容性，电压滞后
11、电流一个相角，电压幅值也减小。后电流一个相角，电压幅值也减小。2.串联谐振回路串联谐振回路略。略。一、并联谐振与串联谐振回路比较一、并联谐振与串联谐振回路比较1. 1. 电路电路r0:串谐电路的空载谐振阻抗串谐电路的空载谐振阻抗。R0:并谐电路的空载谐振阻抗并谐电路的空载谐振阻抗对信号源而言，对信号源而言，L，C 三者是并联关系三者是并联关系对信号源而言，对信号源而言，L，C 三者是串联关系三者是串联关系并联谐振回路并联谐振回路串联谐振回路串联谐振回路2. 2. 谐振条件谐振条件当当 时，时，得谐振频率得谐振频率串联、并联谐振回路的谐振频率相等串联、并联谐振回路的谐振频率相等谐振意义：谐振时，
12、谐振意义：谐振时， 同相。同相。 3.3.导纳或阻抗导纳或阻抗 4. 4.阻抗特性曲线阻抗特性曲线 并联谐振并联谐振串联谐振串联谐振并联谐振并联谐振Q用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度用途：可以衡量谐振现象的尖锐程度串联谐振串联谐振5. 5. 品质因数品质因数-quality factor-quality factor3.并联谐振回路的谐振曲线分析并联谐振回路的谐振曲线分析并联谐振回路的幅频特性曲线表达式为：并联谐振回路的幅频特性曲线表达式为：在谐振点附近，因为在谐振点附近，因为注意注意f上式可简化为：上式可简化为：信号频率偏离谐振点的数量（信号频率偏离谐振点的数量（）。）。：称为谐振曲线的相对
13、抑制比：称为谐振曲线的相对抑制比，它反映了回路，它反映了回路对偏离谐振频率的抑制能力。对偏离谐振频率的抑制能力。图图2-5 2-5 Q对谐振曲线的影响及谐振回路通频带对谐振曲线的影响及谐振回路通频带分析结论：分析结论：Q对谐振曲线的影响，对于同样频偏对谐振曲线的影响，对于同样频偏，Q越大，越大，值越值越小，谐振曲线越尖锐。小，谐振曲线越尖锐。无线电信号通过谐振回路不失真的条件是：无线电信号通过谐振回路不失真的条件是：谐振回路的幅频特性是一常数，相频特性正比于角谐振回路的幅频特性是一常数，相频特性正比于角频率。因此，研究谐振回路的幅频特性曲线在什么频率范频率。因此，研究谐振回路的幅频特性曲线在什
14、么频率范围内能基本上满足上述要求是十分重要的。围内能基本上满足上述要求是十分重要的。通频带通频带:把把从从1下降到下降到（以（以dB表示，从表示，从0下降下降到到-3dB）处的两个频率）处的两个频率和和的范围叫做通频的范围叫做通频带，以符号带，以符号B或或表示。即回路的通频带为：表示。即回路的通频带为：注意：注意：只要选择回路的通频带只要选择回路的通频带B大于或等于无线电信大于或等于无线电信号的通频带，无线电信号通过谐振回路后的失真就号的通频带，无线电信号通过谐振回路后的失真就是允许的。是允许的。推导通频带的另推导通频带的另外一种表达形式：外一种表达形式：通频带满足了允许通过信号频率范围的要求
15、，为了通频带满足了允许通过信号频率范围的要求，为了滤除其他频率信号的干扰，通频带外值滤除其他频率信号的干扰，通频带外值越小越越小越好。好。显然，显然， 值愈小选择性愈高。实际中，常用分贝来表示：值愈小选择性愈高。实际中，常用分贝来表示：谐振回路的选择性：谐振回路的选择性：注意：注意：选择性是谐振回路的另一个重要指标，它表示回路选择性是谐振回路的另一个重要指标，它表示回路对通频带以外干扰信号的抑制能力。（越小越好）对通频带以外干扰信号的抑制能力。（越小越好）图图2-6 2-6 值对谐振曲线的影响值对谐振曲线的影响通频带和选择性的关系：通频带和选择性的关系：对同一回路提高通频带和改善选择性是矛盾的
16、。对同一回路提高通频带和改善选择性是矛盾的。Q越高选择性越好，但通频带越窄。为了保证较宽的通频带越高选择性越好，但通频带越窄。为了保证较宽的通频带就得降低选择性的要求，反之亦然。（就得降低选择性的要求，反之亦然。（二者兼顾二者兼顾）说明：说明：一个理想的谐振回路，其幅频特性应是一个矩形，一个理想的谐振回路，其幅频特性应是一个矩形，在通频带内信号可以无衰减地通过，通频带以外衰减为无在通频带内信号可以无衰减地通过，通频带以外衰减为无限大。实际谐振回路选频性能的好坏，应以其幅频特性接限大。实际谐振回路选频性能的好坏，应以其幅频特性接近矩形的程度来衡量。近矩形的程度来衡量。矩形系数：矩形系数：图图2-
17、72-7幅频特性比较幅频特性比较结论：结论：由前面讨论可知由前面讨论可知为理想值，故矩形系数越接近为理想值，故矩形系数越接近1越好，而单谐振回路不论越好，而单谐振回路不论Q、为多大，其矩形系数为多大，其矩形系数为定值（为定值（10），显然它的选频性能不很理想。），显然它的选频性能不很理想。2.2.2负载和信号源内阻对谐振电路的影响负载和信号源内阻对谐振电路的影响考虑负载考虑负载和信号源内阻和信号源内阻时，并联谐振电路时，并联谐振电路如图所示。如图所示。作等等效效电电路路图图不变不变 下降下降 谐振频率：谐振频率：品质因数：品质因数：说明：说明：Q0是在没接入负载、信号源时的品质因数，是在没接入
18、负载、信号源时的品质因数， 称为无载（或空载）品质因数。称为无载（或空载）品质因数。 QL 为有载品质因数。为有载品质因数。 QL R0 已知已知 Q0 求求QL2.2.负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）负载和信号源内阻含有电抗成分（一般是容性）图图2-9 2-9 考虑信号源考虑信号源输出电容输出电容和负载和负载输出电容的并联谐振回路输出电容的并联谐振回路信号源输出电容：信号源输出电容：负载电容：负载电容：回路总电容为：回路总电容为：注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，注意：考虑了负载电容和信号源输出电容后，在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计算在谐振回路的谐振频率、品质因数等的计
19、算中，式中的电容都要以中，式中的电容都要以 代入。如：谐振代入。如：谐振频率频率 注意：注意：计入计入和和后，并联谐振回路谐振频率降后，并联谐振回路谐振频率降低低解决办法：解决办法：取取CCS+CL则f0f0L2.2.3 谐振电路的接入方式谐振电路的接入方式上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在上述谐振回路中，信号源和负载都是直接并在L、C元件上。元件上。因此存在以下三个问题：因此存在以下三个问题：第一：谐振回路第一：谐振回路Q值大大下降，一般不能满足实际要求；值大大下降，一般不能满足实际要求；第二第二:信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配。
20、当相差较多时，负载上得到的功率可能很小；配。当相差较多时，负载上得到的功率可能很小；第三第三:信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，在实际问题中，在实际问题中，给定后，不能任意改给定后，不能任意改动。动。解决办法：解决办法：采用采用“阻抗变换阻抗变换”的方法，使信号源或负载不的方法，使信号源或负载不直接并入回路的两端，而是经过一些简单的变换电直接并入回路的两端，而是经过一些简单的变换电路，把它们折算到回路两端。路，把它们折算到回路两端。 通过改变电路的参数，达到要求的回路特性。通过改变电路的参数，达到要求的回路特性。1.互感变压器接入方式互感变
21、压器接入方式互感变压器接入电路如图（电路说明）：互感变压器接入电路如图（电路说明）：U1:11处电压处电压U2:22处电压处电压P1:等效前负载等效前负载RL上得到的功率。上得到的功率。P2:等效后负载等效后负载RL上得到的功率。上得到的功率。等效原则：等效原则：等效前后负载上得到功率相等，即等效前后负载上得到功率相等，即P1=P2。图图2-12-1互感变压器接入电路的等效电路互感变压器接入电路的等效电路若若则则 （1 1）（2 2）通过互感变压器接入方法可提高回路通过互感变压器接入方法可提高回路的的QL值。值。谐振频率不变谐振频率不变结论：结论：2.自耦变压器接入自耦变压器接入自耦变压器接入
22、电路如图所示（电路说明）：自耦变压器接入电路如图所示（电路说明）：注意：注意：推导方法与上述互感变压器接入方法一样，可得到推导方法与上述互感变压器接入方法一样，可得到等效后的负载阻抗等效后的负载阻抗RL如下如下：N1N2，则，则RLRL谐振频率谐振频率:优点优点:绕制简单。绕制简单。缺点缺点:回路与负载有直流回路。需隔直流时，这种回路不回路与负载有直流回路。需隔直流时，这种回路不能用。能用。3.电容抽头接入电容抽头接入电容抽头接入回路如图所示（电路说明）：电容抽头接入回路如图所示（电路说明）：电容器的串并转换：电容器的串并转换：原理：原理：图图2-15中中12端的等效导纳应与端的等效导纳应与1
23、2的导纳相等。的导纳相等。电容的串、并联等效变换：电容的串、并联等效变换：串联串联 并联并联 等等效效变变换换关关系系 其中：其中：4.接入系数的概念接入系数的概念部分接入：部分接入：即负载不直接接入回路两端，只是与即负载不直接接入回路两端，只是与“回路回路”一部分相接，因一部分相接，因此此叫叫“部分接入部分接入”形式。形式。接入系数接入系数:表示接入部分所占的比例。对于电感抽头接入方式来说，表示接入部分所占的比例。对于电感抽头接入方式来说，（见图（见图2-17），它为），它为:表示全部线圈表示全部线圈N1中，中，N2所占的比例。所占的比例。n1,在在0到到1之间，调节之间，调节n可改变折算电
24、阻可改变折算电阻RL数值。数值。n越小，越小，RL与回路接入部分越与回路接入部分越少，对回路影响越小，少，对回路影响越小，RL越大。越大。引入接入系数引入接入系数n以后，折算后的阻抗可以写为以后，折算后的阻抗可以写为:注意：注意：1.当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。关系仍适用。例：例：2.对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的方法，对谐振回路的信号源同样可采用部分接入的方法，折算方法相同。折算方法相同。通过以上讨论得知：通过以上讨论得知：采用任何接入方式，都可使回路的有载采用任何接入方式，都可使回路的有载QL值
25、提高，而谐振频率不变。同时，只要负值提高，而谐振频率不变。同时，只要负载和信号源采用合适的接入系数，即可达载和信号源采用合适的接入系数，即可达到阻抗匹配，输出较大的功率。到阻抗匹配，输出较大的功率。2.3单调谐放大器单调谐放大器小信号调谐放大器的分类：小信号调谐放大器的分类：按谐振回路区分：按谐振回路区分：单调谐放大器单调谐放大器双调谐放大器双调谐放大器参差调谐放大器参差调谐放大器按晶体管连接方法区分：按晶体管连接方法区分：有共基极、共集电极、共发射极单调谐放大器有共基极、共集电极、共发射极单调谐放大器等等。等等。重点讲共发射极（共重点讲共发射极（共e）单调谐放大器）单调谐放大器2.3.1单调
26、谐放大器的电路组成单调谐放大器的电路组成图图2-20 2-20 单调谐放大器单调谐放大器LC谐振电路，起选频作用。它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出谐振电路，起选频作用。它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振电路电阻对谐振电路Q值的影响。值的影响。RL是放大器的负载，它可能是下一是放大器的负载，它可能是下一级输入端的等效输入电阻。级输入端的等效输入电阻。原边线圈（原边线圈（AC端）的匝数端）的匝数：N1抽头（抽头（AB端）的匝数端）的匝数：N0副边线圈的匝数副边线圈的匝数：N2管子的输出电阻：管子的输出电阻：rce代表管子代表管子ce间的电阻，称为管子的输出电阻。间的电阻，称为管子的输出
27、电阻。考虑考虑rce和和RL的影响后，的影响后，LC电路相当于一个等效的电路相当于一个等效的RLC并联电路。并联电路。谐振回路的并联阻抗为谐振回路的并联阻抗为ZAC。实际的集电极负载则为变换到。实际的集电极负载则为变换到AB部分部分的阻抗的阻抗ZAB。ZAC与与ZAB的关系为的关系为:一、技术指标一、技术指标1.1.放大能力放大能力 用谐振时的放大倍数用谐振时的放大倍数 K0 表示。表示。2.2.选频性能选频性能 (1) (1) 通过有用信号的能力通过有用信号的能力 具有一定的通频带。具有一定的通频带。 放大器能有效放大的频率范围放大器能有效放大的频率范围 (2) (2)抑制无用信号的能力抑制
28、无用信号的能力 有足够的选择性。有足够的选择性。 放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。2.3.2单调谐放大器的放大能力单调谐放大器的放大能力负载负载RL上的电压：上的电压：U0输入电压输入电压:Ui，晶体管集电极电压晶体管集电极电压:UAB输入电阻：输入电阻：ri代表晶体管代表晶体管be级间的电阻，称为晶体管的输入电阻。级间的电阻，称为晶体管的输入电阻。二、二、K K 和和Z ZACAC 的关系的关系整理得：整理得：分析：分析：K与与ZAC成正比，而对于不同频率的信号，成正比，而对于不同频率的信号，ZAC是不是不同的，对于同的，对于f0的信号，的信号，ZAC
29、最高，故最高，故K也最高。可见也最高。可见K的频率特性和并联谐振电路的特性相同。的频率特性和并联谐振电路的特性相同。谐振时：谐振时：谐振时的电压放大倍数K0三、选频性能三、选频性能1.Kf 特性特性分析图（分析图（a）：）：QL值不同时，值不同时，QL大，大，K0大，且频率曲线尖锐，大，且频率曲线尖锐，QL小，小，K0小，则频率曲线平坦。小，则频率曲线平坦。因为放大器的频率特性取决于谐振电路的频率特性，谐因为放大器的频率特性取决于谐振电路的频率特性，谐振电路的振电路的QL值对放大器的选频性能有很大影响。值对放大器的选频性能有很大影响。 代入得代入得 (P10(P10页页2-2-9)9)K-f
30、特性特性2. 2. K/K0K/K0f f 特性特性K/K0-f 特性特性为了更好地描绘选频性能的特点，我们用比值为了更好地描绘选频性能的特点，我们用比值K/K0作纵坐标，可得曲线作纵坐标，可得曲线(分析原因分析原因)。谐振点：谐振点：通频带的上下边界：通频带的上下边界：分析：分析：(1)QL小，通频带（小，通频带（2f0.7）宽，而）宽，而QL大，则通频大，则通频带窄。带窄。(2)以某一频偏以某一频偏f为参考标准，则为参考标准，则QL大，衰减量大，衰减量大，即选择性好，而大，即选择性好，而QL小选择性差。小选择性差。结论：结论：通频带和选择性两者是矛盾的。有时选择适当的通频带和选择性两者是矛
31、盾的。有时选择适当的QL值，可以兼顾两者，但有时不能兼顾，就需要另外值，可以兼顾两者，但有时不能兼顾，就需要另外采取措施。采取措施。注意：注意：在在三者中，只要知道两项，便可计算三者中，只要知道两项，便可计算出第三项。出第三项。令：令：则：则：广义失谐量广义失谐量 3.通用谐振曲线通用谐振曲线失谐失谐：在谐振电路中，在谐振电路中，偏离偏离称为失谐。失谐程度通常用频偏称为失谐。失谐程度通常用频偏对对的比值即的比值即表示。表示。注意：注意：在谐振点附近，在谐振点附近，与与近似成正比，即近似成正比，即： =0在谐振点附近在谐振点附近 仅仅与与 有有关关，所所以以不不管管Q 如如何何变变化化，均均可可
32、用同一条曲线表示用同一条曲线表示-通用特性曲线通用特性曲线。可见可见 对应于通频带的上下边界对应于通频带的上下边界2.3.4调谐放大器的最大增益、阻抗匹配条件调谐放大器的最大增益、阻抗匹配条件前面已经得到调谐放大器的谐振电压放大倍数为：前面已经得到调谐放大器的谐振电压放大倍数为：K0 受多种因素影响，一般是采用通过调整匝比的方受多种因素影响，一般是采用通过调整匝比的方法获得高的增益。法获得高的增益。 是是不是不是 ， 愈大愈好愈大愈好? ? 为什么？为什么？ 当当变变换换到到谐谐振振电电路路的的负负载载 等等于于变变换换到到谐谐振振电电路路的内阻的内阻 时，可得到最大的增益。时，可得到最大的增
33、益。最佳匝比：最佳匝比： 阻抗匹配阻抗匹配 最大增益：最大增益： 谐振电路的效率谐振电路的效率 式中：式中： 2.4晶体管高频等效电路及频率参数晶体管高频等效电路及频率参数晶体管分类（按工作频率）：晶体管分类（按工作频率）：高频管和低频管。高频管和低频管。在低频工作时：在低频工作时：将电流放大系数（将电流放大系数（、）看成与频率无关的常数。）看成与频率无关的常数。高频工作时：高频工作时：频率越高，电流放大系数越小。这直接导致管子的放频率越高，电流放大系数越小。这直接导致管子的放大能力下降，限制了晶体管在高频范围的应用。大能力下降，限制了晶体管在高频范围的应用。制约因素：制约因素：管子的发射结电
34、容管子的发射结电容Cbe、集电结电容集电结电容Cbc、基极电阻基极电阻rbb。复习晶体管低频等效电路复习晶体管低频等效电路2.4.1晶体管混合晶体管混合型等效电路型等效电路型等效电路来表示晶体管的优点：型等效电路来表示晶体管的优点：物理概念比较清楚；对晶体管放大作用的描述也较全物理概念比较清楚；对晶体管放大作用的描述也较全面；各个参量基本上与频率无关。因此，这种电路可面；各个参量基本上与频率无关。因此，这种电路可以适用于相当宽的频率范围。以适用于相当宽的频率范围。缺点：缺点：各元件的数值不易测量。各元件的数值不易测量。高频放大器较常用的是高频放大器较常用的是Y参数等效电路。参数等效电路。2.4
35、.2晶体管的晶体管的Y参数等效电路参数等效电路Y参数等效电路是撇开晶体管内部的电路结构，只从参数等效电路是撇开晶体管内部的电路结构，只从外部来研究它的作用，把晶体管看作一个有源线性四端网外部来研究它的作用，把晶体管看作一个有源线性四端网络，用一组网络参数来构成其等效电路。络，用一组网络参数来构成其等效电路。具体来说，只要我们能够确定晶体管的输入端和输具体来说，只要我们能够确定晶体管的输入端和输出端的电流电压关系，问题基本上就解决了。出端的电流电压关系，问题基本上就解决了。图（图（a）：将共射极接法的晶体管等效为有源线性四端网络。）：将共射极接法的晶体管等效为有源线性四端网络。图（图（b）：晶体
36、管的）：晶体管的Y参数等效电路。参数等效电路。Y参数的物理意义参数的物理意义四、混合四、混合 型等效电路参数与型等效电路参数与Y参数的关系参数的关系 晶体管的混合晶体管的混合 型等效电路分析法物理概念比较型等效电路分析法物理概念比较清楚，对晶体管放大作用的描述较全面，各个参清楚，对晶体管放大作用的描述较全面，各个参量基本上与频率无关。因此，这种电路可以适用量基本上与频率无关。因此，这种电路可以适用于相当宽的频率范围。但该等效电路比较复杂。于相当宽的频率范围。但该等效电路比较复杂。Y参数等效电路是从外部来研究晶体管的作用。参数等效电路是从外部来研究晶体管的作用。而且在实际中，高频放大器的谐振回路
37、、负载阻而且在实际中，高频放大器的谐振回路、负载阻抗和晶体管大都是并联关系的。因此，在分析放抗和晶体管大都是并联关系的。因此，在分析放大器时，用大器时，用Y参数等效电路比较适合，因为这时参数等效电路比较适合，因为这时各并联支路的导纳可以直接相加，运算方便，此各并联支路的导纳可以直接相加，运算方便，此外，晶体管的外，晶体管的Y参数可以用仪器直接测量。参数可以用仪器直接测量。总之，混合总之，混合 型等效电路和型等效电路和Y参数等效电路是参数等效电路是对同一对象（晶体管）两种不同的等效分析方法，对同一对象（晶体管）两种不同的等效分析方法，各有特点，在实际中可根据具体情况选择采用哪各有特点，在实际中可
38、根据具体情况选择采用哪一种方法。一种方法。2.4.4晶体管的高频放大能力及其频率参数晶体管的高频放大能力及其频率参数晶体管在高频情况下的放大能力随频率的增高而下降。晶体管在高频情况下的放大能力随频率的增高而下降。这可以从其等效电路得到说明：这可以从其等效电路得到说明：电流放大系数电流放大系数：分析：分析：输入电流输入电流分成三部分即分成三部分即、，当，当c、e短路时，短路时，与与并联，因并联，因，故，故，故在此情况下，故在此情况下Cbc可忽略可忽略不计，成为图不计，成为图2-27所示的形式。所示的形式。说明：说明：共基短路电流放大系数共基短路电流放大系数:晶体管的高频放大能力，可以用以下几种频
39、率参数表示：晶体管的高频放大能力，可以用以下几种频率参数表示：作业：求出截止频率的推导过程（2）特征频率特征频率fTfT是是下降到下降到1时的频率。时的频率。模为模为:作业：求出特征频率的推导过程(4)最高振荡频率最高振荡频率fmaxfmax是晶体管的共射极接法功率放大倍数是晶体管的共射极接法功率放大倍数AP（在阻抗匹（在阻抗匹配的条件下）下降到配的条件下）下降到1的频率。的频率。注意：注意：当当时，就电流而言，已无放大作用，当时，就电流而言，已无放大作用，当进一步提高到进一步提高到AP=1时，晶体管已完全失去放大作用，此时如果作为振荡时，晶体管已完全失去放大作用，此时如果作为振荡器，已不可能
40、起振，故器，已不可能起振，故fmax称为最高振荡频率。它表示一个称为最高振荡频率。它表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。晶体管所能适用的最高极限频率。2.5高频调谐放大器高频调谐放大器作用：作用：放大微弱的有用信号并滤除无用的干扰和噪声信号。放大微弱的有用信号并滤除无用的干扰和噪声信号。主要指标：主要指标：电压放大倍数、通频带、选择性和矩形系数。电压放大倍数、通频带、选择性和矩形系数。高频调谐放大器和单调谐放大器的主要区别高频调谐放大器和单调谐放大器的主要区别：高频调谐放大器：高频调谐放大器：工作在更高频率（十几兆赫兹以上），用工作在更高频率（十几兆赫兹以上），用Y等效电路分析等效电路分析单
41、调谐放大器：单调谐放大器：较低频率（几百千赫到几兆赫兹），用近似低频分析法较低频率（几百千赫到几兆赫兹），用近似低频分析法2.5.1电路组成电路组成高频等效电路：高频等效电路：采用采用Y等效电路，忽略反向传输导纳等效电路，忽略反向传输导纳yre的影响。的影响。2.5.2电路的性能指标电路的性能指标1.放大器的电压放大倍数放大器的电压放大倍数KV假设放大器的输入电压为假设放大器的输入电压为，输出电压为，输出电压为，电压放大电压放大倍数倍数高端的导纳为：高端的导纳为：YLG0+jwc+1/jwL+n22yie低端的导纳为低端的导纳为(由集电极和发射极两端向右看的回路导纳由集电极和发射极两端向右看的
42、回路导纳)YL=(1/n12)(G0+jwc+1/jwL+n22yie)通过集电极的电流通过集电极的电流为为:（负号表示电压与电流方向相反。）（负号表示电压与电流方向相反。）N1是集电极是集电极c的接入的接入系数，系数，n2是负载导是负载导纳的接入系数纳的接入系数Yie=gie+jwcieYLG0+jwc+1/jwL+n22yiegoe和和coe分别是放大器的输出电导和输出电容。分别是放大器的输出电导和输出电容。注意分注意分母的推母的推导过程导过程谐振电压放大倍数的模为：谐振电压放大倍数的模为：分析：分析：1.|KV0|与晶体管参数、负载电导、回路谐振电导和接入系数与晶体管参数、负载电导、回路
43、谐振电导和接入系数都有关系都有关系2.|KV0|与与n1、n2不是单调递增或单调递减的关系，因为其影响不是单调递增或单调递减的关系，因为其影响QL2.放大器的通频带放大器的通频带广义失谐：广义失谐：得通频带：得通频带：3.放大器的选择性放大器的选择性同理可得。同理可得。例题：略。例题：略。2.6调谐放大器的级联调谐放大器的级联在接收设备中，当单调谐放大器的选频性能和增益不能满在接收设备中，当单调谐放大器的选频性能和增益不能满足要求时，可采用两级和多级调谐放大器级联的方法。足要求时，可采用两级和多级调谐放大器级联的方法。说明：说明：是两级调谐放大器，这两个调谐电路可调谐于同一频是两级调谐放大器，
44、这两个调谐电路可调谐于同一频率或不同频率，后者叫做率或不同频率，后者叫做“参差调谐参差调谐”（两个调谐电（两个调谐电路路的谐振频率一高一低，相互错开）。的谐振频率一高一低，相互错开）。2.6.1多级单调谐放大器多级单调谐放大器定义：定义：若多级调谐放大器中的每一级都调谐在同一频率上，若多级调谐放大器中的每一级都调谐在同一频率上，则称为多级单调谐放大器。则称为多级单调谐放大器。参数分析：参数分析：总放大倍数、总通频带与频率特性。总放大倍数、总通频带与频率特性。1电压放大倍数电压放大倍数设各级谐振放大器的电压放大倍数是设各级谐振放大器的电压放大倍数是K1、K2，谐振电压放大倍数为谐振电压放大倍数为
45、K01、K02，K总总：多级调谐放大器总的放大倍数多级调谐放大器总的放大倍数等于各级等于各级谐振谐振放大器放大器放大倍数之积（或分贝数之和），即有放大倍数之积（或分贝数之和），即有K总总k1k2k3或或K总总k1（dB）+k2（dB）+k3（dB）+多级调谐放大器总的谐振放大倍数多级调谐放大器总的谐振放大倍数:注意：注意：(假定假定QL值相等，选频性值相等，选频性)分析：分析：多级单调谐放大器的选择性提高，但总的通频带变窄。多级单调谐放大器的选择性提高，但总的通频带变窄。设有两级调谐回路，它们的设有两级调谐回路，它们的QL值相等。对应于每一个频率，两级值相等。对应于每一个频率，两级的选择性（分
46、贝数）应为单级的的选择性（分贝数）应为单级的2倍。倍。2.2.通频带通频带 多级单调谐放大器总的通频带比单级放大器多级单调谐放大器总的通频带比单级放大器的通频带要小，级数越多，总通频带越小。的通频带要小，级数越多，总通频带越小。 经推算：经推算：n 级级QL 相同的调谐回路，总的通频带为相同的调谐回路，总的通频带为缩小系数缩小系数 结论：结论：多级调谐放大器的选择性提高，但总的多级调谐放大器的选择性提高，但总的通频带变窄。通频带变窄。 2.6.2参差调谐放大器参差调谐放大器参差调谐放大器和多级单调谐放大器的区别：参差调谐放大器和多级单调谐放大器的区别：调谐回路的调谐频率有区别。调谐回路的调谐频
47、率有区别。1双参差调谐放大器双参差调谐放大器定义：定义：所谓双参差调谐，是将两级单调谐回路放大器的谐振所谓双参差调谐，是将两级单调谐回路放大器的谐振频率，分别调整到略高于和略低于信号的中心频率。频率，分别调整到略高于和略低于信号的中心频率。解释：解释：设信号的中心频率是设信号的中心频率是f0，fd是单个谐振回路的谐振频率与信号中是单个谐振回路的谐振频率与信号中心频心频率之差。两级回路的谐振频率参差错开，一高一低，因此称率之差。两级回路的谐振频率参差错开，一高一低，因此称为双参差调谐放大器。为双参差调谐放大器。对于单个谐振电路而言，它是工作于失谐状态。对于单个谐振电路而言，它是工作于失谐状态。第
48、一级：调谐于第一级：调谐于第二级：调谐于第二级：调谐于失谐量分别为：失谐量分别为： -参差失谐量。参差失谐量。对应的对应的 -广义参差失谐量。广义参差失谐量。 0小，曲线尖锐小，曲线尖锐 0大，曲线平坦大，曲线平坦出现出现马鞍形双峰马鞍形双峰 大到一定程度大到一定程度 01，为双峰，为双峰， 0=1，为两者的分界线，为单峰中最平坦的情况。，为两者的分界线，为单峰中最平坦的情况。 0愈大，双峰距离愈远，下凹愈严重。愈大，双峰距离愈远，下凹愈严重。图图2-34 2-34 参差调谐放大器的频率特性参差调谐放大器的频率特性结论：结论：参差调谐的综合频率特性与广义参差失谐量参差调谐的综合频率特性与广义参
49、差失谐量有关。有关。愈小则愈尖，愈大则愈平。当大到一定程度时，由愈小则愈尖，愈大则愈平。当大到一定程度时，由于于f0处的失谐太严重，可以出现马鞍形双峰的形状处的失谐太严重，可以出现马鞍形双峰的形状（图中（图中的一条）。的一条）。参差调谐和两级单调谐放大器（调谐同一频率）放大倍数参差调谐和两级单调谐放大器（调谐同一频率）放大倍数的关系：（注意：是在的关系：（注意：是在f0处）处）2.三参差调谐放大器三参差调谐放大器在实际工作中，为了加宽通频带，又不造成谐振点输出在实际工作中，为了加宽通频带，又不造成谐振点输出显著下凹，通常工作于显著下凹，通常工作于的情况，但也可以工作于的情况，但也可以工作于略大
50、于略大于1的情况。的情况。例：例：对于三参差调谐回路，可使其中的两级工作于参差调对于三参差调谐回路，可使其中的两级工作于参差调谐的双峰状态，第三级调谐于谐的双峰状态，第三级调谐于f0。它们合成的谐振曲线就。它们合成的谐振曲线就比较平坦，如图中的虚线所示。比较平坦，如图中的虚线所示。由合成谐振曲线可见：由合成谐振曲线可见：利用三参差调谐电路，并适当地选择每个回路的有载利用三参差调谐电路，并适当地选择每个回路的有载品质因数品质因数QL 和和 0，就可以获得双参差调谐所不能得到的，就可以获得双参差调谐所不能得到的通频带。通频带。图图2-35 2-35 三参差调谐放大器的三参差调谐放大器的谐振曲线谐振
51、曲线2.7高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性理想情况：理想情况：放大器只有正向放大、输入影响输出、单向。放大器只有正向放大、输入影响输出、单向。解释：解释：输出电路对输入端没有影响（输出电路对输入端没有影响（yre=0），或者说，晶），或者说，晶体管是单向工作的，输入可以控制输出，而输出则不体管是单向工作的，输入可以控制输出，而输出则不影响输入。影响输入。实际情况：实际情况：存在反馈，双向。存在反馈，双向。yre0晶体管是存在着反向输入导纳晶体管是存在着反向输入导纳yre的。的。本节主要讨论考虑本节主要讨论考虑yre后，放大器输入导纳和输出导纳的后，放大器输入导纳和输出导纳的数值，对
52、放大器工作稳定性的影响以及改善稳定性的方法。数值，对放大器工作稳定性的影响以及改善稳定性的方法。2.7.1晶体管内部反馈的有害影响晶体管内部反馈的有害影响1.放大器调试困难放大器调试困难由于由于yre的存在，放大器的输入和输出导纳，分别与的存在，放大器的输入和输出导纳，分别与负载及信号源有关。这种关系给放大器的调试带来很负载及信号源有关。这种关系给放大器的调试带来很多麻烦。多麻烦。（1）放大器的输入导纳）放大器的输入导纳Yiyre0，放大器的输入导纳，放大器的输入导纳Yi等于晶体管的输入导纳等于晶体管的输入导纳yieyre0,Yi?由图得：由图得：上式表明，放大器的输入导纳上式表明，放大器的输
53、入导纳包括两部分：包括两部分：（a）晶体管的输入导纳）晶体管的输入导纳yie；（b）输出电路通过反馈导纳）输出电路通过反馈导纳yre的作用，在输入电路产的作用，在输入电路产生的等效导纳生的等效导纳Yi，即，即Yi=yie+Yi，其中，其中（2）放大器的输出导纳）放大器的输出导纳Yo由于由于yre的影响，输入电路的信源导纳的影响，输入电路的信源导纳YS对放大器的输对放大器的输出导纳出导纳Yo也有影响。也有影响。根据戴维南定理，求根据戴维南定理，求Yo时，应令信号源电时，应令信号源电流流=0，这时基极，这时基极电流电流Ib与电压与电压Ub的关的关系是系是分析：分析：放大器的输出导纳放大器的输出导纳
54、Yo也不等于晶体管的输出导纳也不等于晶体管的输出导纳yoe，它和信，它和信号源内电导号源内电导YS也有关系。也有关系。结论：结论：由于内反馈的作用，放大器的输入和输出导纳，分别与负载及由于内反馈的作用，放大器的输入和输出导纳，分别与负载及信号源导纳有关。则在调整输出回路时（即改变信号源导纳有关。则在调整输出回路时（即改变YL），放大器），放大器的输入端就受到影响；同样，调整输入回路时，的输入端就受到影响；同样，调整输入回路时，YS改变了，放改变了，放大器的输出导纳也随之改变，这对输出电路的调谐和匹配又发大器的输出导纳也随之改变，这对输出电路的调谐和匹配又发生了影响。因此调整工作需要反复进行多次
55、。生了影响。因此调整工作需要反复进行多次。2.放大器的工作不稳定。放大器的工作不稳定。原因：原因：因为放大后的输出电压因为放大后的输出电压Uo通过反向传输导纳通过反向传输导纳yre，把，把一部分信号反馈到输入端，尽管一部分信号反馈到输入端，尽管yre可能很小，但由于可能很小，但由于放大后的信号放大后的信号Uo比输入信号比输入信号Ui大得多，所以反馈电大得多，所以反馈电压压Uf并不是总可以忽略不计的，它回到输入端以并不是总可以忽略不计的，它回到输入端以后，又由晶体管再加以放大，再通过后，又由晶体管再加以放大，再通过yre反馈到输入反馈到输入端，如此循环不止。端，如此循环不止。在条件合适时，放大器
56、甚至不需要外加信号，也能够产生在条件合适时，放大器甚至不需要外加信号，也能够产生正弦或其它波形的振荡，使放大器工作不稳定。正弦或其它波形的振荡，使放大器工作不稳定。内部反馈对放大器频率特性的影响内部反馈对放大器频率特性的影响 由于内部反馈随频率而不同，它对由于内部反馈随频率而不同，它对于某些频率可能是正反馈，而对另一些于某些频率可能是正反馈，而对另一些频率则是负反馈，反馈的强弱也不完全频率则是负反馈，反馈的强弱也不完全相等，这样，某一频率的信号将得到加相等，这样，某一频率的信号将得到加强，输出增大，而某些频率的信号分量强，输出增大，而某些频率的信号分量可能受到削弱，输出减小，其结果是使可能受到
57、削弱，输出减小，其结果是使放大器的频率特性受到影响，通频带和放大器的频率特性受到影响，通频带和选择性有所改变，如图选择性有所改变，如图2-422-42所示，这是所示，这是我们不都希望的。我们不都希望的。图图2-42 2-42 晶体管晶体管内部反馈对放大器频率特性的影响内部反馈对放大器频率特性的影响2.7.2解决办法解决办法解决问题有两个途径：解决问题有两个途径：1.是从晶体管本身想办法，使反向传输导纳减小。是从晶体管本身想办法，使反向传输导纳减小。因为因为yre主要决定于集电极和基极间的电容主要决定于集电极和基极间的电容Cbc，设计，设计晶体管时应使之尽量减小。晶体管时应使之尽量减小。2.是在
58、电路上想办法把是在电路上想办法把yre的作用抵消或减小。也就是说，的作用抵消或减小。也就是说，从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它变为单向化。从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它变为单向化。单向化的方法有两种即失配法和中和法。单向化的方法有两种即失配法和中和法。1中和法中和法是在放大器的线路中插入一个外加的反馈电路来抵消是在放大器的线路中插入一个外加的反馈电路来抵消Cbc内部内部反馈的影响，称为中和。这相当减小了晶体管的反馈的影响，称为中和。这相当减小了晶体管的yre，放大器可，放大器可以稳定地工作。以稳定地工作。图图2-43 2-43 中和原理中和原理原理：原理：yren:等效反向传输导
59、纳。等效反向传输导纳。输入端短路时，输入端短路时，yie中无电流，故中无电流，故得：得：完全中和时，完全中和时，yren=0,内部反馈全部抵消，这时，内部反馈全部抵消，这时，yre=yn上面的条件得到满足时，晶体管的输入导纳与输出电路无上面的条件得到满足时，晶体管的输入导纳与输出电路无关，晶体管处于稳定状态。关，晶体管处于稳定状态。注意：注意：yre与频率有关，为了在所有频率下使与频率有关，为了在所有频率下使yren=0,必须使必须使yn有与有与yre一样的频率特性，才能实现放大电路的单向一样的频率特性，才能实现放大电路的单向化，使输出不受输入的影响。但是，要使化，使输出不受输入的影响。但是，
60、要使yn同同yre一样一样是不可能的，实际电路中只能在一个频率点起到中和是不可能的，实际电路中只能在一个频率点起到中和作用。作用。图图2-44 2-44 放大器的中和放大器的中和为了使通过为了使通过N的外部电流和通过的外部电流和通过bc的内部反馈电流相的内部反馈电流相位相差位相差180, ,从而能互相抵消从而能互相抵消,通常在晶体管输出端添加一通常在晶体管输出端添加一个反相的耦合变压器。图个反相的耦合变压器。图244（）所示为收音机常用（）所示为收音机常用的中和电路的中和电路,（）是其交流等效电路。（）是其交流等效电路。为了直观为了直观,将晶体管内部电容将晶体管内部电容bc画在了晶体管外部画在
61、了晶体管外部2失配法失配法定义：定义：信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端的负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。的负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。(1)失配法单向化的道理失配法单向化的道理由式（由式（2-111）可知，如果负载导纳）可知，如果负载导纳YL很大，则放大器输很大，则放大器输入导纳为入导纳为结论：结论：采用上述两项措施后，输出与输入端可以互不影响，采用上述两项措施后，输出与输入端可以互不影响，从而达到使晶体管单向化的目的。从而达到使晶体管单向化的目的。失配法从物理概念上讲失配法从物理概念上讲: : 当负载导纳很大时，输出电路严重失配，当负载导纳很大时，输出电路严重失配，输出电压相应减小，反馈到输入端的信号输出电压相应减小，反馈到输入端的信号就大大减弱，对输入电路的影响也随之减就大大减弱，对输入电路的影响也随之减小。失真越严重，输出电路对输入电路的小。失真越严重，输出电路对输入电路的反作用就越小，放大器基本上可以看作单反作用就越小，放大器基本上可以看作单向化。所以失配法对增益有影响。向化。所以失配法对增益有影响。缺点：缺点：电压增益下降。电压增益下降。（2）用失配法实现晶体管单向化常用的办法）用失配法实现晶体管单向化常用的办法图图2-45 2-45 共发射极共基极级联的复合管共发射极共基极级联的复合管
