高頻電子線路-張肅文-第6版課件-第2章-選頻網(wǎng)絡(luò)

2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.2并聯(lián)諧振回路2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.4耦合回路2.5濾波器的其他形式

高頻電子線路中常用的選頻網(wǎng)絡(luò)有：?jiǎn)握袷幓芈否詈险袷幓芈愤x頻網(wǎng)絡(luò)振蕩回路〔由L、C組成〕各種濾波器LC集中濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器聲外表波濾波器所謂選頻〔濾波〕，就是選出需要的頻率分量和濾除不需要的頻率分量。功能：選頻、阻抗變換2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.1.1根本原理2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線

由電感線圈和電容器組成的單個(gè)振蕩電路，稱為單振蕩回路。2.1串聯(lián)諧振回路

信號(hào)源與電容C和電感L串接，就構(gòu)成串聯(lián)振蕩回路。2.1串聯(lián)諧振回路

高頻電子線路中的電感線圈等效為電感L和損耗電阻R的串聯(lián)；電容器等效為電容C和損耗電阻R

的并聯(lián)。

通常，相對(duì)于電感線圈的損耗，電容的損耗很小，可以忽略不計(jì)。損耗電阻2.1串聯(lián)諧振回路wO電抗容性感性wLX=wL－1wCw01Cw－阻抗Rw0w一、諧振現(xiàn)象jωL1/(jωC)2.1.1根本原理wO電抗容性感性wLX=wL－1wCw01Cw－串聯(lián)單振蕩回路的諧振特性：其阻抗在某一特定頻率上具有最小值〔諧振狀態(tài)〕，而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。阻抗Rw0w諧振頻率2.1.1根本原理諧振條件:即信號(hào)頻率或阻抗wO電抗容性感性wLX=wL－1wCw01Cw－Rw0w諧振頻率2.1.1根本原理1.諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即Z=R；諧振頻率選頻特性曲線，具有帶通選頻特性。當(dāng)信號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大，二、諧振特性2.1.1根本原理1)

<

0時(shí)，X

<0呈容性；2)

=

0時(shí)，X=0呈純阻性；3)

>

0時(shí)，X>0呈感性。2.阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：諧振時(shí)，電感、電容消失了！wO電抗容性感性wLx=wL－1wCw01Cw－阻抗2.1.1根本原理實(shí)際上，諧振時(shí)又因?yàn)樗灾C振時(shí)，電感、電容消失了！2.1.1根本原理考慮到，諧振時(shí)3.串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的Q倍；

由于Q值較高，常在幾十到幾百左右，必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}?；芈返钠焚|(zhì)因數(shù)2.1.1根本原理回路的品質(zhì)因數(shù)回路的品質(zhì)因數(shù)Q定義為回路諧振時(shí)的感抗(或容抗)與回路等效損耗電阻R之比，即將代入上式，則得在LC諧振回路中，用Q評(píng)價(jià)諧振回路損耗的大小。Q值常在幾十到幾百左右。Q值越大，回路的損耗越小，其選擇性越好?？偨Y(jié)，具有帶通選頻特性。1.諧振時(shí)，回路阻抗值最小，即Z=R；當(dāng)信號(hào)源為電壓源時(shí)，回路電流最大，即1)

<

0時(shí)，X<0呈容性；2)

=

0時(shí)，X=0呈純阻性；3)

>

0時(shí)，X>0呈感性。2.阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.串聯(lián)諧振時(shí)，電感和電容兩端的電壓模值大小相等，且等于外加電壓的Q倍。2.1.1根本原理2.1串聯(lián)諧振回路2.1.1根本原理2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線

回路中電流幅值與外加電壓頻率之間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線。因此，表示諧振曲線的函數(shù)為2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶

諧振曲線包括幅頻特性曲線和相頻特性曲線，分別用N(ω)和ψ(ω)兩函數(shù)表示。僅對(duì)選頻特性而言，通常只關(guān)心幅頻特性N(ω)。針對(duì)幅頻特性，又分為兩個(gè)方面：頻率選擇性和通頻帶。2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶選頻特性曲線N(ω)Q1ω0ω

見右圖，頻率ω偏離ω0越遠(yuǎn)，N(ω)下降得越多。

因此，可以用ω－ω0表示頻率偏離諧振的程度，稱為失諧量。1.頻率選擇性2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶

對(duì)于同樣的頻率ω和ω0，回路的Q值愈大，N(ω)下降的越多。 回路的Q值愈高，諧振曲線愈鋒利，對(duì)外加電壓的選頻作用愈顯著，回路的選擇性就愈好。圖2.1.4串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶

所以，定義廣義失諧量

因此，要衡量電路偏離諧振的程度，必須包含Q和失諧量的綜合效果。當(dāng)

0，即失諧不大時(shí)：2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶廣義失諧量幅頻特性函數(shù)N(ξ)和曲線分別為圖2.1.5串聯(lián)振蕩回路通用諧振曲線2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶2.通頻帶圖2.1.6串聯(lián)振蕩回路的通頻帶2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶下面，求解帶寬2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶回路Q值越高，選擇性越好，但通頻帶越窄，二者矛盾。2.通頻帶2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶2.1串聯(lián)諧振回路2.1.1根本原理2.1.2串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線

由于人耳聽覺對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不敏感，所以早期的無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。但是，近代無線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問題，在這種情況下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線圖2.1.8串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線圖2.1.9串聯(lián)振蕩回路通用相位特性2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線

由右圖可見，Q值愈大，相頻特性曲線在諧振頻率ω0附近的變化愈陡峭。但是，線性度變差，或者說，線性范圍變窄。圖3.1.8串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線2.1.3串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.2并聯(lián)諧振回路2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.4耦合回路2.5濾波器的其他形式2.2并聯(lián)諧振回路2.2.1根本原理及特性2.2.2并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻

通常，串聯(lián)諧振回路的帶通特性要求信號(hào)源內(nèi)阻越低越好。諧振頻率選頻特性曲線假設(shè)信號(hào)源內(nèi)阻比較大應(yīng)該選擇怎樣的諧振回路?2.2.1根本原理及特性

同樣，要研究并聯(lián)振蕩回路的選頻特性，可以考察其阻抗隨頻率變化的規(guī)律。

這種情況下，宜采用并聯(lián)諧振回路損耗電阻2.2.1根本原理及特性損耗電阻回路的總阻抗通常，損耗電阻R在工作頻段內(nèi)滿足：或高Q采用導(dǎo)納分析并聯(lián)振蕩回路及其等效電路比較方便，為此引人并聯(lián)振蕩回路的導(dǎo)納。2.2.1根本原理及特性損耗電阻回路總導(dǎo)納式中電導(dǎo)G和電納B分別為2.2.1根本原理及特性wOBwO電納wCB=wC－1wL1Lw－pw感性容性wP諧振特性：其導(dǎo)納在某一特定頻率上具有最小值〔諧振狀態(tài)〕，而偏離此頻率時(shí)將迅速增大。諧振條件:即信號(hào)頻率或2.2.1根本原理及特性回路總導(dǎo)納1)

<

p時(shí)，B<

0呈感性；2)

=

p時(shí)，B=0呈純阻性；3)

>

p時(shí)，B>

0呈容性。1.阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：BwO電納wCB=wC－1wL1Lw－感性容性wP2.2.1根本原理及特性，具有帶通選頻特性。當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，即2.諧振時(shí)，回路阻抗值最大，即選頻特性曲線wOpw2.2.1根本原理及特性3.并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，方向相反，且約等于外加電流的Q倍；

LCR回路的狀態(tài)與串聯(lián)諧振回路相似。2.2.1根本原理及特性總結(jié)1)

<

p時(shí)，B<

0呈感性；2)

=

p時(shí)，B=0呈純阻性；3)

>

p時(shí)，B>0呈容性。2.阻抗性質(zhì)隨頻率變化的規(guī)律：3.并聯(lián)諧振時(shí)，流經(jīng)電感和電容的電流模值大小相近，方向相反，且約等于外加電流的Q倍。1.諧振時(shí)，回路阻抗值最大；當(dāng)信號(hào)源為電流源時(shí)，回路電壓最大，即，具有帶通選頻特性。2.2.1根本原理及特性2.2并聯(lián)諧振回路2.2.1根本原理及特性2.2.2并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路

回路中電壓幅值與外加電流頻率之間的關(guān)系曲線稱為諧振曲線。因此，表示諧振曲線的函數(shù)為選頻特性曲線wOpw2.2.2諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.2諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶可見，并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線〔包括幅頻特性曲線和相頻特性曲線〕，是與串聯(lián)回路相同的。2.2.2諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.2諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶絕對(duì)通頻帶相對(duì)通頻帶

并聯(lián)諧振回路的通頻帶、選擇性與回路品質(zhì)因數(shù)Qp的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的。2.2并聯(lián)諧振回路2.2.1根本原理及特性2.2.2并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響

考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs和負(fù)載電阻RL后，由于回路總的損耗增大，回路Q值將下降，稱為等效品質(zhì)因數(shù)QL。

由于QL值低于Qp，因此考慮信號(hào)源內(nèi)阻及負(fù)載電阻后，并聯(lián)諧振回路通頻帶加寬，選擇性變壞。2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響圖電源內(nèi)阻對(duì)并聯(lián)諧振曲線的影響信號(hào)源內(nèi)阻越大，并聯(lián)回路的電壓隨頻率而變化的速率越快，即電壓隨諧振曲線越鋒利。如果信號(hào)源為理想的電壓源，它的內(nèi)阻為零，回路兩端的電位差永遠(yuǎn)等于信號(hào)源電壓。就電壓來說，回路對(duì)頻率毫無選擇性。理想電壓源所得諧振曲線為水平直線，毫無選擇性。理想電流源所得的諧振曲線最鋒利。為獲得優(yōu)良的選擇性，信號(hào)源內(nèi)阻低時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)振蕩回路，而信號(hào)源內(nèi)阻高時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)振蕩回路。2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響2.2并聯(lián)諧振回路2.2.1根本原理及特性2.2.2并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線、相位特性曲線和通頻帶2.2.3信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻下面，計(jì)算一下精確的諧振頻率2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻令即諧振頻率為2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路分母虛部為零的頻率為

由于Q值低，因此電路總的阻抗Z的最大值與純阻不是同時(shí)發(fā)生。2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路低Q值并聯(lián)回路凡Q值低于10的電路。①如果電阻集中在電感支路，電容支路的電阻等于0時(shí)，改變C來獲得諧振，那么Zp為純阻和Zp到達(dá)最大這兩點(diǎn)完全重合；改變L來獲得諧振，這兩個(gè)點(diǎn)不能重合。②如果電阻集中在電容支路，電感支路的電阻等于0時(shí)，改變C來獲得諧振，那么Zp為純阻和Zp為最大兩點(diǎn)不能重合；改變L來獲得諧振，這兩個(gè)點(diǎn)是重合的。2.2.4低Q值的并聯(lián)諧振回路wO電抗容性感性wLX=wL－1wCw01Cw－Rw0w選頻特性曲線N(ω)Q1ω0ωBwO電納wCB=wC－1wL1Lw－感性容性wPwOpw互偶2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.2并聯(lián)諧振回路2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.4耦合回路2.5濾波器的其他形式2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換

所謂等效，就是指電路工作在某一頻率時(shí)，不管其內(nèi)部的電路形式如何，從端口看過去其阻抗或者導(dǎo)納是相等的。圖2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換要串、并聯(lián)阻抗等效，即故令Ｚp＝Ｚs2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換并聯(lián)阻抗變?yōu)榇?lián)阻抗的公式

串聯(lián)阻抗變?yōu)椴⒙?lián)阻抗，用導(dǎo)納公式2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換令兩邊的實(shí)數(shù)與虛數(shù)相等串聯(lián)阻抗變?yōu)椴⒙?lián)阻抗的公式

盡管電路形式變化，但是二者的品質(zhì)因數(shù)應(yīng)該相等。所以等效互換的變換關(guān)系為：2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換結(jié)論：2〕串聯(lián)電抗變?yōu)橥再|(zhì)的并聯(lián)電抗。1〕小的串聯(lián)電阻變?yōu)榇蟮牟⒙?lián)電阻。當(dāng)品質(zhì)因數(shù)足夠高時(shí)當(dāng)QL較高〔QL>10〕時(shí)，2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換阻抗電路的串—并聯(lián)等效轉(zhuǎn)換由電阻元件和電抗元件組成的阻抗電路的串聯(lián)形式與并聯(lián)形式可以互相轉(zhuǎn)換，而保持其等效阻抗/導(dǎo)納不變。

LC選頻匹配網(wǎng)絡(luò)有倒L型、T型、π型等幾種不同組成形式，其中倒L型是根本形式?，F(xiàn)以倒L型為例，說明其選頻匹配原理。倒L型網(wǎng)絡(luò)是由兩個(gè)異性電抗元件X1、X2組成。T型網(wǎng)絡(luò)和π型網(wǎng)絡(luò)各由三個(gè)電抗元件(其中兩個(gè)同性質(zhì)，另一個(gè)異性質(zhì))組成，它們都可以分別看作是兩個(gè)倒L型網(wǎng)絡(luò)的組合，用類似的方法可以推導(dǎo)出其有關(guān)公式。選頻匹配原理T型網(wǎng)絡(luò)等效過程1.Xp等效為Xp1,Xp22.Xs2,R串聯(lián)等效為并聯(lián)Xs2’,R’3.Xp2與Xs2’并聯(lián)諧振4.Xp1與R’并聯(lián)等效為串聯(lián)Xp1’,R’’5.Xs1與Xp1’串聯(lián)諧振2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換

對(duì)于復(fù)雜的并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率和諧振阻抗的計(jì)算一般更為繁瑣。然而，當(dāng)整個(gè)電路滿足高Q條件時(shí)，計(jì)算可以大大化簡(jiǎn)。圖2.3.3兩個(gè)支路都有電阻的并聯(lián)回路圖2.3.2并聯(lián)電路的廣義形式2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式

通常滿足X>>R2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式并聯(lián)諧振時(shí)損耗電阻

對(duì)于高Q值并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率與串聯(lián)諧振回路相近，諧振阻抗可以通過串聯(lián)支路的串并聯(lián)互換得到。2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式當(dāng)品質(zhì)因數(shù)足夠高時(shí)

對(duì)于高Q值并聯(lián)諧振回路，其諧振頻率與串聯(lián)諧振回路相近，諧振阻抗可以通過串聯(lián)支路的串并聯(lián)互換得到。2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式如果R1和R2都不是很大，那么認(rèn)為都是集中在電感支路內(nèi)，這時(shí)并聯(lián)諧振頻率石英諧振器基頻等效電路2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式信號(hào)源及負(fù)載對(duì)諧振回路的影響2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.3.1串、并聯(lián)阻抗的等效互換2.3.2并聯(lián)諧振回路的其他形式2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換 為了減小信號(hào)源或負(fù)載電阻對(duì)諧振回路的影響，信號(hào)源或負(fù)載電阻不是直接接入回路，而是經(jīng)過一些簡(jiǎn)單的變換電路，將它們局部接入回路。常用的電路形式有變壓器耦合連接、自耦變壓器抽頭電路和雙電容抽頭電路，下面分別介紹。首先，討論負(fù)載電阻的局部接入問題。2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換1.變壓器耦合連接接入系數(shù)功率守恒N1N22.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換負(fù)載和回路之間采用了變壓器耦合，接入系數(shù)2.自耦合變壓器接入系數(shù)功率守恒L1L22.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換晶體管集、射回路與振蕩回路之間采用抽頭接入，接入系數(shù)3.電容抽頭電路接入系數(shù)功率守恒2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換3.電容抽頭電路2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換以上討論了負(fù)載電阻的局部接入問題，下面，討論信號(hào)源及其內(nèi)阻的局部接入問題。2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換

上面分析了外接負(fù)載為純阻的情況。而當(dāng)外接負(fù)載包括電抗成分時(shí)，上述等效變換關(guān)系仍然適用。2.3.3抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.2并聯(lián)諧振回路2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.4耦合回路2.5濾波器的其他形式

耦合回路是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)電路之間必須有公共阻抗存在，才能完成耦合作用。圖2.4.1各式耦合電路2.4耦合回路

耦合回路是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)電路之間必須有公共阻抗存在，才能完成耦合作用。純耦合公共阻抗如果是純電阻或純電抗。復(fù)耦合公共阻抗由兩種或兩種以上的電路元件所組成。2.4耦合回路在耦合回路中接有鼓勵(lì)信號(hào)源的回路稱為初級(jí)回路，與負(fù)載相接的回路稱為次級(jí)回路。為了說明回路間的耦合程度，常用耦合系數(shù)ｋ來表示，它的定義是：耦合回路的公共電抗〔或電阻〕絕對(duì)值與初、次級(jí)回路中同性質(zhì)的電抗〔或電阻〕的幾何中項(xiàng)之比，即2.4耦合回路

耦合系數(shù)k是一個(gè)小于1、最大等于1的沒有量綱的正實(shí)數(shù)。2.4耦合回路2.4.1互感耦合回路的一般性質(zhì)2.4.2耦合振蕩回路的頻率特性〔略〕

在高頻電子線路中，常采用圖所示的兩種耦合回路。圖2.4.2(a)為互感耦合串聯(lián)型回路；(b)為電容耦合并聯(lián)型回路。圖2.4.2兩種常用的耦合回路2.4.1互感耦合回路的一般性質(zhì)2.選頻網(wǎng)絡(luò)2.1串聯(lián)諧振回路2.2并聯(lián)諧振回路2.3串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換2.4耦合回路2.5濾波器的其他形式2.5濾波器的其他形式2.5.1LC集中選擇性濾波器2.5.2石英晶體濾波器2.5.3陶瓷濾波器2.5.4外表聲波濾波器圖2.5.1LC集中選擇性濾波器2.5.1LC集中選擇性濾波器圖2.5.2單節(jié)濾波器的電抗曲線該濾波器的傳輸條件為2.5.1LC集中選擇性濾波器2.5濾波器的其他形式2.5.1LC集中選擇性濾波器2.5.2石英晶體濾波器2.5.3陶瓷濾波器2.5.4外表聲波濾波器

為了獲得工作頻率高度穩(wěn)定、阻帶衰減特性十分陡峭的濾波器，就要求濾波器元件的品質(zhì)因數(shù)Ｑ很高。LC型濾波器的品質(zhì)因數(shù)一般在100～200范圍內(nèi)，不能滿足上述要求。

石英諧振器的品質(zhì)因數(shù)Ｑ可達(dá)幾萬甚至幾百萬，因而可以構(gòu)成工作頻率穩(wěn)定度極高、阻帶衰減特性很陡峭、通帶衰減很小的濾波器。2.5.2石英晶體濾波器l.壓電效應(yīng)和壓電振蕩

在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。

通常，壓電效應(yīng)并不明顯。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，機(jī)械振動(dòng)和交變電場(chǎng)的振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。圖2.5.6石英諧振器的符號(hào)和基頻等效電路2.5.2石英晶體濾波器2.石英晶體的等效電路和振蕩頻率

當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí)，可等效為一個(gè)平板電容C0，稱為靜態(tài)電容；其值決定于晶片的幾何尺寸和電極面積，一般約為幾～幾十pF。

當(dāng)晶片產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感Lq，其值為幾H～幾十H。

晶片的彈性等效為電容Cq，為0.01～0.1pF，因此Cq

<<C0

。

晶片的摩擦損耗等效為電阻rq，約為幾Ω～幾百Ω，理想情況下rq=0。2.5.2石英晶體濾波器圖2.5.6石英諧振器的符號(hào)和基頻等效電路

當(dāng)?shù)刃щ娐分械腖q、Cq、rq支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，該支路呈純阻性，其串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率由于Cq<<C0，所以f

s≈f

p。2.5.2石英晶體濾波器

O

容性

容性

感性

圖2.5.7石英晶體諧振器的電抗曲線2.5.2石英晶體濾波器3.石英晶體濾波器的特點(diǎn)頻率穩(wěn)定度很高

它具有很高的Q值，高達(dá)104～106，即頻率選擇性好。brqLqCqCoa

其次，晶體的C0>>Cq,它的接入系數(shù)p≈Cq

/C0很小，大大減小了加到晶體兩端的外部電路元件對(duì)晶體的影響。2.5.2石英晶體濾波器4.石英晶體濾波器的應(yīng)用

工作于串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振之間的狹長(zhǎng)感性區(qū)，電感是頻率的函數(shù)，且隨頻率增加而劇烈增加，從而遏制頻率的進(jìn)一步增加。

O

容性

容性

感性

作電感用

它具有很高的Q值。工作于串聯(lián)諧振狀態(tài)注意：一般不工作于容性區(qū)。2.5.2石英晶體濾波器