3、高频谐振放大器
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高频小信号谐振放大器
2 f0.7
实际
f2
f
2Δf0.7称为通频带 ： B f 2 f1 2( f 2 f0 ) 2f0.7
显然，理想选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的矩 形系数均大于1。
返回 另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选 频电路的相频特性应满足
d ( f ) df
2 2 u1 2 u2 RL u1 2 或 RL RL u2 RL
+
M C N1 N2 RL
+
u1
-
u2
-
RL'
变压器初次级电压比u1／u2等于相应圈数比N1／N2，故有
N RL ( 1 )2 RL N2
N1 N2
可通过改变
Hale Waihona Puke 比值调整RL'的大小。
三 回路抽头的阻抗变换 高频电路的实际应用中， 常用到激励信号源或负载与振荡回 路中的电感或电容部分接入的并联振荡回路， 常称为抽头振荡 回路或部分接入并联振荡回路。 1 常用的抽头振荡回路 电容分压部分接入 电感抽头部分接入
1.1.2 LC 选频回路
LC 谐振回路分为： 并联 LC 谐振回路
串联 LC 谐振回路
电路特点： 谐振特性 选频特性 1 电路结构 并联 LC 谐振回路
C iS RS R L
串联 LC 谐振回路
C RS uS R L
iS
RS
C
Rp
L
Rp
L CR
返回
1.1.2 LC 选频回路
C C iS RS R L RS L
返回
1.1.2 LC 选频回路
C
iS
L
C i RS
实际
f2
f
2Δf0.7称为通频带 ： B f 2 f1 2( f 2 f0 ) 2f0.7
显然，理想选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的矩 形系数均大于1。
返回 另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选 频电路的相频特性应满足
d ( f ) df
2 2 u1 2 u2 RL u1 2 或 RL RL u2 RL
+
M C N1 N2 RL
+
u1
-
u2
-
RL'
变压器初次级电压比u1／u2等于相应圈数比N1／N2，故有
N RL ( 1 )2 RL N2
N1 N2
可通过改变
Hale Waihona Puke 比值调整RL'的大小。
三 回路抽头的阻抗变换 高频电路的实际应用中， 常用到激励信号源或负载与振荡回 路中的电感或电容部分接入的并联振荡回路， 常称为抽头振荡 回路或部分接入并联振荡回路。 1 常用的抽头振荡回路 电容分压部分接入 电感抽头部分接入
1.1.2 LC 选频回路
LC 谐振回路分为： 并联 LC 谐振回路
串联 LC 谐振回路
电路特点： 谐振特性 选频特性 1 电路结构 并联 LC 谐振回路
C iS RS R L
串联 LC 谐振回路
C RS uS R L
iS
RS
C
Rp
L
Rp
L CR
返回
1.1.2 LC 选频回路
C C iS RS R L RS L
返回
1.1.2 LC 选频回路
C
iS
L
C i RS
第三章 高频功率放大器
A 1 2 3
eb=e max b
Im
C D
Rp 负载增大 VCC Q Vcm 1.欠压状态
1)欠压工作状态（AB）： 集电极最大点电流在临界线的右方，高 频一个周期内各工作点都处于饱和区。集 电极电流脉冲幅度大。根据Vc=RpIc1，放大 器的交流输出电压在欠压区内必随负载电 阻RP的增大而增大，其输出功率、效率的 变化也将如此。 2)过压工作状态（BC） 集电极最大点电流进入临界线之左的放大 区，放大器的负载较大，在过压区，随着负 载Rp的加大，Ic1要下降，因此放大器的输出 功率和效率也要减小。
载波信号 电压 放大器 末级功 率推动
已调信号
主振荡器
倍频器
末级功率 放大器（调制器）
送话器
低频电压 放大
低频功率 放大
基带信号
图1-2 无线电调幅广播发送设备组成框图
之前已经讨论改变Rp，但Uim、VCC、VBB不变 当负载电 阻Rp由小至大变化时，放大器的工作状态由欠压经临界转入 过压。在临界状态时输出功率最大。
特性曲线
1、输入特性曲线 2、输出特性曲线 3、转移特性曲线
iB
iC
iC
v BE
0 0
v BE
vCE
0
什么是负载特性： 在VCC ，VBB，uim不变的情况下，Rp变化，负 载线的变化。
uc I c1m RP cost其中ucm I c1m RP
所以负载特性是讨论ucm或者uce的变化导致ic 的一个变化关系
（由于工作在丙类Q点是不存在的，Q点称虚拟工作点） A点：t 0 o ，所以u be VBB Vim； ce VCC Vcm u 此时 u be 为它的峰值， ce 处于谷值 u
高频功率放大器3资料
VC1
P= Icm1 Ic0 Po Pc
0
过压状态
欠压状态 VCC (a)
0
过压状态
欠压状态 VCC (b)
改变VCC对工作状态的影响
(3) Vbm变化，但VCC、VBB、 Rp不变或VBB变化，但VCC、 Vbm、Rp不变。这两种情况所 引起放大器工作状态的变化 是相同的。因为无论是Vbm还 是VBB的变化，其结果都是引 起vBE的变化。 由 vBE = -VBB+Vbmcost vBEmax= - VBB+Vbm 当VBB或Vbm由小到大变化 时，放大器的工作状态由 欠压经临界转入过压。
1.欠压状态
＜90
vce min
Vc
m
2.临界状态
Vc
m
3.过压状态
电压、电流随负载变化波形
2) 欠压、过压、临界三种工作状态
根据Rp与vBEmax相交在不同区 域，可分为三种工作状态:
ic ic B 1 2 Im 3 t 0 180
半导通角
A 1 2
vBE=vBEmax
① 欠压状态: B点以右的区域。 在欠压区至临界点 的范围内，根 据vc=RpIc1，放大器的交流输出 电压在欠压区内必随负载电阻Rp 的增大而增大，其输出功率、效 率的变化也将如此。
理想化折线 （虚线） 0
VBZ (a)
vBE
0 (b)
vCE
当放大器工作于谐振状态时，它的外部电路关系式为 vBE= –VBB+Vbmcost 消去cost可得 vBE vCE= VCC–Vcmcost
VCC vCE VBB Vbm Vcm
另一方面，晶体管的折线化方程为 ic = gc(vBE–VBZ) 得出在 ic–vCE 坐标平面上的动态特性曲线(负载线或工
谐振功率放大器
U ce 2 Ec i c g m ( E b E b ) 0, 位 于 图3-16 中 的Q点 ， 3 18 这是一个假想的工作。 点 （2）当 t 时
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
ic 0 uce Ec U c cos , 位于图中B点，晶体管刚刚导通。 （3）当 t 0时 U
P0 I c 0 Ec
1 1 2 1 U c2 P I c1U c I c1 RL 1 2 2 2 RL
Pc P P 0 1
P1 1 I c1 U c 1 P0 2 I c 0 Ec 2
称为集电极电压利用系数； 称为波形系数。
4）集电极效率
其中， U c Ec
2 工作原理分析
i (1) 集电极电流 c 设输入信号电压:
ub U bm cost
+ ub + u be + uCE C _
ic
Rp
+ L u c1 -
ube ub Eb Eb U bm cost
由晶体管的转移特性曲线可以看出：
则加到晶体管基极,发射级的 有效电压为:
-Eb
EC
c Uce
•
Q
Ucm1
c
uce Ec uc Ec Uc cos t Ec Ic1 RL cos t 外部特性决定,KVL ic gm (Ub cos t Eb Eb ) gmUb (cos t cos ) 内部特性决定 （） 当t 1 时：
高频电子线路
内容二、 谐振功率放大器
第3章
高频谐振放大器
第二节 谐振功率放大器
回顾：
高频小信号放大器
高频小信号放大器
高频小信号谐振放大器
任务一高频小信号谐振放大器任务引入我们知道，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（μV）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。
高频调谐功率放大器
式 中 gc 为 ：
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
折线的斜率
当 VBE VBZ ， ic g c VBE VBZ
gc
ic 0
ic V BE
ic
•
gC
ic
-VBB
•
有
v ce 常 数
C
-VBZ
•
VBE Vb
C
C
i c g c V BB V bm cos t V BZ
c
一般可以根据
(2) c0
c
的数值查表求出各分解系数的值。
I ， I cm 1 ， I cm 2 ， … ， I cmn … 为 直 流 及 基 波 和 各 次 谐 波 的 振 幅 。
(2)集电极输出电压
i c 经 LC 并 联 谐 振 回 路 后 ， 此 回 路 对 基 波 产 生 谐 振 ， 呈 纯 电 阻
对高频功率放大器的一般要求同低频功放相同： 输出功率大
特点： (1)工 作 频 率 高 ， 相 对 频 带 窄 (2)采 用 选 频 网 络 作 为 负 载 回 路
效率高
(3)放 大 器 一 般 工 作 在 C （ 丙 ） 类 工 作 状 态 ， 属 于 非 线 性 电 路 (4 )不 能 用 线 性 模 型 电 路 分 析 ， 一 般 采 用 图 解 法 分 析 和 折 线 法
c c
若 对 ic 分 解 为 付 里 叶 级 数 为 ：
i c I c 0 I cm 1 cos t I cm 1 cos 2 t I cmn cos nt
iC
iC1
ICO
其中各系数分别为：
I c0 1 2 1
iC2
i c max
高频电子技术3
图3-5 单调谐回路谐振放大器
放大电路的等效电路
3 5 2 L 4 1
忽略管子内部的反馈, 即令Yre =0
3 5
Yie 2
V
C
Yie1
Yfe Ube Y C oe
V
2 L 4 1
Yie 2
Yie1
p1Y feU be
p12Yoe
C R0
L L2
Yie 2
UO
Ui
C ie1
Ui
gie1
p C oe
f0 2 1 Qe
1 m
多级放大器级数越多，通频带越窄。 4）矩形系数 1
K r 0.1 m
100 m 1 2
1 m
1
多级放大器级数越多，矩形系数越小，与理想矩形特性越 接近
例：采用完全相同的三级单调谐放大电路组成的中放电路， 其谐振总电压增益为66dB，3dB带宽为5kHz，工作频率为 455kHz。求每级放大电路的谐振电压增益、3dB带宽及每个 回路的有载Q值为多少？ 解：因三级放大器的谐振总电压增益为
0
2
f
1 f 1 0 f 1 0
fT 0 f
用近似公式
代入得
故fβ，fT，fα三个频率的关系是: fβ<fT<fα fα,fβ,fT是晶体管三个重要频率参数。
3.3 高频小信号谐振放大器 高频小信号谐振放大器是由放大电路（由晶体管、 场效应管或集成电路组成）与选频电路（主要是LC谐 振回路）组成，作用是将微小的高频信号进行线性放 大，选出中心频率（输入信号对应）的信号，并滤除 不需要的干扰频率信号。 主要讨论高频小信号谐振放大器的主要性能指标： 电压增益、功率增益、通频带和矩形系数等。 高频小信号谐振放大器的分析方法主要采用Y参 数等效电路法－－线性分析方法。
w第3章-高频功率放大器要点
LC并联回路两 端的压降
晶体管c、 e极间压降
uc RpIc1m cost
uc电压符号的定义：
下为+，上为-
Ucm Ic1mRp
uce VCC uc VCC RpIc1m cost VCC Ucm cost
高频电子
uce VCC Ucm cost
Ucm Ic1m Rp
由于谐振回路的选频， 集电极的输出电压仍 是与输入电压相同的 正弦波，相位相反， 幅度增大。
高频电子 推导第二个ic=f(uce)
当放大器工作在谐振状态时
ube uce
Vbb Vcc
Ubm U cm
cos t cos t
ube
Vbb
Ubm
Vcc uce U cm
晶体管外部电路 约束，方程1
ic gc (ube Ubz )
ube≥Ubz，晶体管工作在线性区时，内部约束，方程2
9kHz,相对带宽0.6 ℅～1.7℅.
高频第电子二节 谐振高频功放的工作原理
一、基本电路及其特点
电路形式：中间级（a）、输出级（b）
实际负载 是天线
实际负载是 下一级的输 入阻抗
中间级、输出级的负载均 可等效为并联谐振回路
天线等效阻
抗 CA 、rA
高频电子 高频功率放大器的特点
特点1、为了提高效率，放 大器常工作于丙类状态， 晶体管发射结为静态负偏 压，由Vbb< 0来保证。流 过晶体管的电流为失真的 脉冲波型；非线性状态 （非线性电路），且输入 是大信号；
高频输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度等。由于 输出功率高，通常要求效率高，因此，高频功率放大器多选择 工作在丙类工作状态。
三、高频功率放大器的分类