高频谐振放大器

第3章 高频谐振放大器
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Zp
1
RL' j2QL
0
GL (1
1 j2QL
) 0
并将Yoe归入谐振回路负载中，则谐振回路总导纳为：
Yoe
YL
1 Zp
GL (1
j2QL
) 0
由上述式(3-11a)~(3-11d)可得：
Yir
YreU&c U&b
YreY feU&b Z U&b
p
YreYfeZ p
e
. YreUce
(b)
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
Ib Yie U b Yre U c
Ic Y fe U b Yoe U c
(3-5a) (3-5b)
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2． 放大器的性能参数
根据图3-1可以画出其高频等效电路如图3-3所示。忽略
管子内部的反馈, 即令Yre =0, 由图3-3可得：
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3、高频小信号放大器的主要要求 (1) 高增益，即要求放大器的放大量要高。一般可达
80～100dB； (2) 频率选择性要好； (3) 工作稳定可靠。
二、高频小信号谐振放大器的工作原理
图3-1(a)是一典型的高频小信号谐振放大器的实际线路。 其中：Cb、Ce为高频旁路电容；Rb1 、 Rb2 、 Re为偏置电阻。 图3-1(b)为其交流等效电路，有抽头的谐振回路为放大器的 负载，完成阻抗匹配和选频功能。放大器工作在甲(A)类状 态。
故
Yir
GL'
(1
j0Cu gm
j 2QL
0
)
j
GL'
0Cu gm
(1 j2QL
0
)
(3-11)
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由上式可得：
(1) 当回路谐振时，Yir为一电容（由反向传输导纳引入的输入 导纳）；
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在忽略rb′e及满足Cπ»Cμ的条件下, Y参数与混Π参数之间 的关系为：
Yie
1
jC jC rbb
Yoe
jC
jC rbb gm 1 jC rbb
Y fe
1
gm
jC rbb
Yre
jCu 1 jC rbb
(3-1) (3-2) (3-3) (3-4)
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由于图3-1为一单调谐放大器，通频带B 0.707为：
B0.707
fo QL
(3-10)
其矩形系数B 0.1仍为9.95。
四、高频谐振放大器的稳定性 1．放大器的稳定性 (1) 稳定性的引入：前面分析了高频小信号放大器的性能，
但由于晶体管内部存在集基间电容Cb’c的反馈，或者通过Y参数 的反向传输导纳Yre的反馈，使放大器存在不稳定的问题。
rbb′ b
b′
C
＋
.
Ub′e
C
－
. gmUb′e
e
c Yce
e
图 3-2 晶体三极管等效电路 (a) 混Π等效电路
第3章 高频谐振放大器
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直接使用晶体管的混Π等效电路分析放大器的性能很 不方便，通常在低频时采用h参数等效电路，而在高频时， 一般采用Y参数等效电路。晶体管的Y参数等效电路如图 3-2(b)所示。
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(2) 定性分析
下面分析由于反向传输导纳Yre的反馈引起的不稳定。
假设：反向传输导纳Yre引入的输入导纳, 记为Yir。忽略Rbb′的
影响, 则由式(3-3)、 (3- 4)有：
Yie
1
jC jC rbb
Yoe
jC
jC rbb 1 jC
gm rbb
Y fe
1
gm
jC rbb
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特别说明：
(1) Y参数不仅与晶体管的静态工作点有关，而且与工作 频率有关，不过当放大器工作在窄带时，Y参数变化不大， 可近似看作常数；
(2) 在以后如没有特别说明，高频小信号放大器都是工作 在窄带，晶体管一律用Y参数等效。
由图3-2可以得到晶体管Y参数等效电路的Y参数方程为：
b＋ . Ube Yie －
Yre
jCu 1 jC rbb
Yfe gm
Yre jCu
YreU&c YirU&b
(3-11a)
(3-11b) (3-11c)
考虑谐振频率ω0附近情况, 有：
U&c I&cZ p YfeU&bZ p
(3-11d)
其中Zp为有载时并联谐振回路阻抗, 根据第二章(2-9)式，设 回路有载谐振阻抗为R’L=1/ G’L，有：
(1) 电压放大倍数K
K
Uc
Ub
Yfe Yoe YL
(2) 输入导纳Yi
Yi
Ib
Ub
Yie
YfeYre Yoe YL
(3) 输出导纳Yo
Yo
Ic
Uc
I S 0
Yoe
YreY fe YS Yie
(3- 7) (3-8) (3-9)
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(4) 通频带B 0.707与矩形系数K 0.1
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Rb1
2
V
L
RL
C
3
5
Rb2
Cb Re
Ce
(a)
V C
图 3-1 高频小信号谐振放大器
(a) 实际线路; (b) 交流等效电路
(b)
3
3 5
2
L
RL
4 1
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二、放大器性能分析
1．晶体管的高频等效电路
要分析和说明高频调谐放大器的性能，首先必须考虑晶体 管在高频时的等效电路。图3-2(a)是晶体管在高频运用时的 混Π等效电路,它反映了晶体管中的物理过程, 也是分析晶体 管高频时的基本等效电路。
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3.1 高频小信号放大器
一、概述
1、定义：高频小信号放大器的功能就是放大各种无 线电设备中的高频小信号。此处的“小信号”是指输入 信号的电平较低，放大器工作在它的线性范围。
2、高频小信号放大器的分类： (1) 按放大器的频带宽度来分：窄带放大器和宽带
放大器。
(2) 按有源器件来分：分立元件高频小信号放大器 和集成放大器。
b＋ . Ube Yie －
e
. YreUce
. YfeUbe
＋c . Yoe Uce －
e
(b)
图 3-2 晶体三极管等效电路 Y参数等效电路
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其中：
Yie————输出端交流短路时的输入导纳 Yoe————输入端交流短路时的输出导纳 Yfe————输出端交流短路时的正向传输导纳 Yre————输入端交流短路时的反向传输导纳
I b I S YS Ub
(3-6a)
. I c YLUc
Ib
(3-6b)
. Ic
＋
＋
. IS
.
YS
Ub
Yie
.
.
Yoe .
Uc
YL′
－
YreUc
YfeUb
－
图 3-3 图3-1高频小信号放大器的高频等效电路
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利用式(3-6)和