第四章宽频带放大器 第四章宽频带放大器 概述 定义:宽带放大器是晶体管放大器的一种形式,不仅能对低频电压信号进行放 大,而且也能对高频电压信号进行放大。 目前,宽带放大器通频带越来越宽,低频从零开始,高频从几兆到几百兆甚至上 前兆(0几千MHz)。实际中用来放大脉冲信号。 放大器带宽的衡量与应用场合 用相对带宽来衡量放大器是否为宽带放大器。相对带宽是指绝对带宽B与中心频 率fo的比值 相对带宽(B/f) 实现方法 应用场合 选频方式 单调谐放大器 广播接收机中放分散选频 10~209 双调谐、参差放大器电视接收机中放分散选频 宽带放大器微波、有线电视系统集中选频 3.笼带放大器的带点 优点:工作稳定性好,易于调整,利于批量生产,便于集成 缺点:单级增益低,对集中滤波器的要求高。 4.力展通频带的方法: ①降低下限截止频率丘(加大耦合电容、射极旁路电容、直接耦合); ②提高上限截止频率fH。 本章的主要内容是如何提高放大器的上限截止频率。 第一节密勒效应 1.定义:跨接在晶体管输入、输出之间的电容Cbc对电路的影响称为密勒效应 电容C将输入与输出端连接起来,使信号不能单向传输,给髙频电路的分析带来 不便。在工程估算时,为简化计算,将电容Cbε分别折合到电路的输入端和输出端,得 到近似的电路模型。见课本P9图41。折合电容称为密勒电容,折合到输出端的电
第四章 宽频带放大器 - 1 - 第四章 宽频带放大器 概述 1．定义：宽带放大器是晶体管放大器的一种形式，不仅能对低频电压信号进行放 大，而且也能对高频电压信号进行放大。 目前，宽带放大器通频带越来越宽，低频从零开始，高频从几兆到几百兆甚至上 前兆 (0~几千 MHz) 。实际中用来放大脉冲信号。 2．放大器带宽的衡量与应用场合： 用相对带宽来衡量放大器是否为宽带放大器。相对带宽是指绝对带宽 B 与中心频 率 f0 的比值。 相对带宽（B/ f0） 实现方法 应用场合 选频方式 20% 宽带放大器 微波、有线电视系统 集中选频 3．宽带放大器的特点 优点：工作稳定性好，易于调整，利于批量生产，便于集成。 缺点：单级增益低，对集中滤波器的要求高。 4．扩展通频带的方法： ① 降低下限截止频率 fL（加大耦合电容、射极旁路电容、直接耦合）； ② 提高上限截止频率 fH。 本章的主要内容是如何提高放大器的上限截止频率。 第一节 密勒效应 1．定义：跨接在晶体管输入、输出之间的电容 Cbc 对电路的影响称为密勒效应。 电容 Cbc 将输入与输出端连接起来，使信号不能单向传输，给高频电路的分析带来 不便。在工程估算时，为简化计算，将电容 Cbc 分别折合到电路的输入端和输出端，得 到近似的电路模型。见课本 P93 图 4-1。折合电容称为密勒电容，折合到输出端的电
第四章宽频带放大器 容很小,可以忽略不计。 2.密效应对电路的影响 影响放大器的增益、带宽和选择性。 ①频率越高,影响越严重,各项指标越差 ②负载电阻越大,密勒效应越明显。 3.上限藏止颜率 密勒效应影响放大器的带宽,实际上就是影响了放大器的上限截止频率。 fH=1/(2CR)=1/(2rτH) 式中 C1:为晶体管高频等效输入电容(其中包括密勒电容); R:为晶体管高频等效输入电阻; TH=CR:为放大器输入端电路时间常数。 第二节晶体管的几种频率参数 、共发射极截止频率fB 定义:当晶体管的电流放大倍数β下降到低频电流放大倍数(最大电流放大倍数) βo的0707倍时所对应的频率称为共发射极截止频率fp。 幅频关系: βF=βo/l+(f/fn)2]2 二、特征频率fr 定义:当β下降到1时所对应的频率称为晶体管的特征频率fr。 当频率很高时,由上式得出|βF=(βo·fsyf; 当βF=1时,f=B0·f 说明:只有当ff时,晶体管才有放大作用 三、共基极截止频率fa
第四章 宽频带放大器 - 2 - 容很小，可以忽略不计。 2．密勒效应对电路的影响： 影响放大器的增益、带宽和选择性。 ①频率越高，影响越严重，各项指标越差。 ②负载电阻越大，密勒效应越明显。 3．上限截止频率 fH： 密勒效应影响放大器的带宽，实际上就是影响了放大器的上限截止频率。 fH＝1/（2πCiR）=1/（2πτH） 式中： Ci：为晶体管高频等效输入电容（其中包括密勒电容）； R：为晶体管高频等效输入电阻； τH=CiR ： 为放大器输入端电路时间常数。 第二节 晶体管的几种频率参数 一、共发射极截止频率 fβ 定义：当晶体管的电流放大倍数|β|下降到低频电流放大倍数(最大电流放大倍数) β0 的 0.707 倍时所对应的频率称为共发射极截止频率 fβ。 幅频关系： |β|=β0/[1+(f / fβ) 2 ] 1/2 二、特征频率 fT 定义：当|β|下降到 1 时所对应的频率称为晶体管的特征频率 fT。 当频率很高时，由上式得出|β|=(β0·fβ)/ f； 当|β|=1 时，fT=β0·fβ 说明：只有当 f< fT 时，晶体管才有放大作用。 三、共基极截止频率 fα
第四章宽频带放大器 定火:当下降到低频电流放大倍数Q0的0.707倍时,所对应的频率称为共基极 截止频率fa 幅频关系: a|=a/[+(fa)2]2 fp=fa/(1+Bo) 以上三种参数的关系:fa)fr>fp。其大小均取决于最体管自身的参数 规定 当fa3MHz时,高频管 第三节展宽通频带的方法 要展宽放大器的通频带,提髙放大器的上限截止频率,应选用特征频率f较 高的晶体管。 本节主要介绍如何在电路上实现通频带的展宽。 方法有三种 ①用负反馈电路,降低电压增益,展宽通频带。 ②利用L、C元件补偿高频,不降低电压增益,展宽通频带。 ③采用不同组态放大电路组合 、负反馈法 1.对于电流串联负反馈P98图45(a) 输入信号频率升髙,C;输入阻抗减小(1/ωC减小),发射结压降减小,lB减小, lc减小,Rε压降减小,u增大,导致发射结上的压降回升,使输出高频电压下降的 小一些,从而使截止频率得以提髙。 2.对于电压并联负反馈P98图45(b) 频率升高,输出电压uo下降,负反馈(R)电压减小,使发射结电压回升,U回升, 从而使截止频率得以提高
第四章 宽频带放大器 - 3 - 定义：当|å|下降到低频电流放大倍数α0的 0.707 倍时，所对应的频率称为共基极 截止频率 fα。 幅频关系： |å|=α0/[1+(f/fα) 2 ] 1/2 fβ= fα/(1+β0) 以上三种参数的关系：fα>fT> fβ。其大小均取决于晶体管自身的参数。 规定： 当 fα3MHz 时，高频管 第三节 展宽通频带的方法 要展宽放大器的通频带，提高放大器的上限截止频率，应选用特征频率 fT 较 高的晶体管。 本节主要介绍如何在电路上实现通频带的展宽。 方法有三种： ①用负反馈电路，降低电压增益，展宽通频带。 ②利用 L、C 元件补偿高频，不降低电压增益，展宽通频带。 ③采用不同组态放大电路组合。 一、负反馈法 1．对于电流串联负反馈 P98 图 4-5(a) 输入信号频率升高，Ci 输入阻抗减小（1/ωCi 减小），发射结压降减小，iB减小， iC 减小，Re 压降减小，uBE 增大，导致发射结上的压降回升，使输出高频电压下降的 小一些，从而使截止频率得以提高。 2．对于电压并联负反馈 P98 图 4-5(b) 频率升高，输出电压 u0 下降，负反馈(Rf)电压减小，使发射结电压回升，u0 回升， 从而使截止频率得以提高
第四章宽频带放大器 二、高频补偿法 常用方法:①并联电感补偿 ②串联电感补偿 ③混合补偿 1.并联电感补偿P98图46 原理: 并联电感与输岀电容构成并联谐振回路,利用并联谐振阻来进行补偿,其通频带 扩展范围较小,如P98图47所示。 应用: 一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大,输出电容对频 率的影响较大,谐振效果明显。 2.串联电感补偿P9图48 原理 L与负载电容CL相串联,二者构成串联谐振回路,在某一频率上会引起串联谐振, 使U升髙。如果L选择合适,使谐振频率正好处在髙频端増益开始下降的频率附近, 就能提高上限截止频率,展宽通频带 应用: 一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大,输出电容对频 率的影响较大,谐振效果明显。 3.混合补偿P99图4-9 原理 串联和并联补偿共同使用,称为混合补偿或复杂补偿,幅频特性平坦,补偿效果 更好。 应用: 电视接收机中的视放输出级中。 三、不同组态电路混合连接法 采用不同组态电路混合连接法,可以扩展放大器通频带、提高上限截止频率。 常用电路
第四章 宽频带放大器 - 4 - 二、高频补偿法 常用方法：①并联电感补偿 ②串联电感补偿 ③混合补偿 1．并联电感补偿 P98 图 4-6 原理： 并联电感与输出电容构成并联谐振回路，利用并联谐振阻来进行补偿，其通频带 扩展范围较小，如 P98 图 4-7 所示。 应用： 一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频 率的影响较大，谐振效果明显。 2．串联电感补偿 P99 图 4-8 原理： L 与负载电容 CL 相串联，二者构成串联谐振回路，在某一频率上会引起串联谐振， 使 u0 升高。如果 L 选择合适，使谐振频率正好处在高频端增益开始下降的频率附近， 就能提高上限截止频率，展宽通频带。 应用： 一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频 率的影响较大，谐振效果明显。 3．混合补偿 P99 图 4-9 原理： 串联和并联补偿共同使用，称为混合补偿或复杂补偿，幅频特性平坦，补偿效果 更好。 应用： 电视接收机中的视放输出级中。 三、不同组态电路混合连接法 采用不同组态电路混合连接法，可以扩展放大器通频带、提高上限截止频率。 常用电路：
第四章宽频带放大器 ①共射-共基混合连接 ②共射-共集混合连接 1.共射-共基组态混合连接电路P99图4-10 原理: 图示电路为共射-共基组态混合连接的交流等效电路。共基极电路输入阻抗小,作 为共发射极电路的负载阻抗,借以减小密勒效应,有效地提髙了共发射极电路的上限 频率。 点: 在负载电阻相同的条件下,其电流放大倍数与单个共射极电路的放大倍数基本相 同(共基极电路的电流放大倍数略小于1)。 2.共射共集混合连接电路P99图411 原理: 图示电路为共射-共集组态混合连接的交流等效电路 共集电极电路输入阻抗高、输入电容小。可以减小共发射极电路的负载(加大了 负载电阻),减小密勒效应 点: ①共集电极电路输出阻抗低,负载能力强,对前后级电路有隔离作用 ②共集电极电路的高频响应特性好,放大器的通频带取决于共发射级电路的通频 [勇: 以上介绍的三种扩展通频带的方法既可以单独使用,又可以混合使用
第四章 宽频带放大器 - 5 - ①共射-共基混合连接； ②共射-共集混合连接。 1．共射-共基组态混合连接电路 P99 图 4-10 原理： 图示电路为共射-共基组态混合连接的交流等效电路。共基极电路输入阻抗小，作 为共发射极电路的负载阻抗，借以减小密勒效应，有效地提高了共发射极电路的上限 频率。 特点： 在负载电阻相同的条件下，其电流放大倍数与单个共射极电路的放大倍数基本相 同（共基极电路的电流放大倍数略小于 1）。 2．共射-共集混合连接电路 P99 图 4-11 原理： 图示电路为共射-共集组态混合连接的交流等效电路。 共集电极电路输入阻抗高、输入电容小。可以减小共发射极电路的负载（加大了 负载电阻），减小密勒效应。 特点： ①共集电极电路输出阻抗低，负载能力强，对前后级电路有隔离作用。 ②共集电极电路的高频响应特性好，放大器的通频带取决于共发射级电路的通频 带。 说明： 以上介绍的三种扩展通频带的方法既可以单独使用，又可以混合使用