高频小信号放大器(选频网络)
高频电子技术第1章高频小信号放大器
fn f0
f
BW0.7
BW0.1
矩形系数越接近1，放大器在满足通频带 高频小信号放大器的典型幅频曲线 的性况下选择性越好。
1.2谐振回路
谐振回路也称振荡回路，是最常用的选频网络，它由电感线圈和 电容组成。
简单的谐振回路分为3大类： 1、串联谐振回路 2、并联谐振回路 3、耦合谐振回路
+r
L
+
+
Ůg
+ Ůg
-
L
+
İ
C
Ůc
-
串联谐振回路 理想电路
+r
L
+
Ůg
İ
C
Ůc
-
-
串联谐振回路 等效电路
1.2.1串联谐振回路2
由等效电路可知，串联谐振回路的 阻抗为：
回路电流为：
+r
L
+
Ůg
İ
C
Ůc
-
-
串联谐振回路
上两式中，容抗ZC、感抗ZL为：
1.2.1串联谐振回路3
当信号源的感抗ωL和容抗1/ω C将随之
谐振放大器常由晶体管等放大器件与LC串、并联谐振回路构成。 集中选频放大器由集中宽带放大器与集中选频性滤波器构成，集中选频性滤 波器常用有，LC带通滤波器、晶体管滤波器、陶瓷滤波器及声表面滤波器等。
集中选频放大器相对谐振放大器线路简单，性能可靠，调整方便。
1.1.2高频小信号放大器的主要参数
1. 谐振增益：放大器在谐振点处的电压
AUO
带比实曲线所示通频带要宽，此时的选择性S比
较大，选择性较差。
为使放大器的通频带与幅频特性同时达到 理想的要求，应尽量使放大器的幅频特性曲线 接近理想矩形，如实曲线。
07-08 第二章——高频小信号放大器
m
4rbbCbeCce
通常，为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，晶体 管的实际工作频率应等于fmax的1/3~1/4。
以上三个频率参数的大小顺序为： f max fT f 。
第二章 高频小信号放大器
2.3.1单调谐回路谐振放大器
一、电路结构和工作原理
1 直流偏置电路
第二章 高频小信号放大器
第二章 高频小信号放大器
uo Au ui
其中：
2 p1g oey p2 g ie p2 fe 2 p1 p2 y fe g g o p1 A u 1 1 2 C 2 1 g p g (1 ( jC )) Cie C C 1jCoe p2L j g jL
rbb ybe
b
I2 c + I g mVbe V2 I rbb 1 ybe rbb
ybc
I1 yre V2
V1 0
Vbe rbbV2
e
Vbe I 1 ybe rbb
I V2 1 1 ybc y 1 be rbb V2 ybc 1 rbb ybe 1 rbb ybe rbb ybc
第二章 高频小信号放大器
3. Y参数与π参数转换
Cb'c rbb' rb'c Cb'e ub'e rb'e gm ub’e rce
b + V1 -
I1
rbb ybe
b
ybc
I
g mVbe
I2 c + V2 -
ybc 1 / rbc jCbc jCbc ybe 1 / rbe jCbe gbe jCbe ybe ybc
第3章 高频小信号放大器
矩形系数Kr0.1定义：单位谐振曲线N（f）值下降到0.1时的频带 范围与通频带之比，即
BW0.1 K r0.1 BW0.7
理想谐振回路Kr0.1＝1，实际回路的Kr0.1总是大于1，而且其数 值越大，表示偏离理想值越大；其值越小，表示偏离理想值越小。 实际单级单调谐LC谐振回路的矩形系数： K r0.1 99 9.95 它是一个与回路的Q值以及谐振频率f0无关的定值，偏离理想回路 值较大。
第3章 高频小信号放大器
7
3.1 选频和滤波电路
选频和滤波电路在无线电接收设备的许多单元电路（如高频 放大器、混频器、中频放大器以及检波器）中起着举足轻重的作 用。
常见的选频电路是LC谐振回路，有串联回路和并联回路两种
类型。
常见的滤波电路是LC谐振回路和固体滤波器，有陶瓷滤波器、
石英晶体滤波器、声表面波滤波器等。
10
串联谐振回路
适合电源内阻小，负载电阻小的场合，应用最广。
谐振特性：电路的阻抗在某一特定频率上具有 最大或最小（或电流达到最大或最小）特性 。 谐振频率：上述作用的特定频率。
第3章 高频小信号放大器
X 容性 感性
11
+
US
L 0
-
0
r C (b)
(a)
ZS
/2 r
0 － /2
0
定义：在输入信号幅值不变的前提下改变其频率，使回路电流 1 幅度为谐振时的 时，对应的频率范围，用BW0.7表示。
2
BW0.7 f 2 f1 2 f 0.7
单位:赫兹
或 ： 0.7 2 1 20.7 单位:弧度/秒 BW 0.7 f 2Q0 2Q0 0.7 1 当 N f 1 2 , 1 0 f0 f 或 ： BW0.7 0 BW0.7 0 (3 — 9) Q0 Q0
魏俊平 高频电子线路 第2章 高频小信号选频放大器
R. S
Us
L rC
解：1. 计算不考虑 RS、 RL时的回路固
RL
有特性：f0、Q、RP、BW0.7
f0
2
1 LC
(
2
1
)Hz 465kHz
586 106 200 1012
586 106
Q
LC r
200 1012 12
143
RP
L Cr
(
586 106 200 1012
Is'U
' o
IsU12
I's
I sU 12 U 'o
U 12 U 13
Is
1 n1
Is
1mA 5
0.2 mA
Uo
U13 n2
U
' o
n2
I
' s
Re
0.2 30.6 V
n2
10
0.612 V
思考讨论题
1. LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对 回路特性的影响。
2.1 LC谐振回路
2.1.3抽头谐振回路 2.电容分压式
【例2-3、2-4】
第2章 高频电路基础
例 2-3 如图， 抽头回路由电流源激励，忽略回路本 身的固有损耗，试求回路两端电压 u1(t) 的表示式及 回路带宽。
29
例2.4 下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝， N13 = 50 匝，N45 = 5 匝，L13= 8.4 mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW, RL= 2.5 kW, 求有载品质因数Qe、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。
第四章 高频小信号放大器(高频电子技术)
高频电子技术第四章 高频小信号放大器§4.1 概述低频放大器：工作频率较低，但带宽较宽；高频放大器：工作频率很高（中心频率在几百千赫至几百兆赫以上），但带宽很窄。
故高频放大器一般都是采用选频网络组成谐振放大器或非谐振放大器。
(1)谐振放大器：采用谐振回路（串、并联或耦合回路）作负载的放大器。
它又分为调谐放大器（高频放大器）和频带放大器（中频放大器）。
(2)非调谐放大器：由滤波器和阻容放大器组成的各种窄带、宽带放大器。
高频小信号放大器的主要质量指标：(1)增益：放大器输出电压与输入电压之比；(2)通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍（2/1）时对应的频率范围：3db 带宽； 放大器的电压增益下降到最大值的0.5倍（2/1）时对应的频率范围：6db 带宽； (3)选择性：抑制干扰的能力。
(4)工作稳定性：电路元件参数发生改变时放大器的稳定程度。
(5)噪声系数：噪声系数＝输入端信噪比/输出端信噪比，如放大器内部噪声接近于零，则噪声系数接近于1，说明放大器本身引入的噪声很小。
§4.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路的两种形式：形式等效电路和物理模拟等效电路。
形式等效电路：将晶体管等效为有源线性四端网络。
优点：分析电路方便，具有普遍意义；缺点：网络参数与频率有关。
物理模拟等效电路：用RLC 元件表示晶体管内部的复杂关系，即每一元件与晶体管内发生的某种物理过程有明显的关系，用这种物理模拟的方法得到的物理等效电路就是混合π等效电路。
优点：各个元件在很宽的频率范围内保持常数；缺点：分析电路不够方便。
4.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（P91） 一、双口网络压控型伏安关系V AR （y 参数）：1V 2端口1和端口2都外接电压源。
端口电流1I 的表示式：sc1212111111211y y )1N ()1()1(I V V I I IV V I ++='''+''+'=++=产生的电流口中所有独立源作用在端只由网络产生的电流单独作用在端口电压源产生的电流单独作用在端口电压源端口电流2I 的表示式： sc21212222y y I V V I ++=其中，0,0111112===sc I V V I y 为端口1（输出）短路策动点（输入）导纳；i y,0211211===sc IV V I y 为端口1（输入）短路反向转移导纳；r y0,0122122===sc I VV I y 为端口2（输出）短路正向转移导纳；f y,0222221===sc IV V I y 为端口2（输入）短路策动点（输出）导纳；o y0,01sc121===V V I I 为两端短路时端口1的短路电流； 0,02sc221===V V I I 为两端短路时端口2的短路电流；写成矩阵形式：sc I V Y I +=，即⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡21212221121121sc sc I I V V y y y y I I一个双口网络可以用短路导纳矩阵Y 和短路电流向量scI 来表征，矩阵Y 中的各元素称为y 参数。
高频电子线路教案 第二章 小信号选频放大器
1、Cj L j R C j L j R Zp ωωωω11)(+++= )1(C L j R CLωω-+≈ R = )C1L (X ωω-= (1) 谐振条件：当回路总电抗X=0时，回路呈谐振状态(2)并联谐振阻抗CRLZ po ==p R jXR C L Z P +=（呈纯电阻，且取最大值）0X =ω1L -设初级线圈数为N1，，次级线圈数为N2。
在变压器紧耦合时，负载电阻载R‘L的关系为R‘L＝（N1/ N2）2 R L2. 自耦变压器的耦合联接3. 变压器自耦变压器的耦合联接1. 组成2. 元件作用3. 工作原理高频信号电压互感耦合基极电压管子be结回路谐振电压互感耦合负载电流i L在负载上产生较大的高频信号电压二、电路分析1.直流通路2. 交流通路3. 高频Y参数等效电路晶体管接入回路的接入系数n 1＝负载接入回路的接入系数n 2＝I‘S＝n1 2 I S＝n1 Y fe Ug‘oe＝n1 2 g oe，C‘oeg‘L＝n2 2 g L，C‘＝G ∑＝g‘oe＋g‘C ∑＝C‘oe＋C‘导纳Y ∑＝G ∑＋jw C输出电压U‘o＝－I‘s / Y ∑＝－n三、性能指标分析3. 电抗曲线一个是串联谐振频率f s，另一个是并联谐振频率4. 四端陶瓷滤波器及电路符号5. 陶瓷滤波器的优缺点二、声表面波滤波器1. 声表面波滤波器基本结构、符号和等效电路2. 声表面波滤波器工作原理3. 均匀叉指换能器的频率特性－均匀叉指换能器是指长、指宽以及指距均为一定值的结构4.非均匀叉指换能器5. 声表面波滤波器的优点6. 声表面波滤波器与放大器的连接。
高频小信号放大器
图3-5 双调谐放大器
1、电路的组成与特点
图中，Rb1、Rb2和Re组成分压式偏置电路，Ce为高频旁 路电容，ZL为负载阻抗(或下级输入阻抗)，Tr1、Tr2为高频 变压器，其中Tr2的初、次级电感L1、L2分别与C1、C2组成 的双调谐耦合回路作为放大器的集电极负载，三极管的输 出端与初级回路采用了部分接入的方法，负载阻抗与次级 回路也采用了部分接入的方式。 电路特点： 1） 集电极负载为双调谐耦合回路 2） 初、次级均采用了部分接入方式
第三章 高频小信号放大器
本章重点：高频小信号谐振放大器的 工作原理及性能指标计算。
难 点：谐振放大器的性能分析。
3.1 概述
高频小信号放大器广泛应用于接收机中， 其主要作用是选择有用信号进行放大，同时对其 它无用信号进行抑制。比如在广播通信中，有众
多电台的无线电广播信号，而听众却可以通过拨
动调谐旋钮选听自己喜爱的电台节目，其主要原
2.性能指标 （1）中心频率 高频小信号的工作频率，即其谐振频率。 （2）电压增益 U 即电压放大倍数 A U
O i U
谐振电压增益Au0—放大器在谐振频率上的电压增益， 衡量对有用信号的放大能力。其值可用分贝（dB） 表示。 A U 0 (dB ) 20 lg A U 0
(3)通频带BW0.7 通频带是指放大器电压增益下降到谐 振电压增益Au0的0.707倍时所对应的频率 范围。一般用BW0.7（或2△f0.7）表示。 小信号谐振放大器的谐振曲线如图3-1所 示，图中f0 表示放大器的中心谐振频率 Au/Au0表示相对电压增益，由图可见BW0.7 = fH-fL 。 U
0
2 L C
L
1 ( 2 f 0 ) C
2
第3章 高频小信号放大器
2
2
电压增益和功率增益可分别写为
QL Av0 1 Q
Ap0 QL 1 Q
y fe ( Av0 ) max 2 g g o1 i 2
它的优点导出的表达式具有普遍意义，分析和测量方 便；缺点是网络参数与频率有关。但由于高频小信号谐振 放大器的频带较窄，一般只需在工作频率f0上进行参数计算。 故分析高频小信号谐振放大器时采用Y参数等效电路是合适 的。
晶体管的y参数等效电路
共发射极电路
b I 1
+
I2
+
c
V 1
e -
V 2
1 2
(2f 0.7 )m 2
1m
f0 1 21 m 1 2f 0.7 QL
多级单调谐回路谐振放大器（通频带续完）
m级相同放大器级联时，总的通频带比单级放大器的 通频带缩小，级数越多，m越大，总的通频带越小。 如果要求m级总的通频带等于原单级的通频带，则每
级的通频带要相应地加宽，即必须降低每级回路的QL。
当Av>1时，Gv>0， 当Av＝1时，Gv＝0 当Av<1时，Gv<0
2.通频带：放大器的电压增益下降到最大值的0.7倍时对应的 频率范围，仍然用2Δf0.7表示。也称为3db带宽。
3.选择性：从各种不同频率信号中选出有用信号，排除 有害信号的能力。矩形系数和抑制比。
矩形系数： 2f 0.1 K r 0.1 2f 0.7
2 g i2 p2 gi 2
1 p12 g o1 阻抗要变回原来的阻抗则： g o
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,电容支路的分流作用强，回路呈现容性;
同理， p时,回路呈现感性.
3.3-3 品质因数Q
定义：Q 又由于 Rp
p
pL
R
1
pCR
L ，可得：
CR
Qp
为并
R Rp
pL
联振荡回
pCRp
路
品
质
因数
其中 Rp Qp p L ，说明谐振时，并联振荡回路的
谐振电阻等于感抗或容抗的Qp倍，而Qp通常远大于1。
注2：通频带对应的两个频率端点也称半功率点。
3.2-6 相频特性曲线
相频特性曲线:回路电流的相角 随频率变化的曲线。
I Io
1
1
j
1
1 j
x
R
i
arctg
x R
arctgQ
o
o
2
arctgQ
o
arctg
z
即
回
路
电
流
的
相
角i为
阻
抗
辐
角
的
z
负
值
i
说明：Q值不同时，相频特
Q2
Q1
2
性曲线的陡峭程度不同，Q值越 大，曲线越陡。图中Q 1>Q2
1
jQp
p
p
1
jQp
2 o
相 角 v
arctgQp
2 p
arctg
arctgQp
p
p
结论：并联谐振回路具有 负的相频特性曲线，且Q值越大， 相频特性曲线越陡峭。
v, z p
2
2
3.3-6 信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响
有载QL
pL
Gs
1 GL
Gp
Qp
结论：并联谐振回路通常适 用于信号源内阻和负载较大
Q oL 1 1 • L R ocR R R C
当谐振时：
VL0
I0 j0L
j VS
R
jVS Q
VC 0
I0
1
j0C
j VS
R
jVS Q
vLo vCo Vs • Q
可见谐振时，电感L和电容C上的电压均为输入信号电压 的Q倍（通常Q值较大）。因此，必须预先注意回路元件的 耐压问题。故串联谐振也称为电压谐振。
振荡回路。信号源与电容 和电感串接，就构成串联
Vs –
I
C
振荡（谐振）回路。
R
说明：1. 由于电容的损耗小，可以认为是纯电容，图中 的R近似为电感的等效电阻。
2. 假定图中信号源是一个理想电压源，即其内阻 RS为0。
3.2-2 谐振及谐振条件
1. 回路阻抗
L
z R jX R j(L 1 )
由定义可知：
I Io
1 1
1 2 2
N(f )
I
N(f)= I0
1
2
可以算出： 1
Q2 Q1
而 Q 2 2Q 0
o
0
所以通频带公式207 2
1
1'
0
Q
1 2 '2
0 (f0)
Q1> Q2
(f)
相对通频带定义为：207 2f07 1
0
f0
Q
注1：可以看出，Q值越大，通频带越窄，与选择性相矛盾。
1 X 2 (1 QL2 ) X1
串、并联等效互换分析：
1）小的串联电阻 R1 化RX 为大的并联电阻 且R：2
R2 (1 QL2 ) ( R1 RX )
2）串联电抗 X化1 为同性质的并联电抗 X且2 ：
X2
X11
1 QL2
3）电路的有效品质因数为：
QL
R1
X1 RX
R2 X2
+
| z | e j
C
Vs –
I
C
电抗为：
X L 1
R
C
阻抗的模为： | z | R2 X 2 R2 (L 1 )2 C
阻抗的辐角为： arctg X
L 1
arctg
C
R
R
x 容性
感性 L
|z|
x=L– 1 C
O
0
– 1 C
R
0
z
2
O
0
2
2. 谐振条件
设信号源电压 则回路电流为
+
Is
LC
Rp
LC
Is
Vo
–
R
说明：1. 右边为实际电路，左边为等效电路。 2. 假定图中信号源是一个理想电流源，即其内 阻RS为无穷大。
3.3-2 谐振及谐振条件
(R jL) 1 (R jL) 1
+
z
R
jL
jC
1
R
jC j(L 1 )
Is
Vo
jC
C
–
一般 L>> R，代入上式 ：
L
z
C
X L0
X C0
0
L
1
0C
L C
当 0时，|z|>R， > 0，x > 0呈感性，电流滞后电压，i < 0 < 0，x < 0呈容性，电流超前电压，i > 0 = 0 |z| = R x = 0达到串联谐振。
3.2-3 品质因数Q
谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称为
回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。
另外，当谐振时： ICP V0
1
j pC
j pCV0
j pC IS Rp
jQP IS
ILP
V0
jP L
IS Rp
jP L
jQP IS
可见谐振时，支路的电流幅值为外加信号源电流幅值的Qp 倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。
3.3-4 广义失谐系数
同前面串联谐振回路定义方式一样，用广义失
谐系数表示回路失谐大小。
B
回路的品质因数为：
QL1
X1 R1 RX
， QL2
R2 X2
代入前面的公式可知： QL1 QL1 QL
R1 RX
R2 X 22
R22
X
2 2
1
R2
R22 X 22
1
R2 QL
2
X1
R22 X 2
R22
X
2 2
1
X2
X 22 R22
1
X2
1 QL2
即 R2 (1 QL2 )( R1 RX ),
R j(L
1
)
RC
1
j(C
1
)
1 Y
C L
L
LC R
其中：G
CR L
1 Rp
为电导，B
c
1
L
为电纳
Is
LC
Rp
可知看出，当B＝0 时，总的导纳达到最小值。
回路两端电压幅值为
V Is
Is
Y
G2 B2
电纳B 0，回路导纳Y GP为最小值，电压V0 IS / GP 相应达到最大值，称此时发生了并联谐振。
Chapter 3 高频小信号放大器
§3.1 LC选频网络 §3.2 串联谐振回路 §3.3 并联谐振回路 §3.4 串、并联阻抗等效互换与回路
抽头时的阻抗变换 §3.5 耦合回路 §3.6 滤波器的其他形式
§3.1 LC选频网络
1.选频的基本概念
所谓选频就是选出需要的频率分量并且滤 除不需要的频率分量。
§3.2 串联谐振回路
3.2-1 电路形式 3.2-2 谐振及谐振条件 3.2-3 品质因数Q 3.2-4 广义失谐系数 3.2-5 谐振曲线和通频带 3.2-6 相频特性曲线 3.2-7 信号源内阻及负载对串联谐振回路
的影响
3.2-1 电路形式
L
由电感线圈和电容器组成
的单个振荡电路，称为单 +
当回路外加电流的幅值不变时，改变频率，回路端电压下
降到最大值的 时1 所2 对应的频率范围称为谐振回路的通频带，
用B表示。同样，这与串联谐振回路是一致的。
所 以 通 频 带 公 式2 07
p
Q
或 者2f 07
fp Q
相对通频带公式为： 207 2f07 1
p
fp
Q
3. 相频特性
v
1
1
vo
将并联谐振回路中的端电压做归一化处理，得：
Is
N
(
f
)
端电压 v 谐振时端电压vo
Gp
j(C
1)
L
Is
1
1
jQp( p
p
)
1
1 j
Gp
Gp
Gp
j(C
1)
L
N(
f
)
1
1
jQp
( p
p
)
1
1 j
可以发现它和串联谐振回路的谐振 曲线具有相同的特性，不再赘述。
2. 通频带
N(f)
Q2 Q1
f fp Q1> Q2
0
2
3.2-7信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响
通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身 的Q值叫做无载Q值（空载Q值），记为：
Q0
oL
R
把接入信号源内阻和负载电阻时回路的Q值叫做有
载Q值，记为：
QL
0L
R RS RL
Q0
L
结论：串联谐振回路通常适用于 Rs
信号源内阻和负载较小的情况，以 +