单调谐回路谐振放大器

2024-04-03 16:20
文章标签 回路 放大器 谐振 调谐

本文主要是介绍单调谐回路谐振放大器,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

下图为单调谐谐振放大器的原理性电路,略去了实际电路中所必加的附属电路(例如偏置电路)等。

1edac27e0218467584b428b3a75fc4bc.png

 LC回路:其构成了集电极的负载电路,用于调谐放大器的中心频率。LC回路与本级回路的连接采用抽头形式(自耦变压器形式),与下级负载连接采用变压器耦合。

这种自耦变压器-变压器耦合的形式可以减弱本级输出导纳。。与下级晶体管输入导纳。。对LC回路的影响。

负载YL:代表负载导纳,即下一级晶体管的输入导纳。由y参数等效电路可知:公式y_{ie}=g_{ie}+j\omega C_{ie}。因此我们可以将输入导纳等效为电导与电容并联形式

对于小信号放大器,由于信号小,可以认为它工作在晶体管(或场效应管)的线性范围内。这就允许把晶体管看做线性元件,将上图电路用y参数等效电路来表示:

cb523d90846041839243bb4e89ad887f.png

 上图中Gp表示LC回路本身的损耗;

重点关注集电极部分的y参数等效,故略去基极y参数等效电路,同时将受控源看作独立源(并且改变参考方向)。

同时由y参数等效电路可知:y_{oe}=g_{oe}+j\omega C_{oe}。因此我们也可以将输出导纳等效为电导与电容并联形式,得如下电路:

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 由此我们便得到了单调谐回路谐振放大器的y参数等效电路,下面来分析一些参数。


电压增益

我们知道在y参数等效电路下的放大器电压增益为:

\dot{A}_{v}=\frac{\dot{V_{o1}}}{\dot{V_{i1}}}=\frac{-y_{fe}}{y_{oe}+{Y}'_{L}}

其中,Y_{L}{}'为晶体管在输入端1、2两点之间看来的负载导纳(如上图黑框中的部分)。

为了计算方便,将上图电路折算(折合)到LC回路两端,得到如下电路:

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 图中

g_{o1}{}'=p_{1}^{2}g_{o1}g_{i2}{}'=p_{2}^{2}g_{i2}C_{o1}{}'=p_{1}^{2}C_{o1}C_{i2}{}'=p_{2}^{2}C_{i2}

p_{1}=\frac{N1}{N}p_{2}=\frac{N2}{N}g_{\sum }=Gp+g_{o1}{}'+g_{i2}{}'

对于从1、2端看进去的等效导纳,此时1、2端也已经被折合(1、2端由低抽头变为高抽头)。故从新的1、2端看进去的等效导纳为原来1、2端看进去的p_{1}^{2}倍。将新的1、2端看进去的等效导纳记作Y_{L}{}'',且

Y_{L}{}''=p_{1}^{2}Y_{L}{}'

上述折合电路可再进一步化简为以下电路:

c82d11d41cf84f3ba726241bebaf2b6c.png

对于电压增益:

\dot{A}_{v}=\frac{\dot{V_{o1}}}{\dot{V_{i1}}}=\frac{-y_{fe}}{y_{oe}+{Y}'_{L}}

y_{o1}^{2}=p_{1}^{2}y_{oe}Y_{L}{}''=p_{1}^{2}Y_{L}{}'

得:\dot{A}_{v}=\frac{-p_{1}^{2}y_{fe}}{y_{o1}{}'+Y_{L}{}''}

y_{o1}{}'+Y_{L}{}''记作Y{}'可得:

\dot{A}_{v}=\frac{-p_{1}^{2}y_{fe}}{Y{}'}

其中:

但实际的电压增益应该为:

   在谐振点时,\omega _{o}C_{\sum }=\frac{1}{\omega _{o}L1},即Y{}'=Gp{}'

为了获取最大功率增益,应适当选取P1和P2的值,使负载导纳Y1能与输出导纳相匹配。匹配条件为:

注:通过第二个式子求出P1和P2带入原式可得最后一式。


功率增益

在非谐振点的功率增益很复杂,一般用处不大。因此只讨论谐振时的功率增益。

谐振时功率增益为:

A_{po}=\frac{Po}{Pi}=\frac{p_{1}^{2}p_{2}^{2}g_{i2}\left | y_{fe} \right |}{g_{i1}(Gp{}')^{2}}=(A_{vo})^{2}\frac{g_{i2}}{g_{i1}}

其中,gi1为本级放大器的输入端电导;gi2为下一级晶体管的输入端电导。

采用相同的晶体管,则有gi1=gi2,得:

A_{po}=(A_{vo})^{2}

在忽略回路损耗Gp后,由最大电压增益得:

(A_{po})_{max}=\frac{\left | y_{fe} \right |^{2}}{4g_{o1}g_{i2}}

 

 

 

这篇关于单调谐回路谐振放大器的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/873396

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