諧振放大器的穩定性

2020-11-22 電子發燒友

諧振放大器的穩定性及提高穩定性措施

發表於 2018-01-04 14:05:11

諧振放大器，就是採用諧振迴路（串，並聯及耦合迴路）作負載的放大器；根據諧振迴路的特性，諧振放大器對於靠近諧振頻率的信號，有較大的增益；對於遠離諧振頻率的信號，增益迅速下降。諧振放大器不僅有放大作用，而且也起著濾波或選頻的作用。

諧振放大器的穩定性

穩定係數S

諧振放大器的穩定性可以用穩定係數S衡量，它是放大器能穩定工作的條件，可表示為：

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

式中，yfe、yre為電晶體y參數，φfe、φre分別為yfe、yre的相角，gs為信號源電導，gie為電晶體輸入電導，goe為電晶體輸出電導，gL為負載電導。

S=1時，放大器自激;S<1時，放大器更自激;S>1時，放大器存在潛在不穩定;只有當S>時;內部反饋最小，放大器才工作穩定。對於一般放大器來說，S≥5就可認為是穩定的，通常工程設計中取S=5-10。

諧振電壓增益Auo與穩定係數S的關係

式（1）中，gs和gL在計算上比較困難，特別是多級放大器，因此在這裡我們採用計算穩定電壓增益來對放大器的穩定問題進行比較說明。穩定電壓增益是指電晶體不加任何穩定措施，而滿足穩定係數S（例如S≥5）耀求時，放大器工作於諧振頻率的最大電壓增益。

如圖所示單級單調諧放大器，諧振電壓增益Auo與穩定係數S的關係可表示為：

（Auo）s是保持放大器穩定工作所允許的電壓增益，我們就把它稱之為穩定電壓增益，為保證放大器穩定工作，Auo不允許超過（Auo）s。在這裡，（Auo）s只考慮內部反饋，未考慮外部其他原因引起放大器工作不穩定的反饋。

諧振放大器提高穩定性措施

由於電晶體有反向傳輸導納存在，它實際上是一個雙向器件。所以當放大器的正反饋能量抵消了迴路損耗能量，且電納部分也恰好抵消時，放大器失去放大性能，處於自激振蕩工作狀態。為了抵消或減小yre的作用，應使電晶體單向化，其目的就是提高放大器的穩定性。單項化的方法有兩種，一種是中和法，直接消除yre的反饋作用;另一種是使負載電導gL或信號源電導的數值加大，使得輸入或輸出迴路與電晶體失去匹配，稱為失配法。

中和法

所謂中和法，是在電晶體放大器的輸出與輸入之間引入一個附加的外部反饋電路，以抵消電晶體內部yre的反饋作用。

圖2給出了中和電路的兩種形式。其中，圖（a）是較常用的一種形式。可以認為yre的反饋是由Cb′e引起，它的作用是U12通過Cb′e反饋引起電晶體輸入電流Ib變化。為了抵消這一反饋的影響，應選用一個與U12相位相反的電壓經中和電容反饋到輸入端抵消Cb′e反饋的影響。從電路可知U32與U12的相位正好相反，只要滿足

電路就能夠起到中和作用，提高放大器的穩定性能。圖（b）電路中，由於內部反饋Cb『e是通過U12實現的，外部反饋CN的電壓就不能從初級引入，只能從次級U45引入，但U45要保證與U12的相位相反，電路中同名端的標註就是保證這一點。在滿足

電路就能夠起到中和作用，提高放大器的穩定性能。

失配法

失配法是以犧牲增益來提高放大器的穩定性的。

如圖3所示，採用共射———共基級聯放大器。由於後級共基電晶體的輸入導納較大，對於前級共射電晶體來說，它是負載。大的負載導納使電壓增益降低，但它仍有較大的電流增益。後級共基放大的電流增益小，電壓增益大，組合後的放大器的總電壓增益和功率增益與單管共射放大器差不多，但穩定性高。

中和法和失配法的優缺點

中和法的優點是電路簡單，增益不受影響;但只能在一個頻率上完全中和，不適合寬帶放大器;因為電晶體離散性大，所以實際調整麻煩，不適於批量生產。採用中和法來穩定放大器工作，對由於溫度等原因引起的各種參數變化沒有改善效果。

失配法的優點是性能穩定，能改善各種參數變化的影響;頻帶寬，適合寬帶放大，適于波段工作;生產過程中無需調整，適於大量生產。其缺點是增益較低。

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