高频放大器-通信电路-课件-03

清华大学通信电路课件。

笫3章 高频放大器本章主要内容：3.1高频放大器类型、特点、性能指标 3.2晶体管的高频小信号等效电路和参数 3.3高频小信号放大器 3.3.1高频小信号调谐放大器 3.3.2 宽带放大器 双极型晶体管放大电路 场效应管高频小信号放大器 3.4展宽频带的方法 3.5 高频小信号放大器的稳定问题 3.6放大器的噪声 电阻的热噪声、器件噪声、噪声系数、级联网络的噪声、 接收机的灵敏度与最小可检测信号、噪声温度、低噪声 放大器 (*)1

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3.1高频放大器类型、特点、性能指标1、高频放大器在通信系统中的位置 大信号放大器(用于发射机):功率 放大器

振荡器

倍频器

缓冲级

放大级

调制器

低频 放大

低频 功放

发射机中间各级的宽带功率放大器。工作于A类或AB类状态。 (* ) 。(大信号，负载是传输线变压器。) 发射机末级， 当功率较大时一般工作于C类状态。 (大信号非线性电路)2

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高频放大器分类和在通信系统中的位置(续) 小信号放大器(用于接收机) :

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

高频放大器(低噪)和中频放大器是高频小信号放大器。

具有低通传输特性的负反馈控制系统(自动增益控制 AGC)。3

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高频小信号放大器的特点 特点： 工作频率较高。如GSM手机高放900MHz和1800MHz, 发中频117MHz,收一中71MHz,二中6MHz。 放大的频带信号。 电路 通常以频率选择性电路作为输入回路和负载，频率选择 电路可以是简单的谐振回路，例如调谐 放大器(窄带); 也可以是各种滤波器如陶瓷滤波器、声表面波滤波器等， 放大器是宽带低噪放大器，应用于高速数据接收以 及射频测试仪器中。

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高频小信号放大器的性能要求 增益符合指标要求，多级级联时工作稳定性好。 线性动态范围大(超出线性动态范围会产生非线性失真) 通频带够宽(满足系统要求)。 输出信号幅度保持稳定。用自动增益控制(AGC)电路。 放大器的噪声系数小(下节讨论)。 器件本身的参数和电路形式影响放大器的高频性能。 实现途径： 选用好器件。选用特征频率 fT 高和 Cb c 小 的晶体管。 采用频带较宽的电路。例如共基极放大电路，共发一共基 放大电路。 采用负反馈的方法或根据系统传输函数零点、极点的原理， 进行展宽频带的设计。'

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3.2晶体管的高频小信号等效电路和参数 双极晶体管的混合 等效电路 跨导

0 IE gm rb ' e 26mV

rbb' 。在共基电路，会引起高频负反馈。 集电结势垒电容 Cb c 约为几PF,内反馈。rb 'c 可以忽略。

基极体电阻'

发射结扩散电容 Cb 'e,发射结电阻 rb e 26mV 0 I E 希望 Cb 'c (影响稳定性和展宽带宽)和 rbb'(降低电流 放大 倍数) 尽量小。跨导大。

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MOS场效应管小信号等效电路 MOS场效应管小信号等效电路gCgd Cgb Vgs CgsVbs

dgdCgd Vgs Cgs gmVgsCbd rds Vds

gmVgs gmbVbs rdsCbs

Vds

Cdb

s

b

s, b

MOS场效应管 小信号等效电路

简化等效电路 (源衬短接)

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网络参数等效电路--Y参数等效电路 晶体管等效为有源四端网络，用一些网络参数来组 . 成等效电路，称为网络参数等效电路。 II b yi Vb yr Vc. . ..

.

Ic

I c y f Vb yo Vc

.

.

.

.

b

Vc

输入导纳 yie 反向传输导纳

Ib

V bVc 0

Vb

y re

Ib

Vc

Vb 0

输出导纳

y oe

Ic

Vc

Vb 0

正向传输导纳，决定双极型晶体

y 参数等效电路

管的放大能力 .

y fe

Ic

Vb

Vc 0

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Y参数等效电路(续) Y参数是工作点的函数，它在某个工作点下测得的， 例如 Vce 8V , I E 2mA y fe y Y参数的 越大，晶体管放大能力越强， re 是放 大器不稳定(自激)的根源，y re 越大，晶体管内部反 馈越强，一般电路上采取措施减小它。 Y参数一般为复数，其输入导纳和输出导纳通 常表示为： y g j Cie ie ie

yoe g oe j Coe

Y参数可以转换为混合

型电路参数。见教材p99.

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晶体管的高频参数(1)截止频率

f :1 0 2

f : f

0 1 j f f

(2)特征频率 f T : f 1 f T电流放大系数 1,但功率增益>1 f T f 02 1 0 f 与工作点 1 有关 fT 2 re ( cb ' e cb ' c ) 当 f f 时，

re

rb'e

是频率的函数，高频工作时 更关心 f Tf T -可查手册或由仪器测量得到。

fT f

fT

gm 2 Cb 'e

gm

0 rb ' e

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晶体管的高频参数(续) (3)最高振荡频率 f max : 晶体管的功率增益 GP 1 时的工作频率称为最高 振荡频率 f max 。(实际应用时只能1/3-1/4 f max )f max 1 2 gm 4rb 'bCb 'eCb 'c

f max 最高， fT 次之， f 最低。 0f 1 j f

(4) 截止频率

晶体管的共基极电流放大系数是 :其 中 0是低频时共基极短路电流放大系数， f 是 下降到 0 / 2 时的频率。可推出： fT 0 f

f ,及与 f 和 fT 的关系：

因为 0 1,由上可得出三个频率参数 f 、f T 和 的近似关系： f f f T

f 11

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BJT 和 MOSFET高频小信号特性BJT高频小信号特性 MOS FET高频小信号特 性

跨导(代表晶体管的放大能 力，由直流工 作点

决定 )

gm

I CQ VT

I CQ : m A V : 26m V T

gm

2 I DQ VGSQ VGS th

特征频率

电流放大倍数 1 时 的频率fT

gm 2 Cb e Cb c

输出交流短路电流增益为 gm 1时的频率 f T

2 Cgs Cgd

最高振荡频 率(功率增益为1 时的频率)

f max

1 2

fT 2 rbb 'Cb 'c

f max

1 fT 2 2 rg C gd12

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3.3 高频小信号放大器 1、放大管+LC并联谐振回路，几级级联如图(a)。 2、宽带放大器+集中选择性滤波器，如图(b) 优点：放大器易集成，不需调整。

输入 (a)谐振放大器(窄带) 输入 (b)宽带放大器构成形式

输出

输出

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3.3.1高频小信号调谐放大器 单调谐放大器(窄带)

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对于谐振回路， 晶体管、负载 均为部分接入。

以谐振回路为负载，回路谐振于工作频率。在谐振频率 附近的频率分量最大，远离谐振点频率分量被衰减。该 放大器既有放大作用，又有 …… 此处隐藏：2186字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……