第四章噪声与高频小信号放大器4.pptVIP

第4章 噪声与高频小信号放大器  4.1 电阻的热噪声 4.2 有源器件噪声 4.3 噪声系数和噪声温度 4.4 高频小信号放大器概述 4.5 晶体管谐振放大器 4.6 集中选频放大器 4.5.3 谐振放大器的稳定性 从以上分析可以看出，由于晶体管存在反向传输导纳，因此输出电压会反作用到输入端形成反馈。这种内部反馈可以引起放大器工作不稳定。为此，我们来分析放大器的输入回路。 在实际电路中，谐振放大器的输入回路就是前级的输出谐振回路，放大器的输入导纳Yi将并接在该回路两端，如图4.21(a)所示。图中，反馈导纳YF为式(4.5-13)中右边的第二项，是输出负载通过yre内反馈引起的输入导纳部分，即 当没有反馈导纳YF时，包括yie在内的输入回路是调谐的。这时，yie中的电纳部分可归入L或C中，决定回路的谐振频率；yie中的电导部分加上信号源内电导gs则决定回路的有载Q值。然而，YF的存在，改变了输入回路的上述性能参数。由式(4.5―21)知，YF与晶体管参数和负载导纳有关。为方便计，若忽略rbb′，根据式(4.5―4)和式(4.5―6)，有yfe≈gm，yre≈-jωCb′c。此外，设GL、BL分别为输出总导纳yoe+YL的电导分量和电纳分量，则式(4.5―21)可改写为 式中，gF和bF分别为YF的电导分量和电纳分量，它们都是频率的函数。在放大器的谐振频率f0附近，当ff0时，BL0，gF为正值；当ff0时，BL0,gF为负值，即呈现负电导。由此可见，YF的存在，相当于放大器输入端并接了一个反馈电导gF和一个反馈电纳bF。 1.失配法 如果把负载导纳YL取得足够大，满足 yoe+YLyfeyre，则输入导纳Yi≈yie，可基本消除反馈导纳YF的不利影响。但由式(4.5―11)可知，YL的增大，将使电压放大倍数减小。因此，失配法实质上是利用降低单级放大器的增益来换取工作稳定的。 2. 中和法 中和法是在放大器的输出与输入端之间外加反馈网络，通过其外部反馈来中和(抵消)晶体管的内部反馈，实现信号单向传输。由于晶体管反向传输导纳yre中的电导分量很小，即忽略rbb′时，yre≈-jωCb′c，因此只需一个反馈电容即可抵消Cb′c的内反馈影响，达到中和的目的。图4.22是实现中和的交流原理电路，图中，Cb′c代表晶体管的内反馈电容，CN为外接的中和电容。 由图4.22，中和条件可表示为 4.6 集中选频放大器(*) 由于集中滤波器的频率特性固定，所以集中选频放大器只能用作中心频率不变的频带放大器。图4.23是集中选频放大器通常采用的组成模式。 4.6.1 声表面波滤波器 声表面波滤波器(SAWF)是采用某些压电材料(如石英、铌酸锂或锆钛酸铅等)制成的一种电声换能元件，其结构示意图如图4.24(a)所示。它是在一块抛光的压电基片表面，利用光刻工艺制成输入、输出两组交叉指形的金属电极，分别称为发端换能器和收端换能器。 对于图4.24(b)所示的均匀叉指换能器，即指宽a、指距b和指长l(两叉指重叠部分的长度)均为恒定值的换能器，当输入交变电压时，可把每对叉指看作一个声源，因此在接收点处，声波强度为来自各声源的声波在该点处的矢量和。由于相邻两对叉指间的距离差为a+b，因此声波传到接收点的时间差 ，vs为声表面波的传播速度。若输入信号的角频率为ω，则由该时间差τ引起的相角差φ为 假定发端换能器有n对叉指，第一对到接收点的距离为x0，则接收点处的总波强可表示为 当信号频率偏离f0时(如Δf=f-f0)，由于φ≠π使波幅不满足同相叠加，接收点的总幅度将减小，甚至因反相抵消而变为零，因此，形成了声表面波滤波器的选频特性。分析表明，均匀叉指换能器的幅频特性满足sinx/x的函数形式，考虑到发端和收端两个换能器的共同作用，所以声表面波滤波器的幅频特性|H(jω)|具有如图4.25所示的(sinx/x)2特性。其中x=nπΔf/2f0由叉指的结构参数决定。 进一步的分析表明，换能器的叉指结构与其频率特性的关系是一种傅里叶变换与反变换的关系。对于均匀叉指的换能器，其指长分布的包络是矩形，而矩形脉冲的傅里叶变换为sinx/x函数形式，它正是均匀叉指换能器的频率响应。反之，若指长的包络按矩形的傅里叶反变换sinx/x函数分布，那么换