高頻電子線路第五版第二章選頻網(wǎng)絡(luò)高等教學(xué)

1、第二章第二章 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻的基本概念選頻的基本概念 所謂選頻所謂選頻,就是選出需要的頻就是選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分率分量并且濾除不需要的頻率分量量。單諧振回路單諧振回路耦合諧振回路耦合諧振回路振蕩回路（由振蕩回路（由l、c組成）組成）各種濾波器各種濾波器lc集中參數(shù)濾波器集中參數(shù)濾波器石英晶體濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器聲表面波濾波器選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)2.選頻網(wǎng)絡(luò)的分類選頻網(wǎng)絡(luò)的分類1嚴(yán)選課件第二章第二章 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路 第二節(jié)：并聯(lián)諧振回路第二節(jié)：并聯(lián)諧振回路 第三節(jié)：串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路

2、第三節(jié)：串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路 抽頭時(shí)的阻抗變換抽頭時(shí)的阻抗變換 第四節(jié)：耦合電路第四節(jié)：耦合電路 第五節(jié)：濾波器的其他形式第五節(jié)：濾波器的其他形式2嚴(yán)選課件本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件2、串、并聯(lián)諧振回路特征的對(duì)比、串、并聯(lián)諧振回路特征的對(duì)比3、串、并聯(lián)阻抗的等效互換、串、并聯(lián)阻抗的等效互換4、回路抽頭的阻抗變換、回路抽頭的阻抗變換5、耦合回路中反射阻抗的物理意義、耦合回路中反射阻抗的物理意義6、耦合振蕩回路頻率曲線的特點(diǎn)及其、耦合振蕩回路頻率曲線的特點(diǎn)及其 物理意義物理意義3嚴(yán)選課件串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路n諧振回路的特性諧振回路的特性:

3、n 串聯(lián)振蕩回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振串聯(lián)振蕩回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路電流具有最大值，并聯(lián)諧振時(shí)，回路電流具有最大值，并聯(lián)諧振回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路端回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路端電壓具有最大值。電壓具有最大值。第一節(jié)第一節(jié)4嚴(yán)選課件第一節(jié)一、串聯(lián)諧振回路的基本原理一、串聯(lián)諧振回路的基本原理jezcljrcjljrjxrzss|)1(12222)1(|clrxrzsrclrx1arctanarctan+-clrsvijsssssezvcljrvzvi)1(5嚴(yán)選課件o容性 感性0x0o|szro0220oimi0100clxlc10即即lcf210諧振頻率時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)0回路諧振時(shí)的感抗

4、回路諧振時(shí)的感抗( (容抗容抗) )，用，用 表示表示clcl001特性阻抗特性阻抗 0 0，x 0 0，回路呈感性，回路呈感性 0 0，x 0 q2 諧振曲線諧振曲線: :串聯(lián)諧振回串聯(lián)諧振回路中電流幅值與外加電路中電流幅值與外加電動(dòng)勢(shì)頻率之間的關(guān)系曲動(dòng)勢(shì)頻率之間的關(guān)系曲線。線。20020)(11qii)(11111)1(0000rljicrrljrvcljrviss歸一化電流)(11000jqi8嚴(yán)選課件第一節(jié) 由圖可知，回路的品質(zhì)由圖可知，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好。銳，回路的選擇性越好。 i/i0 0 q1 q2 q1 q2 0表示頻率偏

5、置諧振的程度表示頻率偏置諧振的程度失諧量00q：令令02q02ffq廣義失諧量 當(dāng)當(dāng)與與0 0很接近時(shí)很接近時(shí)000000022 9嚴(yán)選課件第一節(jié)2011ii諧振特性方程式諧振特性方程式當(dāng)諧振時(shí)：當(dāng)諧振時(shí)：0 1270127022fffbb.或 回路外加電壓的幅值不變時(shí)，改變頻率，回回路外加電壓的幅值不變時(shí)，改變頻率，回路電流路電流 i 下降到下降到io 的的0.7070.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為諧振回路的通頻帶，用稱為諧振回路的通頻帶，用b表示：表示： 為了衡量諧振回路的選擇性，引入通頻帶的為了衡量諧振回路的選擇性，引入通頻帶的概念。概念。10嚴(yán)選課件第一節(jié)時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)21

6、112oii102 q而而q0702:所所以以qffb.0702也可用線頻率也可用線頻率f0表示，即表示，即: : n(f ) (f) 0 (f0) q1 q2 q1 q2 n(f )= 1 2 0ii212 由上式可見(jiàn)，通頻帶與回路由上式可見(jiàn)，通頻帶與回路的的q值成反比，值成反比，q越高，諧振曲越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好，線越尖銳，回路的選擇性越好，但通頻帶越窄。但通頻帶越窄。 串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻的電源，內(nèi)阻越低，則電路的選的電源，內(nèi)阻越低，則電路的選擇性越好。擇性越好。11嚴(yán)選課件第一節(jié)例例2.1.1 h設(shè)某一串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為設(shè)某一串聯(lián)諧振

7、回路的諧振頻率為600khz,600khz,它的它的l=150 l=150 ，r=5 r=5 。試。試求其通帶的絕對(duì)值和相對(duì)值。求其通帶的絕對(duì)值和相對(duì)值。解：解：113510150106002630rlq通頻帶的絕對(duì)值：通頻帶的絕對(duì)值：khzkhzqff32.5113600207.0通頻帶的相對(duì)值：通頻帶的相對(duì)值：31085.81207 .0qff12嚴(yán)選課件第一節(jié)例例2.1.2 一個(gè)一個(gè)5 5 的線圈與一可變電容器串聯(lián)，的線圈與一可變電容器串聯(lián)，外加電壓值與頻率是固定的。外加電壓值與頻率是固定的。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，電路電流到達(dá)最大值時(shí)，電路電流到達(dá)最大值1a1a。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)，電流減為時(shí)，電流減為0.

8、5a0.5a。試求：試求：1 1）電源頻率；）電源頻率；2 2）電路的）電路的q q值；值；3 3）外加電壓數(shù)值。）外加電壓數(shù)值。hpfc6 .126pfc100解：解：1 1）諧振頻率）諧振頻率z3258. 6106 .12610521211260mhfhlcf2 2）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)，電流減為時(shí)，電流減為0.5a0.5a，因此，因此pfc100式15022xrva.13嚴(yán)選課件第一節(jié).clx631010010325862110510325862112666式21rva 諧振時(shí)諧振時(shí)解解:（1式）、（式）、（2式）兩式得式）兩式得.xrxr436313122最后得最后得46553610510325

9、86266.rlq3）v4364361.av14嚴(yán)選課件三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線第一節(jié) 由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞失真不敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞聲音信號(hào)時(shí)，對(duì)于相頻特性并不重視。聲音信號(hào)時(shí)，對(duì)于相頻特性并不重視。 但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。)(j000)() ( j11)()()(.e

10、nqiin qarctanarctan0015嚴(yán)選課件第一節(jié) arctanarctan00q16嚴(yán)選課件第一節(jié)00arctanq 由右圖可見(jiàn)，由右圖可見(jiàn)，q q值值愈大，相頻特性曲線愈大，相頻特性曲線在諧振頻率在諧振頻率0 0附近的附近的變化愈陡峭。變化愈陡峭。但是，但是，線性度變差，或者說(shuō)，線性度變差，或者說(shuō)，線性范圍變窄。線性范圍變窄。17嚴(yán)選課件并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路第二節(jié)第二節(jié) 對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情況，宜采對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情況，宜采用并聯(lián)諧振回路。用并聯(lián)諧振回路。 由于外加信號(hào)源的內(nèi)阻很大，因此，研究并由于外加信號(hào)源的內(nèi)阻很大，因此，研究并聯(lián)諧振回路時(shí)，采用恒流

11、源分析比較方便。聯(lián)諧振回路時(shí)，采用恒流源分析比較方便。18嚴(yán)選課件第二節(jié)一、并聯(lián)諧振回路的基本原理一、并聯(lián)諧振回路的基本原理pr1)1(1)(cljrcjljrz)1(11crrljlrjrcl一般一般 l r,代入上式代入上式 ：)1(1lcjlrczjbglcjlrcy1：導(dǎo)導(dǎo)納納為為電電納納為為電電導(dǎo)導(dǎo)其其中中l(wèi)cblrcg1，：19嚴(yán)選課件。，同同相相與與時(shí)時(shí)ssivicrlizvbs 0諧振條件諧振條件: :0blc1lcflc21,1pp諧振角頻諧振角頻率率若若lr不成立，不成立，)1(11crrljlrjrclz2211zlrlcrcrllrpppp為為實(shí)實(shí)數(shù)數(shù)，故故諧諧振振時(shí)時(shí)

12、特性阻抗特性阻抗: :clclpp1品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù): :rq20嚴(yán)選課件為諧振電阻為諧振電阻為諧振電導(dǎo)為諧振電導(dǎo)其中其中rclrlrcgpp，：同同相相且且與與相相應(yīng)應(yīng)達(dá)達(dá)到到最最大大值值, ,電電壓壓為為最最小小值值回回路路導(dǎo)導(dǎo)納納電電納納spspigivgyb/00。，cqlqcrlrclrppppppp1 諧諧振振電電阻阻因此回路諧振時(shí)：因此回路諧振時(shí)：諧振時(shí)的阻抗特性：諧振時(shí)的阻抗特性：呈呈現(xiàn)現(xiàn)容容性性,p呈呈現(xiàn)現(xiàn)感感性性,p并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性，并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性，且阻抗為最大值；且阻抗為最大值；21嚴(yán)選課件第二節(jié)spsppcpijqrclicjcjvi10sppsp

13、plpijqljrcliljvljrvi100 諧振時(shí)電感諧振時(shí)電感( (電容電容) )支路的電流幅值為外加電支路的電流幅值為外加電流源流源i is s的的qp倍。因此，并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。倍。因此，并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。22嚴(yán)選課件第二節(jié)cljrrcrlrjclrrcjrljrcjrljr111z21112212121ab例例3.2.1 試求圖中的試求圖中的r1r1、r2r2、l l和和c c之間的之間的關(guān)系，以使整個(gè)電路對(duì)于任何頻率都關(guān)系，以使整個(gè)電路對(duì)于任何頻率都呈現(xiàn)純電阻性。呈現(xiàn)純電阻性。解：解：abz要想使要想使 在任何頻率下，都呈現(xiàn)純阻性，在任何頻率下，都呈現(xiàn)純阻性，就必須使

14、分子與分母的相角相等，亦即必有：就必須使分子與分母的相角相等，亦即必有：21211121rrclclrrcrlrr1r2clab23嚴(yán)選課件第二節(jié)crcllrcl2212222上式化簡(jiǎn)得：上式化簡(jiǎn)得：要使上式在任何頻率下都成立，必有：要使上式在任何頻率下都成立，必有：clrclr12或或或或00221222crcllrcl因此最后得：因此最后得：clrr2124嚴(yán)選課件第二節(jié)二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶ppp011jqvv 串聯(lián)回路用電流比來(lái)表示，并聯(lián)回路串聯(lián)回路用電流比來(lái)表示，并聯(lián)回路用電壓比來(lái)表示，用電壓比來(lái)表示，回路端電壓：回路端電壓：cljrcj

15、ljriziv11)(sscljrcli1scrrljrcli111scrrljrip111spppjqv11025嚴(yán)選課件第二節(jié) 可以推出并聯(lián)振可以推出并聯(lián)振蕩曲線表示式和相位蕩曲線表示式和相位特性曲線表示式特性曲線表示式2ppp110qvvppp011jqvvpppqarctan22pp112110qvvarctan2arctanppq當(dāng)外加信號(hào)源頻率當(dāng)外加信號(hào)源頻率 與回路諧振頻率與回路諧振頻率 很接近時(shí)，很接近時(shí)，上兩式可寫(xiě)成：上兩式可寫(xiě)成：p結(jié)論：并聯(lián)諧振回結(jié)論：并聯(lián)諧振回路的諧振曲線、相路的諧振曲線、相頻特性與串聯(lián)諧振頻特性與串聯(lián)諧振回路相似?；芈废嗨啤?6嚴(yán)選課件第二節(jié)ppq.7

16、02ppqff7 . 02并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：ppq12.70ppqff127 . 0 因此，并聯(lián)振蕩回路放的通頻帶、選因此，并聯(lián)振蕩回路放的通頻帶、選擇性與回路品質(zhì)因數(shù)擇性與回路品質(zhì)因數(shù) 的關(guān)系和串聯(lián)回路的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的。的情況是一樣的。pq27嚴(yán)選課件兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。串聯(lián)諧振時(shí)：串聯(lián)諧振時(shí)：z回路回路最小，最小，i回路回路最大；最大； 失諧時(shí)，失諧時(shí)，z回路回路增大，增大，i回路回路減小減小并聯(lián)諧振時(shí)：并聯(lián)諧振時(shí)：z回路回路最大，最大，u

17、回路回路最大；最大； 失諧時(shí)，失諧時(shí)，z回路回路減小，減小，u回路回路減小減小 結(jié)論結(jié)論:并聯(lián)諧振回路的通頻帶并聯(lián)諧振回路的通頻帶(bw=2f0.7=fp /qp),選選擇性擇性(u/u0)與回路品質(zhì)因數(shù)與回路品質(zhì)因數(shù)qp的關(guān)系和串聯(lián)回路的的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的，即情況是一樣的，即qp愈高，諧振曲線愈尖銳，回路愈高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性愈好，但通頻帶愈窄。的選擇性愈好，但通頻帶愈窄。28嚴(yán)選課件串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路電路圖電路圖電抗頻率特性電抗頻率特性阻抗頻率特性阻抗頻率特性相位頻率特性相位頻率特性 簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表29嚴(yán)選

18、課件串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路諧振角頻率諧振角頻率品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)帶帶 寬寬諧振特性諧振特性諧振曲線諧振曲線諧振電阻諧振電阻lqrclrppp00qlrlc10) 1(11112qlcqlcprcrlq0001rcrlqppp1qffbw07 . 02qffbpw7 . 0222002011)(11qii222011)(11ppquu30嚴(yán)選課件例例3.2.2 如圖所示的電路中，已知線圈如圖所示的電路中，已知線圈l=234，q=80，要組成一個(gè)并聯(lián)回路，其諧振頻率要組成一個(gè)并聯(lián)回路，其諧振頻率fp=465khz， 求求c=?諧振電阻諧振電阻rp =? 若已知若已知信號(hào)源電

19、流幅度信號(hào)源電流幅度is =0.2ma，求諧振時(shí)回路輸出，求諧振時(shí)回路輸出電壓幅度電壓幅度um =?(3)求回路的帶寬求回路的帶寬bw？解：解：lcfp21lfcp2241pf500lqrpppk7.54lqfpp2psmriuv94.107.542.0khz8 . 527 . 0qffbpw(3)(3)31嚴(yán)選課件第二節(jié)三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響lpsplrrrlq11111ql與與rs、rl同相變化同相變化并聯(lián)諧振適用于信號(hào)源內(nèi)阻并聯(lián)諧振適用于信號(hào)源內(nèi)阻rs很大、負(fù)載電阻很大、負(fù)載電阻rl也較大的情況，以使也較大的情況，以使ql較高而獲得較好的選擇性。較高

20、而獲得較好的選擇性。)1 (1lpsppprrrrrllpsprrrrq1qql32嚴(yán)選課件串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián) 電路圖電路圖諧振阻抗諧振阻抗品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)適用范圍適用范圍rs、rl都較小的情況都較小的情況rs、rl都較大的情況都較大的情況結(jié)結(jié) 果果q下降，下降， rs、rl越大，越大，q下降越多，回路通頻下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越帶越寬，選擇效果越差差q下降，下降， rs、rl越小，越小，q下降越多，回路通頻下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越帶越寬，選擇效果越差差信號(hào)源內(nèi)阻、負(fù)載對(duì)諧振回路的影響信號(hào)源內(nèi)阻、負(fù)載對(duì)諧振回路的影響lstrrrrlpstrrrr/lstlrrrlrlq0

21、0lrrrlrqlpstl00/33嚴(yán)選課件例例3.2.3 設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率頻率fs=10mhz，回路電容，回路電容c=50pf. 試計(jì)算所需的線圈電試計(jì)算所需的線圈電感值；感值； 若線圈的品質(zhì)因數(shù)為若線圈的品質(zhì)因數(shù)為q=100，試計(jì)算回路諧振電，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬；若放大器所需帶寬阻及回路帶寬；若放大器所需帶寬b=0.5mhz，則應(yīng)在回，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大的電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？路上并聯(lián)多大的電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？解：解：lcf210cfl20241h07.5lqrp0qlf02k8.

22、31 設(shè)回路上并聯(lián)電阻為設(shè)回路上并聯(lián)電阻為r1，并聯(lián)后的總電阻為，并聯(lián)后的總電阻為r1/rp,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為ql。bfql02011rrrrpplq0k37.6kr97.71qfbw0khz10034嚴(yán)選課件第二節(jié)四、低四、低q值的并聯(lián)諧振回路值的并聯(lián)諧振回路 is c l r 損耗電阻損耗電阻clrclrzj1jj1jclrcrcl1jjcrrllrcrl1j1j1 下面，計(jì)算一下精下面，計(jì)算一下精確的諧振頻率確的諧振頻率35嚴(yán)選課件第二節(jié) is c l r 損耗電阻損耗電阻令令11j1j1crrllr即即crrllr1crrllr12諧振頻率為諧振頻率為2p1

23、lrlccrrllrcrlz1j1j12111pqlc36嚴(yán)選課件分母虛部為零的頻率為分母虛部為零的頻率為2p1lrlccrrllrcrlz1j1j1lc10 由于由于q值低，因此電路總的阻抗值低，因此電路總的阻抗z的最大值的最大值與純阻不是同時(shí)發(fā)生。與純阻不是同時(shí)發(fā)生。第二節(jié)37嚴(yán)選課件第三節(jié)第三節(jié)串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換頭時(shí)的阻抗變換一、串、并聯(lián)阻抗的等效互換一、串、并聯(lián)阻抗的等效互換211211lqxx所以等效互換的變換關(guān)系為：所以等效互換的變換關(guān)系為：xlrrqr1212122222222222222222211)()(xrxrjxrx

24、rjxrjxrjxrrx22222221xrxrrrx：故故22222221xrxrx并聯(lián)串聯(lián)llqq即即xrrx1122xr1lq2lq38嚴(yán)選課件第三節(jié)222111jxrzjxrz；012 xx二、并聯(lián)諧振回路的其他形式二、并聯(lián)諧振回路的其他形式左圖是并聯(lián)電路的廣義形式，圖中左圖是并聯(lián)電路的廣義形式，圖中 通常的電子線路所用的回路都通常的電子線路所用的回路都滿足滿足xr的條件，所以也可假設(shè)的條件，所以也可假設(shè) x1r1 x2r2在并聯(lián)諧振時(shí)：在并聯(lián)諧振時(shí)：當(dāng)品質(zhì)因數(shù)很高（大于當(dāng)品質(zhì)因數(shù)很高（大于1010或者更大）時(shí)則有或者更大）時(shí)則有2112lxqrrr12xx 22111xrrrxqxl

25、39嚴(yán)選課件第三節(jié)再利用再利用x1r1、x2r2的關(guān)系，上式變成：的關(guān)系，上式變成：2121rrxxzp帶入諧振條件帶入諧振條件x1=- -x2，上式可寫(xiě)成：，上式可寫(xiě)成：21221122rrxrrxzp由上式可得出在諧振時(shí)的回路阻抗為：由上式可得出在諧振時(shí)的回路阻抗為：2221211crrrrlzppp2121zzzzzp此時(shí)回路的總阻抗為：此時(shí)回路的總阻抗為： 21221122112211rrjxrjxrjxrjxrjxrjxrzp 如果如果r1和和r2都不很大，則可以認(rèn)都不很大，則可以認(rèn)為為r1和和r2都是集中在電感支路內(nèi)的，都是集中在電感支路內(nèi)的，這時(shí)回路的這時(shí)回路的21rrlqpp4

26、0嚴(yán)選課件第三節(jié)三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換dbabvvp s2dbs2abgvgvs2s2dbabsgpgvvg，因因此此s2s1rpr 由于由于 , ,因此因此 p是小于是小于1的正數(shù)，即的正數(shù)，即 即由低抽頭向高抽頭轉(zhuǎn)換時(shí)，等效阻抗提高即由低抽頭向高抽頭轉(zhuǎn)換時(shí)，等效阻抗提高 倍。倍。dbabvv ssrr 21p接入系數(shù)接入系數(shù) p ：為抽頭點(diǎn)電壓與端電壓的比：為抽頭點(diǎn)電壓與端電壓的比根據(jù)能量等效原則：根據(jù)能量等效原則：41嚴(yán)選課件第三節(jié)1210121rlrqzab在不考慮在不考慮l1和和l2之間的互感之間的互感m時(shí)時(shí):在諧振時(shí)由于在諧振時(shí)由于q值很高值很高,

27、 ,ab兩端的等效兩端的等效阻抗可以表示為阻抗可以表示為: :此時(shí)回路的諧振頻率為此時(shí)回路的諧振頻率為: :lccll11210222121plllzzdbab當(dāng)抽頭改變時(shí)當(dāng)抽頭改變時(shí), ,p p 值改變值改變, ,可以改變回路在可以改變回路在dbdb兩端兩端的等效阻抗的等效阻抗由于諧振由于諧振時(shí)時(shí)db兩端的等效阻抗為兩端的等效阻抗為故抽頭變化的阻抗變換關(guān)系為故抽頭變化的阻抗變換關(guān)系為1crlzdblllllp12111、對(duì)于電感抽頭電路而言對(duì)于電感抽頭電路而言42嚴(yán)選課件第三節(jié)當(dāng)考慮當(dāng)考慮l1和和l2之間的互感之間的互感m時(shí)：時(shí)：以上討論的是阻抗形式的抽頭變換以上討論的是阻抗形式的抽頭變換如

28、果是導(dǎo)納形式如果是導(dǎo)納形式: :221npyydbab2、對(duì)于電容抽頭電路而言對(duì)于電容抽頭電路而言mllmlp2211 應(yīng)該指出接入系數(shù)應(yīng)該指出接入系數(shù) 或或 都是假定外都是假定外接在接在ab端的阻抗遠(yuǎn)大于端的阻抗遠(yuǎn)大于 l1或或 時(shí)才成立。時(shí)才成立。 211lllp212cccp11c)(121212121ccccccccccnp其其中中43嚴(yán)選課件第三節(jié)電壓源和電流源的變比是電壓源和電流源的變比是p，而不是，而不是p2。 從從ab端到端到bd端電壓變換比為端電壓變換比為1/p ，在保持功率相同的條件下，電流變換比就是在保持功率相同的條件下，電流變換比就是p倍。倍。即由低抽頭向高抽頭變化時(shí)，

29、電流源減小了即由低抽頭向高抽頭變化時(shí)，電流源減小了p倍。倍。bdsabsvivi 即即ssdbabsipivvi因因此此電流源的折合：電流源的折合：右圖表示電流源的折合關(guān)系。右圖表示電流源的折合關(guān)系。由于是等效變換，變換前后其功率不變。由于是等效變換，變換前后其功率不變。44嚴(yán)選課件第三節(jié)抽頭由低抽頭由低高，等效導(dǎo)納降低高，等效導(dǎo)納降低 p2 倍，倍，q值提高許值提高許 多，即等效電阻提高了多，即等效電阻提高了 倍，并聯(lián)電阻加大，倍，并聯(lián)電阻加大，q 值提高。值提高。負(fù)載電容的折合負(fù)載電容的折合抽頭改變時(shí)，抽頭改變時(shí)， 或或 、 的比值改的比值改 變，即變，即p 改變；改變；dbabvv211

30、lll212ccc21plllpcrprc 111122l即等效變換后，電容減小，阻抗加大。即等效變換后，電容減小，阻抗加大。l2lcpc 因因此此結(jié)論：結(jié)論：45嚴(yán)選課件第三節(jié) 因此，抽頭的目的是：減小信號(hào)源內(nèi)因此，抽頭的目的是：減小信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載對(duì)回路的影響。阻和負(fù)載對(duì)回路的影響。 負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)方式；負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)方式；負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻小時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)方式；負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻小時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)方式；負(fù)載電阻信號(hào)源內(nèi)阻不大不小時(shí)，采用部分接入方式負(fù)載電阻信號(hào)源內(nèi)阻不大不小時(shí)，采用部分接入方式 。 例例3.3.1 下圖中，下圖中，l=0.8h

31、，空載空載q0 = 100，1 =2 =20pf，i = 5pf， rs = 10k ， rl =5k ，0 =20pf ，試計(jì)算，試計(jì)算f0 ， rp ，ql和和 回路通頻帶回路通頻帶bw 。46嚴(yán)選課件解：解：lcf210201201)(ccccccccipf3 .18mhz6.41 lqrp00k9.20200lfqlglrql001lpsrrrg1112prrll0211ccccp31 k45s31017.028lwqfb0mhz5.1第三節(jié)47嚴(yán)選課件耦合回路耦合回路第四節(jié)第四節(jié) 單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變換的作用。換的作用。但是：選頻特性不夠理想但

32、是：選頻特性不夠理想 阻抗變換不靈活、不方便阻抗變換不靈活、不方便為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。要采用耦合振蕩回路。耦合回路：由兩個(gè)或者兩個(gè)耦合回路：由兩個(gè)或者兩個(gè) 以上的單振蕩回以上的單振蕩回 路通過(guò)各種不同路通過(guò)各種不同 的耦合方式組成的耦合方式組成48嚴(yán)選課件第四節(jié)第四節(jié)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)常用的兩種耦合回路常用的兩種耦合回路 耦合回路的特性和功能與兩個(gè)回路的耦合程度有耦合回路的特性和功能與兩個(gè)回路的耦合程度有關(guān)按耦合參量的大小：強(qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合關(guān)按耦

33、合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合 為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入“耦合系耦合系數(shù)數(shù)”的概念，并以的概念，并以k k表示。表示。電容耦合回路電容耦合回路電感耦合回路電感耦合回路初級(jí)回路初級(jí)回路次級(jí)回路次級(jí)回路49嚴(yán)選課件第四節(jié)對(duì)電容耦合回路：對(duì)電容耦合回路：)(m2m1mccccck一般一般c1 = c2 = c，mmccck 則則對(duì)電感耦合回路：對(duì)電感耦合回路：21llmk 若若l1 = l2 =l lmk 則則結(jié)論：任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，結(jié)論：任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)， 而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于1的正數(shù)。的正

34、數(shù)。50嚴(yán)選課件第四節(jié)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗與耦合回路的等效阻抗 反射阻抗是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦反射阻抗是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響。合的另一回路電流的影響。初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為：初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為：0222112111izimjvimjzi式中式中z11為初級(jí)回路的自阻抗，即為初級(jí)回路的自阻抗，即z11=r11+jx11 z22為次級(jí)回路的自阻抗，即為次級(jí)回路的自阻抗，即z22=r22+jx22解得：解得：2221111)(zmzvi112221112)(zmzzvmji反射阻抗反射阻抗51嚴(yán)選課件第四節(jié)兩式中，兩式中， 為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流為次

35、級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流 在次級(jí)在次級(jí)線圈線圈l l2 2中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)111zvmj1111zvi稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗222f)(1zmz稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗112f)(2zmz用電壓表示為用電壓表示為11112zvmjimjv2221111)(zmzvi112221112)(zmzzvmji52嚴(yán)選課件第四節(jié) 必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反射阻抗。的反射阻抗。所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另

36、一個(gè)相互耦合回路的影響?；芈穼?duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。例如，例如，zf1表示次表示次級(jí)電流通過(guò)線圈級(jí)電流通過(guò)線圈l2時(shí)，在初級(jí)線圈時(shí)，在初級(jí)線圈l1中所引起的互感電中所引起的互感電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。(a) 初級(jí)等效電路(b) 次級(jí)等效電路互感耦合的串聯(lián)回路的等效電路：互感耦合的串聯(lián)回路的等效電路：53嚴(yán)選課件第四節(jié) 將自阻抗將自阻抗z22和和z11各分解為電阻分量和電各分解為電阻分量和電抗分量，分別代入上式，得到初級(jí)和次級(jí)反抗分量，分別

37、代入上式，得到初級(jí)和次級(jí)反射阻抗表示式為：射阻抗表示式為：11222222222222222222222221)( -)()(fffjxrxxrmjrxrmjxrmz22112112112112112112111122)( -)()(fffjxrxxrmjrxrmjxrmz22222222212222222221)( -)(xxrmxrxrmrff即即11211211221121121122)( -)(xxrmxrxrmrff即即54嚴(yán)選課件第四節(jié)結(jié)論結(jié)論反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康膿p反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康膿p耗。耗。反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗

38、的性質(zhì)總是相反的。反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗的性質(zhì)總是相反的。 以以xf1為例，當(dāng)為例，當(dāng)x22呈感性呈感性(x220)時(shí)，則時(shí)，則xf1呈容性呈容性(xf10)； 反之，當(dāng)反之，當(dāng)x22呈容性呈容性(x220)。反射電阻和反射電抗的值與耦合阻抗的平方值反射電阻和反射電抗的值與耦合阻抗的平方值(m)2成正比。成正比。當(dāng)互感量當(dāng)互感量m=0時(shí)，反射阻抗也等于零。這就是單回路的情況。時(shí)，反射阻抗也等于零。這就是單回路的情況。 當(dāng)初、次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振（即當(dāng)初、次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振（即x11=x22=0）時(shí)，反射阻抗為純阻。其作用相當(dāng)于在初級(jí)回路中增加一電阻時(shí)，反射阻抗為

39、純阻。其作用相當(dāng)于在初級(jí)回路中增加一電阻分量分量 , ,且反射電阻與原回路電阻成反比。且反射電阻與原回路電阻成反比。222rm )(55嚴(yán)選課件第四節(jié) 考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可以寫(xiě)出初、次級(jí)等效電路總阻抗的表示式：可以寫(xiě)出初、次級(jí)等效電路總阻抗的表示式：22222222211222222222111xxrmxjrxrmrze)()(11211211222112112112222xxrmxjrxrmrze)()(56嚴(yán)選課件第四節(jié)第四節(jié)二、耦合振蕩回路的頻率特性二、耦合振蕩回路的頻率特性 在電路參數(shù)不變的情況下，改變信號(hào)源在電路參數(shù)不變的

40、情況下，改變信號(hào)源頻率時(shí)，次級(jí)回路的電壓頻率時(shí)，次級(jí)回路的電壓( (或電流或電流) )隨頻率隨頻率的變化關(guān)系，稱為次級(jí)回路電壓的變化關(guān)系，稱為次級(jí)回路電壓( (或電流或電流) )的頻率特性。的頻率特性。 2222max22412)(vv 廣義失諧，廣義失諧， 耦合因數(shù)，耦合因數(shù)， 表示耦合回路的頻率特性。表示耦合回路的頻率特性。 當(dāng)初、次級(jí)回路當(dāng)初、次級(jí)回路 01 = 02 = 0，q1 = q2 = q時(shí)，時(shí)，廣義失諧廣義失諧 ，21可以證明次級(jí)回路電流比可以證明次級(jí)回路電流比57嚴(yán)選課件第四節(jié)12212 1，稱為強(qiáng)耦合，諧振曲線出現(xiàn)雙峰和谷值；稱為強(qiáng)耦合，諧振曲線出現(xiàn)雙峰和谷值； 在在=0

41、處，諧振曲線處于谷值，處，諧振曲線處于谷值， 1； 在在 處，處，x11 +xf1 = 0，rf1 = r11回路達(dá)到回路達(dá)到 匹配，相當(dāng)于復(fù)諧振，諧振曲線呈最大值匹配，相當(dāng)于復(fù)諧振，諧振曲線呈最大值， = 1。 1，稱為臨介耦合，當(dāng)稱為臨介耦合，當(dāng)=0時(shí)，時(shí)， = 1為最大值為最大值 0 1 不應(yīng)小于21 42222max22)1 (2)1 (2vvm58嚴(yán)選課件第四節(jié)耦合回路的通頻帶耦合回路的通頻帶 根據(jù)前述單回路通頻帶的定義，根據(jù)前述單回路通頻帶的定義， ，21max22vv當(dāng)當(dāng)，qqq21，時(shí)時(shí)0201qff.0270122可導(dǎo)出可導(dǎo)出qff.07022若若 = 1時(shí)，時(shí)， 一般采用一

42、般采用 稍大于稍大于1，這時(shí)在通帶內(nèi)放大均勻，這時(shí)在通帶內(nèi)放大均勻，而在通帶外衰減很大，為較理想的幅頻特性。而在通帶外衰減很大，為較理想的幅頻特性。21122令令41. 2qff07 . 01 . 32此此時(shí)時(shí)在在q值相同的情況下，它是單回路通頻帶的值相同的情況下，它是單回路通頻帶的3.1倍倍59嚴(yán)選課件第四節(jié)例例3.4.1,h,ql100200兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的電感電感 二者間的互感二者間的互感 如果次級(jí)短路，試求在如果次級(jí)短路，試求在600khzkhz時(shí)：時(shí)：1 1）反射電阻與反射電抗的數(shù)值；）反射電阻與反射電抗的數(shù)值；2 2）初級(jí)電路

43、的等效電阻與電抗的數(shù)值，）初級(jí)電路的等效電阻與電抗的數(shù)值，有效電感等于多少？有效電感等于多少？3 3）初級(jí)電路的有效）初級(jí)電路的有效q值。值。hm500解：由解：由 ，可以求得線圈的電阻，可以求得線圈的電阻rlq .r5471 1）次級(jí)回路阻抗）次級(jí)回路阻抗ljrz22反射阻抗反射阻抗llrmjrlrmzmf2222222221z將將h,l.h,rkhz,m200547506002帶入上式即可得帶入上式即可得j.zf47470160嚴(yán)選課件第四節(jié).-.r8470547112 2）初級(jí)電路的等效電阻）初級(jí)電路的等效電阻等效電抗等效電抗lx-7074710200106002476311因而有效電感

44、值為因而有效電感值為h.hl5187106002707313 3）初級(jí)電路的有效）初級(jí)電路的有效q q值為值為35881111.rlq61嚴(yán)選課件 lc集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍fp1 fp2之中，信號(hào)能夠通過(guò)，而在此范圍之外，信號(hào)之中，信號(hào)能夠通過(guò)，而在此范圍之外，信號(hào)不能通過(guò)。不能通過(guò)。一、一、lc集中選擇性濾波器：集中選擇性濾波器：第五節(jié)第五節(jié)濾波器的其他形式濾波器的其他形式62嚴(yán)選課件單節(jié)濾波器阻抗分析：?jiǎn)喂?jié)濾波器阻抗分析：第五節(jié) 該濾波器的傳通條件

45、為該濾波器的傳通條件為 ，即在通帶內(nèi)，即在通帶內(nèi)要求阻抗要求阻抗z1和和z2異號(hào)，并且異號(hào)，并且 4z2 z1 。根據(jù)此條件分。根據(jù)此條件分析圖析圖中所示單節(jié)濾波器的通帶和阻帶。中所示單節(jié)濾波器的通帶和阻帶。14021zz當(dāng)當(dāng)f f2時(shí)，時(shí)，z1、z2同號(hào)，為容性，為阻帶同號(hào)，為容性，為阻帶;當(dāng)當(dāng)f1 f |z1 |,為通帶。為通帶。當(dāng)當(dāng)f f1時(shí)，時(shí)，z1和和z2異號(hào)，但異號(hào)，但| 4z2 | f 時(shí)：時(shí)：一般已知一般已知f1、f2或或f0、 f，設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)l的值給定，則的值給定，則cffclfc0022,)2(1 這種濾波器的傳輸系數(shù)這種濾波器的傳輸系數(shù) 約為約為0.1 0.3，單節(jié)濾

46、波，單節(jié)濾波器的衰減量（器的衰減量（f0 10khz處）約為處）約為10 15db。s0vv第五節(jié)64嚴(yán)選課件二、石英晶體濾波器二、石英晶體濾波器 1. 1. 物理特性：物理特性： y x x y z y y x x y y x x y y x x (a) (b) 圖(a)表示自然結(jié)晶體圖(b)表示晶體的橫截面 石英晶體諧振器是由天石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英晶體然或人工生成的石英晶體切片制成，石英晶體是切片制成，石英晶體是siosio2 2的結(jié)晶體，在自然界的結(jié)晶體，在自然界中以六角錐體出現(xiàn)。中以六角錐體出現(xiàn)。zz軸軸(光軸光軸)：連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)：連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)(1條條)xx軸軸(電軸電軸)：沿對(duì)角線的軸：沿對(duì)角線的軸(3條條)yy軸軸(機(jī)械軸機(jī)械軸)：電軸相垂直的軸：電軸相垂直的軸(3條條) 沿著不同的軸切下，有不同的切型，沿著不同的軸切下，有不同的切型，x切型、切型、y切切型、型、at切型、切型、bt、ct等等。等等。第五節(jié)65嚴(yán)選課件 石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)外加電信