射频模拟电路电子教案：2-4 小信号调谐放大

课前习题： 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心 频率f=10MHz，回路电容C=50pF,试计算所需的线圈电感值。又若线圈品质因数为Q0=100，试计算回路谐振电阻和回路带宽。若放大器所需的带宽为0.5MHz，则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求？,1.5 简单串、并联谐振回路 与双耦合谐振回路 （P57）,概述 1.5.1 简单串、并联谐振回路的基本特性 1.5.2 1.5.3 品质因数及其影响 1.5.4 通频带与选择性 1.5.6 部分接入 1.5.5 群延时特性,上节内容回顾与扩展,问题： 1、R1=? X1=?,上节内容回顾与扩展,问题回答： 1、,上节内容回顾与扩展,问题： 2、RP=?,上节内容回顾与扩展,问题回答： 2、,上节内容回顾与扩展,问题 3、Zab=？Zdb 问题回答：,上节内容回顾与扩展,问题 4、RS=?,上节内容回顾与扩展,问题回答： 4、,上节内容回顾与扩展,问题: 5、 Zab=？Zdb 问题回答：,上节内容回顾与扩展,问题: 6、IS=?,上节内容回顾与扩展,问题: 6、IS=? 问题回答：,上节内容回顾与扩展,问题: 7、VO=?,上节内容回顾与扩展,问题: 7、VO=? 问题回答：,上节内容回顾与扩展,将部分接入的元件折合这回路两端的公式为：,上节内容回顾,R2是负载电阻，R1是二端网络在工作频率处的等效输入电阻。倒L型网络是由两个异性电抗元件X1、X2组成，是 LC选频匹配网络的一种。,上节内容回顾,X1+Xp=0, R1=Rp,1.5 简单串、并联谐振回路 与双耦合谐振回路 （P57）,概述 1.5.1 简单串、并联谐振回路的基本特性 1.5.2 1.5.3 品质因数及其影响 1.5.4 通频带与选择性 1.5.6 部分接入 1.5.5 群延时特性,第1章章末小结,(1) LC并联谐振回路幅频曲线所显示的选频特性在高频电路里有着非常重要的作用，其选频性能的好坏可由通频带和选择性(回路Q值)这两个相互矛盾的指标来衡量。矩形系数则是综合说明这两个指标的一个参数，可以衡量实际幅频特性接近理想幅频特性的程度。矩形系数越小，则幅频特性越理想。 (2) LC并联谐振回路阻抗的相频特性是具有负斜率的单调变化曲线，这一点在分析LC正弦波振荡电路的稳定性时有很大作用，而且可以利用曲线中的线性部分进行频率与相位的线性转换，这在相位鉴频电路里得到了应用。同样，LC并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也为频率与幅度的线性转换提供了依据，这在斜率鉴频电路里得到了应用。,(3) LC串联谐振回路的选频特性在高频电路里也有应用， 比如在LC正弦波振荡电路里可作为短路元件工作于振荡频率点， 但其用途不如并联回路广泛。 LC并联谐振回路与串联谐振回路的参数具有对偶关系， 在分析和应用时要注意这一点。 (4) LC阻抗变换电路和选频匹配电路都可以实现信号源内阻或负载的阻抗变换，这对于提高放大电路的增益是必不可少的。区别在于后者仅可以在较窄的频率范围内实现较理想的阻抗变换，而前者虽然可在较宽的频率范围内进行阻抗变换， 但各频率点的变换值有差别。,第1章章末小结,（5）由于人耳听觉对于相位特性引起的信号失真不敏感，所以早期的无线电通信在传递声音信号时，对于相频特性并不重视。 但是，近代无线电技术中，普遍遇到数字信号与图像信号的传输问题，在这种情况下，相位特性失真要严重影响通信质量。,第1章章末小结,LC振荡回路的 相位特性曲线,LC振荡回路通用 相位特性,第1章章末小结,由右图可见，Q值愈大，相频特性曲线在谐振频率0附近的变化愈陡峭。但是，线性度变差，或者说，线性范围变窄。,LC振荡回路的 相位特性曲线,第1章章末小结,群延时特性！（了解）,第二章 射频电子系统中的放大器设计,2.1 高频小信号调谐放大器 （2.1.12.1.7） 2.2 高频谐振功率放大器 （2.2.12.2.6）,第二章 射频电子系统中的放大器设计,2.1 高频小信号调谐放大器 （2.1.12.1.7） 2.2 高频谐振功率放大器 （2.2.12.2.6）,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.1高频小信号调谐放大器基本要求（P80）,1、什么是高频小信号调谐放大器？ 高频？ 小信号？ 调谐？ 放大器？ 2、高频小信号调谐放大器的性能指标？ 通频带？ 增益？ 选择性？ 噪声系数？,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.1高频小信号调谐放大器基本要求（P80）,噪声系数？,高频小信号放大器的主要质量指标,1) 通频带：,2) 增益：（放大系数）,电压增益：,分贝表示：,功率增益：,高频小信号放大器的主要质量指标,3) 选择性, 矩形系数：表示与理想滤波特性的接近程度。,：从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。,高频小信号放大器的主要质量指标,4) 噪声系数：NF,2SK241一般用途：FM调谐器用、VHF频带放大用管。 基本特点：噪声指数小：NF=1.7dB(标准)功率增益大：Gp=28dB(标准)使用电压范围：515V,高频小信号放大器的主要质量指标,5) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。,不稳定状态的极端情况是放大器自激（主要由晶体管内反馈引起），使放大器完全不能工作。,出于分析的方便，将把稳定性问题及其改善放至最后讨论。,低频小信号模型,高频小信号模型,高频小信号放大器的主要质量指标,5) 工作稳定性：指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定。,2.1 高频小信号调谐放大器,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.2 高频晶体管小信号等效电路模型与参数（P81）,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.2 高频晶体管小信号等效电路模型与参数（P81）,输出短路时的输入导纳,输入短路时的反向传输导纳,输出短路时的正向传输导纳,输入短路时的输出导纳,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.2 高频晶体管小信号等效电路模型与参数（P81）,关于参数的讨论？ 物理意义！ 如何测？ ？ 参数是复数！,混合等效电路,优点： 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 缺点： 分析电路不够方便。,2.1 高频小信号调谐放大器,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.2 高频晶体管小信号等效电路模型与参数（P81）,晶体管混合型等效电路,需要注意的是, 参数不仅与静态工作点的电压值、电流值有关, 而且是工作频率的函数。例如当发射极电流增加时, 输入与输出电导都将加大。 当工作频率较低时, 电容效应的影响逐渐减弱。所以无论是测量还是查阅晶体管手册, 都应注意工作条件和工作频率。 显然, 在高频工作时由于晶体管结电容不可忽略, 参数是一个复数。晶体管参数中输入导纳和输出导纳通常可写成用电导和电容表示的直角坐标形式, 而正向传输导纳和反向传输导纳通常可写成极坐标形式, 即:,yie=gie+jCie yoe=goe+jCoe yfe=|yfe|fe yre=|yre|re,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.2 高频晶体管小信号等效电路模型与参数（P81）,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.3 晶体管的高频参数（P84）,1、截止频率 2、特征频率 3、最高振荡频率,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.3 晶体管的高频参数（P84）,1、截止频率,1. 截止频率,2. 特征频率,当f fT后，共发接法的晶体管将不再有电流放大能力，但仍可能有电压增益，而功率增益还可能大于1。,晶体管的高频参数,晶体管的高频参数,2. 特征频率,图4.2.6 截止频率和 特征频率,可以粗略计算在某工作频率f f的电流放大系数。,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.3 晶体管的高频参数（P84）,2、特征频率,3. 最高振荡频率fmax,f fmax后， Gp<1，晶体管已经不能得到功率放大。,由于晶体管输出功率恰好等于其输入功率是保证它作为自激振荡器的必要条件，所以也不能使晶体管产生振荡。,End,晶体管的高频参数,高频参数之间的关系,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.4 晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器（P86）,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.4 晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器（P86）,2.1 高频小信号调谐放大器 2.1.4 晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器（P86）,作业:,（1）将上页电路化成交流等效电路。 （将三极管化成Y参数表示）,Please hand your home work on next Wednesday.,HOMEWORK,