Transcript 谐振放大器

第 2 章 高频小信号放大器
概述
高频电路的基础知识
晶体管高频小信号谐振放大器
小信号谐振放大器的稳定性
集中选频放大器
1
2.1 概 述
一、高频小信号放大器的功能
实现对微弱的高频信号进行不失真的放大
高频: 指被放大信号的频率在几百KHz～几百MHz
小信号: 指放大器输入信号小，有源器件工作在线性
范围内，分析电路时可采用有源四端网络
分析法分析
高频小信号放大器功能的表示形式:
输入信号频谱与输出信号频谱相同
2
二、高频小信号放大器的分类
按负载性质分：
谐振放大器
（又称调谐放大器）
用LC谐振回路作负载
（如集中选频放大器）
非谐振放大器
按所放大信号的频谱宽窄分
窄带放大器
宽带放大器
用LC谐振回路或集中选频滤波器
做负载
用纯阻或变压器做负载，
带宽较宽，
3
三、高频小信号放大器的主要技术指标
1、电压增益与功率增益
功率增益
电压增益
Po 输出给负载的功率
Ap  
Pi
输入功率
uo 输出电压
Au  
ui 输入电压
2、通频带
1
定义：放大器的电压增益下降到最大值的 2 倍时所对
应的频带宽度。常用 2△f0.7(或BW0.7)表示。
BW0.7  f 2  f1  2f 0.7
0.707 Av 0
2△f0.7
f1
f2
4
3、选择性： 表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。
.
Au
.
Auo
2△f0.7
理想
1.0
0.707
0.1
实际
f
2△f0.1
f0
矩形系数：表征放大器选择性好坏的一个参量，用来表
示实际曲线形状接近理想矩形的程度
2f 0.1
K r 0.1 
2f 0.7
K r 0.1  1 ，选择性越好。
Au  0.1Au时所对应的频
0
带宽度
5
4、工作稳定性：
指放大器的工作状态、晶体管参数、电路元件参
数等变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。
一般的不稳定现象是：增益变化、中心频率偏移、通频
带变窄、谐振曲线变形等，不稳定的极端情况是放大器
发生自激，放大器不能正常工作。
5、噪声系数： 指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值
NF 
( S / N )i
P P
 si ni
( S / N )O Pso Pno
( N F )dB  10 lg(
Psi Pni
)
Pso Pno
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪
声系数接近 1。
6
2.2
高频电路的基础知识
一、LC谐振回路
主要特点： 选频、滤波作用
分为：
LC 并联谐振回路
LC 串联谐振回路
7
（一）LC串联谐振回路
1
回路阻抗: Z  r  j (L 
)
1
C
谐振频率：  
0
0
LC
Z  r 2  (L  1 ) 2
0
C
1
L 
C


arctan
Z
Z 
z
r
Z
阻抗特性:
r0
0
阻抗幅频特性

C 0
90º
0º L
特点：
Z  r （谐振电阻）
0
（作为陷波器） .
U
电流最大I 
r
.

-90º
s
0
0
阻抗相频特性
当 f  f 0 时， Z  0 ，回路呈纯阻性
f  f 0 时， Z  0 ，回路呈感性
f  f 0 时，  Z  0 ，回路呈容性
8
有负载时
空载时
空载品质因数：
谐振条件下，回路的存储能量
与消耗能量之比。
Q 
L
0
0
r

0
有载品质因数：
Q 
L
1
 Cr
0
L
0
r

0
L
0
r r
0
所以Q  Q
L
0
L
9
谐振曲线： （回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）
当加激励电压时，流过电
路的电流可表示为：
回路谐振时，电流最大，谐振
电流为：


I ( jw) 

U 
U
Z r  j ( wL  1 )
wC


I ( jw ) 
0
U
r
10
（二）LC并联谐振回路
L
.
Is
G0
C
r0
Z
1.回路阻抗
（R0）
L 的等效
R 
0
损耗电阻
L
Cr
0
1
1
(
r

j

L
)
( r  j L )
1
LC
jC 
j C 

Z
1
Cr0
1
1
r

j
(

L

)
1
r  j (L 
)
 j (C  )
r  j L 

C
C
L
L
j C
(L  r )
0
0
0
0
0
0
回路导纳
1 Cr
1
Y  G  jB  
 j (C  )
Z
L
L
Cr
1
G 
B  C 
L
L
0
0
0
0
11
2.回路谐振特性
1 Cr
1
Y  G  jB  
 j (C  )
Z
L
L
0
0
（1）谐振条件： 当回路的电纳等于0时（即虚部为0），回路呈谐振状态
（2）谐振阻抗：
Y  G0
R p  R0
谐振电阻：
L
Z  R  （达到最大值，且为纯阻性）
Cr
0
0
（3）谐振频率： 谐振时，由于B=0，即  0C 
ω0 
.
1
，
LC
f0 
1
 
2π LC 0
1
0
0 L
1
LC
f0 
1
2 LC
.
（4）谐振电压：U 0  I s R0
.
谐振时电压达到最大值且与 I s 同相
12
3.品质因数
.
I L0 IC 0
它反映谐振回路损耗的大小
物理意义：谐振条件下，回路储存能量与消耗能量之比
2
2
0
0
R
U
Q 

 R C
L R L
U
0
0
0
0
0
Q
0
0
1

 0C
L

LC
L
  （谐振回路的特性阻抗）
C
谐振时
0 L 
谐振电阻
L
R  R  Q  Q
C
p
谐振电阻
谐振时回路的感抗值（或容抗值）
0
0
0
13
4.回路阻抗特性
Z
1
1
R


Y G  j ( wC  1 ) 1  jQ ( w  w )
wL
w 
0
0
0
R
Z  1 Q ( w  w )
w w
0
0
0
2
0
0
0
2
w w
 ( w)   arctan Q (  )
w w
0
0
0
Z 
RP
L
0

0
-90º
z
90º
0º
C 
阻抗幅频特性
阻抗相频特性
在谐振时，回路相移为零，阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性
失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。
当 f  f 0 时，  Z  0
f  f 0 时，  Z  0
f  f 0 时，  Z  0
，回路呈纯阻性
，回路呈容性
，回路呈感性
14
5．谐振曲线 （回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）
.
.
U I Z
s
Z
1
1
R


Y G  j ( wC  1 ) 1  jQ ( w  w )
wL
w 
0
0
0
0
0

I R
U ( w)  I Z 
w w
1  jQ (  )
w 


s
0
s
0
0
0

谐振时，输出电压

U (w )  I R
0
s
0

相对输出电压
U ( w)

U (w )
0
?
15
U ( w)

U (w )
0
1
w w
1 Q (  )
w w
2
0
2
0
0
Q1
Q2 > Q1
Q2
在谐振点, U/U0=1。随着|Δw|的增大，U/U0 将减小。
对于同样的偏离值Δw ，Q越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越
尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，
即选择性越好
结论：Q值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好
16
6．负载电阻对回路的影响
考虑ＲL后的并联谐振回路，如图所示。
谐振频率
f0 
1
2π LC
回路等效谐振电阻
不变
R  R // R  R
p
有载品质因数 QL
0
R
1
1



 L  Lg  L( g  g )

0
而空载品质因数
（不考虑ＲL）
由于

L
0

0
0
L
R0
1
Q0 

0 L 0 Lg 0
R R0 ，所以 QL  Q
0
结论：考虑ＲL,Q下降，选择性变坏，但通频带加宽。
17
LC串并联相比较
18
LC串并联相比较
19
例1
已知LC并联谐振回路的电感L在 f  30MHz
时测得 L  1uH, Q0  100 试求谐振频率
f 0  30MHz 时的C和 并联谐振电阻 R p
解：
20
例2
RS
.
Us
[解]
下图中，L = 586 H, C = 200 PF, r = 12  , RS =
RL= 100 k ，试 分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。
L
r
C
RL
R0
1. 计算无 RS、 RL时回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7
21
2. 计算有 RS、 RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7
RS
.
Us
L
r
C
RL
22
二、串并联阻抗的等效互换
等效互换的原则：等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等
R2 ( jX 2 ) R2 X 22
R22 X 2
R1  jX1 
 2
j 2
2
R2  jX 2 R2  X 2 R2  X 22
2
R
X
2
2
\R 
1
2
R2  X 22
R22 X 2
X1  2
R2  X 22
R2
X1

Q1 
 Q2  Q
R1
X2
结论：串并联等效互换后Q不变。
23
R2 X 22
R2
1
R1  2


R2
2
2
2
R2
R2  X 2
1 Q

1
X 22
R22 X 2
X2
1
X1  2


X2
2
2
1
X2
R2  X 2
1


1
Q2
R22
R2  (1  Q 2 ) R1  Q 2 R1
(Q  1)
X 2  (1  1 Q 2 ) X 1  X 1
结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，
且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍
24
三、并联谐振回路的耦合连接与阻抗变换电路
并联谐振回路作为放大器的负载时，连接的方
式直接影响放大器的性能。
选频
一般具有
的作用
阻抗变换
25
（一）变压器阻抗变换电路
M
+
u1
C
N1
+
RL
N2
u2
-
-
设变压器为无耗的理想变压器，则等效到初级回路的电阻RL'上所消
耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即
u12
u22

RL RL
设接入系数 p 
或
RL u12
N12
 2  2
RL
u2
N2
N1 2

RL  (
) RL
N2
N
U
2
N1

2
U1
则
RL' 
1
RL
2
p
注：（1） p 反映电压比
（2）若 p  1
'
则 R L  RL ，实现从低阻向高阻的变换
26
（二） 自耦变压器阻抗变换电路
2
2
uab 2 ucb
RL uab
( N1  N 2 ) 2

 2 
则

RL
RL
ucb
N 22
RL
N1  N 2 2

RL  (
) RL
N2
设接入系数 p 
U
N2
 cb
N1  N 2 U ab
接入系数的定义：
则
RL' 
1
RL
2
p
转换前的圈数（或容抗)
p
转换后的圈数（或容抗)
27
（三）双电容分压阻抗变换电路
1 C 2
p
1 C
C
C1


C2 C1  C2
C
C1C2
C1  C2
C1  C2 2
1
R  2 RL  (
) RL
p
C1
'
L
28
（四）双电感抽头阻抗变换电路
L1 和 L2 是各自屏蔽的（令M=0）
 0 L2
L2
p

 0 ( L1  L2 ) L1  L2
L1  L2 2
1
R  2 RL  (
) RL
p
L2
'
L
29
在实际应用中，除了阻抗需要变换外，有时电压源，
电流源，电容, 电感需要折算，根据接入系数的定义，
可得到其他量的变比关系：
1
RL  2 RL
p
CL  p 2CL
I g  pI g
g L  p 2 g L
1
X L  2 X L
p
1
U g  U g
p
30
例3 下图所示电路为一等效电路，其中
L  0.8uH, Q0  100, C  5pF, C1  20pF,
C2  20pF, R  10kΩ, RL  5kΩ
计算回路的谐振频率、谐振电阻。
分析：此题是基本等效电路的计算,其中L为有损电感，应考
虑损耗电阻R0,其次应进行抽头电路等效变换。
解：
31
例4 下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝， N13 = 50 匝，
N45 = 5 匝，L13= 8.4 H, C = 51 pF, Q0 =100, Is = 1 mA , RS =10 k,
RL= 2.5 k, 求有载品质因数QL、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。
1
+
5
2
RL Uo
R
C
Is s
4
–
3
解：将Is 、RS 、 RL均折算到并联谐振回路1-3两端如
右图所示
32
2.3 晶体管高频小信号谐振放大器
以谐振回路为选频网络的高频小信号放大器称为小信
号谐振放大器或小信号调谐放大器。
作用：选出有用频率信号并加以放大，而对无用频率
信号予以抑制。(选频和放大）
构成：小信号放大器
＋
LC谐振回路
按谐振回路分:单调谐放大器、双调谐放大器、参差调谐
放大器。
33
一、晶体管高频小信号等效电路
晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
物理模型等效电路：混合  型参数等效电路。
网络参数等效电路：y 参数等效电路。
（一）混合л型等效电路
Cb'c
rbb'
rb'c
Cb'e
ub'e
rb'e
gm ub’e
rce
rbb’—基区的体电阻
26
26(mV )
rb / e  (1   0 )
 0
()
rb‘e —发射结电阻,约几百欧
Ie
I e (mA)
cb‘e —发射结电容, 约20PF－0.01μF
34
Cb'c
rbb'
rb'c
Cb'e
ub'e
rb'e
gm ub’e
rce
rb‘c —集电结电阻,约１０kΩ～１０MΩ。可忽略。
cb‘c —集电结电容,数值较小，约几个皮法
gm —晶体管跨导,表示晶体管的放大能力，几十毫西门子以下

I
gm  0  e
rb 'e 26
g mU b 'e －表示晶体管放大作用的等效电流源
rce—晶体管c-e电阻，一般在几十千欧以上
35
（二） y 参数等效电路
c
b

Ic 
Uc
Ib
Ub


e
.
.
如果取电压 U b 和 U c 为自变量，电
.
Ib
yie 
|
U b Uc 0—— 输入导纳
Ib
yre  | —— 反向传输导纳
U c U b 0
Ic
yfe 
—— 正向传输导纳
|
U

0
Ub c
.
流 I b 和 I c 为参数量，可得共射极 Y 参
数系的约束方程：
I b  yieU b  yreU c
Ic
yoe 
|
——
输出导纳
U

0
b
Uc
I c  yfeU b  yoeU c
36
根据上式可以得到晶体管的Y参数等效电路。
Ib
Ic
 yie
U
yoe 
y feU b
y reU c
U c
b


注：（1）
,
是受控电流源，
(2) 正向传输导纳
愈大，晶体管的放大能力愈强；
(3) 反向传输导纳
愈大，晶体管的内部反馈愈强，减小
有利于放大器的稳定工作。
（4）四个 y 参数都是复数，为了计算方便，可表示为：
j fe
yie  gie  jC ie
y fe  y fe e
yoe  goe  jC oe
yre  yre e j re
37
（三）混合  参数等效电路与 y 参数等效电路的转换
gbe  jCbe
yie 
( 1  rbb gbe )  jCbe rbb
gbc  jCbc
yre  
( 1  rbb gbe )  jCbe rbb
gm
y fe 
( 1  rbb gbe )  jCbe rbb
yoe  gce  jCbc  rbb gm
gbc  jCbe
( 1  rbb gbe )  jCbe rbb
38
二、单调谐回路谐振放大器
（一） 放大器的电路组成
(1) 电路的直流偏置是由 R1、 R2 、 Re来实现。
(2) CB CE 为高频旁路电容。
（3）LC并联谐振回路为放大器的集电极负载，起选频作用。
(4) 为了实现晶体管输出阻抗与负载之间的阻抗匹配，减少晶
体管输出阻抗与负载对回路的影响，晶体管的输出及下一级
放大器均通过阻抗变换电路接入。
39
（二）放大器的高频等效电路
第一步：由原电路画出交流通路
3
Vcc：交流接地
Cb、Ce：交流短路
+
U i
–
4
L
c
b
C
+

Yie –U o
2
e
1
5
交流通路
40
第二步：由交流通路画Y参数等效电路
3
+
U i
–
4
L
c
b
C
+

Yie –U o
2
e
1
5
交流通路
41
有用部分
p1
p2
集电极的接入系数
N12
p1 
N13
负载的接入系数
N 45
p2 
N13
假设晶体管的yre=0， 将所有参数折合到LC回路两端，
g 0 为回路本身的损耗
go 
简化的高频等效电路
1
 0 LQ0
42
（三）放大器的技术指标
① 电压增益
Y
当放大器谐振时：
0C  
1
0
0 L
即谐振频率：
p1 p2Y fe
U
Au  0  
1
Ui
g  jC  
j L
谐振时电压增益： Au 0  
相角：
回路有载品质因数：
p1 p2Y fe
g
u0  1800   fe
增益幅值： Au 0 
p1 p2 Y fe
g
43
② 谐振曲线 （表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。）
－广义失谐因子
Au

Au0
1
2f 2
1  (Q L
)
f0

1
1 2
44
③ 放大器的通频带
0.707
2△f0.7
2△f0.1
0.1
f1
2  f 0 .7 
f2
f0
QL
④ 放大器的矩形系数
K r 0.1  102  1  9.95  1
说明谐振曲线与矩形相差较远，选择性较差，
这是单调谐放大器的缺点。
45
三、多级单调谐回路谐振放大器
设放大器有m级，每级都是单调回路，且谐振频率相同为 f 0
（每级的 y re  0 )
1）总电压增益
A m  Au1  Au 2   Aum
当各级电压增益相同，则
，
Am  ( Au1 ) m
Am 0  ( Au10 ) m
2）谐振曲线
m级相同的放大器级联时，它的谐振曲线等于各单级谐振曲线的
乘积。即
Am
1
1
(
)m  (
)m
Am 0
2f 2
1 2
1  (Q L
)
f0
可见，级数越多，谐振曲线越尖锐
46
3）总通频带
Am
1
1
(
)m 
Am 0
1 2
2
1
m
  2 1
1
( 2f 0.7 ) m
  QL
 2m  1
f0
1
m
2  1  1 ——带宽缩减因子
可见级联后总通频带变窄。
结论：级联的放大器级数m越多，总增益越大,但总通频带
越窄。
47
4）总矩形系数
1
m
(2f 0.1 ) m  100  1
f0
QL
由该表知，级联的放大器级数越多，K r 0.1 虽有所改善，但效果不大。
由以上分析知，单调谐放大器的选择性差，增益和通频带的矛盾
突出。改善放大器选择性和解决其增益与通频带之间的矛盾的有效方
法是采用参差调谐放大器和双调谐放大器。
48
2.5
小信号调谐放大器的稳定性
一、谐振放大器不稳定的原因
原因： yre  0
即Π等效电路中 Cbc 存在
。
Cbc低频时可忽略，高频时不可忽略。它使输出信号反馈到
输入端，一定条件下导致自激，放大器将不稳定。
49
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
1.放大器的输入导纳 Yi
从晶体管的ce两端向
谐振回路看的等效负
载导纳
Yi
(Yi  yie )
可见，由于Yre的存在，使得放大器的输入
'
导纳与负载导纳 Y L 有关 。
50
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
2. 输出导纳Y0
Y0
y fe yre
Ic
Yo 
 yoe 
Uc
yie  Ys
由于yre的存在，使得放大器的输
出导纳Yo不仅与晶体管的输出导纳
yoe有关，而且还与放大器输入端
的信号源内导纳Ys有关。
51
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
二、放大器的稳定系数
+. /
Ui
而
通过 yre 反馈到输入端的反馈电压
. /
.
若U i  U i
则放大器要产生自激振荡
稳定系数
S=1 为维持自激振荡的条件，放大器不稳定；
S<1,一定要产生自激；
S>>1，放大器稳定，一般S>>5就可认为是稳定的。
52
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
三、提高谐振放大器稳定性的方法
选用Yre（或 Cb’c ）小的晶体管
从电路上消除内反馈的影响,
使管子单向化
中和法
失配法
1. 中和法
，
在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈
.
.
电路，以抵消晶体管内部 Yre的反馈作用。
内反馈： I F  y re U 21
.
IN
YN
I yre
F
.
外反馈： I N  YN U 45
反馈作用抵消，应有 I  IF  IN  0
yreU 21  YNU 45
U 21
YN 
yre
U 45
53
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
1. 中和法
Cb/c
通常 y re 的实部很小，可以忽略。
故常采用一个电容CN来抵消
虚部中的电容反馈，
中和电容
CN
由于 C re与C b 'c有关，常用 C b 'c代替 C re
I1
+
U12
I2
U 32
+
I  I1  I2
 U12 jCbc  U 32 jCN  0
U12 ,U 32的相差1800
\U12 jCbc  U 32 jC N
 CN 
U12
N
Cbc  12 Cbc
U 32
N 32
54
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
I1
I2
+
U12
-
+
U 45
-
I  I1  I2
 U12 jCbc  U 45 jCN  0
U12 ,U 45的相差1800
\U12 jCbc  U 45 jC N
U12
N12
 CN 
Cbc 
Cbc
U 45
N 45
55
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
2. 失配法
增大负载导纳YL，使回路总导纳增大，
导致输出回路严重失配，输出电压减小，
从而减小内反馈。
失配法的实质：是降低放大器的电压增益，以满足稳定的要求。
降低电压增益方法较多，例如，可选用合适的接入系数；在谐振回路两端
并端电阻来实现降低电压增益。在实际应用中，较多的是采用共射—共基
级联放大器，其等效电路如图所示。
T2
+
U i
T1
+
C
L
U o
–
T2（共基）：输入阻抗小（输
入导纳大）→ T1的负载导纳大
→ 从而使共发晶体管内部反馈
减弱，稳定性大大提高
–
共发－共基组合电路调谐放大器
56
2.5 小信号调谐放大器的稳定性
2. 失配法
共发电路在负载导纳很大的情况下，
虽然电压增益减小，但电流增益仍较
大；而共基电路虽然电流增益接近1，
但电压增益却较大。所以二者级联后，
互相补偿，电压增益和电流增益都比
较大。
T2
+
U i
–
T1
C
L
+
U o
–
共发－共基组合电路调谐放大器
共射—共基级联晶体管可以等效为一个共射晶体管。
yi  yie
yf  y fe
yre
yr 
 yre  yoe 
y fe
yo   yre
57
2.6 集中选频放大器
2.6.1 集中选频滤波器
一、陶瓷滤波器
二、声表面波滤波器
58
利用某些陶瓷材料的压电效应构
成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它的
等效品质因数ＱＬ为几百，比LC滤波
器高。
a
l. 压电效应和压电振荡
在陶瓷片两个电极上加交变
电压时，它将会产生一定频率的
机械变形；而当陶瓷片发生机械
变形时（拉伸或压缩），它的表
面又会产生电荷，两极间产生电
压，上述物理现象称为压电效应。
Lq
JT
C0
Cq
rq
b
单片陶瓷滤波器
的等效电路和符号
当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应
陶瓷片产生谐振，这是机械振动幅度最大，陶瓷片表面产
生电荷量的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。这
表明具有串联谐振的特性。
59
2. 陶瓷滤波器的等效电路和振荡频率
当陶瓷片不振动时，可等效为一个平板
电容C0，称为静态电容；其值决定于陶瓷片
的几何尺寸和电极面积。
当陶瓷片产生振动时，陶瓷片的惯性等
效为电感Lq。
a
Lq
C0
Cq
rq
b
图 3.6.2 石英谐振器
基频等效电路
陶瓷片的弹性等效为电容Cq，Cq << C0 。
陶瓷片的摩擦损耗等效为电阻rq，理想情况下rq=0。
60
当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐
振时，该支路呈纯阻性，其串联谐振频率
1
fs 
2 π Lq Cq
a
Lq
C0
Cq
并联谐振频率
rq
1
fp 
2π Lq
Cq C0
 fs 1 
Cq
b
C0
Cq  C0
由于Cq<< C0，所以f s ≈f p。
61
图 3.6.10 四端陶瓷滤波器
陶瓷滤波器工作频率从几百千赫到几十兆赫，具有体积小、成
本低，受外界影响小等优点。缺点是频率特性曲线较难控制，
通频带也不够宽。
谐振子数目愈多，滤波器的带外衰减性能愈强。
End
62
图 声表面波滤波器结构示意图
原理：加输入信号，发端叉指间产生交变电场，由于压
电效应，基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同
频率的声表面波，沿基片传送到收端。收端换能器产生
逆压电效应，在叉指间产生电信号，并传送给负载。
63
图 3.6.13 均匀叉指换能器声振幅－频
率特性曲线
64
表面声波滤波器具有体积小、重量轻、中心频率
可做得很高、相对频带较宽、矩形系数接近于１等特
点，并且它可以采用与集成电路工艺相同的平面加工
工艺，制造简单、成本低、重复性和设计灵活性高，
可大量生产，所以是一种很有发展前途的滤波器。
End
65
2.6.2 集中选频放大器应用举例
集中选频放大器：是以集中选频滤波器为
负载的放大器，有选择性好、性能稳定等
优点。如电视接收机中的中频放大器。
66
2.7 放大器的噪声
2.7.1 概述
所谓干扰（或噪声）, 就是除有用
信号以外的一切不需要的信号及各种电磁
骚动的总称。
电阻等有耗元件
放大器的内
部噪声主要
有
晶体管
场效应管等电子器件产生
67
2.7 放大器的 噪 声
2.7.2 电子噪声的来源与特性（内部噪声）
1. 电阻热噪声 :电阻内部自由电子的热运动
产生的。因热运动产生杂乱起伏的微弱电流，被
称为起伏噪声电流，因而在电阻两端产生起伏电
压。这种噪声电压被称为电阻的热噪声。频谱宽，
各个频率分量的强度相等，与白光光谱类似，故
也称为白噪声。
68
69
2. 晶体三极管的噪声
一般比电阻热噪声大。
1)热噪声：发射区、基区、集电区的体电阻
和引线电阻产生的热噪声。基区体电阻产
生的为主。
2) 散粒噪声：由于单位时间内通过PN结
的载流子数目随机起伏，使得通过PN结
的电流在其平均值上下作不规则起伏变
化而形成噪声。是晶体管的主要噪声源 。
70



3）分配噪声：在晶体管中，通过发射结的
非平衡载流子大部分达到集电结，形成集电
极电流，而小部分在基区内复合，形成基极
电流。这两部分电流分配比例是随机的，从
而造成集电极电流在其静态值上下起伏变化，
产生的噪声。
4) 闪烁噪声：也称低频噪声。在高频工作时
一般可以忽略。
3. 场效应管噪声 ：主要由沟道电阻产生的
71
2.7.3 噪声系数
1． 噪声系数的定义
图 2 — 35 为一线性四端网络, 它的噪声系数定
义为输入端的信号噪声功率比(S/N)i与输出端的信号噪
声功率比(S/N)o的比值, 即
Si
Ni
线性电路
KP
NF
So
No
图 2 — 35 噪声系数的定义
72
Psi/Pni
N F=
Pso/Pno
噪声系数通常用dB表示, 用dB表示的噪声系数为
思考：理想情况下， NF =?
73
结论：NF总是大于1。其值越接近1表示
放大器内部噪声性能越好。
例2.4.1 已知放大器输入信号功率Psi=2µW，
输入噪声功率为Pni=0.02pW，输出信号功
率Pso=200µW，输出噪声功率Pno=8pW，
试求输入、输出信噪比及噪声系数。
74
2. 多级级联网络的噪声系数的公式为
N F 3 1
N F 2 1
N F  N F1 

 
K Pm1
K Pm1 K Pm2
从式(2 — 78)可以看出, 当网络的额定功率增益远大
于1时, 系统的总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数。
越是后面的网络, 对噪声系数的影响就越小, 这是因为越
到后级信号的功率越大, 后面网络内部噪声对信噪比的
影响就不大了。 因此, 对第一级来说, 不但希望噪声系数
小, 也希望增益大, 以便减小后级噪声的影响。
75
例5:设一放大器以简单并联振荡回路为负
载，信号中心 频率f=10MHz，回路电容
C=50pF,试计算所需的线圈电感值。
又若线圈品质因数为Q0=100，试计算回路
谐振电阻和回路带宽。若放大器所需的
带宽为0.5MHz，则应在回路上并联多大
电阻才能满足放大器所需带宽要求？
76
例6：在前述高频小信号放大器中，已知工作
f0=30MHZ,gie=1.2ms,Cie=12PF;goe=400µs,
Coe=9.5PF;  Yfe =58.3ms.回路电感
L13=1.4µH，线圈匝数比n1=1,
n2=10/3,Q0=100.负载是另一级相同的放大器。
求谐振电压增益振幅Au0和通频带BW0.7。又
回路电容C多少时，才能使回路谐振？
77