[學(xué)習(xí)]高頻電子電路1.2.4王衛(wèi)東

1、2.2.4 高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性,實際上yre≠0，即輸出電壓可以反饋到輸入端，引起輸入電流的變化，從而可能使放大器工作不穩(wěn)定。如果這個反饋足夠大，且在相位上滿足正反饋條件，則會出現(xiàn)自激振蕩現(xiàn)象。,1. 共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益,,u'be,uce,由于內(nèi)反饋的存在，在放大器的輸入端將產(chǎn)生一個反饋電壓u'be，定義穩(wěn)定系數(shù)S:,S＝ube(jω)／u'be(jω),u'be(jω)= - yre

2、uce/ (YS+ yie)= - yreuce/ y1uce(jω)= - yfeube/ (yL+ yoe)= - yfeube/ y2,S＝ube(jω)／u'be(jω)= y1 y2/ yfeyre,當(dāng)S為正實數(shù)時，表明ube(jω)／u'be(jω)同相，滿足自激振蕩的相位條件。,當(dāng)|S |>1時，|ube(jω)|>| u'be(jω)|，不滿足振幅條件，放大器不會自激；當(dāng)|S |≤1

3、時，放大器不穩(wěn)定。,為使放大器遠(yuǎn)離自激狀態(tài)而穩(wěn)定地工作，單級放大器通常選|S |＝5～10。,2.2.4高頻調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性,1. 共發(fā)射極放大器的最大穩(wěn)定增益,當(dāng)晶體管的工作頻率遠(yuǎn)低于特征頻率fT時:,yfe≈|yfe|≈gm ,,yre≈jωCb'c，φre＝90o,經(jīng)推導(dǎo)得放大器的電壓增益與穩(wěn)定系數(shù)S的平方根成反比:,當(dāng)取S=1時，稱為臨界穩(wěn)定，其電壓增益稱為臨界穩(wěn)定電壓增益。,實際中常取S=5，此時電壓增益稱為最大穩(wěn)

4、定增益。即為,,討論： ① (Avo)s與f有關(guān)，f?(Avo)s?，f ?yre?內(nèi)反饋厲害。 ② 選管應(yīng)選 大些的為好 ③ (Avo)s只考慮內(nèi)部反饋，未考慮外部反饋。,當(dāng)S = 5時，,(Avo)s是保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益，稱為穩(wěn)定電壓增益，為保證放大器穩(wěn)定工作，Avo不允許超過(Avo)s。,2. 提高放大器的穩(wěn)定性的方法,一是從晶體管本身想辦法，減小其反向

5、傳輸導(dǎo)納yre的值。,二是從電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，具體方法有中和法與失配法。,中和法通過在晶體管的輸出端與輸入端之間引入一個附加的外部反饋電路(中和電路)，來抵消晶體管內(nèi)部參數(shù)yre的反饋作用。,用一個電容CN來抵消yre的虛部(反饋電容)的影響，就可達(dá)到中和的目的。,固定的中和電容CN只能在某一個頻率點起到完全中和的作用，對其它頻率只能有部分中和作用。中和電路的效果很有限。,2. 提高放大器的穩(wěn)定性的方法,失配

6、法通過增大負(fù)載電導(dǎo)YL，進而增大總回路電導(dǎo)，使輸出電路嚴(yán)重失配，失配法以犧牲增益來換取電路的穩(wěn)定。,用兩只晶體管按共發(fā)一共基方式連接成一個復(fù)合管是經(jīng)常采用的一種失配法。,由于共基電路的輸入導(dǎo)納較大，當(dāng)它和輸出導(dǎo)納較小的共發(fā)電路連接時，相當(dāng)于增大共發(fā)電路的負(fù)載導(dǎo)納而使之失配，從而使共發(fā)晶體管內(nèi)部反饋減弱，穩(wěn)定性大大提高。,共發(fā)電路在負(fù)載導(dǎo)納很大的情況下，雖然電壓增益減小，但電流增益仍較大；而共基電路雖然電流增益接近1，但電壓增益卻較大。所

7、以二者級聯(lián)后，互相補償，電壓增益和電流增益都比較大，而且共發(fā)一共基電路的上限頻率很高。,返回,繼續(xù),,由于yre的存在，晶體管是一個雙向的器件，增強放大器的穩(wěn)定性可以考慮晶體管的單向化。 　　單向化的方法有： 　　⑴中和法 消除yre的反饋 　　⑵失配法 使GL或gs的數(shù)值增大，因而使輸入和輸出回路與晶體管匹配。 　　在實際運用中，中和法是外加一個電容抵消正反饋電容的作用失配法： 信號源內(nèi)阻不與晶體管輸入阻

8、抗匹配； 晶體管輸出端負(fù)載不與晶體管的輸出阻抗匹配。 即以犧牲電壓增益來換取放大器的穩(wěn)定性,,(1) 中和法： 在放大器線路中插入一個外加的反饋電路，使它的作用 恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。 具體線路：,,電橋平衡時，CD兩端的回路電壓 不會反映到AB兩端, 即對應(yīng)兩邊阻抗之比相等。,,3. 中和法與失配法比較 中和法： 優(yōu)點：簡單，增益高 缺點：① 只能在一個頻率

9、上完全中和，不適合寬帶 　　?、?因為晶體管離散性大，實際調(diào)整麻煩，不適于批量生產(chǎn)。 　　?、?采用中和對放大器由于溫度等原因引起各種參數(shù)變化沒有改善效果。 失配法： 優(yōu)點：① 性能穩(wěn)定，能改善各種參數(shù)變化的影響； 　　?、?頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作； 　　?、?生產(chǎn)過程中無需調(diào)整，適于大量生產(chǎn)。 缺點：增益低。,,器件MC1590具有工作頻率高，不易自激的特點，并帶有自動增益控制的功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個雙端輸入

10、、雙端輸出的全差動式電路。,器件的輸入和輸出各有一個單諧振回路。輸入信號V1通過隔直流電容C4加到輸入端的引腳“1”，另一輸入端的引腳“3”通過電容C3交流接地，輸出端之一的引腳“6”連接電源正端，并通過電容C5交流接地，故電路是單端輸入、單端輸出。由L3和C6構(gòu)成去耦濾波器，減小輸出級信號通過供電電源對輸入級的寄生反饋。,,MC1110集成塊是一種適合于放大頻率高達(dá)100MHz信號的射極耦合放大電路，其內(nèi)部電路及由它制成的100MHz

11、調(diào)諧放大器的實用電路如圖所示。 　　片內(nèi)電路如虛線框內(nèi)所示，兩只晶體管VT1和VT2組成共集一共基組合放大電路，使電路的上限截止頻率得以提高，且輸入、輸出阻抗均較高，故對外接調(diào)諧回路的影響減小。,,,片內(nèi)電容C約30pF，跨接在VT1的集電極與VT2的基極之間，對于100MHz以上的工作頻率，C的容抗較小，以構(gòu)成這兩極間的高頻短路，使VT1的集電極在管內(nèi)經(jīng)C至VT2的基極，形成良好的高頻接地，實現(xiàn)共集—共基（CC—CB）放大對。 　

12、　由C1、C2、L1構(gòu)成的回路調(diào)諧于信號頻率，為了減弱信號源對回路的影響，信號是部分接入的。 　　L2、C3、C4組成并聯(lián)諧振回路，RL是負(fù)載，阻值較小，也是部分接入回路的。,,本 章 小 結(jié),一、高頻小信號放大器是通常分為諧振放大器和非諧振放大器，諧振放大器的負(fù)載為串、并聯(lián)諧振回路或耦合回路。 　　二、小信號諧振放大器的選頻性能可由通頻帶和選擇性兩個質(zhì)量指標(biāo)來衡量。用矩形系數(shù)可以衡量實際幅頻特性接按近理想

13、幅頻特性的程度，矩形系數(shù)越接近于1，則諧振放大器的選擇性愈好。,,三、高頻小信號放大器由于信號小，可以認(rèn)為它工作在管子的線性范圍內(nèi)，常采用有源線性四端網(wǎng)絡(luò)進行分析。Y參數(shù)等效電路和混合?等效電路是描述晶體管工作狀況的重要模型。 　　Y參數(shù)與混合?參數(shù)有對應(yīng)關(guān)系，Y參數(shù)不僅與靜態(tài)工作點有關(guān)，而且是工作頻率的函數(shù)。 　　四、單級單調(diào)諧放大器是小信號放大器的基本電路，其電壓增益主要決定于管子的參數(shù)、信號源和負(fù)載，為了提高電壓增益，諧振回

14、路與信號源和負(fù)載的連接常采用部分接入方式。,,,五、由于晶體管內(nèi)部存在反向傳輸導(dǎo)納Yre，使晶體管成為雙向器件，在一定頻率下使回路的總電導(dǎo)為零，這時放大器會產(chǎn)生自激。 　　為了克服自激常采用“中和法”和“失配法”使晶體管單向化。保持放大器穩(wěn)定工作所允許的電壓增益稱為穩(wěn)定電壓增益，用(Avo)s表示，(Avo)s只考慮了內(nèi)部反饋，未考慮外部其他原因引起的反饋。 　　六、非調(diào)諧式放大器由各種濾波器和線性放大器組成，它的選擇性主要決定于濾

15、波器，這類放大器的穩(wěn)定性較好。,,3-1 一單調(diào)諧回路放大器如圖， 已知：N12=5匝，N23=5匝，N45=5匝，晶體管的 =40mS，回路通頻帶為12kHz， ， 求：,1) 畫出高頻交流等效電路，并計算Av0； 2) 若不并聯(lián)R4，求Avo， ，并說明R4的作用； 3) 不采用R4，若采用中和法使其穩(wěn)定工作，問中和電容應(yīng)如何接入？,接入系數(shù),,(

16、2) 不并聯(lián)R4，則,并聯(lián)R4后，使損耗增大， 值降低，通頻帶加寬，放大器增益降低，但可使放大器工作穩(wěn)定性提高。,(3) 假設(shè)中和電容為CN，應(yīng)如圖所示接入電路。,,3-2 某單調(diào)諧放大器如圖所示，工作頻率為2MHz，回路電感L=200?H， 晶體管的正向傳輸導(dǎo)納 ，反向傳輸導(dǎo)納 ， 取穩(wěn)定系數(shù) S

17、=5，接入系數(shù) ， 求：1）A點的諧振電壓放大倍數(shù) 2）B點的諧振電壓放大倍數(shù) 3）回路的有載QL=？ 4）回路的通頻帶 =？,1) 因為式 即是指A點穩(wěn)定的諧振增益， 而反向傳輸導(dǎo)納

18、 ，所以 2) B點穩(wěn)定的諧振電壓增益應(yīng)將A點增益折合到回路端點，再折合到B點，,,,3) 回路的有載 此時的 應(yīng)由穩(wěn)定電壓增益求得 即,4) 回路的通頻帶,例 3-1 在圖 中，設(shè)工作頻率 f =30MHz ，晶體管的正向傳輸導(dǎo)納 |

19、 y fe | =58.3ms ， g ie =1.2ms, C ie =12PF, g oe =400 m s, C oe =9.5pF ，回路電感 L =1.4 m H ，接入系數(shù) P 1 =1 ， P 2 =0.3 空載品質(zhì)因數(shù) Q 0 =100 （假設(shè) y re =0 ） 求 ： 單級放大器諧振時的電壓增益    ，通頻帶 2 D f 0.7 ， 諧振時回路外接電容 C 。,解 ： 因為回路諧振