高頻電子教案(第三版)第2章課件

1、2.1 諧振回路 第 2 章 小信號選頻放大器選頻放大器的功能 放大有用信號，抑制無用信號選頻方式LC 諧振并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振濾波器2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性2.1.1 并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、 LC并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性LrCIs.ZL 的等效損耗電阻回路諧振諧振頻率：諧振阻抗：回路品質(zhì)因數(shù)Q +Uo 幅頻特性 相頻特性0Z Z 0Q大Q小0f90-90Q增大LrCIs.+Uo 例2.1.1 L = 180 H, C = 140 PF, r = 15 , 1) 求 f0、Q、Rp 2) 求 f / f0 = 1.01、1.02、1.05 、2時的等效阻抗和相移。解= 106 Hz

2、= 1 MHz= 76= 86 k f / f01.01 1.02 1.05 247.4 k 27.1 k 11.9 k 0.75 k 56.571.689.582.3二、 并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+Uo 2 f = f f 0，絕對失調(diào)量BW0.7 = f 0 / Q可見Q 越高, 通頻帶越窄, 選擇性越好2 f = BW0.7表征選擇性的參數(shù) 矩形參數(shù)K 0.1f01.0f0.7070.1BW0.7BW0.1 K 0.1越接近1, 選擇性越好LC 并聯(lián)諧振：故單個諧振回路選擇性差三、 并聯(lián)諧振回路的等效電路LrCU.ZLCU.ZRp =L/rC證明2.1.2 阻抗變換電路一

3、、 信號源及負載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS= RL / RS /RPLIs.CRT有載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT L2時, 可忽略RL分流若將RL 改接在1、3端輸入電壓加在1、2端：3. 電容分壓設(shè)C1 、C2無耗當RL 1/ C2, 可忽略RL分流C1RLRLC2+例2.1.3 線圈匝數(shù) N12 = 10 匝， N13 = 50 匝， N45 = 5 匝L13= 8.4 H, C = 51 PF, Q =100, Is = 1 mA , RS =10 k, RL= 2.5 k, 求有載品質(zhì)因數(shù)QT、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+RLRs54Rs123Is

4、CRsRs= 250 k123RL54RL= 250 k變換后1、3端間電路：13IsCUo+RLRsRpL13諧振阻抗= 40.6 kIsCUo+RLRsRpL1313250 k250 k40.6 kIsCUo123+RLRs54IsCUo+RTL13RT = Rs / Rp /RL= 30.6 kBW0.7 = f 0 / QT =103 kHz 作業(yè)： 2-2 ， 2-3 ， 2-4 ， 2-5復習一、諧振回路的特性LrCU.LCU.Rp當：帶寬 BW0.7 = f 0 / Q矩形參數(shù)帶載后：BW0.7 = f 0 / QT二、阻抗變換電路L1RLRLL2N1N2+L1RLRLL2+12

5、3C1RLRLC2+三、例2.1.3IsCUo123+RLRs5413IsCUo+RLRsRpL132.1.2 單諧振回路諧振放大器一、 電路和工作原理LC+VCCRERB1RB2CECBRL+51234+交流通路LCRL53214+CBE小信號電路模型LCRL53214+CBEGiCiGoCo 晶體管跨導GL/n22L13C31CGpCo /n12Go /n12+L1331CEGTCT+L1331CGTCT+諧振電路增益增益頻率特性單調(diào)諧振放大器選擇性較差O1.0 f0.7070.1BW0.7BW0.1二、單調(diào)諧振放大器穩(wěn)定性的提高共發(fā)射極單調(diào)諧振放大器的問題：BCbcCB間存在結(jié)電容Cbc

6、，引起內(nèi)反饋，反饋程度隨頻率變化劇烈，使諧振放大器工作不穩(wěn)定嚴重時引起自激。改進：1. 采用 共射 共基電路形式L+V1V2CV2輸入阻抗小 ，削弱了結(jié)電容的內(nèi)反饋作用2. 集成電路諧振放大器uo C2L1L2+12VRLMC1590L313485627AGCC3C4ui 輸入調(diào)諧輸出調(diào)諧去耦合濾波對于高頻信號，LC 型濾波效果更好差分輸入2.2.2 多級單諧振回路諧振放大器同步調(diào)諧 每級調(diào)諧在同一頻率上 參差調(diào)諧 各級調(diào)諧在不同頻率上 一、同步調(diào)諧放大器Au1Au2Aunuiuof0f0f0總電壓放大倍數(shù)：諧振時總電壓放大倍數(shù)：O f1.00.707級數(shù)增多總通頻帶：矩形參數(shù)：二、雙參差調(diào)諧

7、放大器Au1Au2uiuof1= f0 + ff2= f0 fff0f2f1總幅頻特性更接近于矩形，選擇性比單調(diào)諧放大器好2.3 集中選頻放大器2.3.1 集中選頻濾波器一、陶瓷濾波器1. 材料和工藝材料：鋯鈦酸鉛陶瓷Pb(ZrTi)O3 PZT 工藝：陶瓷焙燒 片狀 兩面涂銀漿高壓極化 2. 特性：壓電效應外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。3. 符號和等效電路rqC0CqLqCo 壓電陶瓷片的固定電容Lq 機械振動時的晶體的等效質(zhì)量Cq 機械振動時的等效彈性系數(shù)rq 機械振動時的等效阻尼4. 阻抗頻率特性和諧振頻率f| Z |fPfSrqC0CqLq阻抗頻率特

8、性串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率當 f = fs，|Z| 20 (最小)當 f = fp，|Z| 1 100 k (最大)5. 優(yōu)缺點優(yōu)點：Q 較高，能制成不同形狀。缺點：選擇性不如石英晶體，BW不夠?qū)挘?生產(chǎn)一致性較差。工作頻率：幾百 幾十MHz6. 四端陶瓷濾波器符號：由兩個陶瓷片組成由九個陶瓷片組成 當各陶瓷片串、并聯(lián)諧振頻率配合得當，可獲得矩形頻率特性。r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求濾波器通過465 5 kHz的信號。串臂并臂使 fs1 = fp2 = 465 kHzfp1 = 465 + 5 kHz fs2 = 465 5 kHz465 kHz的信號，串臂諧振阻抗最小,并臂最

9、大,信號通過465 + 5 kHz信號，串臂諧振阻抗最大，信號通不過465 5 kHz信號，并臂諧振阻抗最小，信號通不過f / kHz| Z |465+54654655二、聲表面波濾波器1. 結(jié)構(gòu)和材料壓電材料基片吸收材料用真空蒸鍍在基片表面形成叉指形金屬膜電極發(fā)端換能器收端換能器RLRs+2. 特性：電聲換能電信號發(fā)端換能器聲表面波收端換能器電信號3. 優(yōu)點體積小、重量輕、穩(wěn)定性好、工作頻率高、通頻帶寬、特性一致性好、抗輻射強、矩形系數(shù)小( 1.2 )工作頻率：幾百 幾十MHz2.3.2 集中選頻放大器應用舉例uo +6V30FZ1647105121112ui 470 H 6V470 H47

10、0 H8470 H0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F625603.3 k1.2 k1 k4.7 k30 pF0.033F寬帶放大器并聯(lián)諧振回路作 業(yè) 2-7 2-8 諧振回路 小信號諧振放大器 集中選頻放大器第 2 章 小信號選頻放大器主要要求： 掌握并聯(lián)諧振回路的選頻特性及其主要參數(shù)的計算理解回路Q值、信號源、負載等對回路特性的影響掌握變壓器、電感分壓器、電容分壓器等常用阻抗變換電路及其阻抗變換的計算，2.1 諧振回路總結(jié)OZ RP阻抗幅頻特性O(shè)90-90阻抗相頻特性0 BW0.7 = f 0 / QLrCLCRp =L/rCZ并聯(lián)諧振回路及其特性信號源及負載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS= RL / RS /RPLIs.CRT有載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT Rp信號源及負載使回路品質(zhì)因數(shù)下降, 通頻帶變寬，選擇性變差 信號源內(nèi)阻及負載電阻使回路品質(zhì)因數(shù)下降, 導致回路的通頻帶變寬，選擇性變差。