高频小信号放大器概述

news2024/12/23 14:19:38

高频放大器与低频(音频)放大器的主要区别是:工作频率范围和所需通过的频带宽度都有所不同。其采用的负载也不相同。

低频放大器的工作频率低,但工作频带宽度很宽,所以负载采用无调谐负载,例如电阻、有铁心变压器等。

高频放大器的工作频率(中心频率)在几百千赫兹到几百兆赫兹,但所需通过的频率范围小,负载通常采用选频网络。


高频小信号放大器分类

按电路形式:单级放大器和级联放大器

按频谱宽度:窄带放大器和宽带放大器

按负载性质:谐振放大器和非谐振放大器

谐振放大器:采用谐振回路(串、并联以及耦合回路)作为负载的放大器。对于靠近谐振频率的信号有较大的增益;对于远离谐振频率的信号增益大幅下降。可以看出谐振放大器不仅有放大的作用,还有选频(滤波)的作用。

谐振放大器又分为调谐放大器(高频放大器)和频带放大器(中频放大器)。

主要讨论单级窄带谐振放大器


高频小信号放大器质量指标

增益

放大器输出电压(或功率)与输入电压(或功率)之比,用Av(或Ap)表示。

放大器增益的大小取决于所用晶体管、要求的通频带宽度等。

通频带

通常将放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频率范围,用2\bigtriangleup f_{0.7}表示。也成其为3dB带宽(因为电压增益下降3dB)。

也有将放大器的电压增益下降到最大值的0.5倍时所对应的频率范围称为通频带。用2\bigtriangleup f_{0.5}表示,也可称为6dB带宽。

特点:通频带会随着放大级数增加而变窄;通频带越宽,放大器增益越小,两者相互矛盾。

选择性

放大器从含有各种不同频率的信号总和(有用的和无用的)中选出有用信号,排除干扰信号的能力称为选择性。

衡量选择性的两个基本指标:矩形系数和抑制比。

矩形系数

我们希望放大器对于通频带内的各信号频谱分量都给予同样的放大,而对通频带外的信号应完全抑制,不予放大。因此理想的放大器频率响应曲线为矩形脉冲,但实际的频率响应曲线与之有较大差异。

为了评定实际曲线与理想曲线的接近程度,通常用矩形系数Kr来表示,定义为:

K_{r0.1}=\frac{2\bigtriangleup f_{0.1}}{2\bigtriangleup f_{0.7}}

或:

K_{r0.01}=\frac{2\bigtriangleup f_{0.01}}{2\bigtriangleup f_{0.7}}

其中,2\bigtriangleup f_{0.1}2\bigtriangleup f_{0.01}分别为相对放大倍数下降至0.1和0.01处的带宽。

矩形系数越接近1,则实际曲线越接近矩形,滤波能力越强。

抑制比(抗拒比)

假设谐振时(频率为f_{o})的放大倍数为A_{vo}。若有一干扰,其频率为f_{n},则电路对干扰信号的放大倍数为Av。用d=\frac{A_{vo}}{A_{v}}表示放大器对干扰信号的抑制能力,将其称之为抑制比

此外高频小信号放大器质量指标还有工作稳定性噪声系数,此处不作详细介绍。

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