(优选)严国萍版通信电子线路第三章高频小信号放大器
单纯三极管电压增益AvT
V2 V1
y fe yoe YL
第三章 高频小信号放大器 §3.2.3 混合π参数和y参数的转换
yie和yoe的其他表示方法
yie
yre V2
yfeV1
yoe
由于yie和yoe均为复 数，而且虚部(电纳) 通常为正数，所以在 图中，我们可以将其 看作一个电导g与一 个电容C的并联。
衡量指标
矩形系数 抑制比
矩形系数
Kr0.1
2f0.1 2f0.7
矩形系数越小，曲线越接近矩形，选择 性越好，调矩谐形放大系器数电压最增小益值的频为率1特性曲线
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述 三、高频小信号放大器的质量指标ห้องสมุดไป่ตู้
（4）工作稳定性
一个理想的放大器其主要指标（如增益、 通频带、中心频率等）应不随时间和外界 变化而变化，谓之稳定。
y参数的求法和含义 I1
I2 +
I1 yiV1 yrV2
+ V1
V2
-
yi
yf
I1 V1
I2 V1
I2 y f V1 yoV2
-
V20 称为输出短路时的输入导纳
V20 称为输出短路时的正向传输导纳
y参数可能是 复数，如
(25+10j)ms
yr
I1 V2
课上思考：
V1 0
称为输入短路时的反向传输导纳
反之则为不稳定，不稳定的极限情况是自 激（无规则的、失控的正反馈）。
提高稳定性，避免自激的措施有
合理选择器件、合理设计PCB布局布线 单级的增益不要过高 加入稳定电路（如负反馈电路）等
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述 三、高频小信号放大器的质量指标
（5）噪声系数
定义：
NF
Psi Pso
§3.1 概述
第三章 高频小信号放大器
一、高频小信号放大器的特点
① 频率较高
中心频率一般在几百kHz到几百MHz频
带宽（2△f0.7）在几khz到几十MHz
② 小信号
iC
信号较小，所以工作在
线性范围内(甲类 放大器)
把这一段 近似看作 一段直线
vBE
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述
非谐振放大器（以阻容耦合电路作为负载）
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述
三、高频小信号放大器的质量指标
（1）增益（放大倍数）
电压增益 Av
Vo Vi
用分贝（ dB）表示应为
Av
20
lg
Vo Vi
功率增益 Ap
Po Pi
Ap
10 lg
Po Pi
举例：若一个小信号放大器的增益为40dB，其实际电压放大倍数是多少?
复数意味着什 么物理含义？
yo
I2 V2
V10 称为输入短路时的输出导纳
第三章 高频小信号放大器 §3.2.1 形式等效电路（y参数）
根据y参数公式画出y参数等效电路
这个等效电路非常重要，希望同学们记住。
I1 + V1
-
I2
+
V2
等效
-
I1
+
V1
yi
-
yr V2
I2
+
yfV1
yo V2
-
用三极管引脚b,c,e来表示
二、高频小信号放大器分类
按所用的材料分类：
晶体管（BJT) 场效应管（FET)
通过学习基于晶体管的谐振放 大器来掌握基本原理，其他类 型的放大器原理基本相同。
集电电路（IC)
按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器
按电路形式：单级放大器和多级放大器
按负载性质：
谐振放大器（以谐振电路作为负载）
§3.2.1 形式等效电路（主要介绍y参数）
I2
图中，若以V1和V2为
I1
+
自变量， I1和I2为参
+ V1
V2
-
变量，列出表达式：
-
I1 yiV1 yrV2 I2 y f V1 yoV2
其中的 yi、yr、yf、yo 合称为 y 参数
可以看出4个参数均为导纳量纲，故其称为 y 参数
第三章 高频小信号放大器 §3.2.1 形式等效电路（y参数）
（优选）严国萍版通信电子线 路第三章高频小信号放大器
输入 回路
高频 放大
混频器
中频 放大
解调器
低频 放大
本地 振荡器
自动 增益
控制
n 射频前端电路（RF Front-End IC）：输入回路；高频放大；本地振荡器；混频器。 输出中频信号。
n 高频放大和中频放大是高频小信号放大器。 n 具有低通传输特性的负反馈控制系统（自动增益控制AGC）。
/ /
Pni (输入信噪比) Pno (输出信噪比)
此信号功率为 Psi
高频小信号 放大器
此信号功率为 Pso
此信号功率为 Pni
此信号功率为 Pno
NF通常大于1, 越接近于1越好,有多级放大器时 ,前2级起决定作用
第三章 高频小信号放大器
§3.2 晶体管高频小信号等效电路和参数
为什么要提出小信号等效电路?
ib
+
ube
yie yreuce
-
yfeube
ic +
yoe uce
-
第三章 高频小信号放大器 §3.2.1 形式等效电路（y参数）
利用y参数求单纯三级管放大电路的 电压增益
I2
+
+
V1
yie yre V2
yfeV1 yoe V2
Y’L
-
-
根据I2的电流方程: V 2•YL y fe •V1 yoe •V2
Cie
gie
yre V2
goe
Coe
yfeV1
yie gie jCie yoe goe jCoe
§3.2.2 混合π等效电路
c
Cb'c b
解 :因为Av
20 lg Vo Vi
40dB
所以 lg Vo 2 Vi
放大倍数 Vo 100 (倍) Vi
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述 三、高频小信号放大器的质量指标
（2）通频带
定义：放大器的电压增益下降到最大值的
0.7（即1/ 2）倍时，上、下限频率之间的
频率范围称为放大器的通频带，用 B 2f0.7
表示。也称为3dB带宽。
2f0.7
后面将会
20 lg 2
证明谐振 放大器的
通频带与
谐振回路
的通频带
是类似的
调谐放大器电压增益的频率特性曲线
第三章 高频小信号放大器 §3.1 概述 三、高频小信号放大器的质量指标
（3）选择性
定义：表示放大电路从混合信号（有用信 号与干扰信号的叠加信号）中选出有用信 号，并抑制干扰信号的能力。
回答：由于信号幅度很小（mv级），所以可认 为晶体三极管工作于线性区，如果把它等效成
我们学过的线性元件的组合电路，那么就可以
用我们学过的线性电路知识进行分析了。 把这一段
等效方法
重点
近似看作 一段直线
形式等效电路（如y参数、h参数） iC
物理模拟等效电路（π参数）
vBE
第三章 高频小信号放大器 §3.2 晶体管高频小信号等效电路和参数
《高频电子线路》课件—03高频小信号放大器
中波广播： BW0.7 =（6~8）KHz 电图视3.1信.1 号调谐：放B大W0器.7 电=6压M增Hz益的频率特性曲线
2.1.1
3、选择性
表示放大电路从各种干扰信号中选择有用信号，抑制
干扰信号的能力，等于在中心频率 f0 上的电压放大
倍数 A0 与偏离 f0 为f 处的放大倍数 An 的比值，即
Ib yieVbe yreVce Ic y V fe be yoeVce
2.2.1
图3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
其中
yie
Ib Vbe
Vce 0
y fe
Ic Vbe
Vce 0
yre
Ib Vce
Vbe 0
yoe
Ic Vce
Vbe 0
式中，yie、yre、y fe、yoe 分别称为输入导纳、反向传输导纳
V2 0
(S)
y12
I1 V2
V1 0
(S)
y21
I2 V1
V2 0
(S)
y22
I2 V2
V1 0
(S)
所以Ｙ参数又称为短路导纳参数, 即确定这四 个参数时必须使某一个端口电压为零, 也就是使 该端口交流短路。
2.2.1
如共发射极接法的晶体管, 如图2.2.4所示, 相应的Ｙ参 数方程为
图3.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路
1、增益
（1） 电压放大倍数
A
Vo Vi
或 电压增益
20 lg
A
20lg Vo Vi
dB
（2）功率放大倍数
Ap
po pi
或 功率增益
10 lg
Ap
10 lg
Chapter3 高频小信号放大器-严国萍
频带宽度在几kHz到几十MHz
② 小信号 大器) 信号较小故工作在线性范围内(甲类放
fo –fs = fi
高频放大 fs fo fs
混频
中频放大 fi
检波 F
低频放大 F
本地振荡
2、高频小信号放大器的分类 按所用的器件：
晶体管（BJT)、场效应管（FET)、集成电路（IC)
按频谱宽度：窄带放大器和宽带放大器 按电路形式：单级放大器和级联放大器 按负载性质：谐振放大器和非谐振放大器 谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器，具有放
3.2.3 混合π等效电路的简化
混合π等效电路中，电容，电阻并联，在一定的频率下：
rbc与Cbc引起的容抗相比rbc可视为开路。
rbe与Cbe引起的容抗相比，rbe可以忽略（视为开路） rce与回路负载比较，可视为开路。 b
rbb rbe b Cbc rbc Cbe e gmVbe c
(3)
V1
I1 yre V2
Cbe e
V1 0
V be I1 rbb
gmVbe
V2
Vbe I /( g bb jCbe ) I (
I V2 1 1 jCbc Y 1 be rbb
1 rbb
I rbb Ybe ) 1 rbbYbe
jCbcV2
y re
jC bc 1 rbb Ybe
jCbc rbbV 2 Vb e 1 rbbYbe jCbcV2 jCbc rbbV2 I1 rbb 1 rbbYbe 1 rbbYbe
2 f 1
o 2
I1 yi 即: I 2 y f
严国萍通信电子线路高频小信号放大器ppt
相关工作与文献综述
相关工作
介绍前期与本研究相关的研究工作，包括已发表的论文、专利等。
文献综述
对高频小信号放大器的研究现状、主要技术指标、应用领域等进行综述。
研究方法与论文结构
研究方法
详细介绍本研究的研究方法和技术路线，包括实验设计、模型建立、仿真分析等 。
高频小信号放大器的性能指标
• 性能指标包括增益、带宽、噪声系数、线性度等。 其中增益是指放大器对输入信号的放大倍数，带宽 是指放大器能够处理的频率范围，噪声系数是指放 大器引入的噪声与输入信号的比值，线性度是指放 大器对非线性失真的度量。
高频小信号放大器的电路形式
• 高频小信号放大器的电路形式包括共射、共基、共集等，不 同电路形式具有不同的频率响应、增益、输入输出阻抗等特 性，需要根据实际需求进行选择。
03
高频小信号放大器的设计方法
晶体管的高频模型及其等效电路
晶体管的高频模型
晶体管是高频小信号放大器的基本元件，其高频模型需要考 虑电容效应、电感效应以及电阻效应。
等效电路
高频小信号放大器的等效电路包括电源、输入和输出匹配网 络、负反馈网络以及放大器本身。
Hale Waihona Puke 高频小信号放大器的设计步骤
确定技术指标
明确放大器的频率范围、增益、输 出功率等指标。
总结词
通过对高频小信号放大器的优化设计，可以提高其性能指标，使其满足更严格的应用需求。
详细描述
根据晶体管的高频特性仿真结果和性能仿真分析，对高频小信号放大器进行优化设计。优化内容包括选择合适 的晶体管、调整放大器电路的元件参数、改变电路拓扑结构等。通过优化设计，可以提高高频小信号放大器的 频率响应、增益、失真等性能指标，使其在通信电子线路中发挥更好的作用。
第3章习题解答
第3章习题解答习题来源：严国萍，龙占超，通信电子线路，科学出版社，2006年第一版，2009年第五次印刷，P89～P913-1. 解答晶体管低频放大器主要采用混合参数（H参数）等效模型分析方法；而晶体管高频小信号放大器主要采用形式等效电路（Y参数）以及物理模拟等效电路（混合π参数）分析方法。
分析方法的不同，本质原因在于晶体管在高频运用时，它的等效电路不仅包含着一些和频率基本没有关系的电阻，而且还包含着一些与频率有关的电容，这些电容在频率较高时的作用是不能忽略的。
高频小信号放大器不能用特性曲线来分析，这是因为特性曲线是晶体管低频运用时的工作曲线，是不随工作频率变化的；但晶体管在高频运用时，其结电容不可忽略，从而使得晶体管的特性随频率变化而变化。
因此在分析高频小信号时，不可用特性曲线来分析。
3-2. 解答r bb’含义：从晶体管内部结构可知，从基极外部引线b到内部扩散区中某一抽象点b’之间，是一段较长而又薄的N型（或P型）半导体，因掺入杂质很少，因而电导率不高，所以存在一定体积电阻，故在b-b’之间，用集总电阻r bb’表示。
r b’c含义：晶体管内部扩散区某一抽象点b’到集电极c之间的集电结电阻。
r bb’的影响：r bb’的存在，使得输入交流信号产生损失，所以r bb’的值应尽量减小，一般r bb’为15～50Ω。
r b’c的影响：因为集电结为反偏，所以r b’c较大，r b’c一般为10k～10MΩ，特别是硅管，r b’c很大，和放大器负载相比，它的作用往往可以忽略。
3-3. 解答g m是晶体管的跨导，反映晶体管的放大能力，即输入对输出的控制能力。
它和晶体管集电极静态电流（I E ）大小有关。
3-4. 解答因为高频小信号放大器的负载是一个谐振回路，如果阻抗不匹配，会使输出信号幅度减小，而且会失真，为此，必须考虑阻抗匹配的问题。
3-5. 解答小信号放大器主要质量指标有：增益，通频带，选择性，工作稳定性，噪声系数这5个指标。
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
通信电子线路第三章高频小信号放大器
p1＝N12/ N13 p 2＝N45/ N13
第三章 高频小信号放大器
Uo' Uo / p2 Is' / Y p1YfeUbe / Y
倒相
第三章 高频小信号放大器
二.动态分析
Au
U o U be
－p1
p2Yfe/Y－p1p2Yfe/〔g（1＋j2QLf/f0）〕
e
c
C
Yoe
YfeU·be
14
2 L
YL U·o
C
35
YfeU·be goe Coe
(a).1Fra bibliotekI s'
C
go' e
L
gP gL'
p1YfeU·be
Co' e
3
(c)
(b)
CL' U·o'
14 2 L 35
YL U·o
第三章 高频小信号放大器
晶体管接入回路的接入系数 负载接入回路的接入系数
Is' p1Is p1YfeUbe
第三章 高频小信号放大器
α
不应
小于√￣ 1_2_
η>1
η<1
fo
η=1 f
双调谐回路的次级电压谐振曲线
强耦合时曲线出现双峰，中心下陷；弱耦 合时曲线为单峰，但峰值较小。比较理 想的是临界耦合时的情况，谐振曲线既 为单峰，峰值又大。
第三章 高频小信号放大器 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 3.3 单管双调入的阻初谐抗、）次高，级频电Tr1感小、LT1信r、2为L号高2分频放别变与大压C器1器、，C其2组中成T的r2 双调谐耦合回路作为放大器的集电极负载，
《通信电子线路习题解答》（严国萍版）解析
《通信电子线路习题解答》（严国萍版）解析关于《通信电子线路》课程的习题安排：第一章习题参考答案： 1-1：1-3：解：1-5：解：第二章习题解答： 2-3,解：2-4，由一并联回路，其通频带B 过窄，在L 、C 不变的条件下，怎样能使B 增宽？答：减小Q 值或减小并联电阻2-5，信号源及负载对谐振回路有何影响，应该如何减弱这种影响？答：1、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 （空载Q 值）如式通常把接有信号源内阻和负载电阻时回路的Q 值叫做有载QL,如式oo Q RL Q ==ωLS L R R R LQ ++=0ω为空载时的品质因数为有载时的品质因数 Q Q QQ L L <可见结论：串联谐振回路通常适用于信号源内阻Rs 很小(恒压源）和负载电阻RL 也不大的情况。
2、信号源内阻和负载电阻对并联谐振回路的影响2-8，回路的插入损耗是怎样引起的，应该如何减小这一损耗？答：由于回路有谐振电阻R p 存在，它会消耗功率因此信号源送来的功率不能全部送给负载R L ，有一部分功率被回路电导g p 所消耗了。
回路本身引起的损耗称为插入损耗，用K l 表示无损耗时的功率，若R p = ∞， g p = 0则为无损耗。
有损耗时的功率插入损耗通常在电路中我们希望Q 0大即损耗小，其中由于回路本身的Lg Q 0p 01ω=，而Lg g g Q 0L p s L )(1ω++=。
2-11,2-12,L ps p p p p p p p11R R R R Q Q G CLG Q L ++===故ωω同相变化。
与L S L R R Q 、性。
较高而获得较好的选择以使也较大的情况,很大，负载电阻内阻并联谐振适用于信号源L L S Q R R ∴11P P K l '=率回路有损耗时的输出功率回路无损耗时的输出功L2L s sL 201g g g I g V P ????? ??+==L 2p L ss L 211g g g g I g V P ??++=='20L 1111??-='=Q Q P P K l解：2-13,5.5Mhz 时，电路的失调为：66.655.0*23.33f f 2Q p0==?=ξ2-14，解：又解：接入系数p=c1/（c1+c2）=0.5，折合后c0’=p 2*c0=0.5pf,R0’=R0/ p 2=20k Ω,总电容C=Ci+C0’+C1C2/(C1+C2)=15.5pf,回路谐振频率fp=45.2Mhz ，谐振阻抗Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）,其中Rp0为空载时回路谐振阻抗，Rp0=Q0*2π*fp*L=22.72K Ω，因此，回路的总的谐振阻抗为：Rp=1/（1/Ri+1/Rp0+1/R0’）=5.15 K Ω，有载QL=Rp/（2π*fp*L ）=22.67，通频带B=fp/QL=1.994Mhz 2-17；第三章习题参考答案：3-3,晶体管的跨导gm是什么含义，它与什么参量有关？答：3-4,为什么在高频小信号放大器中，要考虑阻抗匹配问题？答：3-7,放大器不稳定的原因是什么？通常有几种方法克服？答：不稳定原因：克服方法：3-9,解：3-10；解：4-1,答：答：4-5,解：4-6；第五章习题参考答案：5-4,答：5-7,答：5-9,答：5-12,答：(e)图，在L 、C 发生谐振时，L 、C 并联阻抗为无穷大，虽然满足正反馈条件，但增益不满足≥1，故不能振荡？ 5-13，[书上（6）L1C1〈L3C3〈L2C2=〉f1〉f3〉f2，不能起振 ] 解：5-15；如图（a ）所示振荡电路，（1）画出高频交流等效电路，说明振荡器类型；（2）计算振荡器频率解：（1）图（b ）是其高频交流等效电路，该振荡器为：电容三端式振荡器（2）振荡频率：L=57uH，振荡频率为：，f 0=9.5Mhz第六章习题参考答案：6-1,6-3,57uH57uH6-5,解：6-7,解：6-9，解：6-13,解：6-14；答：第七章习题参考答案：7-3，7-5,解：7-9,什么是直接调频和间接调频？它们各有什么优缺点？答：7-10,变容二极管调频器获得线性调制的条件是什么？7.11答：7-12；如图是话筒直接调频的电路，振荡频率约为：20Mhz 。
通信电子线路第3章 高频小信号放大器
电路是由物理模拟方法得到的物理等效电路，如图所
示。
Cbc
b
rbb'
b＇ rb'c
c
r Cbe b'e
Cb'c
Cb'e
g mVb 'e
rce Cce
e
e
混合π等效电路
把晶体管内部的物理过程用集中元件RLC表示，每一
个元件与发生的某种物理过程有明显的关系。
3.2.2 混合π等效电路（物理模拟等效电路） （续1）
来组成等效电路。
I1
I2
+
V1
yi
-
yrV2 y f V1
+
yo
V2
-
晶体管共射极电路
晶体管（共射极）的y参数等效电路
I1 yiV1 yrV2
I2 y f V1 yoV2
3.2.1 形式等效电路（网络参数等效电路）（续1）
yi yr yf yo
VVVIIVII11122221
V2 0 称为输出短路时的输入导纳 V10 称为输入短路时的反向传输导纳 V2 0 称为输出短路时的正向传输导纳 V10 称为输入短路时的输出导纳
2
y fe
g
2
gie
gie2
( Av0 )2
gie2 gie
( Av0 )2
用分贝表示
如前后级采用
Ap0 (dB) 10 lg Ap0
相同晶体管
3.3 单调谐回路谐振放大器（续8）
忽略回路本身的损耗 Gp，则匹配条件为 p12 goe p22 gie2
故最大功率增益为（前后级采用相同的晶体管）
为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益， 选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。
Chapter3 高频小信号放大器V1.0 (2)
3 L2 1
5 4
yL g L jCL
另外，为了实现晶体管输出阻抗与负 载之间的阻抗匹配，减少晶体管输出 电阻与负载对品质因素的影响：
B2
yL
负载和回路之间采用了变 压器耦合，接入系数
u N p2 54 1 u31 N
晶体管集、射回路与振荡回路之间 采用抽头接入，接入系数
u be y ie y re u ce y fe u be u ce y oe Y L u ce Y s u be
y re y fe Yi y ie y oe Y L y re y fe Yo y oe y ie Ys y fe u ce Av u be y oe YL
ub'e rb'e
yie gie jCie
gm ub’e rce
yoe goe jC oe
y fe | y fe | fe
. Ib b ＋ . Ub e － Yie Yo e . Yr eUce e . Yf eUb e ＋ . Uce － . Ic c
yre | yre | re
晶体管的高频参数
rbb' Cb'e ub'e rb'e
Cb'c rb'c gm ub’e rce
共射短路电流放大系数 β：是指混合π型等效电路输出交流短路 时, 集电极电流Ic与基极电流Ib的比值。当输出端短路后, 若忽略 rb′c， rb′e 、Cb′e和Cb′c 三者并联。
I c Ib U
1
1 截止频率 f
2 特征频率 fT
由定义：令
f
f
fT