第2章 高频小信号放大器
第2章 高频小信号放大器 2
2.1 概述
2.2 晶体管高频小信号等效电路与高频参数
2.3 晶体管高频小信号谐振放大器
2.4 谐振放大器的稳定性
2.5 集中选频放大器
2.6 放大电路的噪声和干扰
第2章 高频小信号放大器 3
2.1 概 述
高频小信号放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小
信号,通常是窄带放大器,以各种选频电路作负载(并联、耦合谐
振回路等),选出有用频率信号加以放大,而对无用频率信号予以
抑制,即具有放大、选频或滤波作用。其又称为小信号谐振放大器
或小信号调谐放大器。常见的如无线电接收机中的高频和中频放大
器。
高频:中心频率范围从几百kHz到几百MHz,频带为几kHz到
几十MHz。
小信号:输入信号在几百毫伏以下(微弱),所用非线性放大
元件(如晶体管或场效应管)可近似看成线性元件,工作在线性范
围,可等效成四端网络,采用线性模型的等效电路分析法。
高频小信号放大器的基本组成是:由“放大部分+选频滤波部
分”按“级联”方式构成。
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具体分为:先放大后选频,先选频后放大,以及选频、
放大、再选频的三种基本模式。
放大部分的核心:晶体管、场效应管、集成运放或专用
集成放大器等。
选频滤波部分的核心:LC谐振回路或固定滤波器。
图2-1-1 收音机的前端选频放大框图
图中,波段滤波部分为初选滤波电路,如中波滤波器或短波滤
波器等,它由波段开关控制;选台滤波部分为精选滤波电路,
用来选取波段内所听电台的有用信号,由调谐(调台)旋钮控制。
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小信号放大电路的分类:
按频带宽度分:
窄带放大器:以各种选频电路作负载,例
如并联谐振回路、耦合谐振回路、各种滤
波器等
宽带放大器:采用无选频作用的电路作负
载,例如高频变压器、传输线变压器等
谐振放大器:以LC谐振回路为负载
集中选频放大器:以石英晶体、陶瓷、声表面滤波器为负载
按负载
分:
谐振放大
器分类:
调谐放大器
单调谐放大器:输出端接调谐回路
双调谐放大器:输入、输出端都接调谐回路
参差调谐放大器:调谐回路的谐振频率不同
频带放大器:谐振频率为固定值,如中频放大器。
调谐放大器的回路调谐于输入有用信号的频率,即高频
放大器。
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高频小信号放大器的基本性能指标如下:
1)电压增益和功率增益
增益表示调谐放大器的放大能力,定义为放大器中心频率上
的输出信号电压(或功率)与输入信号电压(或功率)的比值,
用A加下标(类似于低频放大器的增益)来表示,有时以dB数
计算。图2-1-2(b)为一典型增益的幅频特性曲线 。
图2-1-2 高频小信号放大器的幅频特性曲线
放大器增益的大小,取决于所用的晶体管、要求的通频带宽度、
是否良好的匹配和稳定的工作等。
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2)通频带
通频带定义为放大器的增益比从最大值下降3dB( )
lg
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2
时的上限截止频率fH 与下限截止频率fL之差,用BW0.7 = fH - fL
表示。调谐放大器的通频带一定要稍宽于信号所占有的频谱宽
度,要求增益频率响应特性与信号带宽相适应。
3)选择性
选择性表示放大器对通频带以外的各种干扰信号及其噪声的滤
除能力,或从各种干扰中选出有用信号的能力。放大电路的选
择性主要由选频电路来决定。衡量选择性的两个基本指标是矩
形系数Kr0.1和抑制比。抑制比通常说明对某些特定组合频率如
中频、镜频等选择性的好坏。如在图2-1-3所示的谐振曲线中,
第2章 高频小信号放大器 8
谐振点处的电压放大倍数为Avo。若有一干扰信号其频率为fn ,
则电路对此干扰的放大倍数为Av ,用d=Avo/ Av表示放大器对
干扰的抑制能力。 通常称为对干扰的抑制比(或抗拒比),用dB
表示。d越大对干扰的抑制能力越强。另外相对抑制比(选择性)
S参数定义为:过渡带内的某特定频率下的增益A(ω1)与通频带
内的最大增益A0的比值,即S=A(ω1)/A0=1/d=α,显然,S值越
小的电路选择性越好。
4)工作稳定性
这是指选频放大器中的非线性放大元
件的偏置,交流参数,以及其它电路元件参
数发生变化时,电路性能(如增益、通频带、
矩形系数等)的稳定程度。 图2-1-3 说明抑制比的谐振曲线
当环境温度变化时,引起直流偏置状态及晶体管和电路元件
的参数改变,导致放大器性能不稳定。表现为放大器增益改变,