第四章 宽频带放大器概述
1．定义：宽带放大器是晶体管放大器的一种形式，不仅能对低频电压信号进行放大，而且也能对高频电压信号进行放大。
目前，宽带放大器通频带越来越宽，低频从零开始，高频从几兆到几百兆甚至上前兆 (0~几千MHz) 。实际中用来放大脉冲信号。
2．放大器带宽的衡量与应用场合：
用相对带宽来衡量放大器是否为宽带放大器。相对带宽是指绝对带宽B与中心频率f0的比值。
相对带宽（B/ f0）
实现方法
应用场合
选频方式
<5%
单调谐放大器
广播接收机中放
分散选频
=10~20%
双调谐、参差放大器
电视接收机中放
分散选频
>20%
宽带放大器
微波、有线电视系统
集中选频
3．宽带放大器的特点优点：工作稳定性好，易于调整，利于批量生产，便于集成。
缺点：单级增益低，对集中滤波器的要求高。
4．扩展通频带的方法：
降低下限截止频率fL（加大耦合电容、射极旁路电容、直接耦合）；
提高上限截止频率fH。
本章的主要内容是如何提高放大器的上限截止频率。
第一节 密勒效应
1．定义：跨接在晶体管输入、输出之间的电容Cb’c对电路的影响称为密勒效应。
电容Cb’c将输入与输出端连接起来，使信号不能单向传输，给高频电路的分析带来不便。在工程估算时，为简化计算，将电容Cb’c分别折合到电路的输入端和输出端，得到近似的电路模型。见课本P93 图4-1。折合电容称为密勒电容，折合到输出端的电容很小，可以忽略不计。
2．密勒效应对电路的影响：
影响放大器的增益、带宽和选择性。
①频率越高，影响越严重，各项指标越差。
②负载电阻越大，密勒效应越明显。
3．上限截止频率fH：
密勒效应影响放大器的带宽，实际上就是影响了放大器的上限截止频率。
fH＝1/（2πCiR）=1/（2πτH）
式中：
Ci：为晶体管高频等效输入电容（其中包括密勒电容）；
R：为晶体管高频等效输入电阻；
τH=CiR,为放大器输入端电路时间常数。
第二节 晶体管的几种频率参数一、共发射极截止频率fβ
定义：当晶体管的电流放大倍数|β|下降到低频电流放大倍数(最大电流放大倍数) β0的0.707倍时所对应的频率称为共发射极截止频率fβ。
幅频关系：
|β|=β0/[1+(f / fβ)2]1/2
二、特征频率fT
定义：当|β|下降到1时所对应的频率称为晶体管的特征频率fT。
当频率很高时，由上式得出|β|=(β0·fβ)/ f；
当|β|=1时，fT=β0·fβ
说明：只有当f< fT时，晶体管才有放大作用。
三、共基极截止频率fα
定义：当|?|下降到低频电流放大倍数α0的0.707倍时，所对应的频率称为共基极截止频率fα。
幅频关系：
|?|=α0/[1+(f/fα)2]1/2
fβ= fα/(1+β0)
以上三种参数的关系：fα>fT> fβ。其大小均取决于晶体管自身的参数。
规定：
当 fα<3MHz 时，低频管
fα>3MHz时，高频管
第三节 展宽通频带的方法要展宽放大器的通频带，提高放大器的上限截止频率，应选用特征频率fT较高的晶体管。
本节主要介绍如何在电路上实现通频带的展宽。
方法有三种：
①用负反馈电路，降低电压增益，展宽通频带。
②利用L、C元件补偿高频，不降低电压增益，展宽通频带。
③采用不同组态放大电路组合。
一、负反馈法
1．对于电流串联负反馈 P98图4-5(a)
输入信号频率升高，Ci输入阻抗减小（1/ωCi减小），发射结压降减小，iB减小，iC减小，Re压降减小，uBE增大，导致发射结上的压降回升，使输出高频电压下降的小一些，从而使截止频率得以提高。
2．对于电压并联负反馈 P98图4-5(b)
频率升高，输出电压u0下降，负反馈(Rf)电压减小，使发射结电压回升，u0回升，从而使截止频率得以提高。
二、高频补偿法常用方法：①并联电感补偿
②串联电感补偿
③混合补偿
1．并联电感补偿 P98图4-6
原理：
并联电感与输出电容构成并联谐振回路，利用并联谐振阻来进行补偿，其通频带扩展范围较小，如P98图4-7所示。
应用：
一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频率的影响较大，谐振效果明显。
2．串联电感补偿 P99图4-8
原理：
L与负载电容CL相串联，二者构成串联谐振回路，在某一频率上会引起串联谐振，使u0升高。如果L选择合适，使谐振频率正好处在高频端增益开始下降的频率附近，就能提高上限截止频率，展宽通频带。
应用：
一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频率的影响较大，谐振效果明显。
3．混合补偿 P99图4-9
原理：
串联和并联补偿共同使用，称为混合补偿或复杂补偿，幅频特性平坦，补偿效果更好。
应用：
电视接收机中的视放输出级中。
三、不同组态电路混合连接法采用不同组态电路混合连接法，可以扩展放大器通频带、提高上限截止频率。
常用电路：
①共射-共基混合连接；
②共射-共集混合连接。
1．共射-共基组态混合连接电路 P99图4-10
原理：
图示电路为共射-共基组态混合连接的交流等效电路。共基极电路输入阻抗小，作为共发射极电路的负载阻抗，借以减小密勒效应，有效地提高了共发射极电路的上限频率。
特点：
在负载电阻相同的条件下，其电流放大倍数与单个共射极电路的放大倍数基本相同（共基极电路的电流放大倍数略小于1）。
2．共射-共集混合连接电路 P99图4-11
原理：
图示电路为共射-共集组态混合连接的交流等效电路。
共集电极电路输入阻抗高、输入电容小。可以减小共发射极电路的负载（加大了负载电阻），减小密勒效应。
特点：
①共集电极电路输出阻抗低，负载能力强，对前后级电路有隔离作用。
②共集电极电路的高频响应特性好，放大器的通频带取决于共发射级电路的通频带。
说明：
以上介绍的三种扩展通频带的方法既可以单独使用，又可以混合使用。
1．定义：宽带放大器是晶体管放大器的一种形式，不仅能对低频电压信号进行放大，而且也能对高频电压信号进行放大。
目前，宽带放大器通频带越来越宽，低频从零开始，高频从几兆到几百兆甚至上前兆 (0~几千MHz) 。实际中用来放大脉冲信号。
2．放大器带宽的衡量与应用场合：
用相对带宽来衡量放大器是否为宽带放大器。相对带宽是指绝对带宽B与中心频率f0的比值。
相对带宽（B/ f0）
实现方法
应用场合
选频方式
<5%
单调谐放大器
广播接收机中放
分散选频
=10~20%
双调谐、参差放大器
电视接收机中放
分散选频
>20%
宽带放大器
微波、有线电视系统
集中选频
3．宽带放大器的特点优点：工作稳定性好，易于调整，利于批量生产，便于集成。
缺点：单级增益低，对集中滤波器的要求高。
4．扩展通频带的方法：
降低下限截止频率fL（加大耦合电容、射极旁路电容、直接耦合）；
提高上限截止频率fH。
本章的主要内容是如何提高放大器的上限截止频率。
第一节 密勒效应
1．定义：跨接在晶体管输入、输出之间的电容Cb’c对电路的影响称为密勒效应。
电容Cb’c将输入与输出端连接起来，使信号不能单向传输，给高频电路的分析带来不便。在工程估算时，为简化计算，将电容Cb’c分别折合到电路的输入端和输出端，得到近似的电路模型。见课本P93 图4-1。折合电容称为密勒电容，折合到输出端的电容很小，可以忽略不计。
2．密勒效应对电路的影响：
影响放大器的增益、带宽和选择性。
①频率越高，影响越严重，各项指标越差。
②负载电阻越大，密勒效应越明显。
3．上限截止频率fH：
密勒效应影响放大器的带宽，实际上就是影响了放大器的上限截止频率。
fH＝1/（2πCiR）=1/（2πτH）
式中：
Ci：为晶体管高频等效输入电容（其中包括密勒电容）；
R：为晶体管高频等效输入电阻；
τH=CiR,为放大器输入端电路时间常数。
第二节 晶体管的几种频率参数一、共发射极截止频率fβ
定义：当晶体管的电流放大倍数|β|下降到低频电流放大倍数(最大电流放大倍数) β0的0.707倍时所对应的频率称为共发射极截止频率fβ。
幅频关系：
|β|=β0/[1+(f / fβ)2]1/2
二、特征频率fT
定义：当|β|下降到1时所对应的频率称为晶体管的特征频率fT。
当频率很高时，由上式得出|β|=(β0·fβ)/ f；
当|β|=1时，fT=β0·fβ
说明：只有当f< fT时，晶体管才有放大作用。
三、共基极截止频率fα
定义：当|?|下降到低频电流放大倍数α0的0.707倍时，所对应的频率称为共基极截止频率fα。
幅频关系：
|?|=α0/[1+(f/fα)2]1/2
fβ= fα/(1+β0)
以上三种参数的关系：fα>fT> fβ。其大小均取决于晶体管自身的参数。
规定：
当 fα<3MHz 时，低频管
fα>3MHz时，高频管
第三节 展宽通频带的方法要展宽放大器的通频带，提高放大器的上限截止频率，应选用特征频率fT较高的晶体管。
本节主要介绍如何在电路上实现通频带的展宽。
方法有三种：
①用负反馈电路，降低电压增益，展宽通频带。
②利用L、C元件补偿高频，不降低电压增益，展宽通频带。
③采用不同组态放大电路组合。
一、负反馈法
1．对于电流串联负反馈 P98图4-5(a)
输入信号频率升高，Ci输入阻抗减小（1/ωCi减小），发射结压降减小，iB减小，iC减小，Re压降减小，uBE增大，导致发射结上的压降回升，使输出高频电压下降的小一些，从而使截止频率得以提高。
2．对于电压并联负反馈 P98图4-5(b)
频率升高，输出电压u0下降，负反馈(Rf)电压减小，使发射结电压回升，u0回升，从而使截止频率得以提高。
二、高频补偿法常用方法：①并联电感补偿
②串联电感补偿
③混合补偿
1．并联电感补偿 P98图4-6
原理：
并联电感与输出电容构成并联谐振回路，利用并联谐振阻来进行补偿，其通频带扩展范围较小，如P98图4-7所示。
应用：
一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频率的影响较大，谐振效果明显。
2．串联电感补偿 P99图4-8
原理：
L与负载电容CL相串联，二者构成串联谐振回路，在某一频率上会引起串联谐振，使u0升高。如果L选择合适，使谐振频率正好处在高频端增益开始下降的频率附近，就能提高上限截止频率，展宽通频带。
应用：
一般适用于较高增益的宽带放大器。此类放大器的负载电阻较大，输出电容对频率的影响较大，谐振效果明显。
3．混合补偿 P99图4-9
原理：
串联和并联补偿共同使用，称为混合补偿或复杂补偿，幅频特性平坦，补偿效果更好。
应用：
电视接收机中的视放输出级中。
三、不同组态电路混合连接法采用不同组态电路混合连接法，可以扩展放大器通频带、提高上限截止频率。
常用电路：
①共射-共基混合连接；
②共射-共集混合连接。
1．共射-共基组态混合连接电路 P99图4-10
原理：
图示电路为共射-共基组态混合连接的交流等效电路。共基极电路输入阻抗小，作为共发射极电路的负载阻抗，借以减小密勒效应，有效地提高了共发射极电路的上限频率。
特点：
在负载电阻相同的条件下，其电流放大倍数与单个共射极电路的放大倍数基本相同（共基极电路的电流放大倍数略小于1）。
2．共射-共集混合连接电路 P99图4-11
原理：
图示电路为共射-共集组态混合连接的交流等效电路。
共集电极电路输入阻抗高、输入电容小。可以减小共发射极电路的负载（加大了负载电阻），减小密勒效应。
特点：
①共集电极电路输出阻抗低，负载能力强，对前后级电路有隔离作用。
②共集电极电路的高频响应特性好，放大器的通频带取决于共发射级电路的通频带。
说明：
以上介绍的三种扩展通频带的方法既可以单独使用，又可以混合使用。
