小信号放大器

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1、第2章小信号放大器【本章内容提要】本章详细介绍了射频放大电路中谐振回路的各种基本特性，对目前通信设备中广泛采用的集中选频网络进行全面介绍，对射频小信号放大器的电路结构和工作原理进行了深入分析。【本章学习重点与要求】本章重点掌握射频放大器的结构组成和性能特点，了解谐振回路的基本特性和参数，熟悉集中选频调谐网络的结构和性能，能看懂各种应用电路。小信号放大器也称为小信号谐振放大器，在通信电路中除对微弱的高频信号（中心频率在数百kHz至上千MHz，频谱宽度在20kHz～20MHz的范围）进行放大外，另一个重要的功能就是

2、选频。选频功能依靠选频网络（或称滤波器）来实现，根据电路构成可分为分散选频和集中选频两大类：前者为分立元件电路，选频网络分散在各级放大器之中；后者由固体滤波器件组成。在分散选频小信号谐振放大器中，根据选频网络的不同又分为单调谐放大器、双调谐放大器及参差调谐放大器3类。2.1谐振回路在谐振回路中，如果能通过简单的串、并联方法将同类电抗元件合并，最后简化成只有一个电感和电容组成的谐振回路，称为单调谐回路。对于单调谐回路，根据电感、电容与信号源之间的串、并联关系，可分为串联谐振和并联谐振两种回路，它们是通信、广播电路

3、中不可缺少的重要网络，其主要作用是选频。2.1.1串联谐振电路串联谐振回路如图2-1所示，图中R是回路损耗电阻，主要是电感L的铜线损耗。如果电路接入负载，则负载R、L将成为串联回路中能量消耗的主要部分。V是外加电压。串联谐振电路的信号源宜用电压源，因为恒压源的内阻接近零。在图2-1中，信号电压V的频率是变化的，感抗jωL和容抗1/(jωC)也是变化的，随着工作频率f的变化，回路会呈现不同的电抗特性。f0=2.1.1串联谐振电路当外加信号频率正好等于串联回路的特有谐振频率时，感抗等于容抗（大小相等，方向相反，相差

4、180°），二者的作用相互抵消，使得回路呈纯阻状态，电流达到最大值。这种状态就是串联回路的谐振状态。若外加信号的频率不等于（大于或小于）回路的谐振频率时，回路对所加频率信号的失谐，呈感性阻抗或容性阻抗。1．回路阻抗及回路的电流方程回路复阻抗为（2-1）2.1.1串联谐振电路回路电流矢量为（2-2）式中，是回路的最大电流；为广义失谐，或称相对失谐。电流矢量I的幅模与相角分别为（幅频特性）（2-3）ψ(ω)=－arctanζ（相频特性）（2-4）2.1.1串联谐振电路2．回路谐振及谐振频率由式（2-2）可见，

5、当外加信号电压的频率变化到某一频率f0时，若满足ω0L=就有ω0=即f0=（2-5）此时有ζ=0，I=Imax=V/R，回路获得最大的电流，此时整个LC电路好像不存在电感L和电容C，而仅有等效串联电阻R。这就是串联回路的谐振状态，f0就是回路的谐振频率，它仅取决于L和C的频率特性，与R无关。但是谐振时的回路电阻，则与R密切相关。2.1.1串联谐振电路3．回路的品质因数Q品质因数Q是谐振网络一个重要质量指标，它的定义是存储能量与消耗能量之比。在串联谐振回路中，电感或电容是存贮能量的，而电阻是消耗能量的，所以Q值可

6、定义为（2-6）显然，R愈大，回路损耗的功率就愈多，回路的品质因数就愈小；反之，若R愈小，则Q就愈大。2.1.1串联谐振电路4．回路的选频特性曲线整理式（2-3），得到相对关系表示，即（2-7）为了分析方便起见，需要求出ζ与品质因数Q的关系。在窄带选频电路中，有（2-8）2.1.1串联谐振电路将式（2-8）代入（2-7）式，可得串联谐振回路的选频特性方程式，即（2-9）根据式（2-9），可以画出串联谐振回路的幅频特性（即选频特性），如图2-2所示。由图可见，串联谐振回路是一选频电路，在ω=ω0时，回路谐振，

7、电流最大，为Imax；当ω≠ω0时，回路失谐，电流值下降。幅频特性曲线的陡直程度主要由品质因数Q值的大小来决定：Q值大，曲线陡，选频特性好，但通频带窄；Q值小，曲线平缓，选频特性差，但通频带宽。图2-2串联谐振回路的幅频特性重要提示:在外加信号频率ω=ω0时，回路谐振，呈纯阻性，此时LCR电路等效为一纯电阻R，电感与电容的作用相互抵消；在外加信号频率ω＞ω0时，网络呈电感性频率特性；而在外加信号频率ω＜ω0时，回路呈电容性频率特性。2.1.1串联谐振电路5．串联回路的通频带宽度BW串联回路的通频带是按3dB带

8、宽定义的。这是指，使回路电流下降3dB（即由相对值1降至0.707）时所对应的外加信号频率上限值与下限值的差值关系。由式（2-9）可求得=0.707=解得ζ=1根据近似式（2-8）可得通频带宽度BW的表达式，即BW=（2-10）由此可见，在回路谐振频率f0一定时，回路损耗越大（即Q越小），回路的通频带就越宽。2.1.1串联谐振电路6．串联谐振回路的选择性由幅频特性可见，在谐振时回路电