第2章高頻小信號選頻放大器作用：選出有用頻率信號并加以放大，而對無用頻率信號予以抑制。組成：小信號放大器＋選頻回路小信號放大器＋LC諧振回路小信號選頻放大器小信號諧振放大器又稱調諧放大器集中選頻放大器集成寬帶放大器＋集中選頻濾波器運用：通訊設備接納機諧振回路小信號諧振放大器集中選頻放大器放大器的噪聲*本章小結第2章小信號選頻放大器主要要求：掌握并聯諧振回路的選頻特性及其主要參數的計算了解回路Q值、信號源、負載等對回路特性的影響掌握變壓器、電感分壓器、電容分壓器等常用阻抗變換電路及其阻抗變換的計算2.1諧振回路作用：濾除無用信號；阻抗變換2.1.1并聯諧振回路的選頻特性一、LC并聯諧振回路阻抗頻率特性Is.LCL的等效損耗電阻Z+Uo–?Is.LrCr<<ωL時，回路并聯諧振諧振頻率：諧振阻抗：引入質量因數Q，它反映諧振回路損耗的大小Q定義為：定義參數，稱為LC回路的特性阻抗那么可得空載質量因數，固有質量因數因此通常，諧振回路研討ω0附近的頻率特性故ω＋ω0≈2ω0，ωω0≈，令ω-ω0=?ω,故那么可得OZRP?阻抗幅頻特性?O90o-90o阻抗相頻特性0o這對曲線闡明了并聯諧振回路具有怎樣的頻率特性？OZRP?阻抗幅頻特性?O90o-90o阻抗相頻特性0o諧振時，回路相移為零，回路阻抗最大且為純電阻。失諧時，回路有相移，且回路阻抗下降。ω>ω0時,回路呈容性，相移為負；ω<ω0時,回路呈感性，相移為正；Q值增大，曲線變陡Q增大Q增大-90?<<90?OZRP?f阻抗幅頻特性?fO90o-90o阻抗相頻特性0oQ增大Q增大以f為自變量，那么回路頻率特性表示為?f稱為回路的絕對失諧量，?f/f0稱為回路的相對失諧量。二、并聯諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+Uo–回路歸一化輸出電壓的頻率特性與阻抗頻率特性是一樣的。并聯諧振回路的通頻帶和選擇性計算通頻帶BW0.7BW0.7=f0/Q計算選擇性BW0.1Q越高,f0越低，那么通頻帶越窄,K0.1=10Q越高,通頻帶越窄,選擇性越好BW0.1=10f0/Q計算矩形系數K0.1正常運用時，回路通常應調諧在任務信號的中心頻率上。O1.0f0.7070.1BW0.7BW0.1Of1.0BW0.1=BW0.7通頻帶BW0.7通常通頻帶與選擇性矛盾，用矩形系數K0.1綜合評價K0.1越接近1,選擇性越好選擇性BW0.1BW0.1越小，選擇性越好三、并聯諧振回路的等效電路

[證明]當r<<ωL時LrCU.ZLCU.ZRp=L/rC2.1.2阻抗變換電路一、信號源及負載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS=RL//RS//RPLIs.CRT有載質量因數：空載質量因數：RT<Rp信號源及負載使回路質量因數下降,通頻帶變寬，選擇性變差二、常用阻抗變換電路1.變壓器阻抗變換電路L1RLR’LL2N1N2+–+–設變壓器為無耗的理想變壓器等效原那么：等效電路與原電路的功率相等〔功率相等原理〕設L1、L2無耗2.電感分壓器阻抗變換電路〔自藕變壓器〕N1N2L1RLR’LL2+–+–123M根據功率相等原理，有假設將RL接在1、3端輸入電壓加在2、3端：小變大大變小當RL>>L2時,可忽略RL分流，可證明3.電容分壓分壓器阻抗變換電路設C1、C2無耗當RL>>1/C2,可忽略RL分流C1RLR’LC2+–+–例2.1.3以下圖中，線圈匝數N12=10匝，N13=50匝，N45=5匝，L13=8.4H,C=51PF,Q=100,Is=1mA,RS=10k,RL=2.5k,求有載質量因數QT、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+–RLRs54=250k=250k解：將Is、RS、RL均折算到并聯諧振回路1-3兩端13I’sCU’o+–R’LR’sRpL13=40.6kI’sCU’o+–R’LR’sRpL1313IsCUo123+–RLRs54I’sCU’o+–RTL13RT=R’s//Rp//R’L=30.6kBW0.7=f0/QT=103kHz總結OZRP?阻抗幅頻特性?O90o-90o阻抗相頻特性0oBW0.7=f0/QLrCLCRp=L/rCZ并聯諧振回路及其特性信號源內阻及負載電阻使回路質量因數下降,導致回路的通頻帶變寬，選擇性變差。采用阻抗變換電路，可減小信號源內阻及負載電阻對忽略的影響。常用的阻抗變換電路有變壓器、電感分壓器、電容分壓器等。P32~332.1^2.22.6作業加輸入信號時，叉指電極間產生交變電場，使基片外表產生彈性形變，激發出與輸入信號同頻率的聲外表波，它沿基片外表傳播至收端，在收端的叉指電極間得到信號。第2章小信號選頻放大器2集中選頻放大器運用舉例中和法只能在很窄的頻率范圍內起作用，且不易調理導致回路的通頻帶變寬，選擇性變差。電感分壓器阻抗變換電路〔自藕變壓器〕通常通頻帶與選擇性矛盾，用矩形系數K0.就一段時間看，電阻熱噪聲電壓的平均值為零。每級諧振回路均調諧在同一頻率上4放大器的噪聲*〔自學〕普通比電阻熱噪聲大陶瓷濾波器的優缺陷1=10f0/Q三、并聯諧振回路的等效電路就一段時間看，電阻熱噪聲電壓的平均值為零。主要要求：了解晶體管Y參數等效電路及其意義和運用掌握單調諧回路諧振放大器的組成、任務原理和主要性能目的的計算。了解多級諧振放大器了解諧振放大器的穩定性2.2小信號諧振放大器以諧振回路為選頻網絡的高頻小信號放大器稱為小信號諧振放大器或小信號調諧放大器。2.2.1晶體管的Y參數等效電路一、晶體管的Y參數等效電路對小信號稱為晶體管輸出端交流短路時的輸入導納稱為晶體管輸出端交流短路時的正向傳輸導納稱為晶體管輸入端交流短路時的反向傳輸導納稱為晶體管輸入端交流短路時的輸出導納對小信號對小信號Y參數經過儀器丈量，或查手冊，或由混合π型等效電路求取2.2.1晶體管的Y參數等效電路簡化為CBE+–+–用Y參數簡化表示CBE+–+–用電導、電容等表示2.2.2單調諧回路諧振放大器一、放大電路及其任務原理LC+VCCRERB1RB2CECBRL+–51234+–保證晶體管任務在甲類形狀L+VCCRERB1RB2+–123直流通路LCRL53214+–+–CBE交流通路晶體管的輸出及負載電阻均經過阻抗變換電路接入。LCRL53214+–+–CBEGieCieGoeCoe自耦變壓器匝比變壓器初次級匝比放大器的Y參數等效電路L13C31C諧振回路的等效電路G’oeC’oeGpG’L+–根據功率相等得因此由阻抗變換得而Gp=1/RpU’o=n2Uo二、單調諧放大器的等效電路L1331CEGTCT+–參數合并后的諧振回路的等效電路三、單調諧放大器的電壓增益、選擇性和通頻帶

L1331CEGTCT+–參數合并后的諧振回路的等效電路2.2.3多級單調諧回路諧振放大器每級諧振回路均調諧在同一頻率上各級諧振回路調諧在不同頻率上同步伐諧放大器—參差調諧放大器—總電壓放大倍數一、同步伐諧放大器Of1.00.707級數增多級數越多，那么諧振增益越大，選擇性越好，通頻帶越窄。總通頻帶窄于各級的。二、雙參差調諧放大器Au1Au2uiuof1=f0+ff2=f0–fff0f2f1總幅頻特性更接近于矩形，選擇性比單調諧放大器好總通頻帶可寬于各級的。運用：通訊設備接納機其頻譜集中在約1kHz以下，且功率譜密度于頻率成反比。1晶體管的Y參數等效電路Co—壓電陶瓷片的固定電容從電路上消除內反響的影響〔功率相等原理〕運用：通訊設備接納機組成：集成寬帶放大器＋集中選頻濾波器一、信號源及負載對諧振回路的影響噪聲功率，且溫度一定時，熱噪聲功率一定。2單調諧回路諧振放大器Y參數經過儀器丈量，或查手冊，或由混合π型等效電路求取解：將Is、RS、RL均折算到并聯諧振回路1-3兩端2.2.4調諧放大器的穩定性一、共發射極單管諧振放大器不穩定的緣由Yre引起內部反響。其主要由CB間結電容Cb’c引起。諧振回路阻抗特性猛烈變化的特性更使這種內反響隨頻率變化而猛烈變化，使放大器的頻率特性發生變化，增益、通頻帶、選擇性等都發生變化，導致放大器任務不穩定。嚴重時會在某頻率點滿足自激條件，產生自激振蕩。頻率越高，回路Q值越大，放大器任務越不穩定。二、提高諧振放大器穩定性的方法選用Yre〔或Cb’c〕小的晶體管從電路上消除內反響的影響中和法失配法中和法只能在很窄的頻率范圍內起作用，且不易調理2.失配法增大負載導納YL，使回路總導納增大，導致輸出回路失配，輸出電壓減小，從而減小內反響。失配法以犧牲增益為代價。在設計小信號諧振放大器時，通常不追求很高的增益，而是以穩定任務為前提。2.失配法增大負載導納YL，使回路總導納增大，導致輸出回路失配，輸出電壓減小，從而減小內反響。L+–+–V1V2C共發－共基組合電路調諧放大器V2輸入阻抗很小，即V1的負載導納很大，從而減弱了結電容的內反響作用。而V2構成共基放大電路，CB’C不能引入反響。該電路中，V1提供較大電流增益，V2提供較大電壓增益，故總電路可獲得較大的電壓增益和電流增益。三、集成調諧放大器uoMC159013485627AGCVCCui是一個雙端輸入、雙端輸出的全差動式電路。帶寬為10MHz。內反響很小。電源去耦濾波器隔直耦合，實現單端輸入單端輸出uoC2L1L2+12VRLMC1590L313485627AGCC3C4ui輸入、輸出回路均調諧在信號的中心頻率上。三、集成調諧放大器作業P332.82.3集中選頻放大器組成：集成寬帶放大器＋集中選頻濾波器由多級差分放大電路組成常用的有石英晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲外表波濾波器等。主要要求：了解集中選頻放大器的構成和優點了解陶瓷濾波器和聲外表波濾波器2.3.1集中選頻濾波器一、陶瓷濾波器由鋯鈦酸鉛陶瓷資料制成工藝：陶瓷焙燒片狀兩面涂銀漿直流高壓極化具有壓電效應1.資料、工藝及壓電效應極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產生電場交變電壓機械振動交變電壓當交變電壓頻率=固有頻率時，振幅最大。壓電諧振2.電路符號和等效電路rqC0CqLqCo—壓電陶瓷片的固定電容Lq—機械振動時的晶體的等效質量Cq—機械振動時的等效彈性系數rq—機械振動時的等效阻尼3.阻抗頻率特性串聯諧振頻率并聯諧振頻率20達100k通常所以5.陶瓷濾波器的優缺陷優點：體積小、本錢低、受外界影響小。缺陷：頻率特性較難控制，消費一致性較差，BW不夠寬，構成四端陶瓷濾波器4.運用陶瓷濾波器：任務頻率為幾百kHz幾十MHz運用時，其輸入阻抗須與信號源阻抗匹配其輸出阻抗須與負載阻抗匹配石英晶體濾波器特性與陶瓷濾波器類似，但Q值高很多，因此頻率特性好，但價錢較高。二、聲外表波濾波器聲外表波濾波器優點：

體積小、分量輕、性能穩定、特性一致性好、任務頻

率高〔幾MHz~幾GHz〕、通頻帶寬、抗輻射才干強、

動態范圍大等聲外表波濾波器是聲外表波〔用SAW表示〕器件的一種。SAW器件是一種利用彈性固體外表傳播機械振動波的器件。它以鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛和石英等壓電資料為基片，利用真空蒸鍍法，在基片外表構成叉指形金屬膜電極，稱為叉指電極。加輸入信號時，叉指電極間產生交變電場，使基片外表產生彈性形變，激發出與輸入信號同頻率的聲外表波，它沿基片外表傳播至收端，在收端的叉指電極間得到信號。SAW濾波器的性能與基片資料、叉指電極的尺寸、外形等有關。聲外表波濾波器的構造與任務原理2.3.2集中選頻放大器運用舉例uo+6V30FZ1647105121112ui470H–6V470H470H8470H0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F625603.3k1.2k1k4.7k30pF0.033F陶瓷濾波器選頻放大器陶瓷濾波器輸入端采用變壓器耦合，輸出端接跟隨器，以實現阻抗匹配并聯諧振回路調諧在陶瓷濾波器的主諧振頻率上，用來消除陶瓷濾波器通帶以外出現的小諧振峰。4.7k用來展寬LC通帶聲外表波濾波器選頻放大器預中放L1與分布電容并聯諧振于中心頻率。L2、L3為匹配電感，用于抵消SAWF輸入、輸出端分布電容的影響，以實現阻抗匹配。、C1、C2、C3均為隔直耦合電容。R2、C4為電源去耦濾波電路2.4放大器的噪聲*〔自學〕主要要求：了解放大器內部噪聲的主要來源和對放大器性能的影響。了解噪聲系數的概念2.4.1噪聲的來源這種由于自在電子的熱運動所產生噪聲，稱為電阻熱噪聲。噪聲會影響放大器對微弱信號的放大才干