高频电路基础课件：第2章 高频小信号放大器.pptx

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1、第2章高频小信号放大器高频电路基础2021/10/3高频电路基础2研究对象：高频小信号放大器研究目的：1、了解高频小信号放大器的电路结构2、了解高频小信号放大器的各项指标3、能够设计基本的小信号放大器本章的目标2021/10/3高频电路基础3高频小信号放大器概述特点：信号频率高（105~1010Hz）相对带宽较窄（103~106Hz）一般工作在线性状态通常采用谐振回路（选频网络）作为负载通常是低噪声放大器（LNA）用途：发送设备中的前置放大，接收设备中的高频放大、中频放大等2021/10/3高频电路基础4要求：增益高、低噪声、工作稳定、合适的动态范围、合适的选择性分类：1、分立元件放大器。

2、采用晶体管及谐振回路构成放大电路，是高频放大电路的基础，也是本章主要讨论的对象2、集成高频放大器。采用高频宽带集成放大电路及集总参数滤波器构成放大电路，是目前高频小信号放大电路的发展方向，本章将简要介绍2021/10/3高频电路基础5高频小信号放大器的指标增益Gv，Gp中心频率f0通频带BW选择性BW0.1/BW稳定性信噪比S/N动态范围2021/10/3高频电路基础6晶体管高频小信号放大器的常见结构分窄带放大器和宽带放大器两种窄带放大器的匹配网络兼有选频作用和阻抗匹配作用，通常总是选频放大器，只对特定的频带放大宽带放大器的匹配网络通常只有阻抗匹配作用，在一个很宽的频带内保持较为平坦的幅频特

3、性。2021/10/3高频电路基础7高频晶体管的材料与结构双极型晶体管Si材料或GaAs材料。金属半导体场效应管(MESFET)结构类似JFET，金属与半导体直接接触构成肖特基结，一般采用GaAs材料。异质结场效应管两层不同的半导体材料，例如GaAs和GaAlAs，或GaInAs和GaAlAs，构成陡峭的界面。由于能带结构的关系，电子被局限在界面附近一个极薄层（几个纳米）内运动，形成所谓二维电子气，具有极高的迁移率。2021/10/3高频电路基础8晶体管的高频混合p模型高频晶体管混合p模型，主要考虑了在高频情况下具有很大影响的两个结电容Cp和Cm（注：此模型忽略发射极电阻re和集电极电阻rc

4、）2021/10/3高频电路基础9晶体管的网络形式参数晶体管←→四端网络←→形式参数以网络端口上的电压和电流表示以网络端口上的入射波和反射波表示→y参数（导纳参数）z参数（阻抗参数）h参数（混合参数）A参数（级联参数）S参数（散射参数）2021/10/3高频电路基础10以网络端口上的电压电流表示的形式参数2021/10/3高频电路基础11晶体管的y参数晶体管的y参数等效电路如下：y参数的特点：1、便于分析；2、可以用实验测量获得2021/10/3高频电路基础12y参数的定义（共射组态）2021/10/3高频电路基础13混合p参数与y参数的转换2021/10/3高频电路基础14晶体管的高频特性

5、由于Cp和Cm的存在，晶体管在高频应用时，具有下列特点输入阻抗和输出阻抗除了电阻成分外，带有电抗成分输入阻抗和输出阻抗是频率的函数正向传递函数中带有相移，且随频率变化由于电容的双向传输特性，使得输出端的信号能够反向传输到输入端，形成晶体管的内反馈。频率越高，此内反馈越强烈晶体管参数在高频条件下的变化——yie,yoe注：此曲线根据转换关系得到，晶体管混合p参数为rb=60W，rp=1kW，rm=2.6MW，rce=65kW，Cp=780pF，Cm=9pF，gm=38mS2021/10/3高频电路基础15晶体管参数在高频条件下的变化——yfe,yre注：此曲线根据转换关系得到，晶体管混合p参数

6、为rb=60W，rp=1kW，rm=2.6MW，rce=65kW，Cp=780pF，Cm=9pF，gm=38mS2021/10/3高频电路基础162021/10/3高频电路基础17晶体管高频小信号调谐放大器晶体管高频小信号调谐放大器一般采用LC谐振回路作为负载。根据LC谐振回路的不同，可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器。高频调谐放大器的主要指标是增益（电压增益和功率增益）、频率特性（通频带以及矩形系数）等。其中频率特性与谐振回路的参数有关，增益不仅与谐振回路有关，还与晶体管参数及阻抗匹配情况有关。高频小信号放大器的另一个问题是它的稳定性。由于晶体管在高频工作时具有强烈的内反馈，所以如何

7、保证放大器的稳定工作成为放大器设计的一个重要的内容。2021/10/3高频电路基础18由于晶体管在高频工作时，内反馈会影响电路的稳定性，所以一般都要采取某些措施将它消除。在下面的分析中，我们假定已经采取了一定的措施消除了内反馈（单向化），此时晶体管的y模型可以近似为：晶体管的单向化近似2021/10/3高频电路基础19单调谐放大器常见电路及其交流等效电路2021/10/3高频电路基础20由于谐振放大器的增益与