1、 2.1 谐振回路谐振回路 2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器 2.3 集中选频放大器集中选频放大器 本章小结本章小结2.1 谐振回路谐振回路作用：选择信号；阻抗变换。作用：选择信号；阻抗变换。应用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等应用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等主要要求：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。掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算。理解回路理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的影响。值、信号源、负载等对回路特性的影响。了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用了解变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗阻抗变换电路及其阻抗变换的
2、关系。变换电路及其阻抗变换的关系。2.1 谐振回路谐振回路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Is.LCIs.LrCZ+Uo CL/1 当当时，回路并联谐振时，回路并联谐振谐振频率：谐振频率：1 0，LC 谐振阻抗：谐振阻抗：CrLRZ pCLrCLrIUZjjjjso/1)/1)()/1(j/CLrCL 21 0LC f 引入品质因数引入品质因数Q，它反映谐振回路损耗的大小，它反映谐振回路损耗的大小CrrLQ001Q 定义为：定义为：回路等效损耗电阻回路等效损耗电阻抗抗回路谐振时的感抗或容回路谐振时的感抗或容
3、定义参数定义参数 CL ，称为，称为LC回路的特性阻抗回路的特性阻抗 则可得则可得 CL001空载品质因数，固有品质因数空载品质因数，固有品质因数PRrQ)/(j100p QRrCLrCLCLrCLZ)/1(j1/)/1(j/因此因此通常，谐振回路研究通常，谐振回路研究0p2j1QRZ20p21）（QRZ )2arctan0 Q（则可得则可得0022000令OZ RP 幅频特性曲线幅频特性曲线 O 90-90相频特性曲线相频特性曲线0OZ RP 幅频特性曲线幅频特性曲线 O 90-90相频特性曲线相频特性曲线0Q增大增大Q增大增大-90o 1/C2,可忽略可忽略RL 的分流的分流,则得则得22
4、121/1/1/1CCCUUjjj 121CCC 12121CCCUUn 例例2.1.3 下图中，线圈匝数下图中，线圈匝数 N12=10 匝，匝，N13=50 匝，匝，N45=5 匝，匝，L13=8.4 m mH,C=51 pF,Q=100,Is=1 mA,Rs=10 kW W,RL=2.5 kW W,求有载品质因数求有载品质因数Qe、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压、谐振输出电压Uo。S21213s21sRNNRnR）（Wk1010502 ）（=250 kW WL24513L22LRNNRnR）（Wk25.2550 ）（=250 kW W解：解：将将Is、RS、RL均折算到并联谐振回路
5、均折算到并联谐振回路1-3两端两端1261051/104.8100 CLQR/13p kW W=40.6 kW WRe=Rs/Rp/RL=30.6 kW W13eeLCRQ 75104.81051106.306123 103kHzHz 751051104.82115607.0 eQfBW12sosUIUI o12ss UUII s1312IUU 5mA11s1 InmA 2.02213nUnUU ooV3es106.02.02 nRIV 612.0 由折算前后信号源输出功率相等，可得由折算前后信号源输出功率相等，可得作业：作业：1.LC并联谐振回路有何基本特性并联谐振回路有何基本特性?说明说明
6、Q对对回路特性的影响。回路特性的影响。思考讨论题思考讨论题解：解：并联谐振回路具有谐振特性，当外加信号频率与回路谐并联谐振回路具有谐振特性，当外加信号频率与回路谐振频率相等，即回路调谐时，回路两端输出电压为最大，且振频率相等，即回路调谐时，回路两端输出电压为最大，且相移为零；当外加频率与回路谐振频率不相等时，即回路失相移为零；当外加频率与回路谐振频率不相等时，即回路失谐时，回路两端输出电压迅速下降，相移值增大。谐时，回路两端输出电压迅速下降，相移值增大。利用回路的谐振特性，通过调谐，可以从各种不同信号利用回路的谐振特性，通过调谐，可以从各种不同信号频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号，这
7、称为谐频率的信号总和中选出有用信号、滤除无用信号，这称为谐振回路的选频作用。振回路的选频作用。当谐振回路当谐振回路Q值越大，回路谐振频率越尖锐，其选频作用值越大，回路谐振频率越尖锐，其选频作用越好，但通频带将会变窄。越好，但通频带将会变窄。思考讨论题思考讨论题2.并联谐振回路的品质因数是否越大越好？说明如何选择并联并联谐振回路的品质因数是否越大越好？说明如何选择并联谐振回路的有载品质因数谐振回路的有载品质因数Qe的大小。的大小。解：解：并联谐振回路的品质因数不是越大越好。因为并联谐振回路的品质因数不是越大越好。因为Qe值增大值增大后虽然抑制带外干扰信号能力增强，但通频带也随之变小，后虽然抑制带
8、外干扰信号能力增强，但通频带也随之变小，因此，在实际应用中，为了保证有良好的选择性，应在满足因此，在实际应用中，为了保证有良好的选择性，应在满足通频带的要求下，力求增大回路的有载品质因数，即可按通频带的要求下，力求增大回路的有载品质因数，即可按Qe f0/BW0.7来选择回路的有载品质因数。来选择回路的有载品质因数。2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器 指指以以谐振回路为选频网络谐振回路为选频网络的高频小信号放大器，也称小信的高频小信号放大器，也称小信号调谐放大器。号调谐放大器。2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器主要要求：主要要求：掌握单调谐回路谐振放大器的组成、工作原理掌握单调谐回
9、路谐振放大器的组成、工作原理和性能特点和性能特点，了解其主要性能指标。，了解其主要性能指标。了解多级单谐振回路谐振放大器。了解多级单谐振回路谐振放大器。了解谐振放大器的稳定性。了解谐振放大器的稳定性。2.2.1 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器保证晶体管工保证晶体管工作在甲类状态作在甲类状态晶体管的输出及负载电阻晶体管的输出及负载电阻均通过阻抗变换电路接入。均通过阻抗变换电路接入。一、一、工作原理工作原理GieCie imUgGoeCoe21311NNn 自耦变压器匝比自耦变压器匝比变压器初次级匝比变压器初次级匝比45312NNn 小信号电路模型小信号电路模型gmIEQmA/26mV变
10、换后电路模型变换后电路模型CieGie1mnUgi 21oenG21oenCCPG13LiU21LnG0.2.oUnU 回路的有载谐振电导回路的有载谐振电导22L21oepenGnGGGe21mio0GnngUUAu)2(110e0ffQAAuu当当LC并联谐振回路调谐在输入信号频率上时，回路产生谐振，并联谐振回路调谐在输入信号频率上时，回路产生谐振，放大器输出电压最大，电压增益也最大，谐振电压增益为放大器输出电压最大，电压增益也最大，谐振电压增益为放大器的增益频率特性放大器的增益频率特性增益频率特性曲线增益频率特性曲线BW0.7=f0/Qe，K0.1=10，选择性较差。选择性较差。作业：作业
11、：二、单调谐放大器稳定性的提高二、单调谐放大器稳定性的提高和输入间形成内反馈。高频工作时仍能使输出，其值虽然很小，但间存在结电容晶体管bcCCB谐振回路阻抗随频率剧烈变化的特性使这种内反馈随频率变谐振回路阻抗随频率剧烈变化的特性使这种内反馈随频率变化而剧烈变化，化而剧烈变化，使放大器的幅频特性发生变形，增益、通频使放大器的幅频特性发生变形，增益、通频带、选择性等都发生变化，严重时会在某频率点满足自激条带、选择性等都发生变化，严重时会在某频率点满足自激条件，产生自激振荡。因此会导致放大器工作不稳定。件，产生自激振荡。因此会导致放大器工作不稳定。为减小内反馈的影响，提高谐振放大器工作稳定性，常采用
12、为减小内反馈的影响，提高谐振放大器工作稳定性，常采用共射共射-共基组合电路构成调谐放大器。共基组合电路构成调谐放大器。共基电路共基电路输入阻抗很小，输入阻抗很小，使共射电路的输出小，因此通使共射电路的输出小，因此通过内反馈对输入端产生的影响过内反馈对输入端产生的影响小，故可提高稳定性。小，故可提高稳定性。2.2.2 多级单调谐回路谐振放大器多级单调谐回路谐振放大器 unuuuAAAA21 nuuuuAAAA002010一、同步调谐放大器一、同步调谐放大器每级谐振回路均调谐在同一频率上每级谐振回路均调谐在同一频率上 各级谐振回路调谐在不同频率上各级谐振回路调谐在不同频率上 同步调谐放大器同步调谐
13、放大器 参差调谐放大器参差调谐放大器 总电压放大倍数总电压放大倍数)dB()dB()dB()dB(002010nuuuuAAAA 谐振时总电压放大倍数谐振时总电压放大倍数以分贝表示谐振时总电压增益，则以分贝表示谐振时总电压增益，则多级同步调谐放大器增益特性曲线多级同步调谐放大器增益特性曲线级数越多，则谐振增益越大，选择性越好，通频带越窄。级数越多，则谐振增益越大，选择性越好，通频带越窄。每级的通频带比总的通频带宽。每级的通频带比总的通频带宽。二、双参差调谐放大器二、双参差调谐放大器单级幅频特性单级幅频特性合成幅频特性合成幅频特性调谐到略调谐到略高于信号高于信号中心频率中心频率调谐到略调谐到略低
14、于信号低于信号中心频率中心频率f1=f0+ff2=f0-f总幅频特性更接近于矩形，选择性比单调谐放大器好。总幅频特性更接近于矩形，选择性比单调谐放大器好。每两级为一组，组内各级调谐在不同频率上，如此级联组每两级为一组，组内各级调谐在不同频率上，如此级联组成的多级放大器称为双参差调谐放大器。成的多级放大器称为双参差调谐放大器。2.3 集中选频放大器集中选频放大器主要要求：主要要求：了解集中选频放大器的组成和性能特点了解集中选频放大器的组成和性能特点了解了解陶瓷滤波器和声表面波滤波器的工作原理陶瓷滤波器和声表面波滤波器的工作原理2.3.1 集中选频滤波器集中选频滤波器一、一、陶瓷滤波器陶瓷滤波器工
15、艺：工艺：陶瓷焙烧陶瓷焙烧 片状片状 两面涂银两面涂银直流高压极化直流高压极化 具有具有压电效应压电效应 当陶瓷片发生机械变形时，当陶瓷片发生机械变形时，其表面会产生电荷，两电极间产其表面会产生电荷，两电极间产生电压；而当陶瓷片两电极间加生电压；而当陶瓷片两电极间加上电压时，它会产生机械变形。上电压时，它会产生机械变形。当外加交变电压的频率等于陶瓷片固有频率时，机械当外加交变电压的频率等于陶瓷片固有频率时，机械振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，振动幅度最大，陶瓷片表面产生电荷量的变化也最大，在外电路中产生的电流也最大，其作用类似于串联谐振回路。在外电路中产生的电流也最大，其作用类
16、似于串联谐振回路。材料：材料：由锆钛酸铅陶瓷材料制成由锆钛酸铅陶瓷材料制成电路符号和等效电路电路符号和等效电路Co 压电陶瓷片的固定电容压电陶瓷片的固定电容Lq 机械振动时的晶体的等效质量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机械振动时的等效弹性系数rq 机械振动时的等效阻尼机械振动时的等效阻尼阻抗频率特性阻抗频率特性串联谐振频率串联谐振频率 21 qqSCLf 并联谐振频率并联谐振频率 21 q0q0qPCCCCLf 等效阻抗等效阻抗 20 W W，最小。，最小。等效阻抗最大。等效阻抗最大。构成四端陶瓷滤波器，构成四端陶瓷滤波器，Q值比一般值比一般LC回路的高，可获得接回路
17、的高，可获得接近矩形的幅频特性。下图分别为由两个和近矩形的幅频特性。下图分别为由两个和9个陶瓷片组成个陶瓷片组成的四端陶瓷滤波器。的四端陶瓷滤波器。陶瓷滤波器：工作频率为陶瓷滤波器：工作频率为 几百几百kHz 几十几十MHz 使用时，其输入阻抗须与信号源阻抗匹配使用时，其输入阻抗须与信号源阻抗匹配 其输出阻抗须与负载阻抗匹配。其输出阻抗须与负载阻抗匹配。优点：优点：体积小、成本低、受外界影响小。体积小、成本低、受外界影响小。缺点：缺点：频率特性较难控制，生产一致性较差，频率特性较难控制，生产一致性较差，BW不够宽。不够宽。石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似，但石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器相似
18、，但Q值高很多，因值高很多，因此频率特性好，但价格较高。此频率特性好，但价格较高。二、二、声表面波滤波器声表面波滤波器 声表面波滤波器优点声表面波滤波器优点：体积小、重量轻、性能稳定、特性一致性好、工作频体积小、重量轻、性能稳定、特性一致性好、工作频率高（几率高（几MHz几几GHz）、通频带宽、抗辐射能力强、）、通频带宽、抗辐射能力强、动态范围大等。动态范围大等。实用的声表面波滤波器的矩形系数可小于实用的声表面波滤波器的矩形系数可小于1.2，相对，相对带宽可达带宽可达50%。声表面波滤波器是声表面波（用声表面波滤波器是声表面波（用SAW 表示）器件的表示）器件的一种。一种。SAW 器件是一种利
19、用弹性固体表面传播机械振动器件是一种利用弹性固体表面传播机械振动波的器件。波的器件。它以铌酸它以铌酸锂、锆钛酸铅和锂、锆钛酸铅和石英等压电材料石英等压电材料为基片，利用真为基片，利用真空蒸镀法，在基空蒸镀法，在基片表面形成叉指片表面形成叉指形金属膜电极，形金属膜电极，称为叉指电极。称为叉指电极。加输入信号时，叉指电极间便产生交变电场，由于压电效加输入信号时，叉指电极间便产生交变电场，由于压电效应的作用，使基片表面产生弹性形变，应的作用，使基片表面产生弹性形变，激发出与输入信号同频激发出与输入信号同频率的声表面波，它沿基片表面传播至收端率的声表面波，它沿基片表面传播至收端，由于压电效应的作，由于
20、压电效应的作用，在收端的叉指电极间得到电信号，并传送给负载。用，在收端的叉指电极间得到电信号，并传送给负载。声表面波滤波器的结构与工作原理声表面波滤波器的结构与工作原理2.3.2 集中选频放大器应用举例集中选频放大器应用举例输入端变压器耦合输入端变压器耦合射极输出器射极输出器实现阻实现阻抗匹配抗匹配展宽通频带展宽通频带陶瓷滤波器选频放大器陶瓷滤波器选频放大器 并联谐振回路调谐在陶瓷滤波器主谐振频率上，以消除并联谐振回路调谐在陶瓷滤波器主谐振频率上，以消除陶瓷滤波器通带外出现的小谐振峰。陶瓷滤波器通带外出现的小谐振峰。声表面波滤波器选频放大器声表面波滤波器选频放大器L1 与分布电容并联谐振于中心
21、频率。与分布电容并联谐振于中心频率。L2、L3为匹配电感，用于抵消为匹配电感，用于抵消SAWF 输入、输出端分布电容的输入、输出端分布电容的影响，以实现阻抗匹配。影响，以实现阻抗匹配。C1、C2、C3 均为隔直耦合电容。均为隔直耦合电容。R2、C4 为电源去耦滤波电路。为电源去耦滤波电路。本章小结本章小结LC 谐振回路具有选频作用。回路谐振时，回路阻抗为纯电谐振回路具有选频作用。回路谐振时，回路阻抗为纯电阻，可获得最大电压输出；当回路失谐时，输出电压迅速阻，可获得最大电压输出；当回路失谐时，输出电压迅速减小。回路的品质因数越高，回路谐振曲线就越尖锐，选减小。回路的品质因数越高，回路谐振曲线就越
22、尖锐，选择性越好，但通频带越窄。择性越好，但通频带越窄。LC并联并联谐振回路在谐振时阻抗最大且相移为零，呈纯电谐振回路在谐振时阻抗最大且相移为零，呈纯电阻；当阻；当 0时，时，阻抗相移小于零（最大负值趋于阻抗相移小于零（最大负值趋于-90），），回路呈容性。回路呈容性。信号源和负载会使回路的有载品质因数下降，选择性变坏，信号源和负载会使回路的有载品质因数下降，选择性变坏，同时使回路谐振频率产生偏移。为了减小信号源和负载对回同时使回路谐振频率产生偏移。为了减小信号源和负载对回路的影响，常采用变压器、电感分压器、电容分压器等阻抗路的影响，常采用变压器、电感分压器、电容分压器等阻抗变换电路。变换电路
23、。小信号谐振放大器由放大器件和小信号谐振放大器由放大器件和LC 谐振回路组成，具有选谐振回路组成，具有选频放大作用，工作在甲类。主要技术指标有谐振增益、通频频放大作用，工作在甲类。主要技术指标有谐振增益、通频带、选择性。带、选择性。通频带和选择性是互相制约的，用以综合说明通频带和选择性是互相制约的，用以综合说明通频带和选择性的参数是矩形系数，它越接近通频带和选择性的参数是矩形系数，它越接近1越好。越好。单调谐放大器的性能与谐振回路的特性有密切关系。回路的单调谐放大器的性能与谐振回路的特性有密切关系。回路的品质因数越高，放大器的谐振增益就越大，选择性越好，但品质因数越高，放大器的谐振增益就越大，
24、选择性越好，但通频带会变窄。在满足通频带的前提下，应尽量增大回路品通频带会变窄。在满足通频带的前提下，应尽量增大回路品质因数。质因数。由于晶体管结电容的内反馈和电路中的寄生反馈，加之回路由于晶体管结电容的内反馈和电路中的寄生反馈，加之回路阻抗特性随频率的剧烈变化，易使谐振放大器工作不稳定，阻抗特性随频率的剧烈变化，易使谐振放大器工作不稳定，因此应采用措施保证放大器工作的稳定性，例如不单纯追求因此应采用措施保证放大器工作的稳定性，例如不单纯追求最大放大量、采用共射最大放大量、采用共射-共基组合电路等。共基组合电路等。集中选频放大器由集成宽带放大器、集中选频滤波器构成，集中选频放大器由集成宽带放大器、集中选频滤波器构成，它具有接近理想矩形的幅频特性。它具有接近理想矩形的幅频特性。
