高频电子教案(第三版)第2章课件.ppt

1、选频放大器的选频放大器的功能功能 放大有用信号，抑制无用信号放大有用信号，抑制无用信号选频选频方式方式LC 谐振谐振并联谐振并联谐振串联谐振串联谐振滤波器滤波器2.1.1 并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性2.1.1 并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性一、一、LC并联谐振回路阻抗频率特性并联谐振回路阻抗频率特性LrCIs.ZCLrCLrIUZ j/1jj/)j(so )/1(j/CLrCL CL/1 当当回路谐振回路谐振谐振频率：谐振频率：1 0，LC LCf210 谐振阻抗：谐振阻抗：rCLRZ p回路品质因数回路品质因数Q rCLCrrLQ/100 CQ0 CLQ/LC

2、R/p)/(j100p QRZ+Uo 200p)/(1 QRZ)/(tan00 Qarc 幅频特性幅频特性 相频特性相频特性 0Z Z 0 Q大大Q小小 0 f90-90Q增大增大)/(j100p QRZLrCIs.+Uo 例例2.1.1 L=180 H,C=140 PF,r=15 ,1)求求 f0、Q、Rp 2)求求 f/f0=1.01、1.02、1.05、2时的等效阻抗和相移。时的等效阻抗和相移。解解LCf210=106 Hz=1 MHzrCLQ/=76CLQR/p=86 k f/f01.01 1.02 1.05 2Z 47.4 k 27.1 k 11.9 k 0.75 k 56.5 71

3、.6 89.5 82.3 二、二、并联谐振回路的通频带和选择性并联谐振回路的通频带和选择性LrCIs.+Uo)/(j100pso QRIU pU2002po)/(11 QUU20002)(11 Q2 20)2(11ffQ 时时707.021 f=f f 0，绝对失调量绝对失调量120 ffQBW0.7=f 0/Q可见可见Q 越高越高,通频带越窄通频带越窄,选择性越好选择性越好2 f=BW0.71207.0 fBWQ表征选择性的参数表征选择性的参数 矩形参数矩形参数K 0.1poUUf01.0 f0.7070.1BW0.7BW0.17.01.01.0BWBWK K 0.1越接近越接近1,选择性越

4、好选择性越好LC 并联谐振：并联谐振：时时1.0)2(1120po ffQUU10)(1201.0 fBWQQfBW01.010 7.01.01.0BWBWK 10/1000 QfQf故单个谐振回路选择性故单个谐振回路选择性差差三、三、并联谐振回路的等效电路并联谐振回路的等效电路LrCU.ZLCU.ZRp=L/rC证明证明)/1(j/CLrCLZ LCR j1j11p 2.1.2 阻抗变换电路阻抗变换电路一、一、信号源及负载对谐振回路的影响信号源及负载对谐振回路的影响LrUs.CRLRS=RL/RS/RPLIs.CRTssRU有载品质因数：有载品质因数：LCRQTT 空载品质因数：空载品质因数

5、：LCRQp RT L2时时,可忽略可忽略RL分流分流22121NNNUUn MLMLL 2212若将若将RL 改接在改接在1、3端端输入电压加在输入电压加在1、2端：端：L212LRUUR）（则则 3.电容分压电容分压设设C1、C2无耗无耗L22L12RURU 则则L221LRUUR）（即即 L2Rn 当当RL 1/C2,可忽略可忽略RL分流分流22121j/1j/1j/1CCCUUn 121CCC C11U2URLRLC2+例例2.1.3 线圈匝数线圈匝数 N12=10 匝，匝，N13=50 匝，匝，N45=5 匝匝L13=8.4 H,C=51 PF,Q=100,Is=1 mA,RS=10

6、 k,RL=2.5 k,求有载品质因数求有载品质因数QT、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压、谐振输出电压Uo。IsCUo123+RLRs54Rs123IsCRsRsS21213s12sRNNRnR）（1010502 ）（=250 k 123RL54RLL24513L22LRNNRnR）（5.25502 ）（=250 k 变换后变换后1、3端间电路：端间电路：13IsCUo+RLRsRpL13谐振阻抗谐振阻抗CLQR/p 1261051/104.8100 =40.6 k IsCUo+RLRsRpL1313250 k 250 k 40.6 k IsCUo123+RLRs54IsCUo+RTL

7、13RT=Rs/Rp/RL=30.6 k 13TTLCRQ 75104.810516.30612 BW0.7=f 0/QT=103 kHz LCf210 12sosUIUI o12ssUUII s1312IUU s1In Am 2.0 2o213onUnUU 106.402.02Ts nRIV 612.0 作业：作业：2-2，2-3，2-4，2-5复习一、谐振回路的特性LrCU.LCU.Rp 1 0，LC 当：rCLRZ pCLrQ1 LCRp CLQ 带宽 BW0.7=f 0/Q7.01.01.0BWBWK 矩形参数带载后：LCRQTT BW0.7=f 0/QT二、阻抗变换电路L11U2UR

8、LRL1I2IL2N1N2+21L2LNNnRnR L11U2URLRL1IL2+123221L2LNNNnRnR C11U2URLRLC2+121L2LCCCnRnR 2LL/nGG 三、例2.1.3IsCUo123+RLRs5413IsCUo+RLRsRpL134513212131NNnNNn s12sRnR L22LRnR s1s1InI o2oUnU 2.1.2 单谐振回路谐振放大器一、电路和工作原理LC+VCCRERB1RB2CECBRL+iUoU交流通路LCRL+iUoU+小信号电路模型LCRL+iUoU+GiCiimUgGoComV26/mAEQmIg 晶体管跨导，设设12131

9、NNn ，45132NNn GL/n22L13CGpCo/n12Go/n12nUg/im+oUL13nUg/imGTCT+o2Un22L12oPTnGnGGG 12oTnGCC L131im/nUgGTCT+o2oUnU 谐振电路增益i2oio0UnUUUAu i2T1im)/(UnRnUg T12mGnng 增益频率特性20T0)2(11ffQAAuu T07.0QfBW 101.0 K单调谐振放大器选择性较差poUUO1.0 f0.7070.1BW0.7BW0.1二、单调谐振放大器稳定性的提高共发射极单调谐振放大器的问题：BCbcCB间存在结电容Cbc，引起内反馈，反馈程度随频率变化剧烈，

10、使谐振放大器工作不稳定严重时引起自激。改进：1.采用 共射 共基电路形式L+iUoU+V1V2CV2输入阻抗小，削弱了结电容的内反馈作用2.集成电路谐振放大器uo C2L1L2+12VRLMC1590L313485627AGCC3C4ui 输入调谐输出调谐去耦合滤波对于高频信号，LC 型滤波效果更好差分输入2.2.2 多级单谐振回路谐振放大器同步调谐 每级调谐在同一频率上 参差调谐 各级调谐在不同频率上 一、同步调谐放大器Au1Au2Aunuiuof0f0f0总电压放大倍数：unuuuAAAA 21谐振时总电压放大倍数：nuuuuAAAA020100 O f 0uuAA1.00.707级数增多

11、总通频带：)(12)(7.07.01BWBWnn 矩形参数：121100)(111.0 nnnK)(51.0)(7.037.0BWBW 74.3)(31.0 K二、双参差调谐放大器Au1Au2uiuof1=f0+ff2=f0 fuAf uAf02uAf21uAf1总幅频特性更接近于矩形，选择性比单调谐放大器好2.3.1 集中选频滤波器一、陶瓷滤波器1.材料和工艺材料：锆钛酸铅陶瓷Pb(ZrTi)O3 PZT 工艺：陶瓷焙烧 片状 两面涂银浆高压极化 2.特性：压电效应外加交变电压的频率等于晶体固有频率时，机械振动幅度急剧加大的现象。3.符号和等效电路rqC0CqLqCo 压电陶瓷片的固定电容L

12、q 机械振动时的晶体的等效质量Cq 机械振动时的等效弹性系数rq 机械振动时的等效阻尼4.阻抗频率特性和谐振频率f|Z|fPfSrqC0CqLq阻抗频率特性串联谐振频率 21 qqSCLf 并联谐振频率 21 q0q0qPCCCCLf 当 f=fs，|Z|20 (最小)当 f=fp，|Z|1 100 k(最大)5.优缺点优点：Q 较高，能制成不同形状。缺点：选择性不如石英晶体，BW不够宽，生产一致性较差。工作频率：几百 几十MHz6.四端陶瓷滤波器符号：由两个陶瓷片组成由九个陶瓷片组成 当各陶瓷片串、并联谐振频率配合得当，可获得矩形频率特性。r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求滤波器通

13、过465 5 kHz的信号。串臂并臂使 fs1=fp2=465 kHzfp1=465+5 kHz fs2=465 5 kHz465 kHz的信号，串臂谐振阻抗最小,并臂最大,信号通过465+5 kHz信号，串臂谐振阻抗最大，信号通不过465 5 kHz信号，并臂谐振阻抗最小，信号通不过f/kHz|Z|465+54654655二、声表面波滤波器1.结构和材料压电材料基片吸收材料用真空蒸镀在基片表面形成叉指形金属膜电极发端换能器收端换能器RLRsiU+2.特性：电声换能电信号发端换能器声表面波收端换能器电信号3.优点体积小、重量轻、稳定性好、工作频率高、通频带宽、特性一致性好、抗辐射强、矩形系数小

14、(1.2)工作频率：几百 几十MHz2.3.2 集中选频放大器应用举例uo+6V30FZ1647105121112ui 470 H 6V470 H470 H8470 H0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F625603.3 k1.2 k1 k4.7 k30 pF0.033F宽带放大器并联谐振回路作 业 2-7 2-8 谐振回路 小信号谐振放大器 集中选频放大器主要要求：掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的影响掌握变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗变换电路及其阻抗变换的计算，2.1 谐振回路总结总

15、结OZ RP阻抗幅频特性O90-90阻抗相频特性0 1 0，LC rCLRZ p BW0.7=f 0/QLrCLCRp=L/rCZ并联谐振回路及其特性CLCL 001 PRrQ 信号源及负载对谐振回路的影响LrUs.CRLRS=RL/RS/RPLIs.CRTssRU有载品质因数：CL TT RQ空载品质因数：RT Rp信号源及负载使回路品质因数下降,通频带变宽，选择性变差CL P RQ 信号源内阻及负载电阻使回路品质因数下降,导致回路的通频带变宽，选择性变差。采用阻抗变换电路，可减小信号源内阻及负载电阻对忽略的影响。L11U2URLRL1I2IL2N1N2+N1N2L11U2URLRL1IL2+123M2IC11U2URLRLC2+L2LRnR 21NNn 221NNNn 121CCCn 小变大若将RL 无接在1、3端输入电压加在2、3端：2LLnRR 大变小2.3 集中选频放大器组成：集成宽带放大器 集中选频滤波器主要要求：了解集中选频放大器的构成和优点了解陶瓷滤波器和声表面波滤波器