【精品】小信号选频放大器精品ppt课件.ppt
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1、小信号选频放大器链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器引言引言 小信号选频放大器用来从众多的微弱信号中选出有用小信号选频放大器用来从众多的微弱信号中选出有用频率信号加以放大,并对其它无用频率信号予以抑制,它频率信号加以放大,并对其它无用频率信号予以抑制,它广泛应用于通信设备的接收机中。广泛应用于通信设备的接收机中。用用LC谐振回路谐振回路作为选频网络构成的选频放大器称为小作为选频网络构成的选频放大器称为小信号谐振放大器或调谐放大器,由于输入信号很小,器件信号谐振放大器或调谐放大器,由于输入信号很小,器件工作在甲类状态。工作在甲类状态。链接本章文稿主页面第第 2 章章
2、 高频小信号放大器高频小信号放大器概述概述高频已调波信号的特点是高频已调波信号的特点是频率高频率高,相对,相对频率宽度较窄频率宽度较窄。接收机天线所感应的高频信号是很微弱的,一般只有接收机天线所感应的高频信号是很微弱的,一般只有几十微伏到几毫伏,而接收机内部检波器的输入电压,几十微伏到几毫伏,而接收机内部检波器的输入电压,最好能达到最好能达到1V左右。这就要求接收机从高放、中放要有左右。这就要求接收机从高放、中放要有100010万倍放大能力。万倍放大能力。调谐放大器是高频放大器的一种。它采用调谐放大器是高频放大器的一种。它采用LC谐振回谐振回路作为放大电路的负载,接在晶体管的集电极,它不路作为
3、放大电路的负载,接在晶体管的集电极,它不仅有仅有放大放大作用,而且具有作用,而且具有选频选频能力和能力和抗干扰抗干扰能力。能力。小信号调谐放大器包括小信号调谐放大器包括小信号单调谐放大器小信号单调谐放大器和和小信号小信号双调谐放大器双调谐放大器。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.1 谐振回路谐振回路组成组成:电感和电容电感和电容类型类型:LC并联谐振回路并联谐振回路;LC串联谐振回路串联谐振回路作用作用:选择信号;阻抗变换。:选择信号;阻抗变换。应用应用:调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等:调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等链接本章文稿主页面第第 2
4、 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器主要要求:主要要求:掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。理解回路理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的影响。值、信号源、负载等对回路特性的影响。了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗阻抗变换电路及其阻抗变换的关系。变换电路及其阻抗变换的关系。2.1 谐振回路谐振回路链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信
5、号放大器、阻抗频率特性:、阻抗频率特性:通常,谐振回路研究通常,谐振回路研究 0 0附近的频率特性,由于附近的频率特性,由于附近的频率特性,由于附近的频率特性,由于十分接十分接十分接十分接近近近近0 0,故可近似认为:,故可近似认为:,故可近似认为:,故可近似认为:则可得则可得令链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器OZ RP 幅频特性曲线幅频特性曲线 Oj j90-90相频特性曲线相频特性曲线0这对曲线说明了并这对曲线说明了并这对曲线说明了并这对曲线说明了并联谐振回路具有怎联谐振回路具有怎联谐振回路具有怎联谐振回路具有怎样的频率特性?样的频率特性?样的频率特性?样
6、的频率特性?链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器OZ RP 幅频特性曲线幅频特性曲线 Oj j90-90相频特性曲线相频特性曲线0Q增大增大Q增大增大谐振时,回路相移为零,回路阻抗最大且为纯电阻。谐振时,回路相移为零,回路阻抗最大且为纯电阻。谐振时,回路相移为零,回路阻抗最大且为纯电阻。谐振时,回路相移为零,回路阻抗最大且为纯电阻。失谐时,回路有相移,且回路阻抗下降。失谐时,回路有相移,且回路阻抗下降。失谐时,回路有相移,且回路阻抗下降。失谐时,回路有相移,且回路阻抗下降。0 0 时时时时,回路呈容性,相移为负;回路呈容性,相移为负;回路呈容性,相移为负;回路呈容
7、性,相移为负;0 0 时时时时,回路呈感性,相移为正;回路呈感性,相移为正;回路呈感性,相移为正;回路呈感性,相移为正;-90o j 1/C2,可忽略可忽略RL 的分流的分流,则得则得链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器 例例2.1.3 下图中,线圈匝数下图中,线圈匝数 N12=10 匝,匝,N13=50 匝,匝,N45=5 匝,匝,L13=8.4 m mH,C=51 pF,Q=100,Is=1 mA,Rs=10 k,RL=2.5 k,求有载品质因数求有载品质因数Qe、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压、谐振输出电压Uo。=250 k=250 k 解:解:将将
8、Is、RS、RL均折算到并联谐振回路均折算到并联谐振回路1-3两端两端k =40.6 k 链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器Re=Rs/Rp/RL=30.6 k 由折算前后信号源输出功率相等,可得由折算前后信号源输出功率相等,可得练习:练习:2.42.6与例题相似与例题相似链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器1.LC并联谐振回路有何基本特性并联谐振回路有何基本特性?说明说明Q对对回路特性的影响。回路特性的影响。思考讨论题思考讨论题解:解:并联谐振回路具有谐振特性,当外加信号频率与回路谐并联谐振回路具有谐振特性,当外加信号频率与回路谐
9、振频率相等,即回路调谐时,回路两端输出电压为最大,且振频率相等,即回路调谐时,回路两端输出电压为最大,且相移为零;当外加频率与回路谐振频率不相等时,即回路失相移为零;当外加频率与回路谐振频率不相等时,即回路失谐时,回路两端输出电压迅速下降,相移值增大。谐时,回路两端输出电压迅速下降,相移值增大。利用回路的谐振特性,通过调谐,可以从各种不同信号利用回路的谐振特性,通过调谐,可以从各种不同信号频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号,这称为谐频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号,这称为谐振回路的选频作用。振回路的选频作用。当谐振回路当谐振回路Q值越大,回路谐振频率越尖锐,其选频作用值越大,
10、回路谐振频率越尖锐,其选频作用越好,但通频带将会变窄。越好,但通频带将会变窄。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器思考讨论题思考讨论题2.并联谐振回路的品质因数是否越大越好?说明如何选择并联并联谐振回路的品质因数是否越大越好?说明如何选择并联谐振回路的有载品质因数谐振回路的有载品质因数Qe的大小。的大小。解:解:并联谐振回路的品质因数不是越大越好。因为并联谐振回路的品质因数不是越大越好。因为Qe值增大值增大后虽然抑制带外干扰信号能力增强,但通频带也随之变小,后虽然抑制带外干扰信号能力增强,但通频带也随之变小,因此,在实际应用中,为了保证有良好的选择性,应在满足因此
11、,在实际应用中,为了保证有良好的选择性,应在满足通频带的要求下,力求增大回路的有载品质因数,即可按通频带的要求下,力求增大回路的有载品质因数,即可按Qe f0/BW0.7来选择回路的有载品质因数。来选择回路的有载品质因数。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器定义定义:指指以以谐振回路为选频网络谐振回路为选频网络的高频小信号放大器,也称的高频小信号放大器,也称小信号调谐放大器。小信号调谐放大器。功能功能:1)选频选频;2)放大放大链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.2 小信号谐振放大器小信号谐
12、振放大器主要要求:主要要求:掌握单调谐回路谐振放大器的组成、工作原理掌握单调谐回路谐振放大器的组成、工作原理和性能特点和性能特点,了解其主要性能指标。,了解其主要性能指标。了解多级单谐振回路谐振放大器。了解多级单谐振回路谐振放大器。了解谐振放大器的稳定性。了解谐振放大器的稳定性。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器一、一、Y参数等效电路参数等效电路如图2-16、图2-17为共发射极组态,图图2-16 晶体管共发射极电路及其等效电路晶体管共发射极电路及其等效电路链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器实际应用中的实际应用中的Y参数等效电路参
13、数等效电路链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.2.1 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器图图2-17 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器2.2.1 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器保证晶体管工保证晶体管工作在甲类状态作在甲类状态晶体管的输出及负载电阻晶体管的输出及负载电阻均通过阻抗变换电路接入。均通过阻抗变换电路接入。一、一、工作原理工作原理链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器各元件作用各元件作用:1)RB1、RB2、RE保证晶体管工作在甲类状态
14、保证晶体管工作在甲类状态2)晶体管的输出由线圈抽头以)晶体管的输出由线圈抽头以电感分压式电感分压式接入回路,减小接入回路,减小了晶体管输出阻抗对谐振回路的影响。了晶体管输出阻抗对谐振回路的影响。3)负载)负载RL通过通过变压器变压器与谐振回路相耦合,减小了负载对谐与谐振回路相耦合,减小了负载对谐振回路的影响。振回路的影响。4)CB、CE分别为基极、发射极旁路电容,用以短路高频分别为基极、发射极旁路电容,用以短路高频交流信号。交流信号。5)晶体管起放大作用。)晶体管起放大作用。电路特点电路特点:1、小信号放大,、小信号放大,T工作在线性放大区(工作在线性放大区(晶体管工作在甲类状态)晶体管工作在
15、甲类状态)2)静态工作点独立(原因变压器)静态工作点独立(原因变压器B1、B2的存在)的存在)3)输入、输出为变压器耦合方式)输入、输出为变压器耦合方式链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器GieCieGoeCoe自耦变压器匝比自耦变压器匝比变压器初次级匝比变压器初次级匝比小信号电路模型小信号电路模型gmIEQmA/26mV变换后电路模型变换后电路模型CieGie用黑板说明图a和b之间的转换结论:晶体管输出电容结论:晶体管输出电容Coe(及负载电容(及负载电容CL)将会使谐振频率下降,此时应减小)将会使谐振频率下降,此时应减小C或或L,使谐振频率恢复到原来数值。有载
16、,使谐振频率恢复到原来数值。有载品质因数品质因数Qe会因为会因为Ge大于大于Gp而变小。为了而变小。为了减小晶体管及负载对谐振回路的影响,除减小晶体管及负载对谐振回路的影响,除了选用了选用Yoe和和Yie较小的晶体管外,还应选较小的晶体管外,还应选择较大的匝比择较大的匝比n1和和n2。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器1、回路的有载谐振电导、回路的有载谐振电导2、当、当LC并联谐振回路调谐在输入信号频率上时,回路产生谐振,并联谐振回路调谐在输入信号频率上时,回路产生谐振,放大器输出电压最大,电压增益也最大,谐振电压增益为放大器输出电压最大,电压增益也最大,谐振电
17、压增益为3、放大器的增益频率特性、放大器的增益频率特性增益频率特性曲线增益频率特性曲线4、BW0.7=f0/Qe,BW0.1=10f0/Qe,K0.1=10。结论:单调谐回路放大器矩形系数远大于结论:单调谐回路放大器矩形系数远大于1,谐振曲线与矩形相差很远,选择性差。,谐振曲线与矩形相差很远,选择性差。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器二、单调谐放大器稳定性的提高二、单调谐放大器稳定性的提高谐振回路阻抗随频率剧烈变化的特性使这种内反馈随频率变化而剧烈变谐振回路阻抗随频率剧烈变化的特性使这种内反馈随频率变化而剧烈变化,使放大器的幅频特性发生变形,增益、通频带、选择
18、性等都发生变化,使放大器的幅频特性发生变形,增益、通频带、选择性等都发生变化,严重时会在某频率点满足自激条件,产生自激振荡。因此会导致放化,严重时会在某频率点满足自激条件,产生自激振荡。因此会导致放大器工作不稳定。大器工作不稳定。2)在共基电路中引起高频负反馈降低电流放大系数。)在共基电路中引起高频负反馈降低电流放大系数。为减小内反馈的影响,提高谐振放大器工作稳定性,常采用为减小内反馈的影响,提高谐振放大器工作稳定性,常采用共射共射-共基组合电路构成调谐放大器。(失配法)共基组合电路构成调谐放大器。(失配法)共基电路共基电路输入阻抗很小,使共射电路的输输入阻抗很小,使共射电路的输出电压小,因此
19、通过内反馈对输入端产生出电压小,因此通过内反馈对输入端产生的影响小;同时后级共基放大电路电流增的影响小;同时后级共基放大电路电流增益小,电压增益大,组合后的放大器总电益小,电压增益大,组合后的放大器总电压增益和功率增益都与单管共射放大电路压增益和功率增益都与单管共射放大电路差不多,故可提高稳定性。差不多,故可提高稳定性。原因:原因:链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器中和法中和法是通过外接中和电容是通过外接中和电容CN以抵消以抵消Cbc的反馈。的反馈。这种方法简单,但由于这种方法简单,但由于CN是固定值,它只能在一个频率点上起到较好是固定值,它只能在一个频率点上起
20、到较好的中和作用,而不能中和一个频段,故应用较少。的中和作用,而不能中和一个频段,故应用较少。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器三、集成调谐放大器三、集成调谐放大器单片集成放大器单片集成放大器MC1590是用作小信号谐振放大是用作小信号谐振放大的典型器件,其输入由共射的典型器件,其输入由共射-共基电路构成差分电共基电路构成差分电路,输出有复合管差分电路构成,故内反馈很小,路,输出有复合管差分电路构成,故内反馈很小,具有工作频率高、不易自激等优点。具有工作频率高、不易自激等优点。输入调谐回路输入调谐回路输出调谐回路输出调谐回路电源去耦合滤波器电源去耦合滤波器链接本
21、章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器1多级单调谐回路谐振放大器的电压增益多级单调谐回路谐振放大器的电压增益若:则:2多级相同的放大器级联时,它的谐振曲线等于各个单级多级相同的放大器级联时,它的谐振曲线等于各个单级曲线的乘积,即:曲线的乘积,即:2.2.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器每级谐振回路均调谐在同一频率上每级谐振回路均调谐在同一频率上 各级谐振回路调谐在不同频率上各级谐振回路调谐在不同频率上 同步调谐放大器同步调谐放大器 参差调谐放大器参差调谐放大器 链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器3多级单调谐放大器的频带多
22、级单调谐放大器的频带m级相同的放大器级联时,根据总通频带的定义可知:则则:链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器4多级单调谐回路谐振放大器的矩形系数多级单调谐回路谐振放大器的矩形系数根据矩形系数的定义:再令式再令式 求得求得 则则 结论:级数越多,矩形系数越小,带宽和矩形系数随级联结论:级数越多,矩形系数越小,带宽和矩形系数随级联级数增加而减小。级数增加而减小。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器多级同步调谐放大器增益特性曲线多级同步调谐放大器增益特性曲线级数越多,则谐振增益越大,选择性越好,通频带越窄。级数越多,则谐振增益越大,选择性
23、越好,通频带越窄。每级的通频带比总的通频带宽。每级的通频带比总的通频带宽。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器小结:小结:多级放大器级联的级数愈多,增益愈高。多级放大器级联的级数愈多,增益愈高。多级放大器的总的通频带和总的矩形系数,比单级放大多级放大器的总的通频带和总的矩形系数,比单级放大器的通频带和矩形系数要小,这对于提高整个放大器的器的通频带和矩形系数要小,这对于提高整个放大器的选择性是有利的,特别是总矩形系数减小很多,谐振曲选择性是有利的,特别是总矩形系数减小很多,谐振曲线较接近理想矩形。线较接近理想矩形。多级单调谐放大器的总增益和总通频带是存在矛盾的,多级
24、单调谐放大器的总增益和总通频带是存在矛盾的,即级数越多,增益越高,通频带越窄。即级数越多,增益越高,通频带越窄。链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器三、单级双调谐放大器三、单级双调谐放大器提高放大器选择性、解决增益和通频带间的矛盾的有效方法之一是采用双调谐放大器双调谐放大器(变压器耦合式放大电路)。电感耦合双调谐回路的放大器 链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器双调谐回路放大器的谐振曲线 矩形系数:矩形系数:对于耦合回路,一般取对于耦合回路,一般取=1或略大于或略大于1的情况,此的情况,此时谐振曲线顶部较宽且平时谐振曲线顶部较宽且平坦
25、,选择性好,谐振曲线坦,选择性好,谐振曲线较接近理想特性曲线。较接近理想特性曲线。耦合因数耦合因数=kQe链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器四、多级双调谐放大器四、多级双调谐放大器设有设有m级相同的双调谐放大器依次级联。每一级都是临界级相同的双调谐放大器依次级联。每一级都是临界耦合(耦合(=1)。)。m级双调谐级联后的性能变化表 带宽缩减因子级数m12345610.80.710.660.590.570矩形系数3.152.161.931.841.791.751.606链接本章文稿主页面第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器 小结:小结:(1)双调谐放大器
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