关于高频电子线路分析

通信电子线路中,由于通常是高频小信号,不可以使用模电(低频电子线路)中的图解法来分析,因为在高频时,其中包括了低频电路中不需要考虑的极间电容(高频时用以分流),而特性曲线只有在低频(或直流)情况下取得的关系不足以反应高频的工作特性。
可用Y参数等效电路通过导纳分析,晶体管存在内部反馈;并通过混合π \piπ型等效电路进一步分析晶体管内部的物理过程。

高频:
介于3MHz与30MHz之间的频率
中频:
300KHz 到 3000KHz的频率
低频:
无线电波段中,将30~300千赫范围内的频率称低频;电子放大电路中,将接近音频(20赫兹~2万赫兹)的频率称为低频


形式等效电路

晶体管工作在线性区,可看成线性元件,可用有源四端网络参数微变等效电路来分析。

发射机发出的信号微弱,需要经过高频载波放大后再传至接收端。
信号的放大元件继承模电中的晶体管来进行分析。

通过输出短路的方式,可以得出y参数模型的形式等效电路。
短路导纳参数是晶体管本身的参数,只与晶体管的特性有关,与外电路无关,所以为内部参数。

当接入外电路,构成放大器后,由于输入端和输出端都接有外电路,于是得出相应的放大器y参数,它们不仅与晶体管有关,而且与外电路有关,故称为外参数。

其中电压放大倍数是我们重点关心的特性,可以理解为右端网络中导纳Y L 与 Y o e Y_L与Y_{oe}YL​与Yoe​上的电压V 2 V_2V2​与等效电流源y f e V 1 y_{fe}V_1yfe​V1​的比值,下标f,r代表正向(forward),反向(reverse),e代表共发射极电路的参数。

Y i Y_iYi​输入导纳与负载导纳Y L Y_LYL​有关,这反映了晶体管有内部反馈,而这个内部反馈是通过反向传输导纳y r e y_{re}yre​所引起的。
A u A_uAu​说明晶体管的正向传输导纳越大,则放大器的增益也越大;负号表示输入电压与输出电压相位相反,这是模电常识。


混合π型等效电路

为了考虑晶体管的物理特性,引入混合л等效电路。

电容对交流的阻碍作用是容量越大阻碍越小、频率越高阻碍越小。

容抗X c = 1 2 π f C X_c=\frac{1}{2\pi fC}Xc​=2πfC1​
容值C越小的电容在同一时间内道流入流出的电荷也相对较少,所以电容值越小,表现出对电流阻碍越大
交流电频率越大,也自然更容易对电容进行充放电

极间电容的容量很小,一般百P以下,对于高频可视为通路,对于低频可视为断路,所以在低频电路里可不用考虑极间电容,而在高频电路则一定要考虑。
高频管的极间电容比低频管的小得多。

C b ′ c C_{b^{'}c}Cb′c​可忽略,C b ′ e C_{b^{'}e}Cb′e​必须保留。


单调谐回路谐振放大器

高频小信号放大器的电路分析包括:


  • 多级分单级
  • 静态分析
  • 动态分析
  • 整合系统

    多级分单级
    前级放大器是本级放大器的信号源;后级放大器是本级放大器的负载(右端网络无论多复杂均可等效为负载)。

    静态分析
    画出直流等效电路,其简化规则:交流输入信号为零;所有电容开路;所有电感短路。

    动态分析
    画出交流等效电路, 其简化规则:有交流输入信号,所有直流量为零;所有大电容短路;所有大电感开路。(谐振回路L、C保留)
    直流电源高频时接地(即电源短路),扼流电感(即大电感)等效开路,隔离电容(即大电容)等效短路,其它小电容、小电感照画


    再画出交流小信号等效电路
    并将耦合电感左侧电流源y f e v b e y_{fe}v_{be}yfe​vbe​和并联电阻y o e y_{oe}yoe​分别去抽头,将C点挂到3处,54认为挂在31之间,也将5挂到3上,最后只保留31。

    进一步分析晶体管物理性质,将y参数电路继续等效。
    省略输入端反向传输导纳及电流源,将y o e y_{oe}yoe​等效为电纳g o 1 g_{o1}go1​和一电容C o 1 C_{o1}Co1​并联,同理也将负载Y L Y_{L}YL​等效为g i 2 g_{i2}gi2​和C i 2 C_{i2}Ci2​并联,在传输电感L 1 L_1L1​处再并联一个自身电纳G p G_{p}Gp​

    最终整合为一个单调谐回路

    有了这些参数,电压增益也可求了。

    既然是一个单调谐电路,那么让导纳虚部为0就可获得谐振时的电压增益: