广东工业大学：《通信电路与系统》课程教学资源（课件讲义）第三章 高频小信号放大器

第三章 高频小信号放大器 教学目标： 1)了解高频小信号放大器的功能、分类及技术指标 通 2)掌握高频小信号放大器的等效电路及分析方法 3)了解放大器的稳定性及放大电路噪声 信电路与系 教学内容： 3.1概述 3.2晶体管的高频小信号等效电路 3.3晶体管高频小信号谐振放大器 3.4小信号谐振放大器的稳定性 3.7放大电路噪声及低噪声放大器 房束2孝大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 教学目标： 1）了解高频小信号放大器的功能、分类及技术指标 2）掌握高频小信号放大器的等效电路及分析方法 3）了解放大器的稳定性及放大电路噪声 教学内容： 3.1 概述 3.2 晶体管的高频小信号等效电路 3.3 晶体管高频小信号谐振放大器 3.4 小信号谐振放大器的稳定性 3.7 放大电路噪声及低噪声放大器

3.1概述 1.高频小信号放大器功能、特点、分类 1)功能： >对微弱的高频信号进行不失真放大 信电路与系统 2)特点： >高频：晶体管工作于高频，需考虑极间电容（将 在晶体管等效电路中体现) >对小信号进行无失真放大：晶体管工作于线性范 围内（晶体管用二端口网络等效） 3)分类： >按频带：窄带放大器与宽带放大器 >按负载：谐振放大器与非谐振放大器 亲2美大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3.1 概述 1. 高频小信号放大器功能、特点、分类 1）功能： Ø对微弱的高频信号进行不失真放大 2）特点： Ø高频：晶体管工作于高频，需考虑极间电容（将 在晶体管等效电路中体现） Ø对小信号进行无失真放大：晶体管工作于线性范 围内（晶体管用二端口网络等效） 3）分类： Ø按频带：窄带放大器与宽带放大器 Ø按负载：谐振放大器与非谐振放大器

3.1概述 2.主要技术指标 1)电压增益与功率增益： 通信电路与系统 电压增益：A 功率增益：4，= P A.0 2)通频带： 通频带的定义是放大 0.707 器的电压增益下降到 最大值的1/√2倍时， 所对应的频带宽度。 常用2Af07来表示。 放大器通频带大小应该与信号带宽匹配！ 房求2孝大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 2. 主要技术指标 1）电压增益与功率增益： 电压增益： 功率增益： 2）通频带： 3.1 概述 通频带的定义是放大 器的电压增益下降到 最大值的 倍时， 所对应的频带宽度。 常用 来表示。 i o u u Au     i o P P P A  1/ 2 0.7 2f 放大器通频带大小应该与信号带宽匹配！

3.1概述 3)矩形系数：用于表征放大器选择性好坏。 选择性指选择有用信号、抑制无用信号的能力！ 理想幅频特性 信电路与系统 2Af61 2△f7 0.707 2△f,.表示电压增 益下降到最大值的 2f0.7 0.1倍时对应的频 带宽度 16 2Af0.1 矩形系数越小，说明选择性越好！ 房2大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3）矩形系数：用于表征放大器选择性好坏。 3.1 概述 表示电压增 益下降到最大值的 0.1倍时对应的频 带宽度 理想幅频特性 0.7 0.1 r0.1 2 2 f f K    0 .1 2  f 矩形系数越小，说明选择性越好！ 选择性指选择有用信号、抑制无用信号的能力！

3.1概述 4)噪声系数：表征放大器噪声性能好坏的 参量，反映放大器本身产生噪声大小 通信电路与系统 Psi /Pni 输入信噪功率比 Bo/Fio 输出信噪功率比 由于放大器内部会产生噪声，导致输出信噪功 率比降低，所以噪声系数大于1， 噪声系数越小越好，说明放大器内部产生的噪 声越小 房束2黄大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 4）噪声系数：表征放大器噪声性能好坏的 参量，反映放大器本身产生噪声大小 由于放大器内部会产生噪声，导致输出信噪功 率比降低，所以噪声系数大于1， 噪声系数越小越好，说明放大器内部产生的噪 声越小 3.1 概述

3.2晶体管高频小信号等效电路 1.晶体管的y参数等效电路 由于高频小信号放大器工作于小信号、线性放大状态， 晶体管采用二端口网络来等效，以两个端口的电压作为 自变量，电流作为因变量，可推出y参数等效电路： 信电路与系统 「i=U1+y02 U Li2=201+ya02 1=y=i,10,=0 输入 21=y=i2/0,0 正向传 导纳 输导纳 =y=i102 反向传 输出 输导纳 y22=。=i210, U1=0 导纳 注意下标i,f,r,o的含义 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 1. 晶体管的y参数等效电路 由于高频小信号放大器工作于小信号、线性放大状态， 晶体管采用二端口网络来等效，以两个端口的电压作为 自变量，电流作为因变量，可推出y参数等效电路： 3.2 晶体管高频小信号等效电路 1 11 1 12U2 I y U y      2 21 1 22U2 I y U y      22 o 2 2 0 1 /   U U  y y I   11 i 1 1 2 0 /   U U  y y I   12 r 1 2 0 1 /   U U  y y I   21 f 2 1 2 0 /   U U  y y I 输入   导纳 输出 导纳 正向传 输导纳 反向传 输导纳 注意下标i,f,r,o的含义

3.2晶体管高频小信号等效电路 对于共射极组态的y参数等效电路： ●) 通信电路与系统 b e i,=i。 U=Upe i2=i。 02=Ue yre=ioIUvevoo yre=iveIUce yhe=ic/UveU-o yoe=1c/Uce 亲束2紫大学 Suangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3.2 晶体管高频小信号等效电路 对于共射极组态的y参数等效电路： oe c ce be 0 /  U U  y I   1 b I I    U1 Ube    2 c I I    U2 Uce    ie b be 0 ce /  U U  y I   re be ce be 0 /  U U  y I   fe c be ce 0 /  U U  y I  

3.2晶体管高频小信号等效电路 2.晶体管的混合π等效电路 8色b 通信电路与系统 8 'b是基区扩展电阻，be是发射结电阻，Cbe是发射结的结电容。 对比混合π等效电路和y参数等效电路，经推导可 获得两个重要结论： yie =gie +j@Cic yoe=8oe+j@Coe 请记住以上两个公式，后面分析电路时要用！ 房2大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3.2 晶体管高频小信号等效电路 2. 晶体管的混合π等效电路 对比混合π等效电路和y参数等效电路，经推导可 获得两个重要结论： r b b  是基区扩展电阻,r b  e是发射结电阻,C b e是发射结的结电容。 ie ie ie y  g  jC oe oe oe y  g  jC 请记住以上两个公式，后面分析电路时要用！

3.3晶体管高频小信号谐振放大器 1.单调谐回路谐振放大器 单调谐回路是指放大器负载只有一个LC回路 1)放大电路 通信电路与系统 该放大电路是两级放大电路，每一级都以一个LC回路作为 负载，通常取一级放大器出来分析。分析的基本思路是先画 出交流等效电路，并利用晶体管y参数以及LC回路的部分接 入变换等化简电路，最后求出放大器技术指标。 房束2黄大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3.3 晶体管高频小信号谐振放大器 1. 单调谐回路谐振放大器 单调谐回路是指放大器负载只有一个LC回路 1）放大电路 该放大电路是两级放大电路，每一级都以一个LC回路作为 负载，通常取一级放大器出来分析。分析的基本思路是先画 出交流等效电路，并利用晶体管y参数以及LC回路的部分接 入变换等化简电路，最后求出放大器技术指标

3.3晶体管高频小信号谐振放大器 2)交流等效电路 交流等效电路的画法： 通信电路与系统 ①将直流电源Vcc看成是交流接地 ②旁路电容、耦合电容短路 ③ 晶体管用y参数取代 ④ 信号源用Is和Ys代替 ⑤ 前级的负载应包含后级的输入导纳 亲2美大学 Guangdong University of Technology

通 信 电 路 与 系 统 3.3 晶体管高频小信号谐振放大器 2）交流等效电路 交流等效电路的画法： ① 将直流电源VCC看成是交流接地 ② 旁路电容、耦合电容短路 ③ 晶体管用y参数取代 ④ 信号源用Is和Ys代替 ⑤ 前级的负载应包含后级的输入导纳