第三章高频谐振放大器3一1对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？答3-1：对高频小信号器的主要要求是1.比较高的增益2.比较好的通频带和选择性3．噪音系数要小4.稳定性要高高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参数滤波器构成选频电路。3一2一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知f=465kHz，晶体管经中和后的参数为：8ie-0.4ms,Cie=142pF，goe=55us，Ce=18pF，Yie=36.8ms,Yre=0,回路re等效电容C=200pF，中频变压器的接入系数P,=N,/N=0.35，P2=N,/N=0.035,回路无载品质因数Q。=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算：（1）回路有载品质因数Q和3dB带宽Bo.7:（2）放大器的电压增益：（3）中和电容值。(设C=3 pF)N3IEN工CE.题3-1图解3-2:根据已知条件可知，能够忽略中和电容和yre的影响。得：回路容C=C+pC.+p,C=200++0.352180.0352 142202pF12
第三章 高频谐振放大器 3－1 对高频小信号放大器的主要要求是什么？高频小信号放大器有哪些分类？ 答 3-1： 对高频小信号器的主要要求是: 1. 比较高的增益 2. 比较好的通频带和选择性 3. 噪音系数要小 4. 稳定性要高 高频小信号放大器一般可分为用分立元件构成的放大器、集成放大器和选频电路组成的放 大器。根据选频电路的不同，又可分为单调谐回路放大器和双调谐回路放大器；或用集中参 数滤波器构成选频电路。 3－2 一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知 f o =465kHz，晶体管经中和后的 参数为：g ie=0.4mS,Cie=142pF，g oe =55μS，C oe =18pF，Y ie=36.8mS,Y re =0，回路 等效电容 C=200pF，中频变压器的接入系数 p 1 =N1 /N=0.35，p 2 =N2 /N=0.035,回路无 载品质因数 Q 0 =80，设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算： （1）回路有 载品质因数 Q L 和 3 dB 带宽 B 0.7;（2）放大器的电压增益；(3) 中和电容值。 （设 C b’c=3 pF） 题 3－1 图 解 3-2： 根据已知条件可知,能够忽略中和电容和 y re 的影响。得： 12 2 2 2 2 1 2 200 0.35 18 0.035 142 202 C p C p C pF oe ie = + + = ++ 椿 回路 容 C
固有振2元f.C_2元46510320210-127.374μ Sg. =80Q回路g =pigoe+pgie+ge=0.3525510-++0.3520.410++7.37410-614.6μS2元得46510320210-122元f.C品因傲Q：40.414.610-6gf4653dBBo.7 = 11.51kHzQ, 40.4P,P,ly,l_ 0.35 0.035 36.8 10-3振增益K== 30.8814.6 10-6gN_0.35PL_中和容C.=CheCh=1.615pF0.65N-N,=1-P,答：品质因数Q为40.4,带宽为11.51kHz，谐振时的电压增益为30.88，中和电容值为1.615pF3一3高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放大器稳定工作，可以采取哪些措施？答3-3集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的改变会使晶体管参数发生变化，如Coe、Cie、gie、goe、Yfe、引起频率和增益的不稳定。负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。一般采取提高稳定性的措施为：（1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法（2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益（3）选用fr比较高的晶体管（4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿3一4三级单调谐中频放大器，中心频率fo=465kHz，若要求总的带宽B0.7=8kHZ，求每一级回路的3dB带宽和回路有载品质因数O值。解3一4:设每级带宽为B，则：R因B. = B,V23-18Ba.7每B, =15.7kHz0.509823-1f有品因数Q，29.6B,13
答：品质因数 QL 为 40.4,带宽为 11.51kHz,谐振时的电压增益为 30.88,中和电容值为 1.615pF 3－3 高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放 大器稳定工作，可以采取哪些措施？ 答 3-3 集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的 改变会使晶体管参数发生变化，如 Coe、Cie、gie、goe、yfe、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。 一般采取提高稳定性的措施为： （1）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法 （2）减小负载电阻，适当降低放大器的增益 （3）选用 fT比较高的晶体管 （4）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。 3－4 三级单调谐中频放大器，中心频率 f0=465 kHz，若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ，求每 一级回路的 3 dB 带宽和回路有载品质因数 QL值。 解 3－4： 设每级带宽为 B1，则： 13 3 -12 0 0 0 2 2 465 10 202 10 7.374 80 f g S Q π π µ = = 固有 振 C 2 2 1 2 0 2 6 2 3 6 0.35 55 10 0.035 0.4 10 7.374 10 14.6 oe ie p g p g g µ S − − − = + + == ++ ++ 椿 回路 g 3 -12 0 6 0 0.7 3 1 2 0 6 1 1 1 1 2 2 465 10 202 10 40.4 14.6 10 465 3 11.51 40.4 | | 0.35 0.035 36.8 10 30.88 14.6 10 0.35 3 1.615 1 0.65 L L fe n b c b c f Q f dB B kHz Q p p y K N p C C C pF N N p π π − − − ⅱ 得 = = = = = = = = = = − − C 品 因数 g 振增益 g 中和 容 1 3 0.7 1 0.7 1 1 3 0 L 1 B B 2 1 B 8 B 15.7kHz 0.5098 2 1 f Q 29.6 B = − = = − = 因 每 有 品 因数
答：每级带宽为15.7kHz，有载品质因数为29.6。3一5若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为f=465kHz，当要求3dB带宽为8kHz时，每级放大器的3dB带宽有多大？当偏离中心频率10kHZ时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？解3-5设每级带宽为B1，则：联,:=B,V23-根据8Bo.7.每B, =11.2kHz.10.714当偏离中心率10kH根据振特性有：2A2KIKuV(1+ A*- 5)+ 42A=1V4+5428&K8 K,K.#K,1/4+5*(4+5)所f.++204#梦8822V2ATV2f.Af)4+ (24+B,t香*B,康880.027,20log0.027=-31.4dB2992/21011.210答：每级放大器的3dB带宽为11.2kHz，当偏离中心频率10kHZ时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少31.4dB3一6集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？设计集中选频放大器时，主要任务是什么？答3-6优点：选频特性好、中心频率稳定、Q值高、体积小、调整方便。设计时应考虑：14
答：每级带宽为 15.7kHz,有载品质因数为 29.6。 3－5 若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为 f o =465 kHz，当要求 3 dB 带宽为 8 kHz 时，每级放大器的 3 dB 带宽有多大？当偏 离中心频率 10 kHZ 时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？ 解 3-5 设每级带宽为 B1，则： 答：每级放大器的 3 dB 带宽为 11.2kHz,当偏离中心频率 10 kHZ 时，电压放大倍数与中心 频率时相比，下降了多少 31.4dB 3－6 集中选频放大器和谐振式放大器相比，有什么优点？设计集中选频放大器时，主要任 务是什么？ 答 3-6 优点： 选频特性好、中心频率稳定、Q 值高、体积小、调整方便。设计时应考虑： 14 1 4 3 0.7 1 0.7 1 1 4 3 B B 2 1 B 8 B 11.2kHz 0.714 2 1 = − = = − 根据 得： 每 3 3 1 3 3 4 0 0 4 4 2 2 0 3 3 4 2 2 0 4 1 0 1 3 4 2 4 3 K K 2 8 8 K K 1 4 (4 ) f 4 2Q f 8 8 2f f 2 2 f 4 (2 ) 4 B f B 8 8 0.027, 20log 0.027 31.4dB 299 2 2 10 4 11.2 10 8 8 = = = = 琪 琪 桫 琪桫 + ξ + ξ 所 ∆ + 琪 所所 桫 = = ∆ ∆ + 所所 所 + 琪琪 所 桫 = = − 所 + 琪琪 所 桫 当偏离中心 率10kHz ，根据 振特性，有： 1 2 2 2 2 4 01 K 2A 2 K (1 A ) 4 4 A 1 = = + − ξ + ξ + ξ =
滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信号衰减。3一7什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频功放一般在B类、C类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？答3-7高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在B或C类下工作，但此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正弦高频信号。3一8高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当Ec、E、U、R四个外界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？答3-8当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压利用率相对较低。如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出电压的大，输出功率随之改变：该状态输出功率和效率都比较低。当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输出电压基本不发生变化，电压利用率较高。过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较高。·当单独改变R时，随着R的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。·当单独改变E时，随着E的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态·当单独改变E时，随着E的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。·当单独改变U时，随着U的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。3一9已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来实现，变化方向如何？在此过程中集电极输出功率如何变化？答3-9可以通过采取以下措施1.减小激励U，集电极电流I和电压振幅Uc基本不变，输出功率和效率基本不变2.增大基极的负向偏置电压，集电极电流Ie1和电压振幅Uc基本不变，输出功率和效率基本不变。3.减小负载电阻RL，集电极电流Iei增大，Ico也增大，但电压振幅Uc减小不大，因此输出功率上升。4.增大集电极电源电压，Iel、Ico和Uc增大，输出功率也随之增大，效率基本不变15
滤波器与宽带放大器及其负载之间的匹配。另外还要考虑补偿某些集中参数滤波器的信 号衰减。 3－7 什么叫做高频功率放大器？它的功用是什么？应对它提出哪些主要要求？为什么高频 功放一般在 B 类、C 类状态下工作？为什么通常采用谐振回路作负载？ 答 3-7 高频功率放大器是一种能将直流电源的能量转换为高频信号能量的放大电路，其主要 功能是放大放大高频信号功率，具有比较高的输出功率和效率。对它的基本要求是有选频作 用、输出功率大、自身损耗小、效率高、所以为了提高效率，一般选择在 B 或 C 类下工作，但 此时的集电极电流是一个余弦脉冲，因此必须用谐振电路做负载，才能得到所需频率的正 弦高频信号。 3－8 高频功放的欠压、临界、过压状态是如何区分的？各有什么特点？当 EC、Eb、Ub、RL四个外 界因素只变化其中的一个时，高频功放的工作状态如何变化？ 答 3-8 当晶体管工作在线性区时的工作状态叫欠压状态，此时集电极电流随激励而改变，电压 利用率相对较低。如果激励不变，则集电极电流基本不变，通过改变负载电阻可以改变输出 电压的大，输出功率随之改变；该状态输出功率和效率都比较低。 当晶体管工作在饱和区时的工作状态叫过压状态，此时集电极电流脉冲出现平顶凹陷，输 出电压基本不发生变化，电压利用率较高。 过压和欠压状态分界点，及晶体管临界饱和时，叫临界状态。此时的输出功率和效率都比较 高。 •当单独改变 RL时，随着 RL的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。 •当单独改变 EC时，随着 EC的增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变 Eb时，随着 Eb的负向增大，工作状态的变化是从过压逐步变化到欠压状态。 •当单独改变 Ub时，随着 Ub的增大，工作状态的变化是从欠压逐步变化到过压状态。 3－9 已知高频功放工作在过压状态，现欲将它调整到临界状态，可以改变哪些外界因素来 实现，变化方向如何？在此过程中集电极输出功率如何变化？ 答 3-9 可以通过采取以下措施 1. 减小激励 Ub，集电极电流 Ic1和电压振幅 UC基本不变，输出功率和效率基本不变。 2. 增大基极的负向偏置电压，集电极电流 Ic1和电压振幅 UC基本不变，输出功率和效 率基本不变。 3. 减小负载电阻 RL，集电极电流 Ic1增大，IC0也增大，但电压振幅 UC减小不大，因此 输出功率上升。 4. 增大集电极电源电压，Ic1、IC0和 UC增大，输出功率也随之增大，效率基本不变。 15
3一10高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？答3-10主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗Pc的要求，提高安全可靠性。3一11设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知E=24V，U=21V，基极偏压为零偏，U=3V，试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态？并计算此功放的0、Pi、Po、Ⅱ及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。解3-11AJA1、求动态负载线M=3.0V根据定静特性2.52得到品体管的E，=0.5v，2.0c=1S,并得到如下方程1.5gm=dupe1u.=E-U.cosot1218·uN代入数后得i.=gm(U,cosot-E,+E,u.=24-21cos@t题3-11图可以角出：i.=gm(3cosmt-0.5)(1)当0 t= 元晶体管截止，因此0，Uc=E+U。=24+21=35V位于C点(2)当 t= 0.5晶体管界通且有bcoso = E, = 0.5,coso =3,0.50.580°u-E.0U.cos=-24220.5V,因此=arccos2133位于B点(3)当0 t= 0u.=E,-U.= 3V,i =imar = gm (3cos0-0.5)=2.5g. = 2.5A.位于点。接A、B、C三点，就是它的特性曲。iIAA,：3.0V2.52.01.5Ma/V396 45915212733
3 9 15 21 27 33 39 45 be u 3.0V 2.5 2.0 1.5 1 = / c i A ce u / V A B C 0 3－10 高频功率放大器中提高集电极效率的主要意义是什么？ 答 3-10 主要意义在于提高了电源的利用率，将直流功率的更多的转换为高频信号功率，减小晶 体管的功率损耗，可降低对晶体管的最大允许功耗 PCM的要求，提高安全可靠性。 3－11 设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知 Ec=24 V，Uc=21V，基极偏压为零偏， Ub=3 V，试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态？并计算此功放的 θ、P1、P0、 η 及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。 解 3-11 1、求动态负载线 题 3－11 图 16 0.5 , 1 , cos ( cos 24 21cos (3cos 0.5 b C m be ce c c c m b b b ce c m E v di g S du u E U t i g U t E E u t i g t = = = = − ω = ω − + = − ω = ω − 根据 定静 特性， 得到晶体管的 并得到如下方程 代入数 后得 可以解出： ） c ce c C c b o ce c c ce c C c cmax m m t i = 0, u E U 24 21 35V t 0.5 i = 0, cos E 0.5,cos , 3 0.5 0.5 arccos 80 u E U cos 24 21 20.5V, 3 3 (3) t 0 u E U 3V,i = i g (3cos0 0.5 2.5g ω = π = + = + = ω = θ θ = = θ = θ =ϑ − θ = − ω = = − = = − b (1)当 晶体管截止，因此但， 位于C点 (2)当 晶体管 界 通且有U 因此。 位于B点。 当 ）= 2.5A. A = 位于点。 接A、B、C三点，就是它的 特性曲