1、高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 第第3 3章高頻小信號放大器章高頻小信號放大器 本章教學(xué)基本要求本章教學(xué)基本要求 1. 1.掌握小信號調(diào)諧放大器的電路、工作原理和分析掌握小信號調(diào)諧放大器的電路、工作原理和分析方法；了解寬頻帶放大器與集中選頻濾波器的特點和使方法；了解寬頻帶放大器與集中選頻濾波器的特點和使用方法。用方法。 2. 2. 了解電子電路中噪聲的來源和影響因素；掌握了解電子電路中噪聲的來源和影響因素；掌握電阻熱噪聲的有關(guān)計算。電阻熱噪聲的有關(guān)計算。 3. 3.掌握噪聲系數(shù)的定義和計算方法；了解噪聲溫度掌握噪聲系數(shù)的定義和計算方法；了解噪聲溫度的概念。

2、的概念。 4. 4.了解低噪聲放大器的作用、性能特點和實現(xiàn)電路；了解低噪聲放大器的作用、性能特點和實現(xiàn)電路；了解接收機的噪聲指標的含義和靈敏度的概念。了解接收機的噪聲指標的含義和靈敏度的概念。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 本章的教學(xué)內(nèi)容本章的教學(xué)內(nèi)容 3.1 3.1概述概述 3.2 3.2 晶體管的高頻小信號等效電路晶體管的高頻小信號等效電路 3.3 3.3 晶體管小信號諧振放大器晶體管小信號諧振放大器 3.4 3.4 小信號諧振放大器的穩(wěn)定性小信號諧振放大器的穩(wěn)定性 3.5 3.5 場效應(yīng)管高頻小信號放大器場效應(yīng)管高頻小信號放大器 3.6 3.6線性寬

3、帶集成放大電路線性寬帶集成放大電路 3.7 3.7放大電路的噪聲與低噪聲放大器放大電路的噪聲與低噪聲放大器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.13.1概述概述 3.1.1 3.1.1 高頻小信號放大器的功能高頻小信號放大器的功能 高頻小信號放大器的功能是實現(xiàn)對微弱的高頻信號高頻小信號放大器的功能是實現(xiàn)對微弱的高頻信號進行不失真地放大。進行不失真地放大。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 高頻小信號放大器的特點是高頻小信號放大器的特點是： （1 1）高頻是指被放大信號的）高頻是指被放大信號的頻率在數(shù)百千赫至數(shù)百頻率在數(shù)百千赫

4、至數(shù)百兆赫兆赫。由于頻率高，放大器的晶體管的。由于頻率高，放大器的晶體管的極間電容的作用極間電容的作用不能忽略不能忽略。 （2 2）小信號是指放大器）小信號是指放大器輸入信號小輸入信號小，可以認為放大，可以認為放大器的晶體管器的晶體管( (或場效應(yīng)管或場效應(yīng)管) )是是在線性范圍內(nèi)工作在線性范圍內(nèi)工作。這樣就。這樣就可以將可以將晶體管晶體管( (或場效應(yīng)管或場效應(yīng)管) )看成為線性元件看成為線性元件，分析電路，分析電路時可將其時可將其等效為二端口網(wǎng)絡(luò)等效為二端口網(wǎng)絡(luò)。也就是放大器工作于線性。也就是放大器工作于線性放大狀態(tài)，輸入信號電壓為放大狀態(tài)，輸入信號電壓為 時時, ,輸出電壓輸出電壓為為

5、，其中，其中 為放大器的電壓增益。從信為放大器的電壓增益。從信號所含頻譜來看，號所含頻譜來看，輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻譜是完全相同的譜是完全相同的。tUucosimitUAuucosimouA高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.1.2 3.1.2 高頻小信號放大器的分類與用途高頻小信號放大器的分類與用途 高頻小信號放大器高頻小信號放大器的分類的分類： 按照所放大信號的頻譜寬窄可分為按照所放大信號的頻譜寬窄可分為寬帶小信號寬帶小信號放大放大器和器和窄帶小信號窄帶小信號放大器；放大器； 按照所用負載的性質(zhì)可分為按照所用負

6、載的性質(zhì)可分為諧振諧振和和非諧振非諧振小信號放小信號放大器。大器。 高頻小信號放大器的主要用途高頻小信號放大器的主要用途： 接收機的接收機的前置高頻放大前置高頻放大器器( (低噪聲放大器低噪聲放大器) )； 接收機的接收機的中頻放大中頻放大器。器。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.1.3 3.1.3 高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標 1.1.電壓增益與功率增益電壓增益與功率增益 電壓增益電壓增益 等于放大器輸出電壓與輸入電壓之比；等于放大器輸出電壓與輸入電壓之比； 功率增益功率增益 等于放大器輸出給負載的功率與輸入功率等于放大

7、器輸出給負載的功率與輸入功率之比。之比。 uApAiouuAuioPPPA 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.2.通頻帶通頻帶 通頻帶的定義是放大器的通頻帶的定義是放大器的電壓增益下降到最大值的電壓增益下降到最大值的 倍時，所對應(yīng)的頻帶寬度倍時，所對應(yīng)的頻帶寬度。常用。常用 來表示。來表示。 2/17 . 02 f高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.矩形系數(shù)矩形系數(shù) 矩形系數(shù)是表征放大器選擇性好壞的一個參量。而矩形系數(shù)是表征放大器選擇性好壞的一個參量。而選選擇性是表示選取有用信號，抑制無用信號的能力擇性是表示選取

8、有用信號，抑制無用信號的能力。 理想的頻帶放大器的頻率理想的頻帶放大器的頻率 響應(yīng)曲線應(yīng)是矩形。即響應(yīng)曲線應(yīng)是矩形。即1r0.1K理想幅頻特性理想幅頻特性7 . 01 . 0r0.122ffK高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 4.4.噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù)是用來表征放大器的噪聲性能好壞的一個噪聲系數(shù)是用來表征放大器的噪聲性能好壞的一個參量。參量。 線性網(wǎng)絡(luò)線性網(wǎng)絡(luò)( (小信號放大器小信號放大器) )的噪聲系數(shù)的定義是線性的噪聲系數(shù)的定義是線性網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)輸入端信號噪聲功率比輸入端信號噪聲功率比Psi /Pni 與與輸出端信號噪聲功輸出端信號噪聲功率比率比Ps

9、oPno的的比值比值。用。用NF來表示。來表示。即即 對于放大器來說，總是希望放大器本身產(chǎn)生的噪聲對于放大器來說，總是希望放大器本身產(chǎn)生的噪聲越小越好，即要求噪聲系數(shù)接近于越小越好，即要求噪聲系數(shù)接近于1 1。即放大器本身產(chǎn)即放大器本身產(chǎn)生的噪聲為零生的噪聲為零。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.2 3.2 晶體管的高頻小信號等效電路晶體管的高頻小信號等效電路 晶體管和場效應(yīng)管是組成放大器的主要器件。晶體管和場效應(yīng)管是組成放大器的主要器件。 晶體管晶體管和和場效應(yīng)管場效應(yīng)管的特性是的特性是非線的非線的, ,在分析不同類在分析不同類形的放大器時，會根據(jù)具體

10、條件進行相應(yīng)的近似等效形的放大器時，會根據(jù)具體條件進行相應(yīng)的近似等效。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.2.1 3.2.1 晶體管的晶體管的Y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 稱為稱為輸出短路時的輸出短路時的輸入導(dǎo)納；輸入導(dǎo)納； 稱為稱為輸入短路時的輸入短路時的反向傳輸導(dǎo)納；反向傳輸導(dǎo)納； 稱為稱為輸出短路時的輸出短路時的正向傳輸導(dǎo)納；正向傳輸導(dǎo)納； 稱為稱為輸入短路時的輸入短路時的輸出導(dǎo)納。輸出導(dǎo)納。2121111UyUyI2221212UyUyI011i112/UUIyy021r121/UUIyy012f212/UUIyy022o221/UUIyy高頻電子線

11、路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 對于對于共發(fā)射極組態(tài)共發(fā)射極組態(tài)的的y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 b1IIbe1UUc2IIce2UU0bebiece/UUIy0ceberebe/UUIy0becfece/UUIy0cecoebe/UUIy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 對于對于共基極組態(tài)的共基極組態(tài)的y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 對于對于共共集電集電極組態(tài)的極組態(tài)的y參數(shù)等效電路參數(shù)等效電路 e1IIeb1UUc2IIcb2UU0ebeibcb/UUIy0cberbeb/UUIy0cbcobeb/UUIy0ebcfbcb/UUIy

12、b1IIbc1UUe2IIec2UU0bcbicec/UUIy0ecbrcbc/UUIy0ecbrcbc/UUIy0bcefcec/UUIy0eceocbc/UUIy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.2.2 3.2.2 晶體管的混合晶體管的混合等效電路等效電路 是基區(qū)擴展電阻是基區(qū)擴展電阻, , 是發(fā)射結(jié)電阻是發(fā)射結(jié)電阻, , 是發(fā)射結(jié)是發(fā)射結(jié)的結(jié)電容的結(jié)電容。 IEQ為靜態(tài)工作點電流為靜態(tài)工作點電流(mA) 表示晶體管放大作用的等效電流源表示晶體管放大作用的等效電流源，而而 ，表示晶體管的放大能力，稱為跨導(dǎo)，表示晶體管的放大能力，稱為跨導(dǎo)，單位為單位為

13、S。 EQ0eb/26Irbb rebrebCebmUg)mV(26/EQmIg高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 混合混合等效電路的簡化等效電路的簡化 rce是集電極與發(fā)射極之間電阻，其數(shù)值很大，可忽是集電極與發(fā)射極之間電阻，其數(shù)值很大，可忽略其影響略其影響。 Cce是集電極與發(fā)射極之間的電容，其值很是集電極與發(fā)射極之間的電容，其值很小，等效時可合并到集電極負載電路中去。小，等效時可合并到集電極負載電路中去。 是集電結(jié)的結(jié)電阻是集電結(jié)的結(jié)電阻, ,由于集電結(jié)處于反向偏置，由于集電結(jié)處于反向偏置， 其數(shù)值很大；其數(shù)值很大； 是集電結(jié)的結(jié)電容，其數(shù)值較小是集電結(jié)

14、的結(jié)電容，其數(shù)值較小。 高頻率范圍內(nèi)高頻率范圍內(nèi), , 的值比的值比 的容抗值要大得多，通常對的容抗值要大得多，通常對 等效電路進行簡化時常用等效電路進行簡化時常用 代代 替替 和和 的并聯(lián)電路。簡化等的并聯(lián)電路。簡化等 效電路如圖所示。效電路如圖所示。cbrcbCcbrcbCcbCcbrcbC高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 混合混合等效電路的參數(shù)的估算等效電路的參數(shù)的估算 從晶體管器件手冊中可查得從晶體管器件手冊中可查得。 , ,Cob是晶體管共基接法且發(fā)射極開路時是晶體管共基接法且發(fā)射極開路時c、b間的結(jié)電容，間的結(jié)電容，從晶體管器件手冊中可查得從晶體

15、管器件手冊中可查得。 的數(shù)值可的數(shù)值可通過手冊給岀的特征頻率通過手冊給岀的特征頻率 和和放大電路放大電路的靜態(tài)工作點的數(shù)值的靜態(tài)工作點的數(shù)值由由 和和 計算數(shù)值計算數(shù)值。 obcbCCebCTf0Tff)(21cbebebCCrf)mV(26/EQmIgEQ0eb/26Irbb r高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) y參數(shù)與混合參數(shù)與混合等效電路參數(shù)的變換關(guān)系等效電路參數(shù)的變換關(guān)系可根據(jù)可根據(jù)y參參數(shù)的定義求出，其近似計算公式為數(shù)的定義求出，其近似計算公式為 )(j1)(jcbebebbbcbebebieCCgrCCgy)(j1jcbebebbbcbreCCg

16、rCy)(j1jcbebebbbcbmfeCCgrCgycbcbebebbbmbbcboej)(j1jCCCgrgrCyieieiej Cgyoeoeoej Cgy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.2.3 3.2.3 晶體管的高頻參數(shù)晶體管的高頻參數(shù) 1.1.截止頻率截止頻率 當當 下降到低頻電流放大系數(shù)下降到低頻電流放大系數(shù) 的的 倍時，所對倍時，所對應(yīng)的頻率稱為應(yīng)的頻率稱為 的截止頻率的截止頻率 。 根據(jù)定義根據(jù)定義 , , 很小很小, ,忽略流過忽略流過 電流電流, ,可得可得 f02/1fcbCcbC0bcce/UIIebmcUgI高頻電子線路高

17、頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 對應(yīng)低頻對應(yīng)低頻, , 和和 可忽略可忽略, ,則則 根據(jù)定義，根據(jù)定義， 所對應(yīng)的 為 。 2)(12cbebebCCr)(21cbebebCCrf)(jcbebebmbcCCggII)(j1cbebebbebCCgIU)(j1cbebeb0CCr0ebCcbCebm0rg2/0ff高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 已知已知 時時, ,任意頻率任意頻率 的的 的計算的計算 2.2.特征頻率特征頻率 特征頻率的定義是，特征頻率的定義是，當當 下降下降到到1 1時所對應(yīng)的頻率。時所對應(yīng)的頻率。 晶體管的晶

18、體管的 0f00/j1/j1ffTf1)/(12T0ff20)/(1ff120Tff100Tff高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 當當 ， 時，但這并不意著晶體管已經(jīng)沒有時，但這并不意著晶體管已經(jīng)沒有放大作用，這時放大器電壓增益還有可能大于放大作用，這時放大器電壓增益還有可能大于1 1。 3.3.最高振蕩頻率最高振蕩頻率 晶體管的功率增益晶體管的功率增益 時所對應(yīng)的頻率稱最高振時所對應(yīng)的頻率稱最高振蕩頻率蕩頻率 。 Tff 1maxf1PAmaxfmaxTfffcbebbbmmax421CCrgf高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工

19、程大學(xué) 3.3 3.3 晶體管小信號諧振放大器晶體管小信號諧振放大器 3.3.1 3.3.1 單調(diào)諧回路諧振放大器單調(diào)諧回路諧振放大器 單單調(diào)調(diào)諧諧高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.2 3.3.2 單調(diào)諧回路放大器的等效電路及分析單調(diào)諧回路放大器的等效電路及分析 1.1.放大器的放大器的y參數(shù)等效電路、輸入導(dǎo)納和輸岀導(dǎo)納參數(shù)等效電路、輸入導(dǎo)納和輸岀導(dǎo)納信號源用信號源用IS 負載為負載為T2放放和和YS等效等效 大器的輸入大器的輸入 導(dǎo)納導(dǎo)納Yie2高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 設(shè)從設(shè)從T1管的管的ce兩端向諧振

20、回路看的等效負載導(dǎo)納為兩端向諧振回路看的等效負載導(dǎo)納為 由晶體管內(nèi)部特性決定由晶體管內(nèi)部特性決定 而而 又要由外部負載又要由外部負載 所決定所決定LY coeifeccreiiebUyUyIUyUyIcLcUYIiLoefecUYyyUcILY 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 放大器的輸入導(dǎo)納放大器的輸入導(dǎo)納Yi為為 同理可得出同理可得出放大器的輸出導(dǎo)納放大器的輸出導(dǎo)納Yo 由于由于yre的存在的存在，放大器負載導(dǎo)納，放大器負載導(dǎo)納 的變化會引起放的變化會引起放大器輸入導(dǎo)納大器輸入導(dǎo)納Yi的變化。的變化。Ys的變化會引起放大器輸出導(dǎo)的變化會引起放大器輸出導(dǎo)

21、納納Yo變化變化。也就是放大器前后級參數(shù)的變化會產(chǎn)生相互也就是放大器前后級參數(shù)的變化會產(chǎn)生相互影響影響。LYiLoefereiiebUYyyyUyILoerefeieibiYyyyyUIYsierefeoeccoYyyyyUIY高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.2.簡化的等效電路簡化的等效電路( (假設(shè)晶體管的假設(shè)晶體管的 ) ) 變壓器一次側(cè)的電感量為變壓器一次側(cè)的電感量為L，在工作頻率時其空載，在工作頻率時其空載品質(zhì)因數(shù)為品質(zhì)因數(shù)為Q0，則，則空載諧振電導(dǎo)空載諧振電導(dǎo)g0=1/0LQ0。 總電導(dǎo)總電導(dǎo) 總電容總電容0reyie22oe21CpCCpC

22、ie220oe21gpggpgieieiej Cgyoeoeoej Cgy13121/ NNp 13452/ NNp 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.3 3.3.3 單調(diào)諧回路放大器的技術(shù)指標單調(diào)諧回路放大器的技術(shù)指標 1.1.電壓增益電壓增益 由等效電路由等效電路 則則uALCgyppUUAuj1jfe21ioLCgUypYUyppUj1jife1ife12oio/UUAuLCgYj1j高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 放大器諧振時，放大器諧振時， , ,對應(yīng)的諧振頻率對應(yīng)的諧振頻率 諧振電壓增益諧振電壓增益

23、諧振電壓增益的模諧振電壓增益的模 諧振電壓增益的相移諧振電壓增益的相移 feo180gyppAufe210gyppAufe210LC100)/(100LC高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.2.諧振時的功率增益諧振時的功率增益 根據(jù)定義根據(jù)定義 , , 可得可得 0pAio/PPApie1ie22ie2220oe21fe21ie1ie22fe21ie12iie22o0gggpggpyppgggyppgUgUAp高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (1)(1)諧振時的最大功率增益諧振時的最大功率增益 在回路無損耗在回路無損耗

24、( )( )及匹配及匹配( )( )條件下條件下 最大功率增益由最大功率增益由晶體管本身參數(shù)決定晶體管本身參數(shù)決定, , 與外電路參與外電路參數(shù)無關(guān)。數(shù)無關(guān)。 0,00gQie222oe21gpgpie1ie22ie222oe21fe21ie1ie22ie222oe21fe21max02gggpgpyppgggpgpyppApie1oe2fe4ggy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2)(2)回路有損耗和失配時的功率增益回路有損耗和失配時的功率增益ie1ie22fe21ie12iie22o0gggyppgUgUAp2ie222oe21ie1oe2feie1

25、2ie22fe222144ggpgpggygggyppie1ie22fe21ie12iie22o0gggyppgUgUAp22ie222oe212ie222oe21ie222oe21ie1oe2fe)()(44ggpgpgpgpgpgpggy失配損耗失配損耗回路插入損耗回路插入損耗高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 回路回路失配損耗失配損耗 令令 , ,稱失配系數(shù)稱失配系數(shù)?？傻每傻檬鋼p耗失配損耗為為 匹配時n=1,失配損耗為1；n不等于1,失配損耗均小于1。 2222oe21ie222oe212ie2222ie222oe212ie222ie222oe212

26、ie222oe21ie222oe21) 1/(/4)/()()/(4)(4iegpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpgpie222oe21/gpgpn 22ie222oe21ie222oe21) 1(4)(4nngpgpgpgp失配損耗失配損耗高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 回路的插入損耗回路的插入損耗 ( ( 的影響的影響) ) (3)(3)用插入損耗和失配損耗表示的功率增益與電壓增益用插入損耗和失配損耗表示的功率增益與電壓增益 功率增益功率增益： 由于由于失配損耗失配損耗和和插入損耗插入損耗, ,諧振放大器的諧振放大器的功率增益功率增益小

27、于晶體管可能提供的最大功率增益。小于晶體管可能提供的最大功率增益。00g20L202ie2220oe21ie222oe2122ie222oe2111)(QQgggpggpgpgpggpgp20L2ie1oe2fe01) 1(44QQnnggyAP高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 電壓增益電壓增益 ： 在回路無損耗在回路無損耗( )( )及匹配及匹配( )( )條條件下件下電壓增益最大值為電壓增益最大值為諧振電壓增益的模為諧振電壓增益的模為0,00gQie222oe21gpgpie2oefeie222oe21fe21max02ggygpgpyppAuggpgp

28、gpgpgpgpggygyppAuie222oe21ie222oe21ie222oe21ie2oefefe210/220Lie2oefe1122QQnnggy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.諧振曲線諧振曲線 LLLCLgALCggyppAuu0000fe211j1j1j1100L0j1QAuffffQQAAuu00L00L0j11j11高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 諧振放大器帶寬窄諧振放大器帶寬窄, ,可認為可認為f在在f0附近變化附近變化，則則 f=f-f0，稱為一般失諧，稱為一般失諧。0L00L000L0

29、202L00L02j11)(2j11)(j11j11j11ffQfffQffffffQffffQffffQAAuu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 令令=QL2f / f0，稱為稱為廣義失諧廣義失諧, ,可得可得 取其模可得取其?？傻?諧振曲線的表示形式諧振曲線的表示形式j(luò)11)/2(j110L0ffQAAuu20L0211ffQAAuu2011uuAA高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 下圖是分別用 、 和 表示的放大器的諧振特性曲線。 ff用頻率表示用廣義失諧表示用一般失諧表示高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾

30、濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 4.4.放大器的通頻帶放大器的通頻帶 根據(jù)通頻帶的定義，根據(jù)通頻帶的定義， 時所對應(yīng)的時所對應(yīng)的2f為放為放大器的通頻帶。大器的通頻帶?？傻每傻?單級單調(diào)諧放大器通頻帶為單級單調(diào)諧放大器通頻帶為2/1/0uuAA211120uuAA1207 . 0LffQL07 . 0/2Qff高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 5.5.放大器的矩形系數(shù)放大器的矩形系數(shù) 根據(jù)矩形系數(shù)的定義根據(jù)矩形系數(shù)的定義 其中，其中，2f0.1是是 時所對應(yīng)的頻帶寬度，時所對應(yīng)的頻帶寬度， 1100201 . 0LffQL01 . 0/992Qff7 . 01 .

31、 0r0.122ffK1 . 0/0uuAA1011120uuAA99r0.1K高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.4 3.3.4 多級單調(diào)諧回路放大器的主要技術(shù)指標多級單調(diào)諧回路放大器的主要技術(shù)指標 1.1.多級單調(diào)諧回路放大器的電壓增益多級單調(diào)諧回路放大器的電壓增益 設(shè)各放大級參數(shù)相同設(shè)各放大級參數(shù)相同, ,則則 則則m級放大器的總電壓增益為級放大器的總電壓增益為 2.2.多級單調(diào)諧諧振放大器的諧振曲線多級單調(diào)諧諧振放大器的諧振曲線 m級相同的放大器級聯(lián)時，級相同的放大器級聯(lián)時，總諧振曲線為總諧振曲線為umuuumAAAAA321 mumAA)(1

32、220L0211mmmffQAA高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.3.多級單調(diào)諧諧振放大器的通頻帶多級單調(diào)諧諧振放大器的通頻帶 m級相同的放大器級聯(lián)時，級相同的放大器級聯(lián)時， m級級總通頻帶總通頻帶 級數(shù)越多級數(shù)越多, , 通頻帶越窄通頻帶越窄 m級級通頻帶與單級通頻帶的關(guān)系通頻帶與單級通頻帶的關(guān)系 212112207 . 0L0mmmmffQAAL017 . 012)2(Qffmm10.70.7 12()21(2)mmff高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 4.4.多級單調(diào)諧諧振放大器的矩形系數(shù)多級單調(diào)諧諧振放大器的矩

33、形系數(shù) 根據(jù)矩形系數(shù)的定義根據(jù)矩形系數(shù)的定義 令令A(yù)m /Am0 =0.1求得求得 m級單調(diào)諧諧振放大器的矩形系數(shù)為級單調(diào)諧諧振放大器的矩形系數(shù)為 級數(shù)越多，矩級數(shù)越多，矩 形系數(shù)越小。形系數(shù)越小。 L011 . 01100)2(QffmmmmmffK)2()2(7 . 01 . 01 . 0r121100)(11r0.1mmmK高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.4 3.4 小信號諧振放大器的穩(wěn)定性小信號諧振放大器的穩(wěn)定性 3.4.1 3.4.1 諧振放大器存在不穩(wěn)定的原因諧振放大器存在不穩(wěn)定的原因 晶體管為雙向器件晶體管為雙向器件, ,放大器的輸出電壓

34、可通過晶體放大器的輸出電壓可通過晶體管的管的yre反向作用到輸入端，反向作用到輸入端，引起輸入電流的變化引起輸入電流的變化，這種，這種反饋作用將可能反饋作用將可能引起放大器產(chǎn)生自激等不良后果引起放大器產(chǎn)生自激等不良后果。 0reyLoerefeieibiYyyyyUIYsierefeoeccoYyyyyUIY高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.4.2 3.4.2 放大器的穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定增益放大器的穩(wěn)定系數(shù)及穩(wěn)定增益 1.1.放大器的穩(wěn)定系數(shù)放大器的穩(wěn)定系數(shù)S 定義： S越大越大, ,放大器越穩(wěn)定；放大器越穩(wěn)定；S=1為維持自激振蕩的條件。為維持自激振蕩的條

35、件。iLoesieferesiecrei)(UYyYyyyYyUyUfereLoesieii)(yyYyYyUUS高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) S的估算：輸入回路 同理，輸出回路也可用相同形式表示，即siessiesiej1jjLCCggYy)j1)(1siegg)(21 ;sies00011CCLfffffQiessie01)(ggCCQ1j21siesiee1)(ggYy11arctan2j22LoeLoee1)(ggYy22arctan高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 通常，放大器輸入回路和輸出回路相同，即 ,則

36、 正反饋即相位相同的條件， 可得2121,0)(2refe2tanrefe)cos(121refe2)(2jrefe2Loesiee)1)()(refeyyggggS)cos(1)(2referefeLoesieyyggggSrefearctan2高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.單級調(diào)諧放大器的穩(wěn)定增益 穩(wěn)定增益：是指晶體管不加任何穩(wěn)定措施，而滿足穩(wěn)定系數(shù)S(例如S5)要求時，放大器工作于諧振頻率的最大電壓增益。 設(shè)各級放大器的參數(shù)均相同，且晶體管接入諧振回路的接入系數(shù)為 ，下級負載接入諧振回路的接入系數(shù)為 ，則單級調(diào)諧放大器的電壓增益為1p2p12L

37、oefecoicioppYyyUUUUUUAu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 由于各級參數(shù)相同，從輸出電壓Uo處向放大器輸出端看，可認為其等效導(dǎo)納為YS，可得 由 則 諧振電壓增益 代入S式)()(sie22Loe21YypYypsieLoe12YyYyppsieLoefeYyYyyAu)cos(12referefes0ySyAu)(sieLoefe0ggggyAu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 穩(wěn)定電壓增益的說明： 穩(wěn)定電壓增益 的計算公式通常是在已知晶體管參數(shù)的條件下，根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)S的要求來確定自己設(shè)計的放大器的允

38、許的最高電壓增益。也就是說，在不加任何穩(wěn)定措施的情況下，你所制作的放大器的實際的電壓增益 ，這個放大器一定是穩(wěn)定的。 在設(shè)計小信號調(diào)諧放大器時,需要考慮對穩(wěn)定電壓增益進行核算,判斷自已設(shè)計的放大器的電壓增益選取合不合理。s0uAs0uA高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 例：已知某晶體管在工作頻率為10.7MHz時， （26.4-j36.4）mS； =（0.08-j0.3）mS。用其做中頻放大器，若S5認為是穩(wěn)定的，試計算穩(wěn)定電壓增益。解： 在沒有任何穩(wěn)定措施條件下，放大器電壓增益不大于12.5,能滿足穩(wěn)定系數(shù)的要求。feyrey)cos(12referefe

39、su0ySyA52.12)7554cos(11031. 0510452oo33mS454 .364 .2622feyofe544 .264 .36arctanmS31. 03 . 008. 022reyore7508. 03 . 0arctan高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.4.3 提高諧振放大器穩(wěn)定性的措施 由于yre的反饋作用，晶體管是一個雙向器件。 使晶體管yre的反饋作用消除的過程稱為單向化。 單向化的目的就是提高放大器的穩(wěn)定性。 單向化的方法有中和法和失配法。 1.中和法 在晶體管放大器的輸出 與輸入之間引入一個附加的 外部反饋電路YN，以抵

40、消晶 體管內(nèi)部yre的反饋作用,稱 為中和。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 在YN與yre同性質(zhì)條件下 變壓器的同名端保證電 流流向相反 通常y re可以近似用電容 等效, YN也就是中和電容CN 。 cbre CC高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 圖(a)應(yīng)用較多 圖(b) CN只能在一個頻率點完全中和cb3212cb3212NCNNCUUCcb4512cb4512NCNNCUUC高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.失配法 失配法的實質(zhì)是降低放大器的電壓增益，以確保滿足穩(wěn)定的要求,

41、也就是保證 。 降低電壓增益的方法： 減小放大器的負載電阻(回路并電阻、改變接入系數(shù))； 放大器增加負反饋。 單管放大器的晶體管的yre限制了放大器的穩(wěn)定電壓增益,晶體管的放大能力不能得到充分的發(fā)揮。在單個晶體管的yre一定的條件下,采用什么樣的辦法提高放大器的穩(wěn)定電壓增益呢? 失配法的典型應(yīng)用是共射-共基級聯(lián)放大。s00uuAA高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (1)共射-共基級聯(lián)放大的特點 對于前級共射晶體管放大器來說，它的負載是輸入導(dǎo)納較大的共基晶體管, 大的負載導(dǎo)納使電壓增益低，但它仍有較大的電流增益。 。 后級共基放大的電流增益小，電壓增益大。組合

42、后的放大器的總電壓增益和功率增益都與單管共射放大電路差不多，但穩(wěn)定性高。 輸入回路與晶體管采用部分接入，而輸出回路與晶體管直接接入，這是由于共基晶體管輸出電阻很大，不用部分接入。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2)共射-共基級聯(lián)晶體管可以等效為一個共射晶體管 在晶體管yieyre；yfeyie；yfe yoe的條件下，相同晶體管組成的共射-共基組態(tài)的等效晶體管的y參數(shù)為： 共射-共基復(fù)合管的輸入導(dǎo)納 和正向傳輸導(dǎo)納 大致與單管參數(shù)相等，反向傳輸導(dǎo)納 遠小于單管的 約小一二個數(shù)量級。說明復(fù)合管內(nèi)部反饋很弱，放大器的工作穩(wěn)定性提高了。而輸出導(dǎo)納 也只是單管

43、的幾分之一。iyfyryreyoyieiyy fefyy reoyy)(oerefereryyyyy高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.5 場效應(yīng)管高頻小信號放大器 場效應(yīng)管的優(yōu)點：輸入阻抗高、動態(tài)范圍大、噪聲小、線性好、抗輻射能力強。在分立元件的高頻放大器中，有取代晶體管的趨勢。 3.5.1 結(jié)型場效應(yīng)管高頻小信號放大器 共源-共柵級聯(lián)等效為一個 共源的場效應(yīng)管,其反向傳 輸導(dǎo)納很小，內(nèi)部反饋很 弱，放大器的穩(wěn)定性高。 場效應(yīng)管共源-共柵高頻放大器由于具有電壓增益較高、工作穩(wěn)定、高頻特性好、動態(tài)范圍大、噪聲小、線性好等特點，在通信系統(tǒng)的高頻放大中應(yīng)用較為

44、廣泛。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.5.2 雙柵場效應(yīng)管高頻小信號放大器 有兩個控制柵極,第二柵級g2具有一定的屏蔽作用，使得漏極與第一柵極之間的反饋電容變得很小，一般均小于0.05pF。這樣的管子制做的放大器的工作穩(wěn)定性高。 右圖是高頻調(diào)諧器中的具有自動增益控制作用的雙柵場效應(yīng)管高頻放大器。從結(jié)構(gòu)上來看可認為是共源-共柵放大器的形式。 改變第二柵極g2的 電壓時，可以改變場效 應(yīng)管正向傳輸特性曲線 的斜率，從而改變高頻 放大器的增益,可實現(xiàn) 自動增益控制。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.6線性寬帶集成放大電

45、路 3.6.1 線性寬頻帶集成放大電路 1.利用負反饋的集成寬頻帶放大器 國產(chǎn)8FZ1集成放大電路是屬于利用負反饋展寬頻帶的放大器，其電路如圖所示。它是兩個晶體管組成的直接耦合放大器，電路中具有兩級電流并聯(lián)負反饋。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.共射共基集成寬頻帶放大器 MC1490集成放大器 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 電路特點： 由T1 、T2組成共射差分輸入級，驅(qū)動由T3 、T4和T5、T6組成的共基差分放大器。 由于T3 T4 T5 T6的基極是通過AGC直流電壓控制，相當于基極交流接地。 從放大來看

46、，是由T1、 T3和T2、T6 組成共射共基差分放大電路，其差動輸出由T3和T6 的集電極輸出。而T4和T5的基極直流電壓的變化只是對T3和T6起分流作用，使其電壓增益變化，達到自動電壓增益控制的目的。 T3和T6的集電極輸出直接與T7和T10的基極相連，而T7、T8組成共集-共射級聯(lián)， T10T9也組成共集-共射級聯(lián)，則共集-共射組合管T7T8和T10T9組成差分放大器的輸出級，其輸出由T8和T9的集電極輸出。 T12T13T14T15T16和二極管構(gòu)成偏置電路。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 放大流程： 信號經(jīng)T1T3和T2T6組成共射共基組合差分放

47、大的輸入級放大，再經(jīng)T7、T8和T10、T9組成共集共射組合差分放大輸出，這樣的電路具有足夠高的增益和足夠?qū)挼膸?。其中T7 和T10的共集組態(tài)構(gòu)成隔離級的作用，隔離了共射高增益輸出對管T8T9對前級T3T6集電極的分流作用，從而也保證了電路的增益和帶寬。AGC電路的功能是由T4實現(xiàn)。T4T5的基極通過70電阻引出到AGC控制端（腳5），AGC電壓較低時，T4T5截止，不影響電路正常工作。當AGC電壓超過5V時，T4T5導(dǎo)通，因而分流了T3T6的射極輸入電流，即有效地控制了放大器的增益。這種AGC方式不僅控制效率高，而且放大器的輸入輸出阻抗也不會因改變增益時受影響。 高頻電子線路高頻電子線路退

48、出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) MC1490的應(yīng)用電路 工作頻率為30MHz，電路采用了兩個單調(diào)諧回路L1C1和L2C2，均調(diào)諧于30 MHz。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.6.2 線性寬頻帶集成放大器與集中濾波器構(gòu)成選頻 放大器 (1) 集中濾波器在寬頻帶放大器之后 這是一種常用的接法，如圖所示，它要求放大器與濾波器之間要實現(xiàn)阻抗匹配。阻抗匹配能使放大器有較大的功率增益，同時能使濾波器有正常的頻率特性。因為濾波器的頻率特性與其輸入端匹配、輸岀端匹配有關(guān)，不匹配時不能得到預(yù)期的正常頻率特性。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工

49、程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2) 集中濾波器在寬頻帶放大器之前 這種接法的特點是頻帶外的強干擾信號不會直接進入放大器，避免強干擾信號使放大器進入非線性狀態(tài)產(chǎn)生新的干擾，如圖所示。但若選用的集中濾波器的衰減較大時，進入放大器的信號較小，放大器信噪比變小。通?？稍诩袨V波器前加前置放大器，以提高信噪比。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.7放大電路的噪聲與低噪聲放大器 *什么是噪聲？ 在放大電路或電子設(shè)備的輸出端與有用信號同時存在的一種隨機變化的電流或電壓，沒有有用信號時，它也存在。 *為什么要研究噪聲? 放大電路對微弱信號的放大要受到內(nèi)部噪聲的限制。由于放大電路

50、具有內(nèi)部噪聲，當外來信號通過放大電路放大輸出的同時，也有內(nèi)部噪聲輸出。若外來信號小到一定值時，放大器輸出信號和噪聲大小差不多，在放大器的輸出端難于分辨信號。因而研究噪聲的特性以及減小噪聲對電子電路系統(tǒng)的影響是很必要的。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.7.1 放大電路內(nèi)部噪聲的來源和特點 電子電路內(nèi)部噪聲的主要來源是電阻熱噪聲和有源器件（晶體管、場效應(yīng)管）的噪聲。 1.電阻的熱噪聲 (1)電阻的熱噪聲是電阻材料的自由電子在外界溫度作用下產(chǎn)生無規(guī)則運動，在電阻兩端產(chǎn)生起伏電壓。 (2)噪聲電壓 是隨機變化的，在相當長時間內(nèi)平均值為零?？梢杂闷淦椒胶蟮钠骄?/p>

51、值 ，即噪聲電壓均方值表示 TTttuTtu02n2nd)(1lim)()(ntu)(2ntu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (3)電阻熱噪聲 具有很寬的頻譜，而且各個頻率分量的強度是相等的，稱為白噪聲。 (4)電阻熱噪聲的均方值可以用噪聲功率譜密度 表示。而功率譜密度表示單位頻帶內(nèi)的功率。熱噪聲在極寬的頻帶內(nèi)具有均勻的功率譜密度。電阻熱噪聲功率譜密度為 式中，k為波爾茲曼常數(shù)， J/K；T為電阻的絕對溫度值(K)。231.38 10k)(ntu)( fSkTRfS4)(高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (5)電阻熱噪聲

52、可以用噪聲電壓方均值 或用噪聲電流方均值 表示。其中 是電路的等效噪聲帶寬，單位為Hz。 2.晶體三極管的噪聲 (1)由基區(qū)電阻 產(chǎn)生的熱噪聲。其功率譜密度 (2)散粒噪聲是流過PN 結(jié)的載流子在平均電流 上隨機起伏引入的噪聲。其電流功率譜密度 ，其中 為載流子電荷量； 為結(jié)的平均電流。 (3)分配噪聲是集電極電流隨基區(qū)載流子復(fù)合數(shù)量的起伏變化所引起的噪聲。 nfbb rbb4)( kTrfS0I0( )2S fqI191.6 10qC0In2n4)(fkTRtun2n4)(fkTgti高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (4)閃爍噪聲又稱為1/f 噪聲。它主

53、要在低頻(幾千赫以下)范圍起主要作用。這種噪聲產(chǎn)生的原因與半導(dǎo)體材料制作時表面清潔處理和外加電壓有關(guān)，在高頻工作時通常不考慮它的影響。 3.場效應(yīng)管的噪聲 (1)導(dǎo)電溝道電阻產(chǎn)生的熱噪聲； (2)溝道熱噪聲通過溝道和柵極電容的耦合作用在柵極上的感應(yīng)噪聲。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.7.2 噪聲電路的計算 1.噪聲等效電壓源和等效電流源 在fn頻帶內(nèi)，溫度為T的一個電阻的熱噪聲可用 等效電壓源 或等效電流源 如圖所示的等效電路表示。n2n4fkTRun2n4fkTgi高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.串并聯(lián)電阻

54、的噪聲計算 計算兩個串聯(lián)電阻的總噪聲電壓，在兩個噪聲源互不相關(guān)的條件下，不能直接把噪聲電壓相加，而只能把產(chǎn)生噪聲的兩個源的功率相加(或?qū)蓚€噪聲電壓的方均值相加)。 串聯(lián)電阻的噪聲(在 和 T 相同條件下)nfn212n22n12n)(4fRRkTuuu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 并聯(lián)電阻噪聲 R1產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方 值 在并聯(lián)電路兩端產(chǎn)生的噪 聲電壓均方值為 R2產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值 在并聯(lián)電路兩端產(chǎn)生的噪聲電壓均方值為 2n1u2n2u2n122122n1uRRRu2n222112n2uRRRun21212n22n12n4fRRRRkTuuu高

55、頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 3.7.3 線性網(wǎng)絡(luò)的噪聲系數(shù)及計算 1.等效噪聲頻帶寬度 放大電路具有一定的頻率特性，電阻熱噪聲是均勻頻譜的白噪聲，噪聲通過放大電路(線性網(wǎng)絡(luò))后，輸出噪聲是否也是均勻頻譜呢? 設(shè)二端口網(wǎng)絡(luò)的電壓傳輸系數(shù)為A(f)，輸入端的噪聲功率譜密度為Si(f)。把輸入端的噪聲功率譜密度乘以網(wǎng)絡(luò)的功率傳輸系數(shù)A2(f)，即可得輸出端的噪聲功率譜密度So(f) 輸入端的均勻功率譜密度為Si(f)的白噪聲，通過功率傳輸系數(shù)為A2(f)的線性網(wǎng)絡(luò)后，輸出端的噪聲功率譜密度就不再是均勻的了。 )()()(i2ofSfAfS高頻電子線路高頻電子線

56、路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 如何求得噪聲電壓的均方值呢? 由于起伏噪聲電壓的均方值與功率 譜密度之間存在的關(guān)系為 線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的噪聲電壓均方值 可寫成 圖中So(f)曲線與橫座標軸f之間的面 積就表示輸出端噪聲電壓的均方值。 等效噪聲帶寬是按噪聲功率相等(幾何意義即面積相等)來等效的。虛線表示的寬度為 、高度為 的矩形面積與曲線 下的面積相等。 即為等效噪聲帶寬。 nf)(0ofS)(ofS02i2nd)()(ffAfSu020io2nod)()(d)(ffAfSffSunf高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 根據(jù)功率相等的條件，可得 則

57、 線性網(wǎng)絡(luò)輸出端的噪聲電壓均方值為 因為 ,所以 通常， 是已知的,只要求出 就很容易算出 ni02n0o0i20o)()()(d)()(d)(ffSfAffSffSfAffS)(02fAnf)(2ntu)(d)(0202nfAffAfn02i00022022i2no)()( )(d)()()(d)()(ffAfSfAffAfAfSffAfSuikTRfS4)(in022no)(4ffkTRAu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 對于其它噪聲源來說，只要噪聲功率譜密度是均勻的白噪聲，都可以應(yīng)用 來計算其通過線性網(wǎng)絡(luò)后輸出噪聲電壓的均方值。 注意： 線性網(wǎng)絡(luò)的等

58、效噪聲帶寬 與信號通頻帶2f0.7是不同的兩個概念。 是從噪聲的角度引出來的，而2f0.7是對信號而言的。但是二者之間有一定的關(guān)系。 對于常用的單調(diào)諧并聯(lián)諧振回路來說 。隨著回路級數(shù)m的增加，等效噪聲帶寬與信號通頻帶的差別越來越小。 nfnfnfnf7 . 0n2)2/(ff高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) 2.噪聲系數(shù) (1)噪聲系數(shù)的定義 線性網(wǎng)絡(luò)輸入端信號噪聲功率比Psi/Pni與輸出端信號噪聲功率比Pso/Pno的比值。用NF來表示。 用分貝數(shù)表示 它表示信號通過線性網(wǎng)絡(luò)后，信號噪聲功率比變壞的程度。nosonisiF/lg10)dB(PPPPN高頻

59、電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) (2)噪聲系數(shù)用線性網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生噪聲功率的表示形式 根據(jù)噪聲系數(shù)的基本定義。將它作適當?shù)淖儞Q，可有另一種表示形式 式中，AP=Pso/Psi為線性網(wǎng)絡(luò)的功率增益。 APPni表示信號源產(chǎn)生的噪聲通過線性網(wǎng)絡(luò)放大后在輸出端產(chǎn)生的噪聲功率，用PnoI表示。 Pno是線性網(wǎng)絡(luò)的輸出噪聲功率。它是由兩部分組成的，一部分是PnoI=APPni，另一部分是線性網(wǎng)絡(luò)本身產(chǎn)生的噪聲在輸出端呈現(xiàn)的噪聲功率PnoII。即niPnoninososiFPAPPPPPNnoIInoInoPPP高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工

60、程大學(xué) 所以，噪聲系數(shù)又可寫成 可以看出噪聲系數(shù)與線性網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部噪聲有關(guān)。 如果線性網(wǎng)絡(luò)是理想無噪網(wǎng)絡(luò)，PnoII=0，則NF =1。 如果線性網(wǎng)絡(luò)本身有噪聲，PnoII0，則NF1。 (3)噪聲系數(shù)用額定功率和額定功率增益的表示形式 網(wǎng)絡(luò)輸入端： *額定輸入信號功率 當信號源內(nèi)阻Rs與線性網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻Ri相等時，信號源有最大功率輸出。其值為 noInoIIF1PPNsiP)4/(s2ssiRUP 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁哈爾濱工程大學(xué)哈爾濱工程大學(xué) *額定輸入噪聲功率 網(wǎng)絡(luò)輸出端： *額定輸岀信號功率 當網(wǎng)絡(luò)的輸出電阻Ro與負載電阻RL相等時，輸出端匹配所對應(yīng)的輸岀信號功率,