第3章小信号放大电路 小信号放大电路的分类: 窄带放大器:以各种选频电路作负载,例 如并联谐振回路、耦合谐振回路、各种滤 按频带宽度分:波器等 宽带放大器:采用无选频作用的电路作负 载,例如高频变压器、传输线变压器等 单调谐放大器:输出端接调诸回路 调谐放大器双调谐放大器:输入、输出端都接调谐回路 按负载 参差调谐放大器:调谐回路的诸振频率不同 分 集中选频放大器:以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载
第3章 小信号放大电路 按频带宽度分: 窄带放大器：以各种选频电路作负载，例 如并联谐振回路、耦合谐振回路、各种滤 波器等 宽带放大器：采用无选频作用的电路作负 载，例如高频变压器、传输线变压器等 按负载 分: 调谐放大器 集中选频放大器：以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器负载 单调谐放大器：输出端接调谐回路 双调谐放大器：输入、输出端都接调谐回路 参差调谐放大器：调谐回路的谐振频率不同 小信号放大电路的分类:
31小信号诸振放大器 31.1概述 作用:放大各种无线电设备中的高频小信号(微弱), 通常是窄带放大器,以各种选频电路作负载(并联、耦 合谐振回路等),所以还具有选频或滤波作用 分类:调谐放大器和频带放大器,前者的谐振回路调谐 于输入有用信号的频率;后者诸振频率为固定值。 组成:放大器件+负载回路(非线性电阻) 要求:(1)增益要高 (2)选择性要好 (3)工作要稳定可靠(4)噪声要小 另外,由于小信号谐振放大器放大的信号幅度很小, 电路中用于放大的器件工作在线性范围,因而它们属于线 性放大器,通常采用线性模型的等效电路分析法
作用：放大各种无线电设备中的高频小信号（微弱）， 通常是窄带放大器，以各种选频电路作负载（并联、耦 合谐振回路等），所以还具有选频或滤波作用。 组成：放大器件+负载回路（非线性电阻） 要求：（1）增益要高 （2）选择性要好 （3）工作要稳定可靠 （4）噪声要小 另外，由于小信号谐振放大器放大的信号幅度很小， 电路中用于放大的器件工作在线性范围，因而它们属于线 性放大器，通常采用线性模型的等效电路分析法。 3.1.1 概述 3.1 小信号谐振放大器 分类：调谐放大器和频带放大器，前者的谐振回路调谐 于输入有用信号的频率；后者谐振频率为固定值
3.1.2单调谐回路谐振放大器电路 电路和工作原理 1、采用分压式稳定偏置 vc电路 23n2、T工作在甲类放大状 态 3、输出端采用并联谐振 电路,起选频作用,T的 集电极采用部分接入, 原理电路 以提高谐振回路的有载Q 值 .4、信号输入与输出为实 现阻抗匹配、满足最大 功率传输均采用变压器 耦合。 交流通路
3.1.2 单调谐回路谐振放大器电路 1、采用分压式稳定偏置 电路； 2、T工作在甲类放大状 态； 3、输出端采用并联谐振 电路，起选频作用，T的 集电极采用部分接入， 以提高谐振回路的有载Q 值； 4、信号输入与输出为实 现阻抗匹配、满足最大 功率传输均采用变压器 耦合。 一、电路和工作原理 2 1 3 4 5 C L + _ Ui + _ Uo + _ Ui 交流通路
主要参数分析计算 1、放大器的交流小信号等效等效电路 Die=8ie +jac yre yoe =8e +jac oe JL=8L+JaCL v/=gm(忽略C和yn Y参数等效电路 neU N 设 45 则下图中 13 13 Cx=n12C0+n2CL+C≈C 将1-2和4-5分别折算到 1-3端后的等效电路 x=n1gme+n29L+8(g为LC回路的损耗
二、主要参数分析计算 1、放大器的交流小信号等效等效电路 n1yfeUi + _ g C L Uo ′ 将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路 yfeUi + _ U yie i C 2 3 1 4 5 Coe goe gL CL + _ Uo L Y参数等效电路 ie ie Cie y = g + j oe oe Coe y = g + j L L CL y = g + j y fe = gm （忽略Ci e和yr e） ( ) 0 0 2 2 2 1 2 2 2 1 1 3 4 5 2 1 3 1 2 1 为 回路的损耗 设 ： ， 则下图中： g n g n g g g LC C n C n C C C N N n N N n o e L o e L = + + = + + = =
2、分析计算 tyre U (1)电压增益(电压放大倍数) gz(1+j9) ninny feI 将1-2和4-5分别折算到 gz(1+j5) 1-3端后的等效电路 当输出回路谐振时,=0,即为纯电导。因此,谐振时电压 增益A,为: MO S∑ (2)功率增益(谐振时功率放大倍数) 定义: P 其中 y 1 fe\2 8L Po g aie ∑ 8L L UiP'gL uo g
2、分析计算 （1）电压增益（电压放大倍数） = = − g n n y U U A fe i uo 0 1 2 当输出回路谐振时，ξ=0，即为纯电导。因此，谐振时电压 增益Auo为： (1 ) (1 ) 1 2 2 1 g j n n y U U n U g j n y U U I Z fe i o o fe i o + = − = + = = − n1yfeUi + _ g C L Uo ′ 将1－2和4－5分别折算到 1－3端后的等效电路 （2）功率增益（谐振时功率放大倍数） i L fe o o L i i ie i o Po U g g n n y P U g P U g P P A 2 1 2 2 2 （ ） 定义： ＝ ，其中 = = = ie L uo ie L fe i o Po g g A g g g n n y P P A = = 2 ＝ （ 1 2 ）2
若谐振回路理想、无损a、失配损耗:如果负载失配导 耗,则g=0,当输出端匹配致输出功率减小引起的功率损 时n12gm=n2g1,输出功率最耗。此时 4P 大,功率增益最大,记为4n=4nm×a1+P omax 2 其中P="2,8L,称为失配系数 nax omax 4P oed ie 反映了失配时功率增益 (1+P) 下降的程度,称为失配功率损耗。 b、插入损耗:由于谐振回路的接入而引起功率增益下降,称 为谐振回路的插入损耗——(1-QQ)2。这样任意态下的 功率增益表述为下式: 4P Po max (1+P
a、失配损耗：如果负载失配导 致输出功率减小引起的功率损 耗。此时， 若谐振回路理想、无损 耗，则go=0，当输出端匹配 时n1 2goe=n2 2gL，输出功率最 大，功率增益最大，记为 APomax： o e i e fe i O Po g g y P P A 4 2 max max = = b、插入损耗：由于谐振回路的接入而引起功率增益下降，称 为谐振回路的插入损耗——（1－Qe /Q）2 。这样任意态下的 功率增益表述为下式： 2 max 2 (1 ) (1 ) 4 Q Q P P A A e Po Po − + = 下降的程度，称为失配功率损耗。 反映了失配时功率增益 其中 ，称为失配系数 2 2 1 2 2 max 2 (1 ) 4 (1 ) 4 P P n g n g P P P A A oe L Po Po + = + = ×
(3)选择性和通频带 选择性S:任意频率时的放大倍数与谐振时放大倍数之比定义 为放大器的选择性。 1+ 2△ +(O y)2 S=0.707时,BW07=20 0.707 (4)矩形系数 矩形系数K:放大器电压增益下降至谐振时 增益的0.1倍(或0.01倍)时,相应的通频带 放大器通频带之比,即 BWe B (K 0.01 0 0.1 Bw 0.01 BW -IWO k 0.7 0.7 BWo1-I 令S=01,则BW0.1=√102-1f 理想和实际的选频曲线 →KBW=√102-1≈9.95K越接近于,选频特性约好! Bn 0.7
（3）选择性和通频带 选择性S：任意频率时的放大倍数与谐振时放大倍数之比定义 为放大器的选择性。 e e uo u Q f S BW f f Q A A S 0 0.7 2 0 2 0.707 ) 2 1 ( 1 1 1 = = + + = = 时 ， （4）矩形系数 矩形系数K：放大器电压增益下降至谐振时 增益的0.1倍（或0.01倍）时，相应的通频带 放大器通频带之比，即 10 1 9.95 0.1 0.1 10 1 ( ) 2 0.7 0.1 0.1 2 0 0.7 0.0 1 0.0 1 0.7 0.1 0.1 = = − = = − = = BW BW K Q f S BW BW BW K BW BW K e 令 ， 则 理想和实际的选频曲线 BW0.7 BW0.1 0 f 0.707 Au Au0 1 0.1 K越接近于1,选频特性 约好!
例3-1:单调谐回路放大器如图所示。 tvcc 设负载是与该放大器完全相同的下 级放大器,BJT的参数为 g:=1.1×10-3S,ge=11×104S, T Yre =0.08S, Cie=25pF, Coe=6pF, N12=16圈,N13=20圈, 4圈 L13=1.5uH,C=12pF,Q0=100 求:f0,Aan,BW 解:接入系数:n1=N2=08m3、Qn=B2anL,Q0=L 13 1、负载是与该放大器完全相同的下 →Q C0≈23 x=nCe+n2C+C≈17n nInny →BWn7=0≈137MHz 85倍 回路空载时的电导为:sC。34AS 回路总电导:gx=m2gm+n2g1+g0≈1.48×10-4S
例3－1：单调谐回路放大器如图所示。 设负载是与该放大器完全相同的下一 级放大器，BJT的参数为： gie=1.1×10－3S，goe=1.1×10-4S， |yfe|＝0.08S，Cie=25pF，Coe =6pF， N12=16圈，N13＝20圈，N45＝4圈， L13=1.5uH，C=12pF，Q0=100。 求：f0，Aou，BW0.7 解： 0.8 0.2 13 45 2 13 12 接入系数： 1 ＝ ， ＝ N N n N N n = = 1、负载是与该放大器完全相同的下一级放大器，所以gL=gie，CL=Cie MHz L C C n C n C C pF f o e L 31.4 2 1 17 1 3 0 2 2 2 = 1 + + ＝ g n g n g g S S Q L g g n n y A o e L fe o u 4 0 2 2 2 1 0 0 0 1 2 1.48 10 34 1 2 85 回路总电导： － 回路空载时的电导为： 、 倍 = + + = = MHz Q f BW Q g g Q g L Q g L Q e e e 1.37 23 1 1 3 0 0.7 0 0 0 0 0 0 = = = = 、
3.13单调谐放大器的级连 目的:提高增益(各级增益相乘);改善频率选择性。 同步调诸多级放大器(单级级连构成) 电压放大倍数: Am=An1n(每一级都相同) 选择性和通频带:s=4nz ∑ 1+5 BW = BW 0.7(单级) 矩形系数: 可以看出级数越多,通频带越窄。 取S=0.1得: BHa=BW07单V100-1, 级数n12 4 B/B110064051043 100n-1 9.95 4.66 得:K01 3.74 3.18 2n-1
3.1.3 单调谐放大器的级连 目的：提高增益（各级增益相乘）；改善频率选择性。 一、同步调谐多级放大器（单级级连构成） 电压放大倍数：Au=Au1•Au2……Aun ＝ Au1 n （每一级都相同） 级数n 1 2 3 4 Bn /B1 1.0 0.64 0.51 0.43 K0.1 9.95 4.66 3.74 3.18 2 1 100 1 100 1 0.1 1 1 1 0.1 0.1 0.7( ) − − = = − = n n n K BW BW S 得 ： ， 取 得 ： 单 级 矩形系数： 选择性和通频带： 可以看出级数越多，通频带越窄。 单级 2 1， ( ) ( ) 1 2 0.7 ( ) 1 1 0 0 = − = = = + n BW BW A A A A S n n n u u u u
参差调谐放大器 将若干个单级谐振放大器级连但每个谐振 放大器的调谐频率不同,称为参差调诸放大器。 参差调谐放大器可以增加带宽,同时又得到边沿 较陡峭的频率特性。因此,它用于宽带和高选择 性的场合 三参差 双参差 △V△f fo fo2 合成曲线更接近于矩形
二、参差调谐放大器 将若干个单级谐振放大器级连,但每个谐振 放大器的调谐频率不同，称为参差调谐放大器。 参差调谐放大器可以增加带宽，同时又得到边沿 较陡峭的频率特性。因此，它用于宽带和高选择 性的场合。 fo fo1 fo2 f |K| f s fs 双参差 fo fo1 fo2 f |K| 三参差 合成曲线更接近于矩形