放大器增益及稳定性ppt课件.ppt
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1、病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程TOPIC 10病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程主要内容主要内容o放大器的基本原理n放大器的分类n放大器的特性指标o放大器的功率关系o放大器的功率增益o放大器的稳定性判定n稳定性判别圆n绝对稳定n有条件稳定n稳定性措施病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程RF/MW放大器的基本原理放大器的基本原理o放大器是无线收发机中的重要组成部件。o类
2、似于低频放大器,RF/MW放大器电路是为了获取稳定的增益,其基本原理相同。o在RF/MW放大器电路中通常使用二端口网络进行描述,用S参量表述晶体管的特性,因此其分析和设计也是基于S参量和二端口网络。o对射频电路而言,要特别关注输入端与输出端的阻抗匹配问题。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程RF/MW放大器的分类放大器的分类o按用途:n低噪声放大器n中频放大器n可变增益放大器n功率放大器o中功率放大器、大功率放大器。o按信号的强弱:n小信号放大器n大信号放大器o按工作范围:n宽带放大器n窄带放大器o按电路组态工作点的位置
3、:nA(甲)类、B(乙)类、C(丙)类等病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程小信号放大器的性能指标小信号放大器的性能指标o增益和增益平坦度(以dB表示)o工作频率及带宽(单位Hz)o稳定性o噪声系数(以dB表示)o输出功率(单位dBm)o输入输出端口匹配(反射系数或驻波比)o直流工作电压和电流(单位V和A)o其他参数:n线性度(动态范围)、交调失真、谐波、反向隔离等病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的二端口网络表示放大器的二端口网络表示o所
4、有放大器,不管其内部结构是什么,都可以用线性二端口模型来描述。o当频率在RF频段以上时,通常采用S(散射)参量来描述网络。b=s a b1=S11a1+S12a2b2=S21a1+S22a2ai、bi分别为输入、输出信号的振幅大小。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的网络模型放大器的网络模型o下图为典型单级放大器,其输入端接信号源,输出端接负载。n输入、输出匹配网络可用于减小有害反射从而增加功率流容量。n放大器的指标由其在特定偏置条件下的S参量确定。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且
5、在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率关系放大器的功率关系o如果把两个匹配网络分别归入信号源和负载阻抗中,则放大器电路可以简化如下图。o由此模型分析放大器的功率关系。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率关系放大器的功率关系o设信号源阻抗为Zs,匹配网络阻抗为Z0,则信号源的归一化电压:o已知b1是放大器输入端口的反射波,但对信号源来说它是入射波。b1被信号源Zs再反射后变成了向放大器入射的波。o于是输入端口的入射波:因为in=1=b1/a1,病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境
6、的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率关系放大器的功率关系p所以,放大器的入射波功率:p显然,放大器输入端的实际输入功率应为入射波功率减去反射波功率,即:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率关系放大器的功率关系o如果放大器的输入阻抗与信号源的阻抗共轭匹配,即:,或 。则信号源到放大器之间有最大功率传输。o在共轭匹配下信号源传给负载(放大器)的最大功率定义为信号源的资用功率(记作PA):p可见,信号源资用功率与s有关。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定
7、性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率关系放大器的功率关系p对于输出端口,应用同样的原理分析。p已知a2是放大器端口2的入射波,但对负载来说它是反射波,所以有:p又由S参量定义,p整理得:p因此,负载的输入功率(即负载吸收的功率):病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的功率增益放大器的功率增益o射频微波晶体管放大器功率增益是管子S参数、信号源阻抗和负载阻抗的函数。o信号源阻抗、负载阻抗与放大器的匹配状态不同时,所得功率增益是不同的,通常有:n转换功率增益:负载吸收功率与二端口网络输入端的资
8、用功率之比,与两端阻抗都有关,即:GT=PL/Pa。n实际功率增益:负载吸收功率与二端口网络输入端吸收功率之比,与源阻抗无关,与负载阻抗有关,即:G=PL/Pin。n资用功率增益:二端口网络输入资用功率与输出资用功率之比,源端和负载端均共轭匹配,与源阻抗有关,与负载阻抗无关。它是放大器增益的最大潜力,即:GA=Pavs/Pavs。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程转换功率增益转换功率增益o负载吸收功率与信号源资用功率的比值称为放大器的转换功率增益,即:由病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在
9、一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程输入、输出反射系数输入、输出反射系数o在输出端口接ZL负载时,La2/b2,代入S参量公式,有:n求出输出端入反射系数:o同理,当输入端口接源阻抗Zs时,由n求出输出端入反射系数:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程转换功率增益转换功率增益o应用in、out的表达式,转换功率增益可以改写成:oGT的物理意义是:插入放大器后,负载实际得到的功率是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍。oGT反映了晶体管S参数和网络输入、输出端匹配程度对增益的影响。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,
10、破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程单向转换功率增益单向转换功率增益p如果忽略放大器反馈的影响,即认为S12=0,则in=S11,out=S22,这时有:GTU与GT通常是非常接近的,因而常用上式作为放大器及其输入、输出网络近似设计的基础。p由放大器的转换功率增益,可导出放大器的实际功率增益和资用功率增益。单向化转换功率增益病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程实际功率增益实际功率增益o实际功率增益是指负载吸收功率与放大器输入功率的比值。o实际功率增益只与S参数、L 有关,而与s 无
11、关(式中in也与s无关,只与L有关)。o应用G的表达式便于研究负载变化对放大器功率增益的影响。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程资用功率增益资用功率增益p放大器资用功率增益是指放大器的资用功率与信号源资用功率的比值。o因为 时,放大器的资用功率=负载吸收的功率。o由资用功率增益定义可得oGA的物理意义是:n插入放大器后负载可能得到的最大功率是无放大器时可能得到的最大功率的多少倍。n实际上,放大器在输入、输出端都不见得是共轭匹配,GA只是表明放大器功率增益的一种潜力。n应用GA的表达式便于研究信号源阻抗变换对放大器增益的
12、影响。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器增益总结放大器增益总结病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程放大器的稳定性判定放大器的稳定性判定o射频放大器内部通常存在着反馈量S12,而反馈系统必然会引起稳定性问题。o源反射系数、输入端口反射系数、输出端口反射系数和负载反射系数这四个概念是理解双端口网络稳定性的关键。o这四个反射系数是各自独立的,由S参量确定。p根据的物理意义,如果|1,则反射波幅度超过入射波,这说明电路出现正反馈,从而导致不稳定现象
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