2024-8-6，星期二，22:57，天气：晴，心情：晴。下班抽出点时间看看书，话不多说，学习开始啦。

今日继续学习模电自选教材的第六章，多级放大器、RF放大器和功率放大器。主要学习内容为：RF放大器（传输线+终止传输线+奥品电路中常见问题+调谐放大器）。

一、多级放大器、RF放大器和功率放大器(续)

1. RF放大器

射频(RF)是指用来进行无线传输的频率，范围大致为10kHz~300GHz以上，当频率为100kHz以上时，放大器经常在输入端、输出端或负载端采用调谐电路，故一般将工作在100kHz以上的放大器称为RF放大器，而且当放大器工作在高频条件下时，放大器只用来为在一定频段内的信号提供增益。

（1）传输线：当高频信号或快速上升的数字信号从某一点传输至另一点时，传输线会对信号造成很多不利影响，如：信号的衰减、高频响应下的信号减弱和噪声的增加。对于几英寸长的信号线来说，信号频率在100MHz以上或数字信号上升时间小于约4ns时，以上影响会非常显著。

以由两条电线组成的传输线为例，用它将一个高频信号从一个点发送到另一个点，电线上会有一个电感L，它沿着电线的方向串联组成；同时会有一个电容C，它在两个导线中间以并联的方式存在(两个导体和中间的绝缘层组成一个电容)，在高频时，串联的电感上升，并联的电容下降，而且电线上的电感和电容不是集中在某一点的，而是分布在整个导线上。

下图为截取的一小部分传输线的示意图，从图中可以看出，电容和电感为分立元件，但是这快需要注意，电容和电感是平均分布在导线上的，该示意图中，电感被分成4个小电感，每个电感的电感值是L / 4，电容值为C，且在高频时电阻对总阻抗的作用可以忽略不计。

下面将传输线进行扩充，如下图所示：

当传输线段数大于10后，再继续增加段数，传输线的阻抗几乎不变，即阻抗不取决于传输线的长度，这个固定的值称为传输线的特征阻抗，在高频信号传输时，传输线的特征阻抗可表示为：Z0 = (L / C)1/2。式中，L为单位长度的电感，C为单位长度的电流，且L和C的长度必须相同，在高频应用当中，传输线应该有较大的带宽和与长度无关的特征阻抗。

（2）终止传输线：在高频应用下，即使传输线的长度很短，其相对于信号波长来说也可能是很长的，当来自信号(入射波)到达传输线终端时，会被反射回到信号源(反射波)。入射波和反射波沿着线长相互作用，在线上形成驻波，即驻波是由入射波和反射波相互作用形成的稳态波。为了防止驻波，需要在终端加上一个和传输线特征阻抗相同的电阻负载，此时整个传输线对于信号源而言呈现电阻特性，所有信号功率都消耗在负载电阻上。

（3）高频电路中需要考虑的问题：

• 电感效应：在高频(大约10MHz以上)时，传输线不在是一条简单的导电通路，而成为一个有效的电感，这是由于趋肤效应造成的，趋肤效应会导致电流移动到导体的外表面，这种电感通常都是有害的，因为它会增加传输线的电抗，而且会增加电路中的噪声。

• 电容效应：同样在高频电路中，由于电容效应不断增加，BJT的放大作用可能会越来越无效，因为所有有源器件的各级之间均存在内部电容，这些内部电容对于高频模拟信号来说相当于低阻抗通路，因此降低了器件的有效性，例如在数字电路中，内部电容限制了脉冲从一个电平到另一个电平的变化速度。此外，电容的不利影响会被反向放大器(共源或共射极放大器)放大，因此在高频电路中应该尽量使用端的传输线和避免是用增益高的反相放大器。

（4）调谐放大器：信号频率大于100kHz的频率通常称为射频/RF。工作在这些频段的放大器被称为射频(RF)放大器，其直流偏置状态的分析方法与前面学习的低频放大器相同，但交流分析并不相同，因为低频放大器是非谐振的，它们用来放大较宽频率范围的信号，而调谐放大前路则用于放大特定频率范围内的值，而消除其他频段的信号，其使用并联LC谐振电路作为负载，在调谐频率位置上，其对交流信号呈现较高的阻抗，因此会产生较高的增益，谐振电路的中心频率(假设Q很大)由下式给出：fr = 1 / 2Π(LC)1/2，调谐放大器的带宽是由谐振电路的品质因数(Q)决定的，Q是一个无量纲的数值，它表示为一个周期内储存的最大能量和一个周期耗损能量的比值，实际情况中，它通常是由电感决定的，所以可以表示为：Q = Xf / R = fr / BW，式中，BW为带宽。并联电路的响应取决于Q值，如下图所示：

一个典型的JFET基本调谐EF放大器如下图所示，栅极和漏极之间的虚线电容代表晶体管的内部电容，漏极电路对于交流信号有很高的阻抗，但直流静态电流可以很容易的穿过变压器一次绕组，因为对直流来讲，电感相当于导线(阻值很小的电阻)：

虽然栅极和漏极之间的内部电容很小，但在高频下它可能在输出和输入之间产生较大的正反馈，从而使放大器产生振荡，为了避免这一现象的产生，必须要采用中和电路，即加入相同量的负反馈来抵消放大器中由于电容所产生的正反馈，下图为一典型的哈泽太中和电路，该店路的原理就是调节中和电容Cn产生适当的负反馈来抵消不期望的正反馈。

 

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