Charpter 2 高频小信号放大器高频小信号放大器2.1 2.1 高频小信号放大器概述高频小信号放大器概述2.2 2.2 晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数2.3 2.3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器2.4 2.4 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性* *2.5 2.5 双栅场效应管高频放大器双栅场效应管高频放大器2.6 2.6 集成电路谐振放大器集成电路谐振放大器2.7 2.7 放大电路的噪声放大电路的噪声 思考题、习题思考题、习题2.1 2.1 高频小信号放大器高频小信号放大器概述概述1. 高频小信号放大器的特点：高频小信号放大器的特点： 频率较高：中心频率一般在几百频率较高：中心频率一般在几百kHzkHz到几百到几百MHzMHz， 频宽在几频宽在几khzkhz到几十到几十MHzMHz。 小信号：小信号： 晶体管或场效应管工作在线性范围晶体管或场效应管工作在线性范围( (甲类甲类) )内内,可将可将晶体管或场效应管看作线性元件，可用有源四端网络来晶体管或场效应管看作线性元件，可用有源四端网络来分析。分析。2.2.高频小信号放大器的分类：高频小信号放大器的分类： 按所用的材料：晶体管按所用的材料：晶体管(BJT)(BJT)、场效应管、场效应管( FET)( FET)、集电电路、集电电路(IC)(IC) 按频谱宽度：按频谱宽度： 窄带放大器和宽带放大器窄带放大器和宽带放大器 按电路形式：按电路形式： 单级放大器和多级放大器单级放大器和多级放大器 按负载性质：按负载性质： 谐振放大器和非谐振放大器谐振放大器和非谐振放大器谐振放大器谐振放大器: 是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频作用。是采用谐振回路作负载的放大器，具有放大、滤波和选频作用。非谐振放大器非谐振放大器: 由阻容放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。由阻容放大器和各种滤波器组成，其机构简单，便于集成。2.1 2.1 概述概述3. 3. 高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标0.511 1）增益（放大系数）增益（放大系数） 分贝表示：分贝表示： 电压增益：电压增益： 功率增益：功率增益：2 2）通频带：通频带：电压增益下降到最大值的电压增益下降到最大值的 0.70.7（即（即1/ )1/ )倍时，所倍时，所对对应的频率范围称为放大器的通频带，用应的频率范围称为放大器的通频带，用B=2f 0.7 表示。表示。2 2 f f0.70.7也称也称为为3 3分贝带分贝带宽宽。3 3）选择性）选择性 抑制比（抑制比（dn)： (表示对某个干扰信号fn 的抑制能力)2 f 0.1、2 f 0.01分别为放大倍数下降至分别为放大倍数下降至0.1和和0.01处的处的带宽带宽Kr愈接近愈接近1越好。越好。 矩形系数矩形系数 Kr （为了表示实际曲线接近理想通带曲线的程度）4 4）工作稳定性：工作稳定性： 指在电源电压或器件参数变化时以上各参数的稳定指在电源电压或器件参数变化时以上各参数的稳定程度程度5）噪声系数：噪声系数：表示放大器的噪声性能。表示放大器的噪声性能。NF越接近越接近1越好越好 以上这些参数，相互之间即有联系又有矛盾。增益以上这些参数，相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛盾，通频和稳定性是一对矛盾，通频 带和选择性是一对矛盾带和选择性是一对矛盾。故应根据需要决定主次，进行分析和讨论。故应根据需要决定主次，进行分析和讨论2.2晶体管高频小信号等效电路与参数晶体管高频小信号等效电路与参数一、一、y形式等效电路（网络参数等效电路）形式等效电路（网络参数等效电路）U2U1I1I2电路方程电路方程:特点特点 晶体管晶体管y y参数是晶体管本身的参数参数是晶体管本身的参数, ,仅与晶体管特性有关仅与晶体管特性有关, ,与外电路无关。与外电路无关。 晶体管输入、输出的大小和相角都与频率有关，晶体管输入、输出的大小和相角都与频率有关，y y参数是频率的函数。参数是频率的函数。 不同组态晶体管电路，常用下标来提示说明。不同组态晶体管电路，常用下标来提示说明。U2U1I1I2U2U1I1I2U2U1I1I2二、混合二、混合参数等效电路参数等效电路(复习复习) 把晶体管内部的物理过程用集中元器件把晶体管内部的物理过程用集中元器件RLC表示，而构成的等效电路就是所表示，而构成的等效电路就是所谓的谓的参数等效电路。参数等效电路。它会将输出的部分电压反馈到输入端它会将输出的部分电压反馈到输入端,可能引起自激可能引起自激.表示晶体管放大作用的等效电流源，表示晶体管放大作用的等效电流源，在共集电路中在共集电路中,将引起高频反馈而降低晶体管的电流放大系数将引起高频反馈而降低晶体管的电流放大系数rbbrbeCbercegmUbeCbcrbcb*Y参数与混合参数与混合参数可互相转换参数可互相转换等效电路如等效电路如下图下图三、晶体管的高频参数三、晶体管的高频参数1.1.晶体管晶体管晶体管晶体管随频率下降的随频率下降的随频率下降的随频率下降的原因原因原因原因icberbbrbeCbeCbcrcegmUbecib低频时：低频时： 由于由于0比比1大的多大的多, ,在频率为在频率为f时时,|虽然下降到原来的虽然下降到原来的0.707,但但是仍然比是仍然比1大的多大的多, ,因此晶体管还因此晶体管还能起到放大的作用。能起到放大的作用。1）截止频率：截止频率：2）特征频率特征频率-当频率增高到当频率增高到|下降为下降为1时的频率。时的频率。fmax表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率时晶体管已经不能表示晶体管所能够适应的最高极限频率。在此工作频率时晶体管已经不能得到功率放大，当得到功率放大，当f fmax时时, ,无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。无论使用什么方法都不能使晶体管产生振荡。3）振荡频率振荡频率 fmax( (晶体管的功率增益晶体管的功率增益 时的工作频率时的工作频率) )2.2.定义定义定义定义例例1 1：已知高频管已知高频管3DG6B特征频率为特征频率为200MHz，050试求：试求：(1)f 50MHz时的时的值；值；(2)下降到下降到10时的频率；时的频率；(2) (2) (2) (2) 10101010时，时，时，时，解解: :( (1)1)CCC4R3C3R2R1C2P1R4P2abL Vuiuo+-1.1.电路构建电路构建电路构建电路构建 （构建思路：放大管、偏置、负载、耦合）（构建思路：放大管、偏置、负载、耦合） R1、R2、R3为为偏置电阻，决定工作点，偏置电阻，决定工作点， C4、L 组成组成 LC谐振回路谐振回路 2 2. . 3 3 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器小结：小结：单调谐回路共发放大器是晶体管共发电路和单调谐并联谐振回路的组合。单调谐回路共发放大器是晶体管共发电路和单调谐并联谐振回路的组合。并联谐振回路的作用：并联谐振回路的作用：选频、阻抗变换选频、阻抗变换一、单级放大电路一、单级放大电路一、单级放大电路一、单级放大电路ui-+uo+-CCC4R3C3R2R1C2P1R4P2abL Vuoui+-+-RL2.2.放大电路等效变换放大电路等效变换放大电路等效变换放大电路等效变换 1）将实际电路转化成交流等效电路）将实际电路转化成交流等效电路 去偏置电阻与旁路电容去偏置电阻与旁路电容 去直流电源与退耦电容去直流电源与退耦电容 去藕合元件去藕合元件ui-+uo+-2）交流等效电路整理交流等效电路整理Y Y参数等效电路的抽头变换参数等效电路的抽头变换交流等效电路转化成交流等效电路转化成Y Y参数等效电路参数等效电路3.3.电路参数分析电路参数分析电路参数分析电路参数分析 ( (借助等效电路借助等效电路借助等效电路借助等效电路) )1 1）电压增益）电压增益 * *电压增益电压增益电压增益电压增益A Au u的讨论：的讨论：的讨论：的讨论：w w0o p 2 p 2 将其归一化：将其归一化：可见：其频率特性曲线与并联回路相同可见：其频率特性曲线与并联回路相同2 2）放大器的通频带放大器的通频带放大器的通频带放大器的通频带根据通频带的定义：根据通频带的定义：3 3）单调谐放大器的选择性）单调谐放大器的选择性）单调谐放大器的选择性）单调谐放大器的选择性 所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于所以单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，故其邻道选择，故其邻道选择性差，这是单调谐回路放大器的缺点。性差，这是单调谐回路放大器的缺点。矩形系数：矩形系数：0.10.1带宽：带宽：0.70.7带宽：带宽：4 4）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳输入导纳：输入导纳：输入导纳：输入导纳：输出导纳：输出导纳：输出导纳：输出导纳：4 4）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳）单调谐放大器的输入、输出导纳二、二、二、二、多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器若若单单级级放放大大器器的的增增益益不不能能满满足足要要求求，就就可可以以采采用用多多级级级级联联放放大大器器。级级联联后后的放大器的增益、通频带和选择性都将发生变化。的放大器的增益、通频带和选择性都将发生变化。1.1.增益增益增益增益2.2.通频带通频带通频带通频带m级放大器的通频带级放大器的通频带单级放大器的通频带宽于多极级联后的放大器的增益单级放大器的通频带宽于多极级联后的放大器的增益超外差收音机电路超外差收音机电路超外差收音机电路超外差收音机电路三、三、三、三、实际应用电路实际应用电路实际应用电路实际应用电路例例例例2:2:在题图中在题图中,放大器的工作频率为放大器的工作频率为fo=10.7MHz，谐振回路电感，谐振回路电感L13=4H、Qo=100、N23=6、N13=20、N45=5，晶体管在直流工作点和晶体管在直流工作点和工作频率工作频率fo=10.7MHz时参数为时参数为goe=200S,Coe=7PF,gie=2860S, Cie=18PF,|yfe|=45mS,fe=-54o，|yre|=0.31mS,re=-75o。在忽略在忽略yre情况下，试求情况下，试求:(1)画高频等效电路画高频等效电路;(2)计算计算C、Au0、2f0.7、Kr0.1。(3)计算两级放大器的总电压增益、通频带、矩形系数计算两级放大器的总电压增益、通频带、矩形系数。例题例题2图图 2.4小信号小信号谐振放大器的稳定性谐振放大器的稳定性一、一、一、一、谐振放大器存在不稳定性谐振放大器存在不稳定性谐振放大器存在不稳定性谐振放大器存在不稳定性的原因的原因的原因的原因二、放大器稳定性讨论二、放大器稳定性讨论二、放大器稳定性讨论二、放大器稳定性讨论 当当 Ui 与与 Ui两相量两相量相等时，放大器产生自激。相等时，放大器产生自激。2.2.2.2.为判定放大器的稳定程度，设定稳定系数（为判定放大器的稳定程度，设定稳定系数（为判定放大器的稳定程度，设定稳定系数（为判定放大器的稳定程度，设定稳定系数（S S S S）：）：）：）：1.1.1.1.闭环增益闭环增益闭环增益闭环增益 讨论：讨论： S S越越大大，放放大大器器越越稳稳定定；S S越越小小, ,放放大大器器越越不不稳稳定定；S S 接接近近1 1时时, ,电电路路工工作作不稳定，不稳定，S=1S=1时时, ,放大器产生自激。通常，放大器产生自激。通常， S S5 5时，认为放大器可稳定工作时，认为放大器可稳定工作. . 放大器工作状态确定后，放大器工作状态确定后，S S仅与放大器自身的参数有关。仅与放大器自身的参数有关。3.3.S S 参数分析：参数分析：(yie+Ys)和和(yoe+YL)都可等效成都可等效成单并联谐振回路，可用广义失谐表示：单并联谐振回路，可用广义失谐表示：自激时自激时, ,通常，输入回路和都输出回路相同通常，输入回路和都输出回路相同三、放大器稳定增益三、放大器稳定增益三、放大器稳定增益三、放大器稳定增益谐振时：谐振时：输入回路和都输出回路导纳关系：输入回路和都输出回路导纳关系：由于由于yre存在，晶体管是双向的器件，增强放大器的稳定性可以存在，晶体管是双向的器件，增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。考虑晶体管的单向化。单向化的方法有：单向化的方法有：中和法中和法 ; ;失配法失配法 中和法中和法中和法中和法 外加一个电容抵消外加一个电容抵消正反馈电容的作用。正反馈电容的作用。四、稳定的措施四、稳定的措施 BG1Ygyi yieYL失失配配BG2复合管复合管(2)(2)(2)(2)失配法：失配法：失配法：失配法： 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载不与信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载不与信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载不与信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载不与晶体管的输出阻抗匹配。即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定晶体管的输出阻抗匹配。即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定晶体管的输出阻抗匹配。即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定晶体管的输出阻抗匹配。即以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性。性。性。性。 例：共射例：共射例：共射例：共射共基复合放大共基复合放大共基复合放大共基复合放大 (2)(2)(2)(2)失配法：失配法：失配法：失配法： 例：实用共射例：实用共射例：实用共射例：实用共射共基复合放大电路共基复合放大电路共基复合放大电路共基复合放大电路例例例例3:3:在题图中在题图中,放大器的工作频率放大器的工作频率fo=10.7MHz,谐振回路谐振回路L13=4H、Qo=100、N23=6、N13=20、N45=5,晶体管在直流工作点和工作频率晶体管在直流工作点和工作频率fo=10.7MHz时的参数为时的参数为goe=200S,Coe=7PF,gie=2860S, Cie=18PF,|yfe|=45mS,fe=-54o，|yre|=0.31mS,re=-75o。在考虑在考虑yre情况下情况下:(1)计算最大稳定增益计算最大稳定增益|Au0|s；(2)判断并说明此放大器是否稳定判断并说明此放大器是否稳定。(1)(1)：(2)(2)：判断依据：判断依据：判断依据：判断依据解题思路：解题思路：解题思路：解题思路：一、结型一、结型场效应管特性及电路：场效应管特性及电路：2.5双栅场效应管高频放大器双栅场效应管高频放大器（自修）（自修） 场效应管具有输入阻抗高、动态范围大、噪声小、场效应管具有输入阻抗高、动态范围大、噪声小、线性好、杭幅射能力强等优点线性好、杭幅射能力强等优点二、双栅场效应管特性及电路：二、双栅场效应管特性及电路： 双栅MOS管放大电路 一个管于中有两个控制栅极。漏极与第一栅极之间的反馈电容很小，一般均小于0.05pF。用此管于制做的放大器的工作稳定性高。 下图是彩色电视机高频调谐器中具有自动增益控制作用的双栅场效应管高频放大器。从结构上来看可认为是共源共栅放大器的形式。输入信号通过L1C1组成的单调谐输入回路加到第一栅极g1，通过双栅场效应管进行放大。漏极接的负载为互感耦合双调谐回路，耦合度较强，频率特性呈双峰特性。第二栅极g2通过C5交流接地，整个管子构成共源共栅放大器。第二栅极g2还通过R3加入自动增益控制(AGC)电压实现放大器的增益控制。2.6 集成电路谐振放大器集成电路谐振放大器一、集中选频放大器组成：一、集中选频放大器组成：(a)宽 带放大器集 中滤波器(b)前 置放大器集 中滤波器宽 带放大器二、线性宽带集成电路二、线性宽带集成电路品种繁多，根据设计需要选择。1.8FZ12.ER4803U24503.AD603三、集中滤波器三、集中滤波器LC集中选择性滤波器、集中选择性滤波器、声表面波滤波器、声表面波滤波器、 石英晶体滤波器石英晶体滤波器 四、放大电路举例四、放大电路举例： 器器件件的的输输入入和和输输出出各各有有一一个个单单谐谐振振回回路路。输输入入信信号号V V1 1通通过过隔隔直直流流电电容容C C4 4加加到到输输入入端端的的引引脚脚“1 1”，另另一一输输入入端端的的引引脚脚“3 3”通通过过电电容容C C3 3交交流流接接地地，输输出出端端之之一一的的引引脚脚“6 6”连连接接电电源源正正端端，并并通通过过电电容容C C5 5交交流流接接地地，故故电电路路是是单单端端输输入入、单单端端输输出出。由由L L3 3和和C C6 6构成去耦滤波器，减小输出级信号通过供电电源对输入级的寄生反馈。构成去耦滤波器，减小输出级信号通过供电电源对输入级的寄生反馈。1.1.由由MC1590构成的选频放大器构成的选频放大器： 器件器件MC1590具有工作频率高，不易自激的特点，并带有自动增益控制的功能。其具有工作频率高，不易自激的特点，并带有自动增益控制的功能。其内部结构为一个双端输入、双端输出的全差动式电路。内部结构为一个双端输入、双端输出的全差动式电路。 2.7 放大电路噪声放大电路噪声现现实实中中的的噪噪声声：听听广广播播时时, , 常常常常会会听听到到“沙沙沙沙”声声； 观观看看电电视视时时, , 常常常常会会看看到到“雪雪花花”似似的的背背景景或或波波纹纹线线, , 这这些些都都是是接接收收机机中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。中的放大器和其它元器件存在噪声的结果。噪噪声声的的影影响响： 噪噪声声对对有有用用信信号号的的接接收收产产生生了了干干扰扰, , 特特别别是是当当有有用用信信号号较较弱弱时时, , 噪噪声声的的影影响响就就更更为为突突出出, , 严严重重时时会会使使有有用用信信号号淹没在噪声之中而无法接收。淹没在噪声之中而无法接收。 干扰与噪声：干扰与噪声： 干扰一般指外部无用信号，可分为：干扰一般指外部无用信号，可分为： 自然干扰自然干扰-有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等有天电干扰、宇宙干扰和大地干扰等 人为干扰人为干扰-有工业干扰和无线电台的干扰等。有工业干扰和无线电台的干扰等。 噪声一般指内部无用信号，也可分为：噪声一般指内部无用信号，也可分为： 自然噪声自然噪声-有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。 人为人为噪声噪声-有交流亨声、感应噪声接触不良噪声等。有交流亨声、感应噪声接触不良噪声等。 *本小节主要讨论自然噪声本小节主要讨论自然噪声2.72.7 放大电路噪声放大电路噪声3.3.噪声度量与表示噪声度量与表示 - - 统计方法统计方法 方均值方均值方均值方均值单位电阻上的平均功率：单位电阻上的平均功率：一、噪声来源与特点一、噪声来源与特点一、噪声来源与特点一、噪声来源与特点：1.1.热噪声产生热噪声产生-是电路内部的自由电子热运动所产生。是电路内部的自由电子热运动所产生。 放大电路内部噪声主要来源于电路内的放大电路内部噪声主要来源于电路内的电阻热噪声电阻热噪声电阻热噪声电阻热噪声和和放大器件的噪声放大器件的噪声放大器件的噪声放大器件的噪声。2.2.热噪声特点热噪声特点-随机无规则、长时平均值为零随机无规则、长时平均值为零; 极宽的均匀频谱。极宽的均匀频谱。噪声功率噪声功率普密度普密度（一）电阻热噪声（一）电阻热噪声（一）电阻热噪声（一）电阻热噪声电阻热噪声电阻热噪声电阻热噪声电阻热噪声-热运动理论和实践证明，电阻热噪声功率普密度为热运动理论和实践证明，电阻热噪声功率普密度为（二）放大器件噪声（二）放大器件噪声（二）放大器件噪声（二）放大器件噪声-晶体管和场效应晶体管的噪声。1.1.晶体管的噪声：晶体管的噪声： 热噪声热噪声 晶体管中的电子不规则的热运动产生的热噪声。这类由电子热运动所产生的噪声，主要存在于rbb内。发射极和集电极电阻的热噪声一般很小可以忽略。 散粒噪声散粒噪声： 少数裁流子经PN结注入基区时是随机的量，即单位时间内注入的载流子数目不同，到达集电极的载流子数目也不同。由此引起的噪声叫散粒噪声。散粒噪声具体表现为发射极电流以及集电极电流的起伏现象。 分配噪声分配噪声 晶体管发射区注入到基区的少子中，一部分经过基区到达集电极形成集电极电流，一部分在基区复合，载流子复合时，其数量时多时少(存在起伏)。分配噪声就是集电极电流随基区载流子复合数量的变化不同所引起的噪声。即由发射极发出的栽流子分配到基极和集电极的数量随机变化而产生的噪声。 闪烁噪声闪烁噪声 它主要在低频范围产生影响(它的噪声频谱与频率 f 近似成反比)。它的产生原因目前尚有不同见解。（二）放大器件噪声（二）放大器件噪声-晶体管和场效应晶体管的噪声。 2.2.场效应晶体管的噪声：场效应晶体管的噪声： 场效应管漏、源之间的沟道电阻会产生热噪声热噪声。与一般电阻器不同，沟道电阻由于受栅源电压控制因而不是一个恒定电阻。这是场效应晶体管的主要噪声。 场效应管也存在散烁噪声散烁噪声。 3.3.减小噪声系数的措施：减小噪声系数的措施：选用低噪声的元器件低噪声的元器件、正确选择放大级的直流工作点直流工作点、选择合适的工作带宽合适的工作带宽、选用合适放大电路放大电路、降低放大器的工作温度工作温度、减少接收天线的馈线损耗馈线损耗。 IGn2CgdIDn2GDgmUgsYdsSCgs二、电阻噪声电路的计算：二、电阻噪声电路的计算：二、电阻噪声电路的计算：二、电阻噪声电路的计算：. .并联电阻的噪声计算：并联电阻的噪声计算：. .串联电阻的噪声计算：串联电阻的噪声计算：1.1.噪声电阻的等效噪声电阻的等效（如图）三、放大电路噪声的表示与计算：三、放大电路噪声的表示与计算：三、放大电路噪声的表示与计算：三、放大电路噪声的表示与计算： 输出端功率普分析输出端功率普分析: : 表明：表明：So(f )与横轴所夹面积与横轴所夹面积= 由图可见，放大器输出噪声强度与其由图可见，放大器输出噪声强度与其增益增益及及带宽带宽有关。有关。 放大器的噪声表示在不同的场合可用不同的方法：如有效噪声放大器的噪声表示在不同的场合可用不同的方法：如有效噪声带宽、噪声系数、噪声温度等。带宽、噪声系数、噪声温度等。 具有均匀功率普的噪声经过放大器后具有均匀功率普的噪声经过放大器后的输出噪声功率普变化如图。的输出噪声功率普变化如图。 输出噪声电压输出噪声电压: : （一）等效噪声带宽（一）等效噪声带宽（一）等效噪声带宽（一）等效噪声带宽 f fn n 具有均匀功率普的噪声经过放大器后，在输出端功率普如图示，不利于噪具有均匀功率普的噪声经过放大器后，在输出端功率普如图示，不利于噪声分析计算。声分析计算。按功率等效原则按功率等效原则( (面积相等面积相等),),定义一矩形。其高定义一矩形。其高= =S (fo ),其宽其宽=fn，则有，则有：等效噪等效噪声带宽声带宽fn讨论讨论：fn 取决于放大器自身参数取决于放大器自身参数例：单并联回路的等效噪声带宽为：例：单并联回路的等效噪声带宽为： 对输入均匀功率普噪声的放大器对输入均匀功率普噪声的放大器,可用可用fn来来计算其输出噪声。即：计算其输出噪声。即： fn与与2f0.7概念不同，但有一定关系。概念不同，但有一定关系。（二）（二）（二）（二） 噪声系数：噪声系数：噪声系数：噪声系数：1 1）定义：）定义：2 2）推理：）推理： 3 3）NF 讨论讨论： NF是描述放大器是描述放大器(二端口网络二端口网络)噪声的物理量。噪声的物理量。 噪声系数永远大于等于噪声系数永远大于等于1 1。二端口网络二端口网络2. 2. 2. 2. 噪声系数：噪声系数：噪声系数：噪声系数：RSun2Ri二二端端口口网网络络 4 4）用额定功率和额定功率增益来表示用额定功率和额定功率增益来表示NF :可见可见：NF用额定功率表示时，用额定功率表示时，APH和和Pni是仅与是仅与二端口网络自身相关的参数。二端口网络自身相关的参数。（三）（三）（三）（三） 噪声温度：噪声温度：噪声温度：噪声温度：把放大电路的内部噪声看做是由信号源内阻把放大电路的内部噪声看做是由信号源内阻RS 在温度为在温度为Ti时时所产生的噪声。即：在放大电路的输入端，虚设一个噪声源所产生的噪声。即：在放大电路的输入端，虚设一个噪声源上式中上式中T为室温，可认为为室温，可认为T290K。 上式常用来计算放大电路的噪声系数与噪声温度之间的转上式常用来计算放大电路的噪声系数与噪声温度之间的转换。放大电路的噪声系数较低时，用噪声温度来表征放大电路换。放大电路的噪声系数较低时，用噪声温度来表征放大电路的噪声性能是比较合适的。的噪声性能是比较合适的。讨论：讨论：讨论：讨论：电路内部噪声电路内部噪声（四）（四）（四）（四） 多级放大器噪声系数计算：多级放大器噪声系数计算：多级放大器噪声系数计算：多级放大器噪声系数计算： 一级放大器噪声计算：一级放大器噪声计算：RSun2RiAPHNFKTfn已知：已知：APH 、NF、fn则：则： 可见：在已知可见：在已知APH 、NF、fn后，就可计算出后，就可计算出PnoII 两级放大器噪声系数计算：两级放大器噪声系数计算：已知：已知： APH1 、NF1、 APH2 、NF2、 fn n 级放大器噪声系数：级放大器噪声系数： 由此式可知多级放大器总的噪声系数主要取决于由此式可知多级放大器总的噪声系数主要取决于前面两级前面两级前面两级前面两级，而和后面各级的噪声系数几乎没有关系。而和后面各级的噪声系数几乎没有关系。电路内部噪声电路内部噪声（五）（五）（五）（五） 无源二端口网络噪声系数：无源二端口网络噪声系数：无源二端口网络噪声系数：无源二端口网络噪声系数：RLRSun2Ri二端口网络APHR+jX 1.1.无源二端口网络：无源二端口网络： 无源二端口网络广泛应用于各种无线电设备中。例如接收机的输入回路输入回路、天线天线至接收机的传输线传输线以及LCR 滤波器等。2.2.无源二端口网络的无源二端口网络的 NF ：例例5（教材教材P35例例2-1）解：解：解：解：例例例例6:6: 如题图所示，虚线框内为一线性网络，如题图所示，虚线框内为一线性网络，如题图所示，虚线框内为一线性网络，如题图所示，虚线框内为一线性网络，GG为扩展通频带的电导。为扩展通频带的电导。为扩展通频带的电导。为扩展通频带的电导。请画出噪声等效电路，并求其噪声系数请画出噪声等效电路，并求其噪声系数请画出噪声等效电路，并求其噪声系数请画出噪声等效电路，并求其噪声系数N NF F。 GLGSisGLrC解：解：解：解：1)1)噪声等效电路噪声等效电路噪声等效电路噪声等效电路: :GLGSGLrCisins2in12in22in222)2)噪声系数噪声系数噪声系数噪声系数 N NF F: :信号源内阻噪声传送到负载上的信号源内阻噪声传送到负载上的信号源内阻噪声传送到负载上的信号源内阻噪声传送到负载上的: :线性网络及负载噪声分配到负载上的线性网络及负载噪声分配到负载上的线性网络及负载噪声分配到负载上的线性网络及负载噪声分配到负载上的: :一、掌握高频小信号放大器的功能、指标、分类及各自一、掌握高频小信号放大器的功能、指标、分类及各自的特点。的特点。二、掌握晶体管的高频特性二、掌握晶体管的高频特性三、三、掌握高频小信号放大器的基本电路组成与等效，及掌握高频小信号放大器的基本电路组成与等效，及基本性能分析，（基本指标及稳定性分析）基本性能分析，（基本指标及稳定性分析） 。四、四、了解其它形式高频小信号谐振放大器了解其它形式高频小信号谐振放大器, ,如如: :场效应管场效应管放大器、集成放大器、宽待放大器等。放大器、集成放大器、宽待放大器等。五、五、掌握掌握噪声分析方法噪声分析方法本章学习要求本章学习要求思考题思考题1： 1.画出三极管共射极混画出三极管共射极混型等效电路型等效电路,并说明每个参数的名称。并说明每个参数的名称。2.写出写出y参数方程，画出它的等效电路，并说明各参量的名称。参数方程，画出它的等效电路，并说明各参量的名称。3.说明说明f、fT、和、和fmax的物理意义。并说明它们之间的关系。的物理意义。并说明它们之间的关系。4.影响谐振放大器稳定性的因素是什么？反向传输导纳的物理含义是什么？影响谐振放大器稳定性的因素是什么？反向传输导纳的物理含义是什么？5.晶体管的截止频率晶体管的截止频率f是指当输出短路电流放大倍数是指当输出短路电流放大倍数|下降到低频下降到低频0的的时所对应的工作频率。时所对应的工作频率。6.矩形系数是表征放大器矩形系数是表征放大器好坏的一个物理量。好坏的一个物理量。7.设计一级小信号谐振放大器电路设计一级小信号谐振放大器电路,并说明各元件功能。并说明各元件功能。8.调幅接收机高、中放一般采用调幅接收机高、中放一般采用 （单、双单、双）调谐放大器，电视机高、）调谐放大器，电视机高、中放一班采用中放一班采用 （单、双单、双）调谐放大器或）调谐放大器或 （单、双单、双）。）。9.为什么晶体管在高频工作时要考虑单向化为什么晶体管在高频工作时要考虑单向化,而在低频工作时而在低频工作时,可以不必考虑可以不必考虑?10.调谐放大器不稳定的内部因素是由于调谐放大器不稳定的内部因素是由于引起引起,消除其影响消除其影响的方法有的方法有和和。11.晶体管和场效应管噪声的主要来源是哪些晶体管和场效应管噪声的主要来源是哪些?为什么场效应管内部噪声较小？为什么场效应管内部噪声较小？12.噪声系数有哪些表示和计算方法噪声系数有哪些表示和计算方法?13. 某信号的中心频率为某信号的中心频率为10.7MHs，信号，信号带宽为带宽为1MHz，信号幅度为信号幅度为1mV。若采用多级单调谐放大器来放大该信号，在。若采用多级单调谐放大器来放大该信号，在保证放大器输出信号不少于保证放大器输出信号不少于0.7V的情况下，需采用的情况下，需采用级增益为级增益为10的单调谐的单调谐放大器，单级放大器的通频带不少于放大器，单级放大器的通频带不少于，所构成的放大器增益为，所构成的放大器增益为。思考题思考题2： 13.13.小信号放大器常采用分压式偏置给晶体管提供基极直流偏置。并且小信号放大器常采用分压式偏置给晶体管提供基极直流偏置。并且, ,为保为保证偏置电压稳定，要求偏置电阻证偏置电压稳定，要求偏置电阻Rb1、Rb2要远小于要远小于晶体管输入电阻。但在电容晶体管输入电阻。但在电容耦合或变压器的放大器输入端，能保证交流信号的有效传输吗？耦合或变压器的放大器输入端，能保证交流信号的有效传输吗？ 若不能，又若不能，又如何解决此问题？如何解决此问题？ 14.14.选频放大器的特点是什么选频放大器的特点是什么? ?答：答：(1)(1)放大器具有良好的选频作用，属于窄带放大器。放大器的频率特性主放大器具有良好的选频作用，属于窄带放大器。放大器的频率特性主要决定于选频回路的特性和曲线。要决定于选频回路的特性和曲线。 (2)(2)当采用变压器耦合时，易实现阻抗匹配，增益较高。当采用变压器耦合时，易实现阻抗匹配，增益较高。 (3)(3)一般要加防止自激的中和电容和自动增益控制电路，以保证较高的稳一般要加防止自激的中和电容和自动增益控制电路，以保证较高的稳定度。定度。 15.15.高频小信号放大器在通信系统的收发设备中担当什么任务？高频小信号放大器在通信系统的收发设备中担当什么任务？ 16.16.宽频带放大器采用宽频带放大器采用 形式负载，窄带放大器采用形式负载，窄带放大器采用 形式负载。形式负载。 17.17.如下电路有何特点？如下电路有何特点？ 答：答：具有良好的单向化特性。具有良好的单向化特性。思考题思考题3： 18. 18. 如图所示调谐放大器电路中如图所示调谐放大器电路中C8和和C15的作用是的作用是 。信号来自信号来自混混 频频 器器习题：习题：1.设计一级小信号谐振放大器电路设计一级小信号谐振放大器电路,并说明各元件功能。并说明各元件功能。3.（教材教材教材教材P P P P习题习题习题习题2-12-1）2.（教材教材教材教材P P P P6 6习题习题习题习题2-102-10） 请先预习请先预习 下节课内容下节课内容: : Charpter 3 高频功率放大器高频功率放大器