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1、3.1概述3.2晶体管高频等效电路3.3谐振放大器3.4放大器的稳定性3.5集中选频放大器3.6电子噪声3.7章末小结第3章高频小信号放大电路第3章高频小信号放大电路3.1概述什么是高频小信号放大器？放大高频小信号（中心频率在几百kHz到几百MHz，频谱宽度在几kHz到几十MHz的范围）的放大器，称为高频小信号放大器。按照所用器件，可分为晶体管、场效应管和集成电路放大器；按照电路形式，可分为单级和级联放大器；按照所用负载性质，可分为谐振放大器和非谐振放大器。从电路结构上，高频小信号放大电路分为两大类：1.具有谐振回路的选频特性的窄频带放大电路（谐振放大器）2.由
2、宽频带放大电路加上滤波器构成的滤波式的放大电路谐振放大器是采用谐振回路（串并联及耦合回路）作负载的放大器。对中心频率在几百千赫到几百兆赫,频谱宽度在几千赫到几十兆赫内的微弱信号进行不失真的放大,故不但需要有一定的电压增益,而且需要有选频能力。谐振放大器不仅有放大作用，也有滤波或选频作用。宽频带放大电路加上滤波器构成的滤波式的放大电路对几兆赫至几百兆赫较宽频带内的微弱信号进行不失真的放大,故要求放大电路的下限截止频率很低(有些要求到零频即直流),上限截止频率很高，再加上滤波器（LC、石英晶体、声表面波、陶瓷滤波器等）进行频率选择，构成高频小信号放大电路。衡量高频小
3、信号放大器的主要性能指标：（1）电压增益与功率增益电压增益等于输出电压与输入电压之比；功率增益等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。（2）通频带放大器的电压增益下降到最大值的倍时，所对应的频带宽度，也称-3dB带宽，常用表示，也有用BW表示的。（3）矩形系数表征放大器选择性好坏的一个参量。理想的频带放大器应该对通频带内的频谱分量有同样的放大能力，而对通频带以外的频谱分量要完全抑制。所以理想的频带放大器的频响曲线应是矩形。但实际的频响曲线与矩形有较大的差异。矩形系数用来表示实际响应曲线接近理想矩形的程度，用表示。是放大器的电压增益下降到最大值的0.1倍时所对应的
4、频带宽度。（4）工作稳定性指放大器的直流偏置、晶体管参数、电路元件参数等发生可能变化时，放大器的主要性能的稳定程度。一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变化、谐振曲线变形等，极端情况是自激。（5）噪声系数表征放大器的噪声性能好坏的一个参量。希望噪声越小越好，噪声系数接近于1。高频小信号放大电路是线性放大电路。Y参数等效电路和混合π型等效电路是分析高频晶体管电路线性工作的重要工具,晶体管、场效应管和电阻引起的电噪声将直接影响放大器和整个电子系统的性能。本章将讨论这两部分内容，他们是高频电路的基础。3.2晶体管高频等效电路晶体管在高频线性运用时常采用
5、两种等效电路进行分析,一是混合π型等效电路,一是Ｙ参数等效电路。前者是从模拟晶体管的物理机构出发,用集中参数元件Ｒ、Ｃ和受控源来表示管内的复杂关系。优点是各元件参数物理意义明确,在较宽的频带内元件值基本上与频率无关。缺点是随器件不同而有不少差别,分析和测量不方便。因而混合π型等效电路法较适合于分析宽频带放大器。Ｙ参数法则是从测量和使用的角度出发,把晶体管作为一个有源线性双口网络,用一组网络参数构成其等效电路。优点是导出的表达式具有普遍意义,分析和测量方便。缺点是网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大器相对频带较窄,一般仅需考虑谐振频率附近的特性,因而采用这
6、种分析方法较合适。3.2.1混合π型等效电路图3．2．1是晶体管高频共发射极混合π型等效电路。图中各元件名称及典型值范围如下：ｒbb′：基区体电阻,约１５Ω～５０Ω。ｒb′e：发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻,约几十欧到几千欧。ｒb′c：集电结电阻,约１０kΩ～１０MΩ。ｒce：集电极—发射极电阻,几十千欧以上。Cb′e：发射结电容,约１０皮法到几百皮法。Cb′c：集电结电容,约几个皮法。ｇm：晶体管跨导,几十毫西门子以下。由于集电结电容Cb′c跨接在输入输出端之间,是双向传输元件,使电路的分析复杂化。为了简化电路,可以把Cb′c折合到输
7、入端b′、e之间,与电容Cb′e并联,其等效电容为：CM=(1+gmR'L)Cb’c(3.2.1)即把Cb′c的作用等效到输入端,这就是密勒效应。其中gm是晶体管跨导,R′L是考虑负载后的输出端总电阻,CM称为密勒电容。另外,由于rce和rb’c较大,一般可以将其开路。这样,利用密勒效应后的简化高频混合π型等效电路如图3.2.2所示。re=rb′e=(1+β0)reCb′e+Cb′c=与各参数有关的公式如下：(3.2.2)其中k为波尔兹曼常数,T是电阻温度(以绝对温度K计量),IEQ是发射极静态电流,β0是晶体管低频短路电流放大系数,fT是晶体管特
8、征频率。
