高频小信号放大器的一些质量指标讲解
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
高频小信号放大器的一些质量指标讲解
增益 dB
电压比(Uo/Ui)或 电流比(Io/Ii)
功率比(Po/Pi)
衰减 电压比(Uo/Ui)或
dB
电流比(Io/Ii)
功率比(Po/Pi)
0
1
1
0
1
1
1
1.12(? 1.1)
1.26(? 1.3)
-1
0.891(? 0.9)
0.794(? 0.8)
2
1.26(? 1.3)
1.58(? 1.6)
1 0.7
实际通 频带
2? f0.7
0.1 0
f
2? f0.1
衡显量然选K择r0.1性越的小基，本越指接标近有1两， 个即—2Δ—f0矩.1越形接系近数2和Δf抑0.7制，比这。时实 际通频带越接近理想通频带。
同时由定义可知，矩形系数
Kr0.1 >1。
本继页续完
三、选择性
3、抑制比 d
抑制比的意义： 抑制比是表示电路对某一特 定的干扰频率的抑制能力。
引言
为了分析高频小信号放大器，首先应当了 解实际运用时对它的要求如何，也就是应当先 讨论它的主要质量指标。
高频小信号放大器的主要质量指标如下： （1）增益（ gain ） （2）通频带（ passband ） （3）选择性（ selectivity ） （4）工作稳定性（ stability ） （5）噪声系数（ noise figure ）
于噪1比的的，比越值接反近应1，了则信说号明通放 比下降了。此时有：
本页引言完 返回
求要和点要习学节本
1、增益 2、通频带 3、选择性 4、工作稳定性 5、噪声系数
返回
一、增益
3.1高频小信号放 大器的质量指标
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。
高频电子线路小信号放大器资料
I1
V1
yi
yrV2
I2
y f V1 yo V2
为因变量，其网络方程
为 I1 yi V1 yr V2
图3-4 Y参数等效电路
I2 y f V1 yo V2 .
12
即
I1
yi
yr
V1
I2 y f yo V2
式中，yi 、yr 、y f y、o 是晶体管的“内参数”，它们
注：教材P74图3-9
Vc
y fe yoe YL'
Vi
中 Vc 方向与此相反
(4)
YL'
1 p112
gp
jC
1
j
L
P22
yie
其中
g
gp
1， R
gp
为回路的谐振导纳。
Uc p1
Uo
p2 .
32
所以由
Au
Uo Ui
p2 p1
Uc Ui
，知
Au
p2 y fe p1( yoe YL' )
pi ：放大器的输入功率；
2
pi Vi2 gie1 ，
所以
po
p1
y fe g
Vi
p22 ge2
Apo
po pi
p12 p22 gie2 y fe
gie
g
2
2
Avo
g 2 ie2 gie
gie和gie
分别是本级和下一级. 晶体管的输入导纳。
式中，uo、u分i 别为放大电路中心频率上的输出、
输率入的电输压出有、效输值入；功P率o、，P分常i 别用为分放贝大表电示路。中心频
.
5
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。
1_高频小信号放大器的一些质量指标
功率比( 功率比(Po/Pi) 1 0.794(≈ 0.794(≈0.8) 0.501(≈ 0.501(≈0.5) 0.251(≈ 0.251(≈0.25) 0.1 10-2 10-3 10-4
2
3.16(≈ 3.16(≈3) 3.98(≈ 3.98(≈4) 10 102
例题： 例题： 已知功率增益为47dB，电压增益为69dB， 已知功率增益为47dB，电压增益为69dB，试换算成放大倍数 先转换功率， 47dB=（20+20+6+1）dB， 先转换功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB，然后查表得 放大倍数是：100× 100× 3=52000倍 放大倍数是：100× 100× 4 ×1.3=52000倍 再转换电压， 69dB=（ +6+3）dB， 再转换电压，把电压的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍数是：10× .4=2800倍 放大倍数是：10× 10 × 10 × 2× 1.4=2800倍 本页完 继续
倍数与分贝数的常用数据对照表 增益本内容学习结束)，单击继续，继 本内容学习结束，单击继续 继续， 电压比( 电压比(Uo/Ui 或 dB 续学习《通频带》内容；功率比( ， 单击返回 返回， 续学习《通频带》内容；功率比(Po/Pi) 单击返回 电流比( 电流比(Io/Ii) 返回学习主页。 返回学习主页。 1 1 0 返回 继续 1.12(≈ 1.12(≈1.1) 1 1.26(≈ 1.26(≈1.3) 2 3 5 6 10 20 1.26(≈ 1.26(≈1.3) 1.41(≈ 1.41(≈1.4) 1.78(≈ 1.78(≈1.8) 2 3.16(≈ 3.16(≈3) 10 1.58(≈ 1.58(≈1.6)
08-第二章——高频小信号放大器解析
第二章 高频小信号放大器
1. Y参数等效电路
设电压u1和u2为自变量， 电流i1和i2为参数量，
可得Y参数系的约束方程：
I1 y11 U 1 y12 U 2
I 2 y21 U 1 y22 U 2
i1
+
I1 yi U 1 yr U 2
U1
I 2 y f U 1 yo U 2
-
i1 + u1
ｙf越大, 表示晶体管的放大能力越强；
ｙr越大, 表示晶体管的内部反馈越强。 ｙr的存在, 对实际工作带来很大危害, 是谐振放大器自激 的根源, 同时也使分析过程变得复杂, 因此应尽可能使其减小, 或削弱它的影响。
第二章 高频小信号放大器
Y参数的物理意义
yie
Ib Ub
UC 0
输入导纳
yi yru2
第二章 高频小信号放大器
放大器 特点
工作频率高，中心频率几百KHz-几百MHz
具有选频特性，一般负载采用谐振回路 晶体管工作在线性区，可看成线性元件，可用双端网 络参数微变等效电路来分析。
按所用负载的性质分为谐振放大器和非谐振放大器。 谐振放大器——采用谐振回路作为负载的放大器，具有放
大、滤波和选频的作用。 非谐振放大器——由阻容放大器和各种滤波器组成，其机
Ie yibUeb yrbUcb
Ic y U fb eb yobUcb
*对于共集接法，y参数用 yic、yrc、y fc、yoc 表示，则:
Ib yicUbc yrcUec
Ie y U fc bc yocUec
第二章 高频小信号放大器
Ｙ参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个有 源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
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
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增益 dB
电压比(Uo/Ui)或 电流比(Io/Ii)
功率比(Po/Pi)
衰减 电压比(Uo/Ui)或
dB
电流比(Io/Ii)
功率比(Po/Pi)
0
1
1
0
1
1
1
1.12(1.1)
1.26(1.3)
-1
0.891(0.9)
0.794(0.8)
2
1.26(1.3)
1.58(1.6)
-3
0.707(0.7)
本继页续完
二、通频带
2、决定放大器通频带带宽的 因素
①由负载回路形式决定。
②由负载回路的等效品质因 数QL决定。
③放大器的电压增益越大， 放大器的通频带越窄。
3.1高频小信号放 大器的质量指标
Av/Av0QL小
1 0.7
QL大
2f0.7
2f0.7
O
f0
f
大组以负越大由器成较例载大器模的，宽如回，的拟电则，，路谐通电压放若负的振频路增大负载等曲带的益器载回效线越知与的回路品越窄识带通路由。质陡可宽频由纯因，知的带L电数即C：乘可阻谐Q放放积L 是振一回个路常组数成，，所则以放放大大器器的的通电 压频增带益会越较大窄则。通频带越窄。
1 0.7
实际通 频带
2f0.7
0.1 0
f
2f0.1
衡显量然选K择r0.1性越的小基，本越指接标近有1两， 个即—2Δ—f0矩.1越形接系近数2和Δf抑0.7制，比这。时实 际通频带越接近理想通频带。
同时由定义可知，矩形系数
Kr0.1>1。
本继页续完
三、选择性
3、抑制比d
抑制比的意义： 抑制比是表示电路对某一特 定的干扰频率的抑制能力。
电压增益的分贝表示法 Gu=20lgAu=20lg(Uo /Ui )分贝
电流增益的分贝表示法 Gi=20lgAi= 20lg (Io / Ii )分贝
功率增益的分贝表示法 Gp=10lgAp=10lg(Po / Pi )分贝
电路增益的倍数表示法，
在学习上比较直观和易于为 人们接受。
本继页续完
倍数与分贝数的常用数据对照表
抑制比的定义： d= —A—V0 — AV
显然，d 越大，说明对干扰 频率fn抑制能力越强，电路的 选择性越好。
3.1高频小信号放 大器的质量指标
例如，在彩色电视机中，必 须对29MHz和38.5MHz两个频 率进行抑制，以减少邻近频道 对本频道图像和伴音的干扰。
A 干扰频率
Av0
谐振频率
Av
O
fn f0
10-4
例：已知功率增益为47dB，电压增益为69dB，试换算成放大倍数。
先转换功率，把功率的增益拆成和式 47dB=（20+20+6+1）dB， 然后查表得放大倍数是：100 100 4 1.3=52000倍
再转换电压，把电压的增益拆成和式 69dB=（20+20 +20 +6+3）dB，查表得 放大倍数是：10 10 10 2 1.4=2800倍 本继页续完
Fn=
—P—si/—Pn—i Pso/Pno
显显然然噪，声输系入数、F输n一出定端是信大
放大器输出的噪声Pno是对输入 噪声Pni放大后再与本身噪声叠 加之和，那么输出信号的信噪
于噪1比的的，比越值接反近应1，了则信说号明通放 比下降了。此时有：
大过器放的大质器量后指信标噪越比好的。变坏 程度。所以在电子学上把 这个比值称为噪声系数。
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本
1、增益
节
学
2、通频带
习
要
3、选择性
点
和
4、工作稳定性
要
求
5、噪声系数
返回
一、增益
3.1高频小信号放 大器的质量指标
1、增益的倍数表示法
2、增益的分贝表示法
电压增益的倍数表示法 Au=Uo / Ui
电流增益的倍数表示法 Ai=Io / Ii
功率增益的倍数表示法 Ap=Po / Pi
的选择性。包括矩形系数和抑制比。
4、工作稳定性
——指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管参数、电路元
件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。
5、噪声系数
Fn=
—P—si/—Pn—i Pso/Pno
本继页续完
作业
无
本继页续完
再见
二、通频带
(1)通频带的定义
当放大器的电压增益Av下降 到最大值Av0的0.707倍时所对 应的频率范围，称为通频带， 用2Δf0.7表示。若用分贝表示则 通频带亦称为-3dB带宽。
Av/Av0 1 0.7
O
3.1高频小信号放 大器的质量指标
2f0.7
f0
f
查分贝表知，当放大器的电压增益Av下降到最大值Av0的 0.707倍时，相对应的功率下降至最大功率的0.5，所以通频带有 时亦称为半功率点带宽。
f 本继页续完
四、工作稳定性
工作稳定性的含义：
3.1高频小信号放 大器的质量指标
工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）、晶 体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器 的主要特性的稳定程度。
一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频 带变窄、谐振曲线变形等。
极端的不稳定状态是放大器自激，致使放大器完全不 能正常工作等。
引言
为了分析高频小信号放大器，首先应当了 解实际运用时对它的要求如何，也就是应当先 讨论它的主要质量指标。
高频小信号放大器的主要质量指标如下： （1）增益（gain） （2）通频带（passband） （3）选择性（selectivity） （4）工作稳定性（stability） （5）噪声系数（noise figure）
0.501(0.5)
3
1.41(1.4)
2 增益的分贝表示例题
-6
0.501(0.5)
0.251(0.25)
5
1.78(1.8)
3.16(3)
-10
0.316(0.3)
0.1
6
2
3.98(4)
-20
0.1
10-2
10
3.16(3)
10
-30
0.032
10-3
20
10
102
-40
0.01
本继页续完
五、噪声系数
3.1高频小信号放 大器的质量指标
1、信噪比
信噪比= —Ps—
输入信号Psi 放大器A
输入噪声Pni
输出信号Pso 输出噪声Pno
级因2在对此、输输多整要噪入出级个求声端端放放 它信信系大大们P噪噪电器的数n比比路的噪F==中噪声n ——，声系PPPP——nsns最起数ooii 前决尽面定量的性接放同一作近—PP如大样如、用1ns—oo。果器放二，果=放对大放—PP大输，ns大—ii器入则器本信有本身号：即身没P：s有i有和噪噪噪—PP声声s声soi—//PP，，P—nnnio则i则=1
本继页续完
三、选择性
理想通频带
3.1高频小信号放 大器的质量指标
1、选择性的含义
放大器从含有各种不同频率 的信号总和（有用的和有害的） 中选出有用信号，排除有害 （干扰）信号的能力，称为放 大器的选择性。
2、矩形系数Kr0.1 矩形系数的定义：
Kr0.1=
—2Δ—f0—.1 2Δf0.7
Av/Av0
PP—ssoi—//PPnn—io >1
本继页续完
六、本节小结
1、增益 ——放大倍数。
2、通频带 ——当放大器的电压增益Av下降到最大值Av0的0.707倍时所对
应的频率范围，称为通频带。
3、选择性 ——放大器从含有各种不同频率的信号总和（有用的和有害的） 中选出有用信号，排除有害（干扰）信号的能力，称为放大器