谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

beanxyy 发表于 2018-01-04 14:05:11 收藏 已收藏
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谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

beanxyy 发表于 2018-01-04 14:05:11

谐振放大器,就是采用谐振回路(串,并联及耦合回路)作负载的放大器;根据谐振回路的特性,谐振放大器对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益;对于远离谐振频率的信号,增益迅速下降。谐振放大器不仅有放大作用,而且也起着滤波或选频的作用。

谐振放大器的稳定性

稳定系数S

谐振放大器的稳定性可以用稳定系数S衡量,它是放大器能稳定工作的条件,可表示为:

s=|2(gs+gie)(goe+gL)/yie||yre|[1+cos(φfe+φre](1)

式中,yfe、yre为晶体管y参数,φfe、φre分别为yfe、yre的相角,gs为信号源电导,gie为晶体管输入电导,goe为晶体管输出电导,gL为负载电导。

S=1时,放大器自激;S<1时,放大器更自激;S>1时,放大器存在潜在不稳定;只有当S>时;内部反馈最小,放大器才工作稳定。对于一般放大器来说,S≥5就可认为是稳定的,通常工程设计中取S=5-10。

谐振电压增益Auo与稳定系数S的关系

式(1)中,gs和gL在计算上比较困难,特别是多级放大器,因此在这里我们采用计算稳定电压增益来对放大器的稳定问题进行比较说明。稳定电压增益是指晶体管不加任何稳定措施,而满足稳定系数S(例如S≥5)耀求时,放大器工作于谐振频率的最大电压增益。

谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

如图所示单级单调谐放大器,谐振电压增益Auo与稳定系数S的关系可表示为:

谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

(Auo)s是保持放大器稳定工作所允许的电压增益,我们就把它称之为稳定电压增益,为保证放大器稳定工作,Auo不允许超过(Auo)s。在这里,(Auo)s只考虑内部反馈,未考虑外部其他原因引起放大器工作不稳定的反馈。

谐振放大器提高稳定性措施

由于晶体管有反向传输导纳存在,它实际上是一个双向器件。所以当放大器的正反馈能量抵消了回路损耗能量,且电纳部分也恰好抵消时,放大器失去放大性能,处于自激振荡工作状态。为了抵消或减小yre的作用,应使晶体管单向化,其目的就是提高放大器的稳定性。单项化的方法有两种,一种是中和法,直接消除yre的反馈作用;另一种是使负载电导gL或信号源电导的数值加大,使得输入或输出回路与晶体管失去匹配,称为失配法。

中和法

所谓中和法,是在晶体管放大器的输出与输入之间引入一个附加的外部反馈电路,以抵消晶体管内部yre的反馈作用。

什么是谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

图2给出了中和电路的两种形式。其中,图(a)是较常用的一种形式。可以认为yre的反馈是由Cb′e引起,它的作用是U12通过Cb′e反馈引起晶体管输入电流Ib变化。为了抵消这一反馈的影响,应选用一个与U12相位相反的电压经中和电容反馈到输入端抵消Cb′e反馈的影响。从电路可知U32与U12的相位正好相反,只要满足

谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

电路就能够起到中和作用,提高放大器的稳定性能。图(b)电路中,由于内部反馈Cb‘e是通过U12实现的,外部反馈CN的电压就不能从初级引入,只能从次级U45引入,但U45要保证与U12的相位相反,电路中同名端的标注就是保证这一点。在满足

谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

电路就能够起到中和作用,提高放大器的稳定性能。

失配法

失配法是以牺牲增益来提高放大器的稳定性的。

谐振放大器的稳定性及提高稳定性措施

如图3所示,采用共射———共基级联放大器。由于后级共基晶体管的输入导纳较大,对于前级共射晶体管来说,它是负载。大的负载导纳使电压增益降低,但它仍有较大的电流增益。后级共基放大的电流增益小,电压增益大,组合后的放大器的总电压增益和功率增益与单管共射放大器差不多,但稳定性高。

中和法和失配法的优缺点

中和法的优点是电路简单,增益不受影响;但只能在一个频率上完全中和,不适合宽带放大器;因为晶体管离散性大,所以实际调整麻烦,不适于批量生产。采用中和法来稳定放大器工作,对由于温度等原因引起的各种参数变化没有改善效果。

失配法的优点是性能稳定,能改善各种参数变化的影响;频带宽,适合宽带放大,适于波段工作;生产过程中无需调整,适于大量生产。其缺点是增益较低。

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