高频小信号放大器与自激

标签：导纳自激增益电压频带高频放大器谐振

Y参数等效模型

单级高频谐振小信号放大器

增益

阻抗(又名:复阻抗) = 电阻(R) + 电抗(X) 阻碍作用

为什么有一个复字主要是由于和复数有关

导纳:就像电阻与电导 , 阻抗也有导纳描述通过电流的能力

导纳 = 电导(G) + 电纳(B)(就是容抗分之一加上阻抗分之一)

对偶关系 : R - G X - B

Y参数等效模型

混合π等效电路

简化的混合π参数等效电路依然不利于我们的计算 , 因此此处继续修改成为Y参数进行等效

单级高频谐振小信号放大器

通过三极管的Y参数等效计算出输入与输出之间的关系 , 在通过抽头的知识计算出最终的输出

继续进行化简 , 既然是导纳(电导加上电纳)那就是电压乘上导纳就是电流 , 下一级的输入导纳就是这一级的负载 , 由此列写出(1)(2)(3)式

由(3)=(2)得出Vc , Vi关系

写出负载部分的回路导纳 , 很显然就是电导gp , 负载部分等效容纳 , 感纳 , 加上抽头转换的电导

将负载部分的导纳写出来就得到了Vo与Vi的关系 , 也就是增益

增益

非谐振部分:

由于yoe , yie2都是三极管等效出来的所以只有电容的成分 , 没有电感的成分

将所有的电感成分放在一边 , 电容成分也放在一边 , 加上 $\sum$ 就代表集合就成了

分母部分是电导电容电感三者成分的体现 , 分子部分中 $y$ fe就代表了晶体管的放大倍数起到决定性因素 , p2,p1抽头部分当然与输出有关系 , 所以也写上去

负号是因为共射极放大电路的相位与输入的相位相差180度 , 因此加上负号

综上所述 , 整个式子表达的意义是十分明确的 , 电路中所有成分都被表达了出来

对于谐振部分:

由于谐振时的容抗 + 感抗都是为无穷大的(也就是容纳感纳为零) , 因此式子当中少了电容与电感的成分,只留下了电阻的成分在其中.

要点小结

单级高频谐振小放电压增益推导过程貌似繁琐 , 但最后结果形式比较简洁直观 , 物理意义清晰可见

事故高发点: 高频交流等效电路中容易遗漏Rp , 注意不要遗漏!!!

通频带

串联谐振回路的相对电压增益与串联谐振回路并联谐振回路的相对电压增益相同的原因是什么?

由其输出决定 , 输出端为串并联谐振回路 , 所以相对电压增益也一样

当幅值下降到原来的0.707倍时的频率就是带宽

为什么品质因素与通频带的乘积是为常数?和串联并联时的谐振回路相同呢?

看到下图或许你会犹豫为什么失谐系数直接等于通频带比上频率乘上品质因素直接等于失谐系数了 , 实际上这得看了下一个小标品质因素的内容才明白

品质因素

事实上这个常数就是增益带宽积 , 同时也表明了鱼与熊掌不可兼得的道理 , 改善增益时通频带必然缩小 , 改善通频带时增益必然下降 , 品质因素还可以表示成信号频率比上0.7时的带宽

矩形系数

定义: 谐振曲线下降到0.1时候的带宽比上谐振曲线下降到0.7时候的带宽

相对电压增益的模值为0.1时带宽刚好就为2 $\Delta$ $f$ 0.1

相对电压增益:

定义:失谐电压增益比上谐振电压增益

高频谐振小放大器---->选择性

求出来Kr0.1相较于理想的矩形系数较远的主要原因是我们采用的是单级的小信号放大器

选择性与增益 , 品质因素 , 同频带的关系是什么呢?

放大器电路中选频网络的品质因数Q越大电路的选择性越好，通频带越窄，增益越高；相反，品质因数越低，选择性越差，通频带越宽，增益越低。总体上来讲 , 通频带与增益只能取其一

本回答由网友推荐

多级高频谐振小信号放大器

"分治"方法

增益

每一级增益相乘就是总放大倍数

通频带

总电压增益比上第一级的电压增益的模值下降到原来的根号二分之一时成立

矩形系数

可以看出多级的矩形系数都远离1 , 主要原因是我们目前的都是单调谐的

自激

定义: 电子电路中 , 自激通常指某种放大器或振荡器由于内部反馈而导致的振荡.

产生原因

正反馈：自激现象的一个主要原因是系统中存在正反馈。当输出信号的一部分反馈到输入端，并与原始输入信号相加时，可能导致增益累积，从而产生持续的振荡。
增益条件：如果放大器的增益设置过高，达到或超过一个特定阈值，就可能失去稳定性，导致自激振荡。增益与反馈之间的关系决定了系统的稳定性。
相位条件：自激振荡的产生需要特定的相位条件。根据“奈奎斯特稳定性准则”，在反馈环路中，信号的总相位延迟在某些频率下达到360度（或0度）时，会引发振荡。
电路元件特性：电感、电容和其他元件在高频情况下的行为会影响反馈特性。寄生电容和电感可能导致意想不到的反馈路径，从而引发自激。
非线性元件：在某些情况下，非线性元件（如二极管或晶体管）在特定工作点下会增强信号，使得自激现象更容易发生。
环境因素：温度变化、功率波动和电源噪声等环境因素也可能影响电路的稳定性，从而诱发自激现象。