高頻電路基礎

1、第第2章章 高頻電路基礎高頻電路基礎 2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 2.3* 電子噪聲及其特性電子噪聲及其特性2.4* 噪聲系數和噪聲溫度噪聲系數和噪聲溫度一、高頻電路中的無源元件（一、高頻電路中的無源元件（R、L、C）1、高頻電阻、高頻電阻分布電容和引線電感越小，表明電阻的高頻特性越好。分布電容和引線電感越小，表明電阻的高頻特性越好。引線電感引線電感分布電容分布電容無源元件和有源元件無源元件和有源元件2.1 高頻電路中的元器件高頻電路中的元器件 電阻器的高頻特性與制作電阻的材料、電阻的封裝形式和電阻器的高頻特性與制作電阻的材料

2、、電阻的封裝形式和尺寸大小有密切關系。尺寸大小有密切關系。R一般：一般： 金屬膜金屬膜電阻比電阻比碳膜碳膜電阻的高頻特性要好，而碳膜電阻的高頻特性要好，而碳膜 電阻比電阻比線繞線繞電阻的高頻特性要好電阻的高頻特性要好; 表面貼裝表面貼裝(SMD)電阻比普通電阻的高頻特性要好電阻比普通電阻的高頻特性要好; 小尺寸的電阻比大尺寸電阻的高頻特性要好。小尺寸的電阻比大尺寸電阻的高頻特性要好。線繞電阻線繞電阻碳膜電阻碳膜電阻金屬膜電阻金屬膜電阻貼片電阻貼片電阻高頻電路中常常使用貼片電阻高頻電路中常常使用貼片電阻 2、高頻電容、高頻電容 在高頻電路中，電容的損耗可以忽略不計，但如果到了微波波段，電容在高頻

3、電路中，電容的損耗可以忽略不計，但如果到了微波波段，電容中的損耗就必須加以考慮。中的損耗就必須加以考慮。分布電感分布電感極間絕緣電阻極間絕緣電阻 f 頻率頻率阻抗阻抗電容器阻抗特性電容器阻抗特性C2、高頻電容、高頻電容瓷片電容瓷片電容滌綸電容滌綸電容獨石電容獨石電容電解電容電解電容貼片電容貼片電容高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容。高頻電路中常常使用片狀電容和表面貼裝電容。 電感器的高頻等效電路電感器的高頻等效電路等效分布電容等效分布電容等效電感線圈電阻等效電感線圈電阻3、高頻電感、高頻電感線圈電感和分布電容產生并聯(lián)諧振線圈電感和分布電容產生并聯(lián)諧振線圈的阻抗絕對值與頻率的關系線圈的阻抗

4、絕對值與頻率的關系電感線圈的損耗：在高頻電路中是不能忽略的。電感線圈的損耗：在高頻電路中是不能忽略的。分布電容的影響：在分析一般的長、中、短波頻段電路時，通?？梢院雎?。分布電容的影響：在分析一般的長、中、短波頻段電路時，通?？梢院雎?。 主要用作諧振元件、濾波元件和阻隔元件（稱為射頻扼流圈主要用作諧振元件、濾波元件和阻隔元件（稱為射頻扼流圈 RFC）。）。1、晶體二極管、晶體二極管主要用于主要用于檢波、調制、解調及混頻檢波、調制、解調及混頻等非線性變換電路中，工作在低電平。等非線性變換電路中，工作在低電平。 二、高頻電路中的有源器件（二、高頻電路中的有源器件（D、T、IC）完成信號的放大、非線性

5、變換等功能完成信號的放大、非線性變換等功能 PIN二極管二極管(以以P型、型、N型和型和I（本征）型三種半導體構成（本征）型三種半導體構成)，在高頻電路中可以作，在高頻電路中可以作電可控開關、限幅器等。電可控開關、限幅器等。 變容二極管多用于調諧、振蕩等電路中。變容二極管多用于調諧、振蕩等電路中。2、晶體三極管與場效應管（、晶體三極管與場效應管（FET) 高頻功率放大管高頻功率放大管高頻晶體管高頻晶體管 高頻小功率管高頻小功率管 要求：要求：增益高和噪聲低增益高和噪聲低; ;小信號電壓放大小信號電壓放大要求：要求：除了增益外，要有較大的輸出功率。除了增益外，要有較大的輸出功率。3、集成電路（、

6、集成電路（IC)（1）目前）目前通用型通用型的寬帶集成放大器，工作頻率可達一二百兆赫茲，增益的寬帶集成放大器，工作頻率可達一二百兆赫茲，增益可達五六十分貝，可達五六十分貝， 甚至更高。甚至更高。用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率用于高頻的晶體管模擬相乘器，工作頻率也可達一百兆赫茲以上。也可達一百兆赫茲以上。 用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的集成電路少得多，用于高頻的集成電路的類型和品種要比用于低頻的集成電路少得多，主要分為主要分為通用型和專用型通用型和專用型兩種。兩種。（2）專用集成電路專用集成電路(ASIC): 集成鎖相環(huán)、集成調頻信號解調器、單片集集成鎖相環(huán)、集成調頻信號解調

7、器、單片集成接收機以及電視機中的專用集成電路等。成接收機以及電視機中的專用集成電路等。2.2 高頻電路中的基本電路高頻電路中的基本電路 信號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能。信號的傳輸、頻率選擇及阻抗變換等功能?；倦娐坊倦娐?高頻振蕩高頻振蕩( (諧振諧振) )回路回路高頻變壓器高頻變壓器諧振器與各種濾波器諧振器與各種濾波器完成功能：完成功能：一、高頻振蕩回路一、高頻振蕩回路本節(jié)主要內容：本節(jié)主要內容：二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器三、石英晶體諧振器三、石英晶體諧振器四、集中濾波器四、集中濾波器一、高頻振蕩回路一、高頻振蕩回路分簡單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合

8、振蕩回路分簡單振蕩回路、抽頭并聯(lián)振蕩回路和耦合振蕩回路完成功能：完成功能：阻抗變換、信號選擇與濾波、相頻轉換和移相阻抗變換、信號選擇與濾波、相頻轉換和移相等功能，并可直接作為負載使用。等功能，并可直接作為負載使用。1、簡單振蕩回路、簡單振蕩回路并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路（1）并聯(lián)諧振回路）并聯(lián)諧振回路CjLjCjLjZp 1r1)r( )1(rCLjCL 信號角頻率信號角頻率Zp感抗感抗容抗容抗當感抗等于容抗時，電路發(fā)生諧振。當感抗等于容抗時，電路發(fā)生諧振。C1L LC1 當當 Lr時時(a) 諧振頻率諧振頻率(固有頻率固有頻率)LC10 例例2-1：設一放大器以簡單并聯(lián)

9、振蕩回路為負載，信號中心：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心 頻率頻率f=10MHZ， 回路電容回路電容C=50pF。 (1) 試計算所需的線圈電感值。試計算所需的線圈電感值。 放大器放大器LC10 12262202201050)1010()14. 32(1Cf)2(1C1L H07. 5L 解：解：（1）f0 0(c) 特性阻抗特性阻抗CLC1L00 Cr1riC/irLriLiQ02020202 (d) 品質因數品質因數(Q值值)諧振條件下，回路儲存能量與消耗能量之比。諧振條件下，回路儲存能量與消耗能量之比。CRLRQ0000 CrLR 0 CQLQR000 諧振阻抗是特性阻抗的

10、諧振阻抗是特性阻抗的Q倍倍Cr1rLQ00 (b) 諧振阻抗諧振阻抗0pRr CLZ )C1L( jrCLPZ R0放大器放大器解：解：（2） K8 .31LQR00 R0例例2-1：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心 頻率頻率f=10MHZ， 回路電容回路電容C=50pF。 (1) 試計算所需的線圈電感值。試計算所需的線圈電感值。 (2) 若線圈品質因數為若線圈品質因數為Q=100，計算回路諧振電阻。，計算回路諧振電阻。 并聯(lián)并聯(lián)回路諧振時的電流、電壓關系回路諧振時的電流、電壓關系結論：通過電感線圈的電流結論：通過電感線圈的電流 IL

11、或電容器的電流或電容器的電流 IC 是外部電流是外部電流 I 的的Q倍。倍。CQLQR000 RLRCIIIII RLCQIII RII QIIILC )(Qj1R)C1L( jrCLPZoo0 稱為廣義失諧量稱為廣義失諧量 (e) 阻抗阻抗頻率特性和輻角頻率特性和輻角頻率特性頻率特性 0000202oo j1RPZ0 0022 20P1RZ arctanZ 感性感性容性容性002Qj1R)C1L( jrCLPZ 阻抗阻抗頻率特性頻率特性:輻角輻角頻率特性頻率特性:)(0 ( f ) 通頻帶通頻帶(又稱又稱3dB通頻帶，或半功率點通頻帶通頻帶，或半功率點通頻帶)定義：定義：阻抗幅頻特性阻抗幅頻

12、特性下降為諧振值（中心頻率處）的下降為諧振值（中心頻率處）的 時對應的頻率范圍，用時對應的頻率范圍，用B0.707表示。表示。212111RZ20P 1 1ffQ2Q200 Qff2B0707. 0 B0.707Qff2B0707. 0 放大器放大器解：解：（2） K8 .31LQR00 KHz100QfB0 R0例例2-1：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心 頻率頻率f=10MHZ， 回路電容回路電容C=50pF。 (1) 試計算所需的線圈電感值。試計算所需的線圈電感值。 (2) 若線圈品質因數為若線圈品質因數為Q=100，計算回路諧振

13、電阻和帶寬。，計算回路諧振電阻和帶寬。 B0.10.1B0.707(g) 矩形系數矩形系數Kr0.1衡量諧振回路幅頻特性接近矩形的程度衡量諧振回路幅頻特性接近矩形的程度707010r0.1BBK. 定定義義：B0.1是曲線下降為諧振值（中心頻率處）的是曲線下降為諧振值（中心頻率處）的0.1時對應的頻率范圍。時對應的頻率范圍。分析：分析：理想矩形理想矩形并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路707. 00.1BB 1Kr0.1 Qf110B020.1 110K21 . 0r 結論結論: 單諧振回路的選擇性很差。單諧振回路的選擇性很差。R0LCRSiSRLQ值：值：LC10 00707. 0QfB LRQ000

14、 諧振頻率：諧振頻率：帶寬：帶寬：R0LCRSiSRL(h) 信號源內阻及負載電阻對回路的影響信號源內阻及負載電阻對回路的影響有載有載Q值：值：LR/R/RQ0L0SL Q值：值：LC10 00707. 0QfB LRQ000 諧振頻率：諧振頻率：帶寬：帶寬：LC10 諧振頻率：諧振頻率：L0707. 0QfB 帶寬：帶寬：負負載載信號信號源源放大器放大器解：解：（3）R0R1R0/R1LR/RQ010L 20MH5 . 0MH10BfQZZ0L K37. 6LQR/R0L10 K97. 7R1 例例2-1：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號中心：設一放大器以簡單并聯(lián)振蕩回路為負載，信號

15、中心 頻率頻率f=10MHZ， 回路電容回路電容C=50pF。 (1) 試計算所需的線圈電感值。試計算所需的線圈電感值。 (2) 若線圈品質因數為若線圈品質因數為Q=100，計算回路諧振電阻和帶寬。，計算回路諧振電阻和帶寬。 (3) 若放大器所需帶寬為若放大器所需帶寬為0.5MHZ ，則應在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足，則應在回路上并聯(lián)多大電阻才能滿足 放大器所需帶寬要求？放大器所需帶寬要求？（2）串聯(lián)諧振回路）串聯(lián)諧振回路(自學自學)第二版第二版: :P67 2-2 2-3作業(yè)：作業(yè)：第一版第一版: :P59 2-1 2-2思考題與習題思考題與習題2-2 對于收音機的中頻放大器，其中心頻率對于

16、收音機的中頻放大器，其中心頻率f0= 465 kHz，B = 8 kHz，回路電，回路電容容C = 200 pF，試計算回路電感和，試計算回路電感和QL值。若電感線圈的值。若電感線圈的Q0 = 100，問在回路上應，問在回路上應并聯(lián)多大的電阻才能滿足要求。并聯(lián)多大的電阻才能滿足要求。LC10 mH586. 01020010465)2(1Cf)2(1C1L1262220220 解：解：（1）（2）L0QfB 588465BfQ0L （3） LR/RQ00L K66.237R K22.17110586. 0104652100LQR33000 LRQ000 K25.9910586. 01046525

17、8LQR/R330L0 2-3 圖示為波段內調諧用的并聯(lián)振蕩回路，可變電容圖示為波段內調諧用的并聯(lián)振蕩回路，可變電容C的變化范圍為的變化范圍為12260pF，t為微調電容，要求此回路的調諧范圍為為微調電容，要求此回路的調諧范圍為5351605kHz，求回路電，求回路電感感和和t的值，并要求的值，并要求的最大和最小值與波段的最低和最高頻率對應。的最大和最小值與波段的最低和最高頻率對應。解：解：minmaxLC21f maxminLC21f )1012C(L2110160512t3 )10260C(L211053512t3 2. 抽頭并聯(lián)振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路 在實際應用中，常用到在實際應用中，

18、常用到激勵源或負載激勵源或負載與回路與回路電感或電容電感或電容部分連接的并部分連接的并聯(lián)振蕩回路，即聯(lián)振蕩回路，即抽頭并聯(lián)振蕩回路抽頭并聯(lián)振蕩回路。作用：作用：實現回路與信號源的實現回路與信號源的阻抗匹配阻抗匹配或者進行或者進行阻抗變換阻抗變換。阻抗匹配阻抗匹配阻抗匹配阻抗匹配阻抗變換阻抗變換阻抗變換阻抗變換 與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的同性質總電抗之比與外電路相連的那部分電抗與本回路參與分壓的同性質總電抗之比（1）接入系數）接入系數 p (或稱抽頭系數或稱抽頭系數)：RR2UR2U202T 從功率相等關系有：從功率相等關系有：L1N1TUUp p 可用電壓比表示：可用電壓比表示

19、：（4）0202TRpRUUR （5）LLp1 用電感表示用電感表示（忽略互感）（忽略互感）：（1）用線圈匝數表示：用線圈匝數表示：NNp1 （2）電容分壓式接入系數：電容分壓式接入系數：211CCCp （3）21121212CCCCCCC1C1p R 在抽頭回路中，諧振時的回路電流在抽頭回路中，諧振時的回路電流IL和和IC與與I的比值不再是的比值不再是Q倍。接入系數倍。接入系數 p 越小，越小，IL 與與 I 的比值也越小。的比值也越小。RUI （2）回路電流）回路電流IL和和IC與與I的關系的關系0TTLRQULUI LRQ0 pQIIL QRRUUII0TL 1/pp2（3）折算方法）折

20、算方法 22TiTiUU2R2RiTi21RRp 電阻等效折算電阻等效折算 結論：電阻從低端向高端折合，阻值變大，是原來的結論：電阻從低端向高端折合，阻值變大，是原來的1/p2倍。倍。UUT折合前后功率不變：折合前后功率不變：CLRLCLRL 負載阻抗等效折算負載阻抗等效折算CLLRLCLL21RRp2LLpCC電容變小電容變小折算后阻抗變大，對回路的影響減??！折算后阻抗變大，對回路的影響減??！電阻變大電阻變大 信號源的折算信號源的折算TUUp 電壓源的折合：電壓源的折合：Up1UT結論：電壓源由低端向高端折合，電壓變大，是原來的結論：電壓源由低端向高端折合，電壓變大，是原來的1/p倍。倍。T

21、TIUUI pIIT結論：電流源由低端向高端折合，電流變小，是原來的結論：電流源由低端向高端折合，電流變小，是原來的p倍。倍。折合前后功率不變：折合前后功率不變：UUT 信號源的折算信號源的折算 電流源的折合：電流源的折合：例例 2-2 如圖，如圖， 抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本身的固有抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本身的固有 損耗，試求回路輸出電壓損耗，試求回路輸出電壓 u1(t) 的表示式及回路帶寬。的表示式及回路帶寬。解：解：pF1000CCCCC2121 回路總電容：回路總電容：s/rad10LC170 固有角頻率：固有角頻率：電阻電阻R1的接入系數：的接入系數：5 . 0CCCp

22、211 等效到回路兩端的電阻：等效到回路兩端的電阻： 2000Rp1R12 RLC回路諧振回路諧振已知已知忽略回路本身的固有損耗忽略回路本身的固有損耗已知信號角頻率已知信號角頻率:107rad/sR0= 回路諧振時，呈電阻性，電壓與電流同相，且電壓振幅為：回路諧振時，呈電阻性，電壓與電流同相，且電壓振幅為：V2IRU V)t10cos()t (pu)t (u71 輸出電壓：輸出電壓：201002000LRQ0 品質因數：品質因數：s/rad105QB50w 回路帶寬：回路帶寬：V)t10cos(2)t (u7 例例 2-2 如圖，如圖， 抽頭回路由電流源激勵，忽略回路本身的固有抽頭回路由電流源

23、激勵，忽略回路本身的固有 損耗，試求回路輸出電壓損耗，試求回路輸出電壓 u1(t) 的表示式及回路帶寬。的表示式及回路帶寬。R解：解： 在高頻電路中，有時用到兩個互相耦合的振蕩回路，也稱在高頻電路中，有時用到兩個互相耦合的振蕩回路，也稱為為雙調諧回路雙調諧回路。3. 耦合振蕩回路耦合振蕩回路互感耦合互感耦合電容耦合電容耦合初級回路初級回路次級回路次級回路（1）進行阻抗轉換以完成高頻信號的傳輸）進行阻抗轉換以完成高頻信號的傳輸; （2）形成比簡單振蕩回路更好的頻率特性。）形成比簡單振蕩回路更好的頻率特性。耦合振蕩回路的主要作用：耦合振蕩回路的主要作用：過耦合過耦合臨界耦合臨界耦合欠耦合欠耦合耦合

24、回路的頻率特性耦合回路的頻率特性通常不工作在通常不工作在欠耦合欠耦合狀態(tài)狀態(tài)二、高頻變壓器和傳輸線變壓器二、高頻變壓器和傳輸線變壓器1、高頻變壓器、高頻變壓器作作 用：用：信號傳輸和阻抗變換，但也可用來隔絕直流。信號傳輸和阻抗變換，但也可用來隔絕直流。工作頻率：工作頻率： 在幾十兆赫茲以下的高頻電路中。在幾十兆赫茲以下的高頻電路中。（1）與低頻變壓器不同）與低頻變壓器不同材料不同材料不同:為了減少損耗，高頻變壓器常用導磁率為了減少損耗，高頻變壓器常用導磁率高、高頻損耗小高、高頻損耗小 的軟磁材料作磁芯。的軟磁材料作磁芯。磁芯結構不同磁芯結構不同:高頻變壓器一般用于小信號場合，尺寸小，線圈的匝高

25、頻變壓器一般用于小信號場合，尺寸小，線圈的匝 數較少。因此，其磁芯的結構形狀與低頻時不同。數較少。因此，其磁芯的結構形狀與低頻時不同。環(huán)形磁芯環(huán)形磁芯（2）電路符號及等效電路）電路符號及等效電路漏感漏感分布電容分布電容初級勵磁電初級勵磁電感感符號符號等效電路等效電路2、傳輸線變壓器、傳輸線變壓器（1）傳輸線變壓器的結構與工作原理）傳輸線變壓器的結構與工作原理將傳輸線繞在高導磁率、低損耗的磁環(huán)上構成，如圖。將傳輸線繞在高導磁率、低損耗的磁環(huán)上構成，如圖。主要特點：工作頻帶極寬，可達主要特點：工作頻帶極寬，可達GHZ。高頻變壓器上限頻率只能達幾十高頻變壓器上限頻率只能達幾十MHZMHZ，若工作頻率

26、更高，選傳輸線變壓器，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器兩根等長導線兩根等長導線緊靠并繞在磁緊靠并繞在磁環(huán)上環(huán)上工作方式：傳輸線方式、變壓器方式。工作方式：傳輸線方式、變壓器方式。傳輸線方式傳輸線方式變壓器方式變壓器方式2、傳輸線變壓器、傳輸線變壓器（1）傳輸線變壓器的結構與工作原理）傳輸線變壓器的結構與工作原理高頻變壓器上限頻率只能達幾十高頻變壓器上限頻率只能達幾十MHZMHZ，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器（2）傳輸線變壓器的應用）傳輸線變壓器的應用a、平衡和不平衡的轉換、平衡和不平衡的轉換不平衡不平衡-平衡平衡平衡平衡-不平衡不平衡2、傳輸線變壓器、傳輸線變壓

27、器（1）傳輸線變壓器的結構與工作原理）傳輸線變壓器的結構與工作原理高頻變壓器上限頻率只能達幾十高頻變壓器上限頻率只能達幾十MHZMHZ，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器（2）傳輸線變壓器的應用）傳輸線變壓器的應用a、平衡和不平衡的轉換、平衡和不平衡的轉換b、阻抗變換、阻抗變換4:1阻抗變換阻抗變換i2uRL iu2Ri LiR4R 2、傳輸線變壓器、傳輸線變壓器（1）傳輸線變壓器的結構與工作原理）傳輸線變壓器的結構與工作原理高頻變壓器上限頻率只能達幾十高頻變壓器上限頻率只能達幾十MHZMHZ，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器，若工作頻率更高，選傳輸線變壓器（2）傳輸

28、線變壓器的應用）傳輸線變壓器的應用a、平衡和不平衡的轉換、平衡和不平衡的轉換b、阻抗變換、阻抗變換1:4阻抗變換阻抗變換iu2RL i2uRi LiR41R 結構示意圖結構示意圖三、三、 石英晶體諧振器石英晶體諧振器實物外形圖實物外形圖石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應而制成的一種諧振器件石英諧振器是利用石英晶體的壓電效應而制成的一種諧振器件1、物理特性、物理特性（1）正、反壓電效應）正、反壓電效應(電能和機械能的轉換電能和機械能的轉換) ) 當晶體受外力作用而變形當晶體受外力作用而變形( (如伸縮、切變、扭曲等如伸縮、切變、扭曲等) )時，就在它對應的時，就在它對應的表面上產生正、負電荷表面

29、上產生正、負電荷, , 呈現出電壓，這稱為呈現出電壓，這稱為正壓電效應正壓電效應。 當在晶體兩面加電壓時，晶體又會發(fā)生機械形變，這稱為當在晶體兩面加電壓時，晶體又會發(fā)生機械形變，這稱為反壓電效應反壓電效應。（2）穩(wěn)定的諧振頻率）穩(wěn)定的諧振頻率 晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動方式晶片的諧振頻率與它的材料、幾何形狀、尺寸及振動方式(取決于切片取決于切片方式方式)有關，且十分穩(wěn)定；其溫度系數均在有關，且十分穩(wěn)定；其溫度系數均在 106或更高數量級上?；蚋邤盗考壣?。 用于高頻的晶體切片，其諧振時的電波長常與晶片厚度成正比，諧振用于高頻的晶體切片，其諧振時的電波長常與晶片厚度成正比，諧

30、振頻率與厚度成反比。頻率與厚度成反比。諧振頻率與晶片厚度的關系：諧振頻率與晶片厚度的關系：基音、泛音：基音、泛音： 對于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在某一基頻上諧振，也可對于一定形狀和尺寸的某一晶體，它既可以在某一基頻上諧振，也可以在高次諧波以在高次諧波(諧頻或泛音諧頻或泛音)上諧振。上諧振。石英片的振動具有多諧性，基頻振動和奇次諧波的泛音振動。石英片的振動具有多諧性，基頻振動和奇次諧波的泛音振動。利用基頻振動的晶體利用基頻振動的晶體基頻晶體基頻晶體利用泛音振動的晶體利用泛音振動的晶體泛音晶體泛音晶體 2、電路符號、等效電路、電路符號、等效電路分布電容分布電容基頻諧振特性基頻諧振特性三次

31、、五次泛音諧振特性三次、五次泛音諧振特性基頻等效電路基頻等效電路 從電的觀點看，當外加交變電壓使石英片機械振動發(fā)生諧振時，通過石從電的觀點看，當外加交變電壓使石英片機械振動發(fā)生諧振時，通過石英片的電流最大，因而具有串聯(lián)諧振的特性。英片的電流最大，因而具有串聯(lián)諧振的特性。3、晶體的阻抗特性曲線、晶體的阻抗特性曲線感性感性容性容性串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振若忽略若忽略rq，則有：，則有：Xcr q 00qqqCL21 0q0qq0CCCCL1 202q0cr)(1)(1C1jjX)j(Z 在低于在低于 q和高于和高于 0的頻段內時，構成振蕩器的頻率穩(wěn)定度將明顯下降。所的頻段內時，構成振蕩器的

32、頻率穩(wěn)定度將明顯下降。所以這些區(qū)域一般不使用。以這些區(qū)域一般不使用。晶體常工作在以下兩種方式：晶體常工作在以下兩種方式：1、工作在略高于、工作在略高于 q的頻段內，此時晶體呈感性，的頻段內，此時晶體呈感性，相當于一個電感元件相當于一個電感元件。2、工作在、工作在 q這一頻率點上，此時晶體等效為串聯(lián)諧振電路，阻抗近似為零這一頻率點上，此時晶體等效為串聯(lián)諧振電路，阻抗近似為零, 作為短路元件作為短路元件。)CC211(CC1CL10qq0qqq0 )CCC211(ffL0qqN 負載電容負載電容 標在晶振外殼上的振蕩頻率（標稱頻率）就是并接標在晶振外殼上的振蕩頻率（標稱頻率）就是并接CL后的后的f

33、N值值 0 0表達式可改寫為：表達式可改寫為：實際中，晶體兩端常并聯(lián)一個電容，如圖所示。實際中，晶體兩端常并聯(lián)一個電容，如圖所示。并聯(lián)諧振頻率變?yōu)椋翰⒙?lián)諧振頻率變?yōu)椋和ǔ?，基頻晶體規(guī)定通常，基頻晶體規(guī)定CL為為30pF或或50pF因為因為Cq/C0值很小，由上式知，值很小，由上式知， 0與與 q的間隔很小。的間隔很小。，非常小。，非常小。接入系數：接入系數：0qCCp L0qCCCp 接入變?yōu)橄禂担航尤胱優(yōu)橄禂担?CC211(ff0qq0 或：或： 晶體的諧振頻率晶體的諧振頻率fq和和f0非常穩(wěn)定。非常穩(wěn)定。 晶體諧振器有非常高的品質因數。晶體諧振器有非常高的品質因數。 晶體諧振器的接入系數非

34、常小，一般為晶體諧振器的接入系數非常小，一般為 103數量級，甚至更小。數量級，甚至更小。 晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧振阻抗。晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，有很高的并聯(lián)諧振阻抗。4、晶體諧振器與一般振蕩回路比較、晶體諧振器與一般振蕩回路比較5、 晶體諧振器的應用晶體諧振器的應用（2）用它作成高頻窄帶濾波器）用它作成高頻窄帶濾波器（1）主要應用于晶體振蕩器中）主要應用于晶體振蕩器中(以后章節(jié)介紹以后章節(jié)介紹)晶體濾波器電路晶體濾波器電路衰減特性衰減特性濾波器的通帶只是在濾波器的通帶只是在f q和和f0之間，其余范圍為阻帶。之間，其余范圍為阻帶。四、集中濾波器四、集中濾波器（

35、3）使電路和系統(tǒng)的設計更加簡化。）使電路和系統(tǒng)的設計更加簡化。優(yōu)點：優(yōu)點：（4）聲表面波濾波器）聲表面波濾波器類型：類型：（1）利于電路和設備的微型化，便于大量生產；）利于電路和設備的微型化，便于大量生產；（2）可提高電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能；）可提高電路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)性能；（2）晶體濾波器）晶體濾波器（1）LC濾波器濾波器（3）陶瓷濾波器）陶瓷濾波器晶體濾波器電路晶體濾波器電路LC集成模塊集成模塊1、陶瓷濾波器、陶瓷濾波器 某些陶瓷材料經直流高壓電場極化后，可得到類似于石英晶體的壓電效應，某些陶瓷材料經直流高壓電場極化后，可得到類似于石英晶體的壓電效應，這些陶瓷材料稱為壓電

36、陶瓷材料。這些陶瓷材料稱為壓電陶瓷材料。 因此，陶瓷濾波器的通因此，陶瓷濾波器的通帶較晶體濾波器要寬，但帶較晶體濾波器要寬，但選擇性稍差。選擇性稍差。（1）等效電路和晶體諧）等效電路和晶體諧振器相同；振器相同；（2）Q值較晶體小得多值較晶體小得多(約為數百約為數百)，但比，但比LC濾波濾波器的高；器的高；（3）串、并聯(lián)頻率間隔）串、并聯(lián)頻率間隔也較大。也較大。有：二端陶瓷濾波器和三端陶瓷濾波器有：二端陶瓷濾波器和三端陶瓷濾波器 對中頻信號呈現極小的阻抗，此時負反饋最小，對中頻信號呈現極小的阻抗，此時負反饋最小，增益最大。離開中頻，濾波器成較大阻抗，使放大增益最大。離開中頻，濾波器成較大阻抗，使

37、放大器負反饋增大，增益下降。器負反饋增大，增益下降。陶瓷濾波器應用電路陶瓷濾波器應用電路2、聲表面波濾波器、聲表面波濾波器（Surface Acoustic Wave-SAW) 它是沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。它是沿彈性固體表面?zhèn)鞑C械振動波的器件。所謂所謂SAWSAW是在壓電固體材料表面產生和傳播彈性波，是在壓電固體材料表面產生和傳播彈性波， 其振幅隨深入其振幅隨深入固體材料的深度而迅速減小。固體材料的深度而迅速減小。工作機理：工作機理： 當在叉指兩端加有高頻信號時，通過壓電效應，在基片表面激起同當在叉指兩端加有高頻信號時，通過壓電效應，在基片表面激起同頻率的聲表面波，并沿軸線方向傳播。除一端被吸收材料吸收外，另頻率的聲表面波，并沿軸線方向傳播。除一端被吸收材料吸收外，另一端的換能器將它變?yōu)殡娦盘栞敵?。一端的換能器