在挫折面前

第二章 小信号调谐放大器 一、小信号调谐放大器在超外差式接收机中 的位置 小信号：输入信号  二、小信号调谐放大器的作用 有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。 三、电路构成 选频——谐振回路 放大——放大电路 （由晶体管及其外围电路构成） （由电感L和电容C构成） 2.2 谐振回路 （重点） 一、谐振回路的类型及其电路构成？ 二、谐振回路为什么具有选频（或叫滤波）作用？ 三、如何评价谐振回路的选频性能？(重点） 第一组问题： LC谐振回路（选频网络 ） 返回 选频网络在通信电路中被广泛应用： 具有选频特性 ： 通信电路中常用的选频网络分为两大类 ①LC谐振回路： ②各种滤波器： 2.2.1 LC 选频回路（并联谐振回路） 返回 1 回路阻抗特性 由上所述，谐振时 3 回路谐振特性 (1) 谐振条件： 当回路总电抗X=0时，回路呈谐振状态 (2)并联谐振阻抗 （呈纯电阻，且取最大值） (3) 谐振频率： 由于， 即， EMBED Equation.3 =0 _1002968349.unknown _1002968357.unknown _1002968338.unknown _1002968362.unknown _1002968367.unknown 阻抗特性曲线 谐振回路中，引入品质因数Q Q1 并联回路中的Q值半含了回路三个元件的参数（R0、L、C） Q越大，阻抗特性曲线越尖锐；反之越平坦 阻抗的模 2.并联谐振回路的选频特性 由交流电相量的表示得 所以电压的模 3.谐振曲线的分析 幅频特性曲线的表达式 在谐振点附近， 幅频特性曲线可变为 通频带的定义 选频网络作为带通滤波器，用来传输或选择已调的高频信号，谐振回路应具备什么样的形状在算合适？ 无线电信号占用一定的带宽，要想实现无失真的传输：选频网络的幅频特性是一常数，相频特性正比与角频率。 回路的通频带为 只要选择回路的通频带B大于或等于无线电信号的通频带，无线电信号通过回路后的 失真是允许的 根据通频带的定义 解得 两式相减得 选择性 通常对于某一频率偏差下的U/Um值记为α,叫做回路对这一指定频偏下的选择性，即 实际中，常用分贝来表示。Α值越小选择性越高。 矩形系数 对同一回路，提高通频带和改善选择性是矛盾的。Q值越高选择性越好，但通频带越窄 矩形系数：谐振回路α值下降到0.1时与α值下降到0.7时，频带 宽度B0.1与频带宽度B0.7之比，用K0.1表示 K0.1=B0.1/B0.7 对于单调谐回路，根据定义 特性曲线： 阻抗特性 谐振曲线 选择性 2.2.2 负载和信号源内阻对谐振回路的影响 当考虑到信号源内阻 及负载 对回路的影响时 _997527239.unknown _997527259.unknown 并联 谐振回路的有载Q值： 空载时的Q值 两者相比较下降，因此通频带加宽，选择性变坏。 或 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 _997528459.unknown _997528480.unknown _997528519.unknown _997528405.unknown 或 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 _997528459.unknown _997528519.unknown _997528621.unknown _997528405.unknown 实际的信号源内阻和负载并不一定是纯电阻，也有可能有电抗成分，一般是容性，低频时可以不考虑，高频要考虑其对谐振回路的影响。 信号源与负载直接直接并联在谐振回路存在的问题 1.Q值大大下降 2.阻抗不匹配 3.信号源与负载电容影响谐振频率 可以通过阻抗变换的方式改变其影响 2.2.3.谐振回路的接入方式 1.互感变压器的接入方式（阻抗变换电路） 假设初级电感线圈的圈数为N1，次级圈数为N2，且初次间全耦合(k=1)，线圈损耗忽略不计，则等效到初级回路的电阻RL'上所消耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即 或 变压器初次级电压比u1／u2等于相应圈数比N1／N2，故有 2.自耦变压器接入 总电容C 3. 电容抽头接入 4 接入系数（抽头系数） 接入系数：表示接入部分所占的比例 负载阻抗的部分接入: 三 回路抽头的阻抗变换 典型实用电路： 2 等效电路：在电路的定量分析中常把部分接入的外电路 等效到并联回路两端。 其中： ， _997772879.unknown _1028897983.unknown _1028898011.unknown _997730370.unknown 三 回路抽头的阻抗变换 + ucb - + uab - + udb - + uab - 3 等效原则：等效电路与原电路功率相等 2.3单调谐放大器 单调谐放大器 双调谐放大器 参差调谐放大器 共基极调谐放大器 共集极调谐放大器 共发射极调谐放大器 2.3.1电路的组成 一、技术指标 1.放大能力 用谐振时的放大倍数 K0 表示。 2.选频性能 (1) 通过有用信号的能力 即具有一定的通频带。 放大器能有效放大的频率范围 (2)  抑制无用信号的能力 即有足够的选择性。 放大器对其他频率信号抑制能力的衡量。 2.3.2 单调谐放大器的放大能力 图2-21 调谐放大器集电极回路的等效电路 谐振时：ZAC=R 2.3.3 选频性能 1. K－f 特性 2. K/K0－f 特性 3. 通用谐振曲线 代入得 K/K0--f 特性 K--f 特性 =0 广义失谐量 在谐振点附近 仅与有关，所以不管Q 如何变化，均可用同一条曲线表示----------通用特性曲线。 可见 对应于通频带的上下边界 2.4晶体管高频等效电路及频率参数 工作频率分为高频管和低频管 低频晶体管的电流放大系数α，β看成与频率无关的常数 高频晶体管的电流放大系数与频率有明显的关系，频率越高， 电流放大系数越小。 2.4.1晶体管混合π型等效电路 图2.2.1 晶体管高频共发射极混合π型等效电路 ； 几十欧到几千欧； 2.2.1 ：发射结电容, 约10皮法到几百皮法； ：集电结电阻, 约10kΩ～10MΩ； ：集电结电容, 约几个皮法； ：晶体管跨导, 几十毫西门子以下； 各参数有关的公式如下： 其中: 2.2.1 注意:各参数均与静态工作点有关。 图2-24 简化的混合π型等效电路 2.4.2Ｙ参数等效电路 双口网络即具有两个端口的网络，如图2.2.3所示。 参数方程是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量, 其方程如下 2.2.1 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 图2.2.4 共发射极接法的晶体管Ｙ参数等效电路 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 其中 Y参数的物理意义 晶体管的输入导纳 它说明了输入电压对输入电流的控制作用。 正向传输导纳 它表示输入电压对输出电流的控制作用 反向传输导纳 它代表晶体管输出电压对输入端的反作用。 晶体管的输出导纳 它说明输出电压对输出电流的控制作用。 2.4.3 混合π型等效电路参数与Y参数的关系 2.2.1 Y参数等效电路是从外部来研究晶体管的作用，实际分析中， 用Y参数等效电路比较好 介绍几个表征晶体管高频特征的参数 1 截止频率 _997942830.unknown 定义：当 下降到低频值 的 时对应的频率为 _997942711.unknown _997942728.unknown _997942837.unknown _997942684.unknown 2 特征频率 _997942864.unknown 定义：当 下降到 时所对应的频率为 _997942973.unknown _1026556239.unknown _997942684.unknown 由于晶体管的 与频率之间的关系为： _997943019.unknown 由定义：令 _997945732.unknown _1062274211.unknown 可得 _997945770.unknown _1029489957.unknown 3.α截止频率 4最高振荡频率 _997945980.unknown 定义：晶体管的功率增益 时的工作频率为 _997945948.unknown _997945992.unknown 表示一个晶体管所能适用的最高极限频率。在此频率工作时，晶体管已得不到功率放大。一般当 时，无论用什么方法都不能使晶体管产生振荡。 _997946024.unknown _997946144.unknown 可以证明： _997946271.unknown _1026560434.unknown 以上三个频率参数的大小顺序为： 。 _997946472.unknown 3. 三个频率参数之间关系 、 、 三个频率的关系 式中 是一个系数，通常在0.60.9之间， 随晶体管类型而异。 例如： 则可推算出 （1）当 时，此时 即相当于低频的情 况； （2）在 的附近， 开始随 f 增加而下降，当 时，降到 的70.7％； （3）当 时, 参数间的关系 式中 讨论： （定义 ） 在实际工作中，为了不使 过小，至少满足 2.5 高频调谐放大器 一、单级高频调谐放大器的电压放大倍数 图2-29 三级高频单调谐回路放大器 图 2.2.3 单管单调谐放大器的等效电路 1 1：放大电路的信号源 2：晶体管的Y参数等效电路 3：LC谐振回路 4：放大电路的负载 Y s y ie y oe C n 1 n 2 L y ie Go 大题重点 是回路本身的谐振电导， 是集电极c的 接入系数， 是负载导纳的接入系数 是放大器的输出导纳， 是下级放大器的输入导 纳，它作为谐振回路的负载。 单管单调谐放大器的电压增益为 (2.2.4) 2.5.2 电路性能指标 (2.2.5) 由Y参数方程(2.2.1)可知 (2.2.6) (2.2.7) 代入式(2.2.6)，可得 将式(2.2.8)和(2.2.9)代入式(2.2.4), 可得 (2.2.8) (2.2.9) (2.2.10) (2.2.11) 根据式（2.2.2）, 将式（2.2.11）代入式（2.2.10）中, 则 其中ｇΣ与ＣΣ分别为谐振回路总电导和总电容， gΣ=n21goe+n22gie+ge0 CΣ=n21Coe+n22Cie+C 谐振频率为 或 回路有载Ｑ值为 (2.2.14) 回路通频带即放大器带宽为 (2.2.15) 以上几个公式说明, 考虑了晶体管和负载的影响之后, 放大器谐振频率和Ｑ值均有所变化。 2.6.1多级单调谐放大器 若单级放大器的增益不能满足要求，就要采用多级放大器 设放大器有n级，各级的电压增益分别为 ，则总电压增益 为： _1125086259.unknown _1125086364.unknown _1125086450.unknown _1125086484.unknown _1125086315.unknown _997988979.unknown _997989324.unknown _997988947.unknown 而谐振时的电压总增益为： _1026826159.unknown _1125086574.unknown _997989460.unknown 如果各级放大器的参数及增益匀相同， 即 ，且通频带匀相同， 即 _997989560.unknown _1125086650.unknown _997989474.unknown 则有： _1125086725.unknown _1125086771.unknown _1157484084.unknown _997989661.unknown 归一化电压增益为： (1) n 级放大器的通频带 令 _997991173.unknown 可见，n级放大器级联后，总的通频带比单级放大器的通频带缩小了 倍，其中， 称为频率缩小系数。 _997990708.unknown _997991620.unknown 由矩形系数的定义： _997991562.unknown _1125087241.unknown 如果令 _997991193.unknown 可见当级数n增加时，放大器的矩形系数有所改善，但这种改善是有限度的，一般级数越多， 的改善越缓慢。当 时， 也只有2.56，与理想矩形仍有一定距离。 _997991884.unknown _1125087104.unknown _1125087125.unknown _997991909.unknown _997991834.unknown 前面讨论的放大器，都假yre=0,实际中，它是存在的。 2.7 高频调谐放大器的稳定性 2.7.1晶体管内部反馈的有害影响 放大器调试困难 （1）输入导纳 （2）输出导纳 2.放大器的工作不稳定 1.放大器调试困难 （1）.放大器的输入导纳 晶体管的输入导纳包括两部分 （2）.放大器的输出导纳 2.放大器工作不稳定 输出被反馈到输入端，又经晶体管放大，循环进行。在合适的条件下，放大器甚至不需要外加信号，也能产生正弦或其他波形的振荡，则正常的放大被破坏。 即使不发生自激，频率的不同，反馈的强弱也不同，结果影响放大器的频率特性，通频带和选择性。 2.7.2解决办法 一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳yre的值。 二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有中和法与失配法。 中和法通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路(中和电路)，来抵消晶体管内部参数yre的反馈作用。 用一个电容CN来抵消yre的虚部(反馈电容)的影响，就可达到中和的目的。 固定的中和电容CN只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其它频率只能有部分中和作用。中和电路的效果很有限。 2. 提高放大器的稳定性的方法 失配法通过增大负载电导YL，进而增大总回路电导，使输出电路严重失配，失配法以牺牲增益来换取电路的稳定。 用两只晶体管按共发一共基方式连接成一个复合管是经常采用的一种失配法。 由于共基电路的输入导纳较大，当它和输出导纳较小的共发电路连接时，相当于增大共发电路的负载导纳而使之失配，从而使共发晶体管内部反馈减弱，稳定性大大提高。 共发电路在负载导纳很大的情况下，虽然电压增益减小，但电流增益仍较大；而共基电路虽然电流增益接近1，但电压增益却较大。所以二者级联后，互相补偿，电压增益和电流增益都比较大，而且共发一共基电路的上限频率很高。