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1、２.１概述２.２晶体管高频等效电路２.３谐振放大器２.４宽频带放大器２.５集中选频放大器２.６电噪声２.７集成高频放大电路的选用与实例介绍２.８章末小结第2章高频小信号放大电路返回主目录第2章高频小信号放大电路2.1概述高频小信号放大电路分为窄频带放大电路和宽频带放大电路两大类。前者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。后者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。窄
2、频带放大电路由双极型晶体管(以下简称晶体管)、场效应管或集成电路等有源器件提供电压增益,LC谐振回路、陶瓷滤波器、石英晶体滤波器或声表面波滤波器等器件实现选频功能。它有两种主要类型：以分立元件为主的谐振放大器和以集成电路为主的集中选频放大器。宽频带放大电路也是由晶体管、场效应管或集成电路提供电压增益。为了展宽工作频带,不但要求有源器件的高频性能好,而且在电路结构上采取了一些改进措施。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
3、性能。本书将这两部分内容作为高频电路的基础也在这一章里讨论。2.2晶体管高频等效电路晶体管在高频线性运用时常采用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小信号放大器。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
4、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,因而采用这种分析方法较合适。2.2.1混合π型等效电路图2．2．1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
5、,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(2.2.1)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2.2.2所示。与各参数有关的公式如下：re=rb′e=(1+β0)reCb′e+C
6、b′c=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是晶体管特征频率。确定晶体管混合π型参数可以先查阅手册。晶体管手册中一般给出rbb′、Cb′c、β0和fT等参数,然后根据式(2.2.2)可以计算出其它参数。注意各参数均与静态工作点有关。2.2.2Ｙ参数等效电路图2.2.3是双口网络示意图。双口网络即具有两个端口的网络。所谓端口是指一对端钮,流入其中一个端钮的电流总是等于流出另一个端钮的电流。而四端网络虽然其外部结构与双口网络相同,但对流入流出电流没有类似的规定,这
7、是两者的区别。对于双口网络,在其每一个端口都只有一个电流变量和一个电压变量,因此共有四个端口变量。如设其中任意两个为自变量,其余两个为应变量,则共有六种组合方式,也就是有六组可能的方程用以表明双口网络端口变量之间的相互关系。Ｙ参数方程就是其中的一组,它是选取各端口的电压为自变量,电流为应变量,其方程如下：其中ｙ11、ｙ12、ｙ21、ｙ22四个参数均具有导纳量纲,且:所以Ｙ参数又称为短路导纳参数,即确定这四个参数时必须使某一个端口电压为零,也就是使该端口交流短路。现以共发射极接法的晶体管为例,将其看作一个双口网络,如图2．2．4所示,相应的Ｙ参数方程为
8、：其中,输入导纳反向传输导纳正向传输导纳输出导纳图中受控电流源表
