LC谐振放大电路论文解读（推荐阅读）

第一篇：LC谐振放大电路论文解读

LC 谐振放大器(D 题 摘 要

本题旨在设计一种满足增益、特定带宽、低功耗等条件的 LC 谐振放大器, 故本系统谐振放大部分采用多级谐振放大并结合 OPA355集成运放实现窄带,高 增益,低压低功耗的谐振放大功能,采用 π型滤波和 HT7136稳压管制作稳压电 源,输出作纯净波形作为电源部分。

LC 谐振放大器(D 题 1系统方案论证

本题要求设计并制作低压(直流 3.6V、低功耗(100mA以内 LC 谐振放大器。根据题目要求,本系统主要由衰 减器模块、LC 谐振放大模块、集成运放模块、自动增益控制(AGC 模块和电源模块组成,下面分别论证上述几个 模块的设计方案和系统的总体方案。

1.1 衰减器模块方案选择 方案一: π型衰减器 方案二: T型衰减器 方案三: 桥 T 型

综合上述三种方案, T 型与 π型都较易实现并且计算容易,故本系统选用 π型衰减器来实现系统输入信号的衰 减。

1.2 LC谐振放大器模块方案选择

方案一: 采用双调谐回路谐振放大器。因为本题要求矩形系数尽可能小,该谐振回路具有频带较宽、选择性较好 的优点。优点是矩形系数低,较单调谐更易实现该条件,缺点是调试难度较大,放大倍数不易实现。

方案二:采用多级单调谐回路谐振放大器。由于本题要求增益较大,单级单调谐回路无法满足该增益要求,故采用 多级单调谐回路谐振放大器,其特点是增益大,但选择性差,通频带与增益矛盾突出,且多级容易引起自激振荡。方案三:采用 OPA355运放电路。运算放大电路进行信号的放大,放大倍数大,更易达到本题所要求增益指标,前 级结合双调谐滤波器进行选频滤波。但采用运放会有频带无法达到指标的问题。

方案四:综合 LC 多级单调谐放大和集成运放电路。多级单调谐放大回路易满足频带要求,而集成运放电路易满足 增益要求,该电路结合二者优点。

综合上述四种方案,本设计选择方案四-综合 LC 多级单调谐放大和集成运放电路。

1.3 自动增益控制的方案比较与选择

方案一:采用单片机或 FPGA 电路进行自动增益控制,其优点是可扩展功能丰富,性能稳定,但缺点是单片机周边 电路设计复杂、软件设计繁杂,不便于设计。

方案二:采用 LM358硬件电路设计,通过 LM358芯片及滑阻对信号大小变化进行相应的自动增益调节,电路设计简

单,可实行性大,易于实现。

综合上述两种方案,本设计选择方案二。1.4 电源模块的方案比较与选择 方案一:变压器与稳压、滤波电路

变压器经稳压管等器件输出直流 3.6V。采用变压器的电源模块,可承受较大电流(最大可达 1.5A ,满足实验 中可能出现的大电流情况。市电中,除了纹波可能影响放大电路等高频模块的工作,市电中因电涌等情况,也可能 影响模块工作,因此采用此方案时必须加入滤波电路。在设计的方案中,除了采用常见的大电容 +小电容滤波外, 需再加入 π型滤波电路,以保证输出的电流趋于纯净,保证放大电路正常、稳定工作。7805稳压管及其周边电路满 足电路 100mA 的电流需求。其整体流程见图 1.3.1。

图 1.4.1 电源模块流程 方案二:电池供电。

通过三节镍氢电池(每节 1.2V 串联或单颗 3.6V 锂离子电池,组成 3.6V 电源。电池提供的电源相比方案一更 为纯净,不会因为 220V 交流市电中的杂波而影响放大电路等模块的工作。但是电池的放电电压会随着时间而降低, 除非另行设计电池电压 /电流保护模块,否则当电压低于一定值后,电路将无法正常工作或损坏。在带载为电动马 达的情况下,三洋 2500mAh 镍氢充电电池放电曲线如图 1.3.2,因此不适合本系统使用。

图 1.4.2 综合考虑后,决定采用方案一-变压器与稳压、滤波电路。1.5 系统的总体方案

根据系统设计要求和各功能模块的方案选择,本系统的总体设计方案原理框图如图 1.5.1所示。

输入信号经衰减器衰减量 40dB 后,进入总共三级三极管放大,后经集成运放放大后输出。

图 1.5.1 系统整体框图 2系统理论分析与计算

2.1 系统增益的分析和计算

本系统需满足不小于 60dB 的增益,即本系统设计增益放大倍数不小于 1000倍 有 Au=Vo/Vi 2.1.1 单级放大器的增益

单调谐回路放大器是由单调谐回路作为交流负载的放大器,通过 LC 谐振进行选频放大。

由

计算 Q 值: 计算电压增益: 2.1.2多级放大器的增益

从对单管单调谐放大器的分析可知 , 其电压增益取决于晶体管参数、回路与负载特性及接入系数等 , 所以受到

一定的限制。如果要进一步增大电压增益 , 可采用多级放大器。级联后的放大器的增益、通频带和选择性都将发生 变化,且多级单调谐放大器的谐振频率相同 , 均为信号的中心频率。

由单调谐回路放大器电压增益计算公式得:

2.2 AGC电路的分析和计算

一种自动调节系统,其作用是通过环路自身的调解,使输入、输出之间保持某种预定的关系。

用于提高技术性能指标或实现某些特

定功能。在本放大电路中作为负反馈电路使用,可以增加 带宽, 减小失真,提高电路的稳定性。AGC 控制范围大于 40 dB

AGC 控制范围为 20log(V omin/V imin-20log(V omax/V imax(dB 2.3 放大器的带宽与矩形系数计算(1、m 级放大器的带宽:

(2、放大器矩形系数:

当级数 m 增加时,放大器的矩形系数有所改善,但这种改善是有限度的。多级放大器级数越多,矩形系数越小,与理想矩形特性越接近。2.3.1 选频回路参数计算 选频网络: 根据 可计算得到 15MHZ 选频网络参数,令 C=100P 可得 L ≈ 1uF f0=15MHz 3电路设计 3.1衰减器电路设计

衰减器电路如图 1所示, π型滤波器

图 3.1 衰减器电路 3.2 放大电路设计 放大电路如图 3.2所示:(1、多级单调谐振放大器如图 3.2.1:

图 3.2.1 多级单调谐振荡放大器

由四个单级单调谐电路组成,逐级放大,需仔细调节 LC 谐振网络,否则易引起自激振荡,调试时常需以牺牲 增益倍数避免自激振荡,且每级经过耦合电容都有一定程度的衰减,故放大倍数与理论值相差较远。(2、OPA355谐振运放电路如图 3.2.2 :

图 3.2.2 – OPA355谐振运放电路

使用高速运放 OPA355构成谐振运算放大器,具有高增益,带宽选择性好的特点。通过调节两个电感和精调电 阻对信号进行放大。

3.3稳压电源电路设计

电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供 3.6V 稳定直流电压,确保电路的正常稳定工作。

这部分电路比较简单,都采用三端稳压管实现,中间结合 π型滤波器,提供纯净电源;使用 HT7136对整流后的波 进行稳压。其原理图如图 3.3

所示: 图 3.3 稳压电源电路 3.4系统总体电路

系统电路原理图如图 3.4所示(不包含电源模块 :

图 3.4 系统总体电路

3.5 输出最大不失真电压及功耗的设计 输出最大不失真电压 :40mv 功耗: 工作电压 3.6V

工作电流 0.04A 功耗小于 360W ,符合题意 4测试方案与测试结果 4.1测试方法与仪器

1、硬件联调

2、测试仪器

测试仪器: 100MHz模拟示波器、直流电源供应器、高频信号发生器、扫频仪

3、测试方法

(1、接上变压器启动电源,为系统提供 3.6V 的稳定电源;(2、用高频信号发生器输入 5mv 信号进入衰减器;(3、示波器探针探测放大电路各级输出口,调试各级增益以及谐振频率,逐级调试,直至完整系统电路最后 输出口。

(4、改变高频信号发生器输入幅值,调节 AGC 模块,以调节电路增益的变化。4.2 测试结果及分析 4.3.1测试结果(数据 1.电压增益测试数据

电压增益测试数据如表 1所示: 表 1

2.谐振放大器幅频特性 幅频特性测试数据如表 2所示: 表 4.3.2测试结果分析与结论

根据上述测试数据,可以得出以下结论:

1、输入信号在 15MHz 左右的时候的增益最大

2、信号通频带较窄,基本符合题设要求

综上所述, 本设计达到基本要求的所有要求和发挥部分的(2、(3 要求。此外, 系统整体功耗仅 180mW(50mA *3.6V=180mW ,功耗较小,属发挥部分(4的要求。

附录 1 :电路原理图

附录 1.1 放大电路原理图

附录 1.2 自动增益控制(AGC 原理图

附录 1.3 电源模块原理图

附录 1.4 衰减器原理图 附录 2:PCB

板

附录 2.1 放大电路及自动增益控制(AGC PCB 图

附录 2.2 电源模块 PCB 图

华侨大学厦门工学院 电子信息工程系 2011 年电子设计竞赛 内部版 附录 2.3 衰减器 PCB 图 10

第二篇：基于multisim的谐振放大电路

学校编码： 分类号 密级 学号： UDC

本科毕业论文(设计)

基于

multisim的谐振放大电路

学生姓名：郝红日 所属院部：物理与电子信息

专 业：电子信息 指导教师：曹树伟

****年**月**日

基于multisim的谐振放大电路

郝红日

赤峰学院物理学院 赤峰 024000 摘要

论文主要介绍了EDA 软件Multisim的功能和特点,并利用其先进的高频仿功能对丙类谐振功率放大器进行了仿真研究,给出了其各种外部特性仿真分析结果,实现了其功能验证.该实例充分表明,Multisim可为高频电子电路的分析、设计和优化提供一个快捷、高效的新途径仿真结果直观、精确，很好地验证了理论。该软件有强大的仿真和分析功能，在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠，而且具有逼近真实电路的效果。

关键词 Multisim；仿真分析；谐振放大电路

一引言

Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

二谐振放大电路原理

谐振电路原理图中的LC并联谐振回路用电阻Rc代替，就是典型的共发射极电路。它的电压放大倍数是Au=βRc/rbe(这里是其绝对值，没有考虑相位问题)。由于Rc对所有的频率分量都呈现出相同的阻值(阻抗)，故这个电路没有频率选择作用(即在很宽的频率范围内，其放大倍数是一样的)。若Rc用LC并联谐振回路代替，由于谐振阻抗的频率特性，使得在谐振频率点及左右极小的频率范围内呈现出很高的阻抗，使电路的电压放大倍数很高，而离开谐振点的其他频率范围都呈现出极低的阻抗(理想状态下可以看做为零)，使电压放大倍数接近于零，于是这个放大器就有了对某一频率有选择性的放大特性，称为谐振放大器。

三相关计算 1中心平率

回路的谐振频率表达式

f012lc

L为调谐回路电感线圈的电感量 2通频带

C

为调谐回路的总电容

由于谐振回路的选作用，当工作频率偏离谐振频率时放大器的电压放大倍数下降，习惯，频上称电压放大倍数av下降到谐振电压放大倍数Avo的 0.707 倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带带宽BW，表达式为

BW2f0.7f0q

lq为谐振回l的有载品质因数

路

由于回路失调后电压放大倍数下降所以得

bwfhfl2f0.7

3阻抗

zrjx

四Multisim的特点

直观的图形界面：整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。

(2)丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件库，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件，且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还可通过liT获得元件模型的扩充和更新服务。(3)丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。尤其与EWB不同的是：所有仪器均可多台同时调用。4)完备的分析手段：除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外，Multisim 新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。网络分析仪和频谱分析仪。(5)强大的仿真能力：既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真，也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF)电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印。本次设计电路就是利用multisim软件进行绘图并仿真。

五仿真电路

1仿真电路图如下

2变压器参数设置n=3.25

EWB V ersion 4-Transformer Model

* n= 3.25 Le= 1e-012 Lm= 4.22e-007 Rp= 1e-006 Rs= 1e-006 Rp 1 6 1e-006ohm Rs1 10 3 1e-006ohm Rs2 11 5 5e-007ohm Le 6 7 1e-012H Lm 7 2 6.5e-006H E1 9 8 7 2 0.1539 E2 8 4 7 2 0.1539 V1 9 10 DC 0V V2 8 11 DC 0V

F1 7 2 V1 0.307692 F2 7 2 V2 0.307692 3测试谐振电压增益Auo、谐振频率fo、通频带等技术指标 测试幅度频特性曲线

根据图幅频特性曲线，读出谐振电压增益Auo= 162.4，谐振频率fo= 55.6MHz

4测试通频带

根据图幅频特性曲线，读出fH= 63.3013MHz，fL= 48.8198 MHz，BW0.7= 14.4815 MHz CH1-输入波形，CH2-输出波形

直流分析，读出三极管vb=4.668v ve=4.015，vc=12，三极管工作在放大区。

六 结语； 1，高频谐振放大器是用于无失真的放大某一频率范围的信号。其频带宽度可分为窄带放宽带放大器，而最常用的为窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼高频电子线路课程设计具阻变换和选频滤波功能。高频谐振放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。谐振放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。以理论分析为依据，本设计以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配

2，EDA就是“Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。参考文献

邱关源 罗先觉 电路5版 高等教育出版社 童师白 模拟电子技术 高等教育出版社

第三篇：高频小信号谐振放大电路(打印版)

长 春 工 程 学 院

高频电子线路 课程设计（论文）

题目：

高频小信号放大电路设计

学

院：

电子与信息工程学院

专业班级：

电子0942班

学

号：

20号、31号、9号、26号

学生姓名：

指导教师：

起止时间：

2011.9.22~2011.10.20

电气与信息学院

和谐

勤奋

求是

创新

内 容 摘 要

高频小信号谐振放大电路

摘要:掌握高频小信号谐振放大器的工程设计方法,谐振回路的调谐方法,放大器的各项技术指标的测试方法及高频情况下的各种分布参数对电路性能的影响,表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标由谐振频率fo,谐振电压放大倍数Avo,放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1）。

关键词： 1.谐振频率 放大器的谐振回路谐振时所对应的频率f0称为谐振频率。

2.电压增益 放大器的谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益（放大倍数）

3.通频带 由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW。

4.矩形系数 谐振放大器的选择性可由谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示矩形系数Kr0.1为电压放大倍数下降到0.1Avo时对应的频率范围与电压放大倍数下降到0.707Avo时对应的频率偏离之比。

工作计划：

1.确定电路形式。

2.设置静态工作点。3.计算谐振回路的参数。

4.确定输入耦合回路及高频滤波电容。

content of marketing plan

Resonant frequency small-signal amplifier Abstract: High-frequency small-signal resonance amplifier master of engineering design methods, resonant circuit tuning method, the technical specifications of the amplifier test methods and high-frequency parameters of various distributions in case of impact on circuit performance and characterization of high-frequency small-signal the main performance indicators of the resonant amplifier from the resonant frequency fo, the resonant voltage gain Avo, the amplifier passband BW and selective(usually rectangular coefficient Kr0.1).Keywords: 1 resonant circuit resonant frequency amplifier corresponding to the resonance frequency f0 is called the resonant frequency.2 the resonant circuit voltage gain of the amplifier corresponding to the resonance voltage gain Avo called resonant amplifier voltage gain(magnification)3 pass-band frequency selection as the role of the resonant circuit when the frequency deviation from the resonant frequency, the amplifier voltage gain drop, used to call down to the voltage gain Av resonant voltage gain Avo of 0.707 times the frequency range corresponding to known as the amplifier passband BW.4 rectangular resonant amplifier selectivity coefficient by coefficient Kr0.1 resonance curve of the rectangle to represent a rectangle for the voltage gain coefficient Kr0.1 down to 0.1Avo corresponding to the frequency range and voltage gain drops to 0.707Avo the frequency corresponding to deviation of the ratio.Work plan: 1 to determine the circuit form.2 set the quiescent operating point.3 calculate the resonant circuit parameters.4 Make sure the input coupling loop and high frequency filter capacitor.设计任务说明

一、设计目的

1.了解LC串联谐振回路和并联谐振回路的选频原理和回路参数对回路特性的影响；

2.掌握高频单调谐放大器的构成和工作原理；

3.掌握高频单调谐放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计； 4.掌握高频单调放大器的设计方案和测试方法。

二、主要技术指标及要求

1.技术指标

已知：电源电压Vcc12V，负载电阻RL1K条件下要求： 1)中心频率：f015MHz； 2)电压增益：40~60dB；

3)通频带：通频带B=2f0300KHz； 4)输入阻抗：Z≥50Ω。2.设计要求

1)设计高频小信号谐振放大电路；

2)根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； 3)写出设计报告。

目 录

第一章 简述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

1.1 论述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 第二章 总体方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1 设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2总体方案简述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 第三章电路的基本原理及电路的设计„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.1电路的基本原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.2 主要性能指标及测试方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.3 电路的设计与参数的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.3.1 电路的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3.3.2参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 第四章 心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 4.1 心得体会 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 附录 元件清单 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

第一章

简述

1.1 论述

高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。

高频小信号放大器的分类：

按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器;按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。

第二章 总体方案

2.1 设计要求

已知条件：电源电压Vcc12V，负载电阻RL1K，高频三极管3DJ6。主要技术指标：中心频率f015MHz，电压增益Auo(40~60)dB(100倍~1000倍)，通频带B=2f0300KHz，输入阻抗：Z≥50Ω。课程设计要求：要求有课程设计说明书。

2.2 总体方案简述

高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：

（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽

=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。

（4）阻抗匹配。第三章

电路的基本原理及电路的设计

3.1 电路基本原理

图3-1-1所示电路为共发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻方法与低频单管放大器相同。

和

以及

决定，其计算

图3-1-1

放大器在谐振时的等效电路如图3-1-2所示，晶体管的4个y参数分别如下：

输入导纳：

输出导纳：

正向传输导纳：

反向传输导纳： 式中，为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为：

为发射结电导，与晶体管的电流放大系数及有关，其关系为

为基极体电阻，一般为几十欧姆；射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

为集电极电容，一般为几皮法；为发

图3-1-2

，电流放大系数有晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作点的电流关外，还与工作角频率w有关。晶体管手册中给出了的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。

图3-1-2所示的等效电路中，为晶体管的集电极接入系数，即

式中，为电感L线圈的总匝数，且匝数比，即

；为输出变压器的副边与原边式中，为副边总匝数。

。通常小信号谐振放大器的下。

为谐振放大器输出负载的电导，一级仍为晶体管谐振放大器，则

将是下一级晶体管的输入电导由图3-1-2可见，并联谐振回路的总电导的表达式为

式中，为LC回路本身的损耗电导。

3.2主要性能指标及测量方法

表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率，放大器的通频带粗略测各项指标。，谐振电压放大系数

及选择性（通常用矩形系数Kr0.1），采用3-2-1所示电路可以

图3-2-1 输入信号信号由高频小信号发生器提供，高频电压表，分别用于测量2输入的值，示与输出信号的值。直流毫安表mA用于测量放大器的集电极电流波器监测负载

1.谐振频率 两端输出波形。谐振放大器的性能指标及测量方法如下。

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率称为谐振频率。的表达式为：

式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；达式为：

式中，谐振频率为晶体管的输出电容；

为晶体管的输入电容。，输出电压为几毫

为谐路的总电容，的表的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表

指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。

2.电压增益

放大器的谐振回路所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益.表达式为： 的的测量电路如图3-2-1所示，测量条件是放大器的谐振回路处于谐振状态。计算公式如下：

3.通频带

由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av下降到谐振电压放大倍数率范围称为放大器的通频带BW，其表达式为： 的0.707倍时所对应的频

式中，为谐振放大器的有载品质因素。

分析表明，放大器的谐振电压放大倍数与通频带的关系为：

上式说明，当晶体管通频带确定，且回路总电容

为定值时，谐振电压放大倍数

与的乘积为一常数。

通频带的测量电路如图3-2-1所示。可通过测量放大器的频率特性曲线来求通频带。采用逐点法的测量步骤是：先使调谐放大器的谐振回路产生谐振，记下此时的与，然后改变高频信号发生器的频率（保持Vs不变），并测出对应的电压放大倍数Av，由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图3-3-2所示：

图3-2-2 由BW得表达式可知：

通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用电容量。4.矩形系数

谐振放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数形系数0.707 为电压放大倍数下降到0.1时对应的频率偏移之比，即

上式表明，矩形系数

越接近1，临近波道的选择性越好，滤除干扰信号的能力越强。

来表示，如图3-2-2所示，矩

较大的晶体管外，还应尽量减少调谐回路的总

时对应的频率范围与电压放大倍数下降到可以通过测量图3-2-2所示的谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形波系数

3.3 电路的设计与参数计算 3.3.1 电路的确定

电路形式如图3-3-1所示。

图 3-3-1

3.3.2参数计算

已知参数要求与晶体管3DJ6参数为(1)设置静态工作点

f MHz T  250，β=50。rbb70，Cbc3pF，取

IEQ=1mA, VEQ=1.5V, VCEQ=7.5V, 则

REVEQIEQVBQ1.5K VBQ6ICQ

RB26IBQ18.3K ，取标称值18KΩ

RB1VCCVBQVBQRB255.6K

RB1可用30kΩ电阻和100kΩ电位器串联,以便调整静态工作点。

(2)计算谐振回路参数 {gbe}mS{IE}mA0.77mS

26mV

{gm}mS{IE}mA38mS 26mV

下面计算4个y参数，yie

因为yiegiejCie, 所以

gie0.70mS，rie

yoegbejCbe0.70mSj1.5mS，由此可得yie1.66mS

1rbb(gbejCbe)1.5mS11k，Cie2.2pF giejCbcrbbgmjCbc0.02mSj0.5mS由此可得yoe0.5mS，1rbb(gbejCbe)，Z112000Ω＞50Ω。YOyoe所以可知输出阻抗：

因为yoegoejCoe，所以

goe0.02mS，Coe

yfe

0.5mS7.0pF

gm37mSj4.1mS由此可得：yfe37.2mS

1rbb(gbejCbe),由中心频率f015MHz，通频带B=2f0300KHz，则回路的有载品质因数得：

QLfo50 B.设定回路的空载品质因数:

C

再计算回路电容为：

的电容串联。

回路中的自损耗电导为： go=200,回路电感:L=5.6

120.1pF

(2f0)2L,故回路总电容为:，故可采取两个标称值为39pF

119.4210-6SRoQo2foL

则回路总电导：

再设定晶体管的集电极接入系数则根据公式可得，即：

Auo由分贝表示电压增益

综合以上理论分析可知，计算求出的单级放大器谐振时的电压增益满足设计要求。但若要验证设计是否能够在实验室条件下工作，还需要搭建电路进行实际操作，所以此方案还有待于进一步的实验验证。

(3)确定输入耦合回路及高频滤波电容

高频小信号谐振放大器的输入耦合回路通常是指变压器耦合的谐振回路。由于输入变压器原边谐振回路与放大器谐振回路的谐振频率相等，也可以直接采用电容耦合，p1p2yfeg109.7

为

2，输出变压器3的副边与原边匝数比

1为，6。

高频耦合电容一般选择瓷片电容。

第四章 心得与体会

4.1 心得与体会

本次课程设计的完成，收获颇多，巩固和加深了对电子线路基本知识的理解，提高了综合运用所学知识的能力。通过此次电路设计让我们学会初步掌握了简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些实践中的知识，比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻和电容值的选择）；元器件的等效替换。

在本课程设计中，是我的动手能力有了更进一步的提高，巩固了已学的理论知识。高频电路课程设计相对于以前的模电课程设计来更有难度，更有挑战。

此次课程设计中不但考查了我们对高频电子线路的了解程度，更进一步的使我们更深刻的认识了高频电子线路这门课程在实际中的应用和在电子领域的重要性。在此次设计时我们也遇到了不少的困难和问题，但在同伴们的共同努力下，辛苦的去钻研，去学习，最终都克服了这些困难，使问题得到了解决。其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须自己查找相关资料，利用图书馆和网络，这是一个比较辛苦和漫长的过程，你必须从无数的信息中分离出对于你有用的，然后加以整理，最后才学习到变为自己的并用到设计中的问题去。

通过这次课程设计，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。也为后续课程的学习打下了实践的基础。提高了我们发现问题和解决问题的能力及对相关问题资料查找、分析、筛选、整合的能力。

总而言之，从此次电路设计过程中我们受益匪浅。

参考文献

[1]王卫东.高频电子电路（第二版）.电子工业出版社 2004.[2] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）.高等教育出版社 2006.致谢

本次课程设计，能够顺利的完成，多亏老师和同学的指导和帮助。

放大器的设计及制作在所有课题里是相对简单的，但实际做起来并没有我们想的那么容易。在原理图与参数的设计的过程中，我们遇到了很大的困难，特别是在参数设置时，相对低频放大，高频放大的参数设置要复杂的多，我们遇到了许多的问题，经过我们组的成员共同努力，和同学们的交流和耐心的指导，我们才顺利完成任务，在此我我们向他表示我们衷心的感谢。

课程设计的完成，感谢老师的耐心指导帮助，在老师的严格要求下，这次的实际操作让我学到了很多从书本上学不到却终身受益的知识，良好的学习习惯，端正的学习态度。这为我以后的学习和工作打下了良好的基础，更好的去面对社会，适应社会，在此，再次向老师献上我们最真诚的谢意，“老师您辛苦了”！

在此特别感谢姜航老师对我们的耐心教学及环环引导让我们对高频电子线路设计的学习变得生动有趣！

附录

元件清单

元件名称 元件大小 元件数量

电阻 30KΩ 一个

电阻 18K 电阻 1.5k 电阻 1k 电位器 100K 电容 1000pF 电容 0.01uF 电容 0.033uF 瓷片电容 39pF 三级管3DJ6

Ω Ω Ω Ω 一个 一个 一个 一个 一个 一个 一个

两个

一个

第四篇：半导体三极管交流放大电路解读

《电子技术基础》教案

第2章

半导体三极管交流放大电路

本章重点

1．掌握共发射极放大电路、分压式偏置电路的工作原理和静态工作点估算； 2．了解负反馈在放大电路中的应用；

3．掌握共发射极放大电路的图解分析法和估算法。4．掌握功率放大电路的分析法。

本章难点

1．共发射极电路的工作原理。

2．估算静态工作点，电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。3．分压式偏置电路的工作原理。4．功率放大电路。放大器的基本概念 放大器概述

放大器：把微弱的电信号放大为较强电信号的电路。基本特征是功率放大。扩音机是一种常见的放大器，如图3.1.1所示。

声音先经过话筒转换成随声音强弱变化的电信号；再送入电压放大器和功率放大器进行放大；最后通过扬声器把放大的电信号还原成比原来响亮得多的声音。

图3.1.1 扩音机框图 放大器的放大原理框图

放大器的框图如图3.1.2所示。左边是输入端，外接信号源，vi、ii分别为输入电压和输入电流；右边是输出端，外接负载，vo、io分别为输出电压和输出电流。

图3.1.2 放大器的框图

第一节 共发射机交流电压放大电路

《电子技术基础》教案

一、电路的组成和电路图的作用 1．电路组成

共发射极放大电路如图所示。2．元件作用

VT——三极管,起电流放大作用 GB——基极电源。通过偏置电阻Rb，保证发射结正偏。

GC——集电极电源。通过集电极电阻RC，保证集电结反偏。

图2.2 共发射极放大电路

Rb——偏置电阻。保证由基极电源GB

向基极提供一个合适的基极电流。

RC——集电极电阻。将三极管集电极电流的变化转换为集电极电压的变化。

C1、C2——耦合电容。防止信号源以及负载对放大器直流状态的影响；同时保证交流信号顺利地传输。即“隔直通交”。

3．电路图的画法

如图所示。“⊥”表示接地点，实际使用时，通常与设备的机壳相连。RL为负载，如扬声器等。

电路中电压和电流符号写法的规定

1．直流分量：用大写字母和大写下标的符号，如IB表示基极的直流电流。2．交流分量瞬时值：用小写字母和小写下标的符号，如ib表示基极的交流电流。

3．总量瞬时值：是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标的符号，如iBIBib，即表示基极电流的总瞬时值。

二、共射放大电路的静态分析

(一)直流通路

静态：无信号输入(vi0)时电路的工作状态。直流通路和交流通路画法

(1)直流通路：电容视为开路，电感视为短路，其它不变。(2)交流通路：电容和电源视为短路。

例：放大电路的直流通路和交流通路如图(b)、(c)所示。

直流分量反映的是直流通路的情况；交流分量反映的是交流通路的情况。

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静态工作点Q

如图2.4所示，静态时晶体管直流电压VBE、VCE和对应的IB、IC值。分别记作VBEQ、IBQ、VCEQ和ICQ。

IBQVGVBEQRb

(3.2.1)ICQIBQ

(3.2.2)

VCEQVGICQRc

(3.2.3)

VBEQ：硅管一般为0.7V，锗管为0.3V。

[例.2.1]在所示单级放大器中，设VG12V，Rc2k，Rb220k，60。求放大器的静态工作点。

解

从电路可知，晶体管是NPN型，按照约定视为硅管，则VBEQ0.7V，则

12V07V51ARb220k ICQIBQ6050A3mAVCEQVGICQRc12V3mA2k6VIBQ(二)、用图解法分析静态工作点

图解法：利用晶体管特性曲线，通过作图分析放大器性能。1．直流负载线

电路如图3.3.1(a)所示，直流通路如图3.3.1(b)所示。

由直流通路得VCE和IC关系的方程为

VCEVGICRc

(3.3.1)

根据式3.3.1在图3.2晶体管输出特性曲线族上作直线MN，斜率是是直流负载电阻，所以直线MN称为直流负载线。VGVBEQ1。由于RcRc《电子技术基础》教案

2．静态工作点的图解分析

如图3.3.2所示，若给定IBQIB3，则曲线IBQIB3与直线MN的交点Q，即为静态工作点。过Q点分别作横轴和纵轴的垂线得对应的VCEQ、ICQ。由于晶体管输出特性是一组曲线，所以，对应不同的IBQ，静态工作点Q的位置也不同，所对应的VCEQ、ICQ也不同。

图.3.2 静态工作点的图解分析

UCEUccICQRc

坐标点: M(UCC,0)N(0,UCC/RC)

Tga =--1/RC

IBQ UccVBEQRb

ICQIBQ

三.共射极放大电路的动态分析

(一)．信号放大原理

交流信号电压vi [如图3.2.7(a)所示]经过电容C1作用在晶体管的发射结，引起基极电流的变化，这时基极总电流为

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iBIBQib，波形如图3.2.7(b)所示。

由于基极电流对集电极电流的控制作用，集电极电流在静态值ICQ的基础上跟着ib变化，波形如图3.2.7(c)所示。

即iCICQic。

同样，集电极与发射极电压也是静态电压VCEQ和交流电压vce两部分合成，即

vCEVCEQvce(3.2.4)

由于集电极电流iC流过电阻Rc时，在Rc上产生电压降iCRc，则集电极与发射极间总的电压应为

vCEVGiCRcVG(ICQic)Rc

(3.2.5)

比较式(3.2.5)与式(3.2.4)可得

VGICQRcicRcVCEQicRc

vceicRc 





(3.2.6)

式中负号表示ic增加时ce将减小，即ce与ic反相。故CE的波形如图3.2.7(d)所示。

经耦合电容C2的“隔直通交”，放大器输出端获得放大后的输出电压，即

oce(3.2.7)

波形如图3.2.7(e)所示。由图可见，vo与vi反相。位相反。

(二)．静态工作点与动态范围之间的关系 放大器的静态工作点(见L2)若把图3.2.4中的Rb除掉，电路如图3.2.5所示，则IBQ0，当输入端加正弦信号电压vi时，在信号正半周，发射结正偏而导通，输入电流ib随vi变化。在信号负半周，发射结反偏而截止，输入电流ib等于零。即波形产生了失真。

vvicRc

从信号放大过程来看，在共射放大电路中，输入电压与输出电压频率相同，相

图3.2.5 除去Rb时放大器工作不正常

图3.2.6 基极电流的合成

如果Rb阻值适当，则IBQ不为零且有合适的数值。当输入端有交流信号vi通过C1加到晶体管的发射结时，基极电流在直流电流IBQ的基础上随vi变化，即交流ib叠加在直流IBQ上，如图3.2.6所示。如果IBQ的值大于ib的幅值，那么基极的总电流IBQib始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流ib的波形失真。

综上可见，一个放大器的静态工作点是否合适，是放大器能否正常工作的重要条

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件。

设置静态工作点的目的: 使输入信号工作在三极管输入特性的线形部分,避开非线形部分给交流信号造成的失真。

静态工作点与波形失真的图解

1．饱和失真

如果静态工作点接近于QA，在输入信号的正半周，管子将进入饱和区，输出电压vce波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。

2．截止失真

如果静态工作点接近于QB，在输入信号的负半周，管子将进入截止区，输出电压vce波形正半周被部分削除，产生“截止失真”。

3．非线性失真

非线性失真是由于管子工作状态进入非线性的饱和区和截止区而产生的。从图3.3.5可见，为了获得幅度大而不失真的交流输出信号，放大器的静态工作点应设置在负载线的中点Q处。

图

静态工作点引起的非线性失真 负反馈在放大电路中的应用 反馈及其分类

反馈：把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈电路送到输入端或输入回路，与输入信号一起控制放大器的过程。

反馈电路：由电阻或电容等元件组成。如图4.2.1所示。图中vi为输入信号，vo为输出信号，vf为反馈信号。

反馈的分类及判别方法：

一、正反馈和负反馈

正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。

判断方法：若反馈信号与输入信号同相，则为正反馈。负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。

判断方法：若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。

图4.2.1 反馈放大器框图

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二、电压反馈和电流反馈

电压反馈：如图(a)所示，反馈信号与输出电压成正比。判断方法：把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电压反馈。电流反馈：如图(b)所示，反馈信号与输出电流成正比。

判断方法：把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为电流反馈。

电压反馈和电流反馈框图

串联反馈和并联反馈框图

三、串联反馈和并联反馈

串联反馈：如图(a)所示，净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。判断方法：把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串联反馈。并联反馈：如图(b)所示，净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。判断方法：把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联反馈。[例] 判别图(a)和(b)电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。解(1)电压反馈和电流反馈的判别

当输出端分别短路后，图(a)中vf消失，而图(b)中，管子V2的iE2不消失，即vf不等于零，所以图(a)是电压反馈，图(b)是电流反馈。

(2)串联反馈和并联反馈的判别

当输入端分别短路后，图(a)中vf不消失，图(b)中的vf消失，所以图(a)是串联反馈，图(b)是并联反馈。

(3)正反馈和负反馈的判别

采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号vi极性为正“”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可见，图(a)中反馈到输入回路的vf的极性是“+”，与输入电压vi反相，削弱了vi的作用，所以是负反馈；而图(b)中，反馈到输入端的if极性是“”，它削弱了vi的作用，所以也是负反馈。

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2负反馈对放大器性能的改善

一、提高了放大倍数的稳定性

以图4.2.5电压串联负反馈电路为例作简要说明。由图可知，反馈电压

vf反馈系数

R2vo

R1R

2Fvf

vo(4.2.1)

设Av——放大器无反馈时的放大倍数；

Vi ——净输入电压；

Avf——加入负反馈后的放大倍数，则

vov；Avo vivi'因为

vivi'vf；vfFvoFAvvi'

Avf所以

vivi'FAvvi' 于是有

(4.2.2)

即

AvfAv

可见，Av是Avf的(1FAv)倍，(1FAv)愈大，Avf比Av就愈小。(1FAv)：放大器的反馈深度。如果负反馈很深，即(1FAv)1时，则

AvA1v

Avf1FAvFAvFAvfAvvi'1Av

(1FAv)vi'1FAv(4.2.3)

可见，在深度负反馈条件下，反馈放大器的放大倍数Avf仅取决于反馈系数F，而与Av无关。当晶体管参数、电源电压、环境温度及元件参数发生变化时，负反馈放大器的放大倍数受其影响很小，基本不变，从而使放大倍数稳定性获得了提高。

结论：负反馈使放大器放大倍数减小(1FAv)倍；在深度负反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。

二、改善了放大器的频率特性

由图4.2.6可见，无反馈时，中频段的电压放大倍数为Avo，其上、下限频率分别为fH和fL。加入负反馈后，中频段的电压放大倍数

负反馈对频响的改善

o。而高频段和低频段由于原放大倍数较小其反馈量相对于中频段要小，下降到Av因此放大倍数的下降量相对中频段要少，使放大器的频率特性变得平坦。即通频带展宽了，使放大器的频率特性得到改善。

三、减小了放大器的波形失真

在图中。设无反馈时，输入信号vi为正弦波（A半周与B半周一样大），由于

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晶体管特性曲线的非线性，放大器输出信号vo发生了失真，出现了A半周大、B半周小的波形。加入负反馈后，反馈信号vf与输入信号vi进行叠加产生一个A半周小、B半周大的预失真信号vi，再经放大器放大，由于放大器对A半周放大能力较大，从而使输出信号vo中A半周与B半周的差异缩小了，因此放大器的输出波形得到了改善。

四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻

放大器引入负反馈后，输入电阻的改变取决于反馈电路与输入端的联接方式；输出电阻的改变取决于反馈量的性质。1．输入电阻的改变

对于串联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电压vf削减了输入电压vi对输入回路的作用，使净输入电压vi减小，致使输入电流ii减小，相当于输入电阻增大。即串联负反馈增大输入电阻。

对于并联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电流if的分流作用致使输入电流ii增加，相当于输入电阻减小。即并联负反馈减小输入电阻。

2．输出电阻的改变

电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小；而电流负反馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要大。即电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。

结论，放大器引入负反馈后，使放大倍数下降；但提高了放大倍数的稳定性；扩展了通频带；减小了非线性失真；改变了输入、输出电阻。

3射极输出器

一、反馈类型

电路如图4.2.8所示。其反馈信号vf取自发射极，若输出端短路，则vf 0，所以是电压反馈。用瞬时极性法判别，可得vb和ve（即vf）极性相同，反馈信号削弱了输入信号的作用，所以是负反馈。在输入回路中vi vbe vf，所以是串联反馈。综合看来，电路的反馈类型为电压串联负反馈放大器。

由于信号是从晶体管基极输入、发射极输出，集电极作为输入、输出公共端，故为共集电极电路，又称为射极输出器。

《电子技术基础》教案

图

射极输出器

图

交流通路

二、性能分析 交流通路如图所示。1．电压放大倍数 由图4.2.9可知，vbevivo

Vbe一般很小，则

vovi

于是电压放大倍数为

Avvo

1



vi(4.2.4)

可见，射极输出器的输出电压近似等于输入电压，电压放大倍数约等于1，而且输出电压的相位与输入电压相同，故又称射极跟随器。

2．输入电阻和输出电阻

(1)输入电阻

Re//RL，忽略Rb的分流作用，则输入电阻为 设RLriviibrbeieRLibibibrbe(1)ibRL ibrbe(1)RL，如果考虑Rb的分流作用，则实际的输入电阻为 ，于是riRL由于rbe(1)RL//Rb

riRL(4.2.6)

由此可见，与共射极放大电路相比，射极输出器的输入电阻高得多。为了充分利用输入电阻高的特点，射极输出器一般不采用分压式偏置电路。(2)输出电阻

Rs//Rb，不电路如图4.2.10所示，设vs0，令Rs计Re，则输出端外加交流电压vo产生的电流ie为

voieibibib(1)(1)

rbeRs于是得该支路的输出电阻为

vrRsroobe

ie1考虑Re时，射极输出器的输出电阻为

图

分析ro示意图

《电子技术基础》教案

roro//Re(4.2.7)

rbeRs//Re

1rbe，则射极输出器的输出电阻近1如果信号源内阻很小Rs0，则Rs0；若Re似为

rorbe

1(4.2.8)

上式表明，输出电阻ro比rbe还要小几十倍。所以射极输出器的输出电阻是很小的。

三、结论

射极输出器具有输入电阻大，输出电阻小；电压放大倍数略小于但近似等于1；输出电压的相位与输入电压相同的特点。输出电流是输入电流的(1)倍，所以具有电流放大和功率放大能力。

四、应用

利用输入电阻大的特点，作为多级放大器的输入级，以减小对信号源的影响；利用输出电阻小的特点，作为多级放大器的输出级，以提高带负载的能力；还可用

作阻抗变换器，以实现级间阻抗匹配；作为隔离级，减少后级对前级的影响。

第4节 功率放大器

重点

1．了解功率放大电路的任务、特点和要求。

2．理解无输出变压器功率放大电路(OCL、OTL)的组成和工作原理。3．掌握OCL、OTL电路的分析方法；Pom、PG、PCM的估算和功率管的选管条件。

4．理解典型集成功率放大电路。5．了解功率管的安全使用知识。

难点

1．功率放大器工作原理及性能特点。

2．Pom、PCM的估算方法和功率管的选管条件。低频功率放大器概述

1.1低频功率放大器及其要求

低频功率放大器：向负载提供足够大低频信号功率的放大电路。

对功放的要求：信号失真小；有足够的输出功率；效率高；散热性能好。

1.2 低频功率放大器的分类

《电子技术基础》教案

一、以晶体管的静态工作点位置分类

1．甲类功放：Q点在交流负载线的中点，如图7.1.1(a)所示。电路特点：输出波形无失真，但静态电流大，效率低。

2．乙类功放：Q点在交流负载线和IB0输出特性曲线交点，如图7.1.1(b)所示。

电路特点：输出波形失真大，但静态电流几乎等于零，效率高。

3．甲乙类功放：Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处，如图7.1.1(c)所示。电路特点：输出波形失真大，静态电流较小，效率较高。

图7.1.1 三种工作状态

二、以功率放大器输出端特点分类 1．有输出变压器功放电路。

2．无输出变压器功放电路(OTL功放电路)。3．无输出电容功放电路(OCL功放电路)。

2推挽功率放大器

1乙类推挽功率放大器

动画

乙类推挽功率放大器

一、电路及其工作原理 典型电路如图7.3.1所示。

V1、V2为功率放大管，组成对管结构。在信号一个周期内，轮流导电，工作在互补状态。T1为输入变压器，作用是对输入信号进行倒相，产生两个大小相等、极性相反的信号电压，分别激励V1和V2。T2为输出变压器，作用是将V1、V2输出信号合成完整的正弦波。

图7.3.1 乙类推挽功率放大器及其波形

图7.3.2 乙类推挽功放电路的图解分

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析

工作原理：输入信号vi经T1耦合，次级得两个大小相等、极性相反的信号。在信号正半周，V1导通(V2截止)，集电极电流iC1经T2耦合，负载上得到电流io正半周；在信号负半周，V2导通(V1截止)，集电极电流iC2经T2耦合，负载上得到电流io负半周。即经T2合成，负载上得一个放大后的完整波形io。

由输出电流io波形可见，正、负半周交接处出现了失真，这是由于两管交接导通过程中，基极信号幅值小于门槛电压时管子截止造成的。故称为交越失真。

二、输出功率和效率

由于两管特性相同，工作在互补状态，因此图解分析时，常将两管输出特性曲线相互倒置，如图7.3.2所示。

1．作直流负载线，求静态工作点。

静态时，管子截止IBQ0，当ICEO很小时，ICQ0。过点VG作vCE轴垂线，得直流负载线。它与作IBQ0特性曲线的交点Q，即为静态工作点。

2．作交流负载线，画交流电压和电流幅值。

过点Q作斜率为1/RL的直线AB，即交流负载线。其中RL为单管等效交流负载电阻。在不失真情况下，功率管V1、V2最大交流电流iC1、iC2和交流电压vCE1、vCE2波形如图所示。

3．电路最大输出功率

若忽略管子VCES，交流电压和交流电流幅值分别为

VcemVG(7.3.1)

则最大输出功率

Pom2VG1VGVG2R 2RLL2VG

2RL；

IcmVG

RL即

Pom(7.3.2)

式中，在输出变压器的初级匝数为N1，次级匝数为N2时，RL应为

12N112RnRL

RLLN42(7.3.3)

式中nN1/N2。

4．效率

2图7.3.3 乙类推挽功率放大电路

理想最大效率为m78%。若考虑输出变压器的效率T，则乙类推挽功放的总

效率为

Tm(7.3.4)

总效率约为60%，比单管甲类功放的效率高。

电路优点：总效率高。电路缺点：存在交越失真，频率特性不好。



7.3.2 甲乙类推挽功率放大器

如图7.3.3所示。图中，Rb1、Rb2、Re组成分压式电流负反馈偏置电路。静态时，34

《电子技术基础》教案

V1、V2处于微导通状态，从而避免了交越失真。由于静态工作点处于甲、乙类之间，所以叫作甲乙类推挽功率放大器。

7.4 无输出变压器的推挽功率放大器(OTL)

7.4.1 输入变压器倒相式推挽OTL功放电路

一、电路结构

如图7.4.1所示。图中，V1、V2为参数一致的NPN型功率管。R1、R2和Re1为V1的偏置电阻；R3、R4和Re2为V2的偏置电阻，保证管子静态时处于微导通状态，以克服交越失真。Re1和Re2为电流负反馈电阻，稳定静态工作点，并减小非线性失真。输入变压器用作信号倒相耦合，在次级N1、N2上产生大小相等、相位相反的信号vb1和vb2。CL为耦合电容，作用是隔直通交，并兼作V2管的电源。

二、工作原理

静态时，A点电位为VG/2。由于CL隔直流，则RL上无电流。vi正半周，vb10，V1导通(V2截止)，ic1流过负载RL；vi负半周，vb20，V2导通(V1截止)，iC2流过负载RL。在输入信号vi一个周期内，两管轮流工作，RL上得到完整的放大信号。输出端交流通路如图7.4.2所示。

图7.4.1 输入变压器倒相式OTL功放电7.4.2 互补对称式推挽OTL功放电路

一、电路结构

如图7.4.3所示。V2、V3为特性对称的异型功放管；V1为激励放大管，推动V2、V3功放管。RP1作用是调节A点电位保持VG/2。RP2作用是调节V2、V3管偏置电流，克服交越失真。C4为自举电容。使V2、V3工作时为共射组态，提高功率增益。R4为隔离电阻：对交流而言把B点电位和“地”点电位分开。

二、信号的放大过程

输入信号vi负半周时，V1输出正半周信号，V2导通(V3截止)，i2通过RL；vi正半周时，V1输出负半周信号，V3导通(V2截止)，i3流过RL。在vi一周期内，V2、V3轮流导电，RL上得到完整的信号。

三、最大输出功率

图7.4.2 输出端交流

通路简化图

图7.4.3 互补对称式推挽

OTL功放电路

因C3的作用，单管电源电压为VG2。则输出最大功率时，输出管的集电极电压和集电极电流峰值分别为

1VVVG；

IcmVcemcemG

2RL2RL

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忽略饱和压降和穿透电流，则最大输出功率为

Pom11VG1 VcemIcmVG222RL2即

Pom2VG

8RL(7.4.1)

[例7.4.1]

设图7.4.3互补对称OTL功放电路中，VG6V,RL8，求该电路的最大输出功率？

2VG62解

Pom0.56W

8RL88W7.5 无输出电容功率放大器(OCL)

“OCL”功放电路：无输出耦合电容的功率放大器。

7.5.1 OCL功放电路简析

一、中点静态电位必须为零(VA0)

如图7.5.1所示。为了防止因输出端A与负载RL直接耦合，造成直流电流对扬声器性能的影响，则A点静态电位必为零。采用的办法是：

1．双电源供电：电压大小相等，极性相反的正负电源。

2．采用差分放大电路。

二、最大输出功率

输出最大功率时，集电极电压和电流的峰值分别为

VVVG，IcmcemG VcemRLRL则最大输出功率为

11VGVcemPomIcmVG 22RL即

Pom(7.5.1)

图7.5.1 OCL输出级示意图

2VG

2RL7.5.2 OCL电路实例

OCL电路实例如图7.5.2所示。

一、电路组成说明

1．用复合管提高功率输出级的电流放大倍数

V4、V6组成NPN型复合管，V5、V7组成PNP型复合管，见图7.5.3。二者组成复合互补功率输出级。从而提高了输出级的电流放大倍数，同时也减小了前级的推动电流。

《电子技术基础》教案

图7.5.2 OCL功放电路实例

2．用差分放大输入级抑制零漂

V1、V2组成差分输入级，控制输出级A点电位不受温度等因素的影响而保证静态零输出。同时提高电路对共模信号的抑制能力。

3．其它元件的作用

V3为激励级，推动功率输出级，使其输出最大功率。C5为高频负反馈电容，防止V3高频自激。

R7、V8、V9组成V4、V6和V5、V7复合管基极偏置电路，静态时，使其工作在微导通状态，防止产生交越失真。

R5、C3、R6组成电压串联负反馈电路，稳定电压增益，并减小非线性失真。

R16、C6组成避免感性负载引起高频自激的中和电路。R4、C2是差放电源滤波电路。

C4为自举电容，提高输出级的增益，并使输出电压正负半周对称，提高不失真输出功率。

二、信号放大过程

vi正半周时，经V1、V3两次放大和反相，v3为正半周，则V4、V6导通，i1经R14、RL、地、VG返回V4、V6形成回路，RL有信号输出。

vi负半周时，v3为负半周，则V5、V7导通，i2经R15、VG、地、RL、R12返回V5、V7形成回路，RL有信号输出。这样经轮番推挽，RL上得功率放大后的完整信号。

图7.5.3 复合管的接法

7.6

集成电路功率放大器简介

《电子技术基础》教案

集成功率放大器具有体积小、工作稳定、易于安装和调试的优点，了解其外特性和外线路的连接方法，就能组成实用电路，因此，得到广泛的应用。

7.6.1 LM386集成功率放大器的应用电路

LM386是小功率音频集成功放。外形如图7.6.1(a)所示，采用8脚双列直插式塑料封装。管脚如图7.6.1(b)所示，4脚为接“地”端；6脚为电源端；2脚为反相输入端；3脚为同相输入端；5脚为输出端；7脚为去耦端；

1、8脚为增益调节端。外特性：额定工作电压为416V，当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA，适合用电池供电。频响范围可达数百千赫。最大允许功耗为660mW(25C)，不需散热片。工作电压为4V，负载电阻为4时，输出功率(失真为10%)为300mW。工作电压为6V，负载电阻为4、8、16时，输出功率分别为340mW、325mW、180mW。

一、用LM386组成OTL应用电路

如图7.6.2所示。4脚接“地”，6脚接电源(69V)。2脚接地，信号从同相输入端3脚输入，5脚通过220F电容向扬声器RL提供信号功率。7脚接20F去耦电容。

1、8脚之间接10F电容和20k电位器，用来调节增益。

图7.6.1 LM386外形

图7.6.2 用LM386组成OTL电路

图7.6.3 用LM386组成BTL电路

二、用LM386组成BTL电路

如图7.6.3所示。两集成功放LM386的4脚接“地”，6脚接电源，3脚与2脚互为短接，其中输入信号从一组(3脚和2脚)输入，5脚输出分别接扬声器RL，驱动扬声器发出声音。BTL电路的输出功率一般为OTL、OCL的四倍，是目前大功率音响电路中较为流行的音频放大器。图中电路最大输出功率可达3W以上。其中，500k电位器用来调整两集成功放输出直流电位的平衡。

7.6.2TDA2030集成功率放大器的应用电路

1．TDA2030简介

外引线如图7.6.4所示。1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，4脚为输出端，3脚接负电源，5脚接正电源。电路特点是引脚和外接元件少。

外特性：电源电压范围为6V18V，静态电流小于60A，频响为10Hz140kHz，38

《电子技术基础》教案

谐波失真小于0.5，在VCC14V，RL4时，输出功率为14W。

图7.6.4 TDA2030的外引线排列

图7.6.5 TDA2030接成OCL功放电

2．TDA2030应用电路

如图7.6.5所示。V1、V2组成电源极性保护电路，防止电源极性接反损坏集成功放。C3、C5与C4、C6为电源滤波电容，100F电容并联0.1F电容的原因是100F电解电容具有电感效应。信号从1脚同相端输入，4脚输出端向负载扬声器提供信号功率，使其发出声响。

TDA2030是一种超小形5引脚单列直插塑封集成功放。由于具有低瞬态失真、较宽频响和完善的内部保护措施，因此，常用在高保真组合音响中。

本章小结

1．单级低频小信号放大电路是最基本的放大电路，表征放大器的放大能力是放大倍数，即电压、电流和功率三种放大倍数。放大器常采用单电源电路。要不失真地放大交流信号必须使放大器设置合适的静态工作点，以保证晶体管放大信号时，始终工作在放大区。

2．图解法和估算法是分析放大电路的两种基本方法。用图解法可直观地了解放大器的工作原理，关键是会画直流负载线和交流负载线。用估算法可以简捷地了解放大器的工作状况，分析计算放大器的各项性能指标。

3．在放大器中，为了稳定静态工作点，常采用分压式稳定工作点偏置电路。4．功率放大器的主要任务是在不失真前提下输出大信号功率。功放有甲类、乙类和甲乙类三种工作状态。电路形式有OTL、OCL、BTL功放电路。

5．为了减少输出变压器和输出电容给功放带来的不便和失真，出现了单电源供电的OTL和双电源供电的OCL功放电路。

第五篇：宽带放大电路基础知识教案解读

应用电子技术专业国家教学资源库

讲稿2：宽带放大电路基础知识（3课时）

目标：

1.了解高频小信号放大器的基本概念 2.了解宽带放大器和扩展通频带的方法 2.了解高频调谐放大器的功能及分类 4.了解高频小信号放大器主要性能指标

讲解目录

2.1 高频小信号放大器概述………………………………了解 2.2 宽带放大器和扩展通频带的方法……………………会 2.3 单管单调谐高频小信号放大器…………………………会 2.4单管双调谐高频小信号放大器…………………………了解 2.5集成中频放大器…………………………………………了解 *2.6放大电路的噪声…………………………………………了解

讲课要点

放大高频小信号（中心频率在几百千赫到几百兆赫）的放大器称为高频小信号放大器。根据工作频宽的宽窄不同，高频小信号放大器有宽带型和窄带型两大类。所谓频带的宽窄，指的是相对频带，即通频带与其中心频率的比值。宽带放大器的相对频带较带（往往在0.1以上），窄带放大器的相对频带较窄（往往小到 0.01）。

2.1 高频小信号放大器概述

一、高频小信号放大器的分类

高频小信号放大器若按器件分可分为晶体管放大器，场效应管放大器，集成电路放大器 ； 若按通带分可分为窄带放大器，宽带放大器 ； 若按负载分可分为谐振放大器，非谐振放大器。

本章主要讨论单级窄带负载为 LC 调谐回路的谐振放大器，这种放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。

二、高频小信号放大器的质量指标 1.增益（放大倍数）

放大器输出电压V O（或功率P O）与输入电压V i（或功率P i）之比，称为放大器的增益或放大倍数，用A v(或 A p)表示（有时以dB数计算）。

电压增益 ：(2-1)功率增益 ：(2-2)分贝表示 ：(2-3)(2-4)2.通频带

放大器的电压增益下降到最大值的 0.7（即 1/）倍时，所对应的频率范围称为放大器的通频带，用BW=2Δf 0.7表示，如图 2-1。2Δf 0.7 也称为 3 分贝带宽。

图 2-1 高频小信号放大器的通频带

由于放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定的频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，以便让必要的信号中的频谱分量通过放大器。

与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数Q L。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变窄。并且，通频带愈宽，放大器的增益愈小。

2.选择性

从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性，选择性常采用矩形系数和抑制比来表示。

（1）矩形系数

按理想情况，谐振曲线应为一矩形。即在通带内放大量均匀。在通带外不需要的信号得到完全衰减。但实际上不可能，为了表示实际曲线接近理想曲线的程度，引入“矩形系数”，它表示对邻道干扰的抑制能力。

矩形系数(2-5)(2-6)2Δf 0.1、2Δf 0.01 分别为放大倍数下降至 0.1 和 0.01 处的带宽，K r 愈接近于1 越好。（2）抑制比

表示对某个干扰信号 f n 的抑制能力，用 dn 表示。(2-7)图 2-2 理想的与实际的频率特性 图 2-3 对 f n 的抑制能力

A n 为干扰信号的放大倍数，A v0 为谐振点 f 0 的放大倍数。

4.工作稳定性

指在电源电压变化或器件参数变化时，以上三参数的稳定程度。一般的不稳定现象是增益变化，中心频率偏移、通频带变窄等，不稳定状态的极端情况是放大器自激，以致使放大器完全不能工作。

为使放大器稳定工作，必须采取稳定措施，即限制每级增益，选择内反馈小的晶体管，应用中和或失配方法等。

5.噪声系数

放大器的噪声性能可用噪声系数表示 ：(2-8)N F 越接近1 越好，在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。

以上这些要求，相互之间即有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛盾，通频带和选择性是一对矛盾。因此应根据需要决定主次，进行分析和讨论。

2.2 宽带放大器和扩展通频带的方法

随着电子技术的发展及其应用日益广泛，被处理信号的频带越来越宽。例如，模拟电视接收机里的图像信号所占频率范围为0~6MHz而雷达系统中信号的频带可达几千兆赫。要放大如此宽的频带信号，以前所介绍的许多放大器是不能胜任的，必须采用宽带放大器。按待放大信号的强弱，宽带放大器可分为小信号和大信号宽带放大器。本节讨论的是小信号放大器。大信号宽带放大器又称宽带功放，将在后面讨论。

一.宽带放大器的主要特点

宽带放大器由于待放大的信号频率很高，频带又很宽，因此有着下述与低频放大器和窄带谐振放大器不同的特点：

1、三极管采用fT很高的高频管，分析电路时必须考虑三极管的高频特性。

2、对于电路的技术指标要求高。例如，视频放大器放大的是图像信号，它被送到显像管显示，由于接收这个信号时，人的眼睛对相位失真很敏感，因此对视频放大器的相位失真应提出较严格的要求。而在低频放大器中，接收信号的往往是对相位失真不敏感的耳朵，故不必考虑相位失真问题。

宽带放大器的主要技术指标有通频带、增益和失真等，不再一一说明。

3、负载为非谐振的。由于谐振振回路的带宽较窄，所以不能做为带宽放大器的负载，即它的负载只能是非谐振的。

二.扩展通频带的方法

要得到频带较大的放大器，必须提高其上限截止频率。为此，除了选了择fT足够高的管子和高速宽带的电流模集成运放等器件外，还广泛采用组合电路和负反馈等方法。

1、组合电路法

影响放大器的高频特性除器械件参数外，还与三极管的组态有关。

我们知道，不同组态的电路具有不同的特点。因此，如果我们将不同组态电路合理的混合连接在一起，就可以提高放大器的上限截止频率，扩展其通频带，这种方法称为组合电路法。组合电路的形式很多，如图2-4所示，常用的是“共谢-共基”和“共集-共射”两种组合电路。

图2-4 常见组合电路形式

2、负反馈法

我们知道，引入负反馈可扩展放大器的通频带，而且反馈越深，通频带扩展得越宽。利用负反馈技术来扩展放大器的通频带，被广泛应用于宽带放大器。但是引入负反馈容易造成放大器工作的不稳定，甚至出现自振荡，这是必须注意的问题。

常用的单级负反馈是电流串联负反馈和电压并联反馈，也可以采用交替负反馈电路：由单级负反馈电路组成多级宽带放大器时，若前级采用电流串联负反馈，则后级应采用电压并联负反馈；反之，若前级采用电压并联负反馈，则后级应采用电流串联负反馈。

在多级宽带放大器中，为了加深反馈，使频带扩展得到更宽一些，可采用两级放大器的级间反馈方式，常用的有两级电流并联负反馈放大器和两级电压串联负反馈放大器。

3、集成宽带放大器

随着电子技术的发展，宽带放大已实现集成化。集成宽带放大器性能优良，使用方便，已得到广泛的应用。

本课小结：

1． 高频小信号放大器的主要性能指标有增益、带宽、选择性等。

2． 宽带放大器的主要特点是三极管采用fT很高的高频管、电路的技术指标要求高、负载为非谐振；扩展频带通常采用组合电路和负反馈等方法。本课作业：

1．通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标？通频带不够会给信号带来什么影响？

2.3 单管单调谐高频小信号放大器

一、基本电路与工作原理 1.电路组成

单调谐放大的电路如图2-5所示。图中，V1、R1、R2、Re组成稳定工作点的分压式偏置电路，Ce为高频旁路电容，初级电感L和电容C组成的并联谐振回路作为放大器的集电极负载。可以看出，三极管的输出端采用了部分接入的方式，以减小它们的接入对回路Q值和谐振频率的影响（其影响是Q值下降，增益减小，谐振频率变化）从而提高了电路的稳定性，且使前后级的阻抗匹配。

(a)电路(b)交流通路

图2-5 基本电路

2.工作原理 高频信号电压

合互感耦合 基极电压

管子be结

基极电流

管子放大作用

集电极电流

谐振回路选频

回路谐振电压

互感耦 负载电流iL在负载上产生较大的高频信号电压

二、电路分析 1.直流通路

2.交流通路

2.高频Y参数等效电路

图2-6 高频Y参数等效电路

晶体管接入回路的接入系数 p 1＝N12/ N13 负载接入回路的接入系数 p 2＝N45/ N13 IS＝ p1 IS＝p1 Yfe Ube g’oe’

2＝ p1 g oe，C

2’

2’

oe

＝ p1 Coe

gL＝ p2 g L，CL＝ p2 CL

g＝g‘oe’

＋gL ＋g P

‘ C ＝C‘

oe

＋CL ＋C

‘ 导纳 Y ＝g  ＋jw C  ＋1/jwL

输出电压 Uo＝－Is / Y ＝－p1 Yfe Ube / Y ＝Uo / p 2

三、性能指标分析

1.电压增益 A u＝U0  Ube －p1 p2Yfe / 〔g （1＋j2 Q L f / f0）〕

当回路谐振时，f＝0，放大器谐振电压增益为

A uo＝－p1 p2Yfe / g 

 A uo ＝p1 p 2Yfe / g ＝p1 p 2Yfe /（p1 g oe＋p2 g L＋g P）2.功率增益 A po＝Po P i ＝U2.单调谐放大器的通频带 根据前述

当 得 为放大器的通频带。

4.单调谐放大器的选择性 当 时

因此

所以单调谐放大器的矩形系数比 1 大得多，选择性比较差。

2.4单管双调谐高频小信号放大器

一.双调谐耦合回路的基本特性

双调谐耦合回路有电容耦合和互感耦合两种类型，这里只讨论后者，互感耦合调谐回路如图2-7所示。

o

22‘

‘

 Ui＝A 2

2uo

图2-7 互感耦合调谐回路 图2-8 次级电压谐振曲线

初、次级回路之间的耦合系数

初、次级回路的谐振频率

f012LC定义耦合因数 η =kQ0

式中，Q0为空载品质因数。则η =1称为临界耦合状态，而η >

1、η <1分别称为强耦合和弱耦合状态，根据耦合回路理论可推出

式中ζ为一般失谐，当ζ=0、η =1时I2取得最大值I2max。

由上式可画出互感耦合双调谐回路的次级电压谐振曲线，如图2-8所示，可以看出，强耦合时曲线出现双峰，中心下陷；弱耦合时曲线为单峰，但峰值较小。比较理想的是临界耦合时的情况，谐振曲线既为单峰，峰值又大。

二.双调谐放大器的电路组成和性能指标 1.电路组成

(a)电路(b)交流通路

图2-9 双调谐放大器

双调谐放大器的电路如图2-9所示。图中，Rb1、Rb2和Re组成分压式偏置电路，Ce为高频旁路电容，ZL为负载阻抗（或下级输入阻抗），Tr1、Tr2为高频变压器，其中Tr2的初、次级电感L1、L2分别与C1、C2组成的双调谐耦合回路作为放大器的集电极负载，三极管的输出端在初级回路的接入系数为p1，负载阻抗在次级回路的接入系数为p2。

2、电路性能分析

为了简化分析，设初次级回路的元件参数相同，则它们的谐振频率、有载品质因数也相同，且都用W0和Qe表示。

与单调谐放大器相似，可以求得双调谐放大器的电压增益和临界耦合时的谐振电压增益分别为

.Aup1p2gmg(122)24Au0.p1p2gm2g不难得到，临界耦合状态的双调谐放大器的通频带和矩形系数

BW0.7= 2f0Qe K0.1 = BW0.1 / BW0.7 2.16 因此，在f0与Qe相同的情况下，临界耦合状态的双调谐放大器的通频带为单调谐放大器通频带的2倍，而矩形系数小于单调谐放大器的矩形系数，即其谐振曲线更接近于理想的矩形曲线，选择性更好。

总之，与单调谐放大器相比较优，处于临界耦合状态的双调谐放大器具有频带宽、选择性好等优点，但调谐较麻烦。

本课小结：

1.单调谐放大器采用谐振回路作为负载，其选择性较差。

2.双调谐耦合回路比较理想的是临界耦合时的情况；与单调谐放大器相比，处于临界耦合状态的双调谐放大器具有频带宽、选择性好等优点，但调谐较麻烦。本课作业：

1．已知某高频管在UCEQ=6V,IEQ=2mA时的参数为fT=250MHz，rbb’=50Ω,Cb’c=3pF,βo=60,求f=465kHz时的共发射极Y参数。

2．试推导共发射极单调谐放大器谐振电压增益、通频带及选择性（矩形系数）公式。2.中心频率都是6.5MHZ单调谐放大器和临界耦合的双调谐放大器，若Qe均为30，试问两个放大器的通频带各为多少？

2.5集成中频放大器

集中选频式放大器是采用集中滤波和集中放大相结合的小信号谐振放大器，由于这种放大器多用于中频放大，故常称为集成中频放大器，集成中频放大器克服了分散选频放大器的缺点，正越来越得到广泛的应用。

一．集成中频放大器的组成

集成中频放大器是由集成宽带放大器的集中滤波器组成的，如图2-10所示。其中，图2-10(a)的集中小滤波器接在集成宽放的后面，图2-10(b)的集中滤波器则接在集成宽放的后面，无论采用哪一种形式，集成宽放的频带应比放大信号的频带和集中滤波器的频带更宽一些。

集中滤波器的任务是选频，要求在满足通频带指标的同时，矩形系数要好。其主要类型有集中LC滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等。后面二种集中滤波器目前应用得很广泛。

图2-10 集成中频放大器组成框图

二．陶瓷滤波器

陶瓷滤波器是由钎钛酸铅陶瓷材料制成的，把这种材料制成片状，两面覆盖银层作为电极，经过直流高压极化后，它具有压电效应。所谓压电效应是指，当陶瓷片受机械力作用而发生形变时，陶瓷片内将产生一定的电场，且它的两面出现与形变大小成正比的符号相反、数量相等的电荷；反之，若在陶瓷片两面之间加一电场，就会产生与电场强度成正比的相械形变。陶瓷片具有串联谐振特性，可用它来制作滤波器。

1、两端陶瓷滤波器

上述的单个陶瓷片就构成两端陶瓷滤波器，其结构、符号、等效电路如图2-11所示，其电抗特性曲线如图2-12所示。

(a)结构(b)符号(c)等效电路

图2-11 两端陶瓷滤波器 图2-12 电抗特性曲线

由图可知串联支路的串联谐振频率

整个陶瓷滤波器的并联谐振频率

式中C为C1和C0串联后的电容值。

当信号频率f < fp时，陶瓷片相当于一个电容；当f = fq时，陶瓷片相当于短路；当fq

fqfp12L1C112L1Cfp时，陶瓷片相当于一个电感；当f = fp时，陶瓷片相当于开路；当f > fp时陶瓷片又相当于一个电容。

2、四端陶瓷滤波器

两端陶瓷滤波器的通频带较窄，选择性较差。为此，可将不同谐振频率的陶瓷片进行适当的组合连接，就得到性能接近理想的四端陶瓷滤波器，如图2-13所示。

图2-13 四端陶瓷滤波器

陶瓷滤波器的工作频率可从几百千赫到几百兆赫，带宽可以做得很窄，其等效Q值约为几百，它具有体积小、成本低、耐热耐湿性好、受外界条件影响小等优点。已广泛用于接收机中，如收音机的中放、电视机的伴音中放等。陶瓷滤波器的不足之处是频率特性的一致性较差，通频带不够宽等。

三．声表面波滤波器

声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点，并且可采用与集成电路相同的生产工艺，制造简单，成本低，频率特性的一致性好，因此广泛应用于各种电子设备中。

声表面波滤波器的结构示意图及符号如图2-14所示。它是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片，经表面抛光后在其上蒸发一层金属膜，通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极，分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器接上交流电压信号时，压电晶体基片的表面就产生振动，并激发出与外加信号同频率的声波，此声波主要没着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播，故称为声表面波，其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收，别一方向的声波则传送到输出叉指换能器，被转换为电信号输出。

图2-14 声表面波滤波器

在声表面波滤波器中，信号经过电-声-电的两次转换，由于基片的压电效应，则叉指换能器具有选频特性。显然，两个叉指换能器的共同作用，使声表面波滤波器的选频特性较为理想。图2-15为声表面波滤波器的幅频特性。

图2-15 声表面波滤波器的幅频特性

*2.6放大电路的噪声

噪声的种类很多。有的是从器件外部窜扰进来的，称为外部噪声；有的是器件内部产生的，称为内部噪声。内部噪声源主要有电阻热噪声和晶体管噪声二种。

一、电阻热噪声

电阻热噪声是由电阻内部自由电子的热运动而产生的。自由电子的这种热运动在导体内会形成非常微弱的电流，这种电流呈杂乱起伏的状态，称为起伏噪声电流。起伏噪声电流流过电阻本身就会在其两端产生起伏噪声电压。

这种在整个无线电频段内具有均匀频谱的起伏噪声称为白噪声。1.噪声电流功率频谱密度和噪声电压功率频谱密度 SI(f)＝4kT/R A /Hz SU(f)＝4kTR V /Hz k＝1.38102.热噪声均方值电流和均方值电压 In＝ SI(f)BW＝ 4kTBW/R Un＝ SU(f)BW ＝ 4kTRBW 所以，一个实际电阻可以分别用噪声电流源和噪声电压源表示。

二、晶体管噪声

晶体管噪声主要包括以下三部分： 1.热噪声

由体电阻及引线电阻产生。2.散弹噪声

散弹噪声是晶体管的主要噪声源。是由单位时间内通过PN结的载流子数目随机起伏而造成的。2.闪烁噪声

闪烁噪声又称低频噪声。一般认为是由于晶体管表面清洁处理不好或有缺陷造成的，其特点是频谱集中在约lkHz以下的低频范围，且功率频谱密度随频率降低而增大。

三、噪声系数 1．信噪比

有用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值。2 2

2－23

2J/K 2.噪声系数的定义

放大器的噪声系数NF(Noise Figure)定义为输入信噪比与输出信噪比的比值，即 NF=（Psi / Pni）/（Pso / Pno）

NF用以说明放大电路的噪声性能，NF越小，则放大电路本身所产生的噪声越小，其噪声性能也越好。

3．降低噪声系数的措施

在三极管放大电路中，NF与工作点电流IC有关，当IC约为1—1.5mA时NF最小。在多级放大电路中，第一级的噪声系数对总噪声系数影响最大，因此，在要求噪声小时，第一级应采用低噪声放大电路。

本课小结：

1．集中滤波器主要类型有集中LC滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等，具有选频性能好、使用方便等特点。

2．电路中的噪声主要有电阻热噪声和晶体管噪声两种，放大电路的噪声性能用噪声系数来表征。

本课作业：

1． 声表面波滤波器和陶瓷滤波器各有什么特点,各适用于什么场合? 2． 超外差接收机（远程接收机）高放管为什么要尽量选用低噪声管？