陶瓷濾波器課件

任務(wù)2.2集成中頻放大器2.2.1集成中頻放大器2.2.2放大電路的噪聲任務(wù)2.2集成中頻放大器2.2.1集成中頻放大器2本講導(dǎo)航教學(xué)內(nèi)容2.2.1集成中頻放大器2.2.2放大電路的噪聲教學(xué)目的1.理解陶瓷濾波器的特性及優(yōu)缺點，理解壓電陶瓷片等效電路和電路符號，理解聲表面波濾波器基本結(jié)構(gòu)、符號及工作原理2.了解幾種內(nèi)部噪聲，了解降低噪聲系數(shù)的措施本講導(dǎo)航教學(xué)內(nèi)容2.2.1集成中頻放大器2.2.2放大電教學(xué)重點教學(xué)難點陶瓷濾波器、聲表面波濾波器基本結(jié)構(gòu)、符號和等效電路及工作原理。聲表面波濾波器基本結(jié)構(gòu)、符號及工作原理。

本講導(dǎo)航教學(xué)重點教學(xué)難點陶瓷濾波器、聲表面波濾波器基本結(jié)構(gòu)、符號和等2.2.1集成中頻放大器

調(diào)諧放大器雖然有增益高、矩形系數(shù)好等優(yōu)點而應(yīng)用較廣，但也還存在著一些缺點：如多級放大器中因諧振回路多，每級都要調(diào)諧，故調(diào)整不方便；回路直接與有源器件相聯(lián)，其頻率特性會受到來自晶體管參數(shù)、分布參數(shù)變化的影響，使其不能滿足某些特殊頻率特性的要求，如頻帶很窄，或者要求通頻帶外衰減很大的場合。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和新型元器件的不斷涌現(xiàn)，采用集中濾波和集中放大相結(jié)合的小信號高頻放大器用得越來越多，它被稱為集中選頻式放大器。因多用于中頻段，故又稱為集成中頻放大器。2.2.1集成中頻放大器調(diào)諧放大器雖然有增益高、矩形系數(shù)一.集成中頻放大器的組成集中選頻放大器由兩種部件組成，一部分是寬頻帶放大器，另一部分是集中選擇性濾波器。寬帶放大器多用集成寬頻帶放大器，它體積小，性能好，可靠性高。由于集中濾波器通常是固定頻率的，所以其寬放的頻帶也只需比濾波器的通頻帶寬些就可以了。下圖中，集中濾波器接在高增益寬帶放大器的后面。這里寬帶放大器只是表示放大器本身的頻帶寬度比放大的信號頻帶以及集中濾波器的頻帶更寬一些。一.集成中頻放大器的組成集中選頻放大器由兩種部件組成，一部分一.集成中頻放大器的組成當(dāng)集成選頻式放大器用于接收機中放時，為了避免有用信號頻率附近的干擾信號在寬帶放大器中產(chǎn)生的非線性作用，通常將集中濾波器放在高增益放大器之前，如下圖所示。若集中濾波器衰減較大時，為避免使中放噪聲系數(shù)加大，可在集中濾波器前加低噪聲的前置放大器，以補償濾波器的損耗。一.集成中頻放大器的組成當(dāng)集成選頻式放大器用于接收機中放時，一.集成中頻放大器的組成起選頻作用的部件是一個具有高選擇性的集中濾波器，常用的有LC帶通濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等。目前，這些濾波器已得到廣泛應(yīng)用。因晶體濾波器特性與陶瓷濾波器相似，下面簡單介紹陶瓷濾波器和聲表面波濾波器。一.集成中頻放大器的組成起選頻作用的部件是一個具有高選擇性的二.陶瓷濾波器在通信、廣播等接收設(shè)備中，陶瓷濾波器有著廣泛的應(yīng)用。陶瓷濾波器是利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，常用的陶瓷濾波器是由鋯鈦酸鉛〔Pb（ZrTi）O3〕壓電陶瓷材料（簡稱PZT）制成的。二.陶瓷濾波器在通信、廣播等接收設(shè)備中，陶瓷濾波器有著把陶瓷材料制成片狀，經(jīng)過直流高壓極化后，它具有壓電效應(yīng)。

所謂壓電效應(yīng)，就是指當(dāng)陶瓷片受到機械力的作用而發(fā)生形變時，陶瓷片內(nèi)將產(chǎn)生一定的電場，且它的兩面出現(xiàn)與形變大小成正比的符號相反、數(shù)量相等的電荷，即正壓電效應(yīng)。反之，若在陶瓷片兩面之間加一定的電場，就會產(chǎn)生與電場強度成正比的機械形變，稱為負壓電效應(yīng)。二.陶瓷濾波器把陶瓷材料制成片狀，經(jīng)過直流高壓極化后，它具有壓電效應(yīng)。

因此，如果在陶瓷片的兩面加一高頻交流電壓，就會產(chǎn)生機械形變振動，同時機械形變振動又會產(chǎn)生交變電場，即同時產(chǎn)生機械振動和電振蕩。當(dāng)外加高頻電壓信號的頻率等于陶瓷片的固有振動頻率時，將產(chǎn)生諧振，此時機械振動最強，相應(yīng)的陶瓷片兩面所產(chǎn)生的電荷量最大，外電路的電流也最大?？傊沾善哂写?lián)諧振特性，可用它來制作濾波器。二.陶瓷濾波器因此，如果在陶瓷片的兩面加一高頻交流電壓，就會產(chǎn)生機械形

陶瓷片的“壓電效應(yīng)”與“反壓電效應(yīng)”1.兩端陶瓷濾波器相當(dāng)于一個LC單調(diào)諧回路，可代替中頻放大電路中的電容。R1很小。二.陶瓷濾波器陶瓷片的“壓電效應(yīng)”與“反壓電效應(yīng)”1.兩端陶瓷濾波器相當(dāng)兩個諧振頻率：fp略大于fq二.陶瓷濾波器兩個諧振頻率：fp略大于fq二.陶瓷濾波器當(dāng)信號頻率f<fq時，陶瓷片相當(dāng)于一個電容；當(dāng)f=fq時，陶瓷片相當(dāng)于短路；當(dāng)fq<f<fp時，陶瓷片相當(dāng)于一個電感；當(dāng)f=fp時，陶瓷片相當(dāng)于開路；當(dāng)f>fp時陶瓷片又相當(dāng)于一個電容。電抗特性曲線二.陶瓷濾波器當(dāng)信號頻率f<fq時，陶瓷片相當(dāng)于一個電容；電抗特性曲線

2.三端陶瓷濾波器實物圖：相當(dāng)于一個雙調(diào)諧回路，可代替中頻放大電路中的中頻變壓器二.陶瓷濾波器2.三端陶瓷濾波器實物圖：相當(dāng)于一個雙調(diào)諧回路，可代替中頻

3.四端陶瓷濾波器兩端陶瓷濾波器的通頻帶較窄，選擇性較差。為此，可將不同諧振頻率的陶瓷片進行適當(dāng)?shù)慕M合連接，就得到性能接近理想的四端陶瓷濾波器。

四端陶瓷濾波器符號二.陶瓷濾波器3.四端陶瓷濾波器四端陶瓷濾波器符號二.陶瓷濾波器

3.四端陶瓷濾波器陶瓷濾波器的工作頻率可從幾百千赫到幾百兆赫，帶寬可以做得很窄，其等效Q值約為幾百，它具有體積小、成本低、耐熱耐濕性好、受外界條件影響小等優(yōu)點。已廣泛用于接收機中，如收音機的中放、電視機的伴音中放等。陶瓷濾波器的不足之處是頻率特性的一致性較差，通頻帶不夠?qū)挼?。?陶瓷濾波器3.四端陶瓷濾波器陶瓷濾波器的工作頻率可從幾百千赫到幾百兆四端陶瓷濾波器舉例二.陶瓷濾波器四端陶瓷濾波器舉例二.陶瓷濾波器四端陶瓷濾波器舉例：將L1、L2一串一并置于電路中，適當(dāng)選擇其頻率，可得到較理想的濾波特性。如要求濾波器通過（465±5）KHz的信號，可使L1的串聯(lián)諧振頻率fq1＝465KHz，并聯(lián)諧振頻率fp1＝（465+5）KHz；使L2的并聯(lián)諧振頻率fp2＝465KHz，串聯(lián)諧振頻率fq2＝(465-5)KHz。這樣對465KHz的信號，L1串聯(lián)諧振呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，而L2并聯(lián)諧振而呈高阻狀態(tài)，故信號不會受衰減和分流而直接通過濾波器。而對（465+5）KHz的信號，L1并聯(lián)諧振呈高阻狀態(tài)，使信號強烈衰減而不能通過；對（465-5）KHz的信號，L2因串聯(lián)諧振而呈低阻狀態(tài)，故L2對其信號的分流作用很大，使輸出端對（465-5）KHz信號為短路狀態(tài)而無法輸出。這就使電路具有了很好的帶通和帶阻特性。二.陶瓷濾波器四端陶瓷濾波器舉例：二.陶瓷濾波器三.聲表面波濾波器(SAWF)聲表面波濾波器具有工作頻率高、通頻帶寬、選頻特性好、體積小和重量輕等特點，并且可采用與集成電路相同的生產(chǎn)工藝，制造簡單，成本低，頻率特性的一致性好，因此廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。三.聲表面波濾波器(SAWF)聲表面波濾波器具它是以石英、鈮酸鋰或鋯鈦酸鉛等壓電晶體為基片，經(jīng)表面拋光后在其上蒸發(fā)一層金屬膜，通過光刻工藝制成兩組具有能量轉(zhuǎn)換功能的交叉指型的金屬電極，分別稱為輸入叉指換能器和輸出叉指換能器。三.聲表面波濾波器(SAWF)它是以石英、鈮酸鋰或鋯鈦酸鉛等壓電晶體為基片，經(jīng)表面當(dāng)輸入叉指換能器接上交流電壓信號時，壓電晶體基片的表面就產(chǎn)生振動，并激發(fā)出與外加信號同頻率的聲波，此聲波主要沿著基片的表面與叉指電極垂直的方向傳播，故稱為聲表面波，其中一個方向的聲波被吸聲材料吸收，另一方向的聲波則傳送到輸出叉指換能器，被轉(zhuǎn)換為電信號輸出。三.聲表面波濾波器(SAWF)當(dāng)輸入叉指換能器接上交流電壓信號時，壓電晶體基片的表由此可見，在聲表面波濾波器中，信號經(jīng)過電-聲、聲-電兩次轉(zhuǎn)換，且由于基片的壓電效應(yīng)，使得當(dāng)輸入信號頻率與叉指換能器固有頻率相同時，激發(fā)的聲波最強，信號傳輸效率最高；如果輸入信號的頻率與其固有頻率不同，則激發(fā)的聲波弱，信號傳輸效率低，偏差越大效率越低，可見叉指換能器具有選頻特性。顯然，通過兩個叉指換能器的共同作用，使聲表面波濾波器的選頻特性較為理想。聲表面波濾波器的中心頻率、通頻帶等性能與壓電晶體基片的材料，以及叉指電極的幾何形狀和指條數(shù)目有關(guān)。三.聲表面波濾波器(SAWF)由此可見，在聲表面波濾波器中，信號經(jīng)過電-聲、聲-實物圖三.聲表面波濾波器(SAWF)實物圖三.聲表面波濾波器(SAWF)均勻叉指換能器聲振幅——頻率特性曲線三.聲表面波濾波器(SAWF)均勻叉指換能器聲振幅——頻率特性曲線三.聲表面波濾波器(SA所示為電視接收機中使用的聲表面波濾波器的幅頻特性。可見它具有符合要求的幅頻特性，具有很好的選擇性和較寬的頻帶寬度，但由于內(nèi)部多次電聲轉(zhuǎn)換，因此，插入損耗較大。為了補償這種損耗，通常在其前面加一級預(yù)中放電路。三.聲表面波濾波器(SAWF)所示為電視接收機中使用的聲表面波濾波器的幅頻特性。當(dāng)輸入信號的頻率ｆ等于換能器的頻率f0時，輸出振幅最大，故聲表面波濾波器有選頻作用。非均勻叉指換能器三.聲表面波濾波器(SAWF)當(dāng)輸入信號的頻率ｆ等于換能器的頻率f0時，輸出振幅最大，故聲聲表面波濾波器應(yīng)用實例（TA7680AP圖像中頻放大器的應(yīng)用電路

）

V1是預(yù)中放部分，起前置放大作用Z1為SAWF起集中選頻作用TA7680AP為彩電圖像中頻放大器IC由高頻調(diào)諧器IFOUT端輸出的圖像中頻信號經(jīng)C1加至預(yù)中放管V1的基極。R2,R3是V1的偏置電阻，R6是V1發(fā)射極負反饋電阻。L2是匹配電感，R5是阻尼電阻，它們與V1輸出電容和Z1的輸入分布電容共同組成中頻寬帶并聯(lián)諧振回路。選頻放大后的信號由V1集電極輸出，經(jīng)C3耦合加至聲表面波濾波器Z1。預(yù)中放電路的供電電源退耦電路由R4,C2組成。聲表面波濾波器Z1的輸出端接有匹配電感L3，它與Z1的輸出分布電容組成中頻諧振回路，可減少插入損耗，提高圖像的清晰度。聲表面波濾波器輸出的中頻信號，經(jīng)C4耦合，從集成電路IC1（TA7680AP）的7腳和8腳輸入到集成塊內(nèi)部的圖像中頻放大器。由圖像中放輸出的信號，經(jīng)視頻檢波、視頻放大后從15腳輸出彩色全電視信號。三.聲表面波濾波器(SAWF)聲表面波濾波器應(yīng)用實例（TA7680AP圖像中頻放大器的應(yīng)外部噪聲噪聲電阻熱噪聲內(nèi)部噪聲

晶體管噪聲一.電阻熱噪聲(白噪聲)自由電子熱運動起伏噪聲電流

起伏噪聲電壓2.2.2放大電路的噪聲

一.電阻熱噪聲(白噪聲)自由電子熱運動起伏噪聲電流起伏噪聲二.晶體管噪聲

熱噪聲散彈噪聲閃爍噪聲

三.噪聲系數(shù)NF

定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值NF=（Psi/Pni）/（Pso/Pno）NF用以說明放大電路的噪聲性能，NF越小，則放大電路本身所產(chǎn)生的噪聲越小，其噪聲性能也越好。2.2.2放大電路的噪聲

二.晶體管噪聲

熱噪聲散彈噪聲四、降低噪聲系數(shù)的措施

１、選用低噪聲器件和元件

在放大或其他電路中，電子器件的內(nèi)部噪聲起著重要作用。因此，改進電子器件的噪聲性能和選用低噪聲的電子器件，就大大降低電路的噪聲系數(shù)。對晶體管而言，應(yīng)選Rｂ（Rｂｂ′）和噪聲系數(shù)ＮＦ小的管子（可由手冊查得，但ＮＦ必須是高頻工作時的數(shù)值）。除采用晶體管外，目前還廣泛采用場效應(yīng)管做放大器和混頻器，因為場效應(yīng)管的噪聲電平低，尤其是最近發(fā)展起來的砷化鎵金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管，它的噪聲系數(shù)可低到0.5～1ｄＢ。在電路中，還必須謹(jǐn)慎地選用其他能引起噪聲的電路元件，其中最主要的是電阻元件。宜選用結(jié)構(gòu)精細的金屬膜電阻。2.2.2放大電路的噪聲

四、降低噪聲系數(shù)的措施１、選用低噪聲器件和元件

２、正確選擇晶體管放大級的直流工作點

晶體管放大級的噪聲系數(shù)ＮＦ和晶體管的直流工作點有十分密切的關(guān)系。在三極管放大電路中，NF與工作點電流IC有關(guān)，當(dāng)IC約為1—1.5mA時NF最小。

３、選擇合適的信號源內(nèi)阻

第一級放大器或混頻器是與信號源相聯(lián)的。如前所述，存在著最佳信號源內(nèi)阻,當(dāng)滿足時，放大器的噪聲系數(shù)最小。在低頻工作時宜采用共發(fā)電路作為輸入級，而在高頻工作時宜采用共基電路作為輸入級較好。2.2.2放大電路的噪聲

２、正確選擇晶體管放大級的直流工作點

晶體管放大級的噪４、選擇合適的工作帶寬噪聲電壓都與通帶寬度有關(guān)。接收機或放大器的帶寬增大時，接收機或放大器的各種內(nèi)部噪聲也增大。因此，必須嚴(yán)格選擇接收機或放大器的帶寬，使之既不過窄，能滿足信號通過時對失真的要求，又不至于過寬，以免信噪比下降。５、選用合適的放大電路共發(fā)－共基級聯(lián)放大器，共源－共柵級聯(lián)放大器都是優(yōu)良的高穩(wěn)定和低噪聲電路。在多級放大電路中，第一級