高频小信号谐振放大器ppt课件

1、 LC选频网络由电感线圈和电容组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系选频网络由电感线圈和电容组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称谐振回路。振回路。谐振回路按电路的形式分为：谐振回路按电路的形式分为：1.串联谐振回路串联谐振回路2.并联谐振回路并联谐振回路3.耦合谐振回路

2、耦合谐振回路1.1 LC选频网络 用途：用途：1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络在调制、变频、解调充当选频网络 本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐 振特性和频率特性。振特性和频率特性。1.1.1 选频网络的基本特性 要求选频电路的通频带宽度与传输信号有效频谱宽度相一致。理想的选频电路通频带要求选频电路的通频带宽度与传输信号有效频谱宽度相一致。理想的选频电路通频带内的幅频特性内的幅频特性fof1f2理想实际(f)=H(f )

3、 / H(fo)f0.40.60.81.00.200df)f(dH 通频带外的幅频特性应满足通频带外的幅频特性应满足0)f(H 理想的幅频特性应是矩形，既是一个关于频理想的幅频特性应是矩形，既是一个关于频率的矩形窗函数。率的矩形窗函数。 矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能是接矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形近矩形 矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形是接近矩形 定义矩形系数定义矩形系数K0.

4、1表示选择性：表示选择性： 7.01.01.0f2f2K 2f0.7称为通频带称为通频带 ：7 .00212f2)ff(2ffB 显然，理想选频电路的矩形系数显然，理想选频电路的矩形系数K0.1=1，而实际选频电路的矩形系数均大于，而实际选频电路的矩形系数均大于1。fof1f22f0.72f0.1理想实际(f)=H(f ) / H(fo)f0.40.60.81.00.20 另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选频电路的相频特性应满足另外，为不引入信号的相位失真，要求在通频带范围内选频电路的相频特性应满足 df)f(d 即理想条件下信号有效频带宽度内的各即理想条件下信号有效频带宽度内

5、的各频率分量都延迟一个相同时间频率分量都延迟一个相同时间，这样才，这样才能保证输出信号中各频率分量之间的相对能保证输出信号中各频率分量之间的相对关系与输入信号完全相同。关系与输入信号完全相同。 +/2(f)f- /20理想理想实际实际o+/2(f)f-/20-ofof1f22f07理想理想实际实际1.1.2 LC 选频回路 LC 谐谐振振回回路路分分为为：电电路路特特点点：谐谐 振振 特特 性性选选 频频 特特 性性并并 联联 LC 谐谐 振振 回回 路路 串串 联联 LC 谐谐 振振 回回 路路 RpLCRSiSRLCRSiSCRLRp RLCRSuS 串联串联 LC谐振回路谐振回路RLCR

6、SuSCjLjRZ1s )CL( jR1 jXR RLCRSuSZS（注注意意：LR )C1L(X 串联串联LC谐振回路谐振回路RLCRSuS3 回回路路谐谐振振特特性性RZso (3) 谐谐振振频频率率：由由于于，0X 即即，0 C1L0 =0LC10 LC21f0 SOZjXR)C1L( jRZSOS RLCRSuS4 品品质质因因数数物物理理意意义义：iiRiLiQ2io2i =RLo =RiC/i2io2i =RC10 RLCRSuS又又由由于于: QRLo ，而而 o2o2oo)( = oo0)( o2 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性jXRZS C1jLjR )C1L( jR

7、)(RLj1Rooo 其其中中：o )2jQ1(RZos )j1(R jseZ RLCRSuS2s1RZ o SZ电容性电容性电感性电感性R6谐谐振振曲曲线线定定义义： 回回路路电电流流与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系常常用用的的谐谐振振曲曲线线为为归归一一化化谐谐振振曲曲线线，即即为为 sosssioisZuZuii 211 Q2 Q1Q11OQ2SOQ1Q2S 同样定义串联谐振回路端电流的相位为同样定义串联谐振回路端电流的相位为 1Stg ssoZZ)1 (jRR7 谐谐振振时时电电压压与与电电流流的的关关系系串串联联 谐谐振振回回路路： Ruiii （取取最最大大值值） 电电 感

8、感 端端 电电 压压 ： iooiLuRLjLjiu =ijQu 电电容容端端电电压压：ioioCicjQuCRujj1iu RLCRSuS+ uC - -+ uL - -ii+ui- -+uR- -8 通通频频带带串串联联 谐谐振振回回路路：21iiioi 211结结论论：Q值值越越大大频频带带越越窄窄，回回路路损损耗耗越越小小。 ioiii o 121矩形系数:7.01.01.022ffK=9.969 信信号号源源内内阻阻及及负负载载对对回回路路的的影影响响当当考考虑虑到到信信号号源源内内阻阻sR及及负负载载lR对对回回路路的的影影响响时时串串联联 谐谐振振回回路路 Q 值值：LsoLRR

9、RLQ 两两者者相相比比较较下下降降，因因此此通通频频带带加加宽宽，选选择择性性变变坏坏。RLCRSuSRL并联并联LC谐振回路谐振回路RpLCRSiSRLCRSiSCRLRp 并联并联 LC谐振回路谐振回路RLCRSiS2 回回路路阻阻抗抗Cj1LjRCj1)LjR(Zp )C1L( jRCL jXRCL （注注意意：LR )C1L(X ZPRLCRSiS3 回回路路谐谐振振特特性性 (2)并并联联谐谐振振阻阻抗抗CRLZpo =pR （呈呈纯纯电电阻阻，且且取取最最大大值值） (3) 谐谐振振频频率率：由由于于，0X 即即，0 C1L0 =0LC10 LC21f0 RpLCRSiSjXRC

10、LZP POZRpLCRSiS4 品品质质因因数数物物理理意意义义：P2io2iR/uL/uQ =LRoP +ui-=p2io2iR/uCu =poCR opp2jQ1RZ RLCRSiS又又由由于于: QRLo ，而而 o2o2oo)( = oo0)( o2 )(RLj1Rooop 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性jXRCLZp )1(1/CLRLjRCL )CL1(RLj1Rp 其其中中：o j1Rp jpeZ opp2jQ1RZ j1Rp PjpeZ 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性RLCRSiS 2pp1RZ 1ptg 5 回回路路阻阻抗抗频频率率特特性性 2pp1RZ 1pt

11、g o PZ讨讨论论：(1) 当当o ，即即CL1o ， 即即CL10 有有0电容性电容性Rp6谐谐振振曲曲线线定定义义：回回路路电电压压与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系常常用用的的谐谐振振曲曲线线为为归归一一化化谐谐振振曲曲线线，即即为为 poipiioipZiZiuu 211 Q2 Q1Q11OQ2P OQ1Q2P 同样定义并联谐振回路端电压的相位为同样定义并联谐振回路端电压的相位为 1Ptg ppRjR)1 (7 谐谐振振时时电电压压与与电电流流的的关关系系并并联联 谐谐振振回回路路：o ，piiRiu （取取最最大大值值） 电电感感支支路路电电流流：iiopoiLjQiiLRj

12、Ljui 电电容容支支路路电电流流：ipooiciCRjCjui =ijQi RpLCRSiSiiiCiRiL+ui- -8 通通频频带带定定义义：21uuioi 令：211 所所对对应应的的频频率率范范围围。结结论论：Q 值值越越大大频频带带越越窄窄，回回路路损损耗耗越越小小。 ioiuu o 121当当考考虑虑到到信信号号源源内内阻阻sR及及负负载载lR对对回回路路的的影影响响时时LR/R/RQoLpsL LRQopO 两两者者相相比比较较下下降降，因因此此通通频频带带加加宽宽，选选择择性性变变坏坏。sR或或LR LQRpLCRSiSRL例例1 设一并联谐振回路，谐振频率设一并联谐振回路，

13、谐振频率f0=10MHz，回路电容，回路电容C50pF，试计算所需的线圈电，试计算所需的线圈电感感L。又若线圈品质因素为。又若线圈品质因素为Q100，试计算回路谐振电阻及回路带宽。若放大器所需的带，试计算回路谐振电阻及回路带宽。若放大器所需的带宽为宽为0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？HCfCL07. 5)2(112020kLQRp8 .311007. 5102100670解：解：（1）计算）计算L值值（2）回路的谐振电阻和带宽）回路的谐振电阻和带宽kHzQfB1000（3）求满足）求满足0.5MHz带宽的并联电阻带宽的并联电阻并R设回路

14、并联电阻为设回路并联电阻为 ，回路有载品质因数为，回路有载品质因数为LQ20105 . 01010 660BfQLpppLRRRRRRLQ并并并0 kR97. 7并将已知条件带入，可得：将已知条件带入，可得：RLCRSiSCj1LjRCj1)LjR(Zp CjLjRZ1s )C1L( jRCL )CL( jR1 jXRCL jXR （注注意意：LR )C1L(X ZPRLCRSuSZSRLCRSuSRLCRSiS (1) 谐谐振振条条件件：当当回回路路总总电电抗抗 X=0 时时，回回路路呈呈谐谐振振状状态态 (2)并并联联谐谐振振阻阻抗抗CRLZpo =pR （呈呈纯纯电电阻阻，且且取取最最大

15、大值值）串串联联谐谐振振阻阻抗抗RZso (3) 谐谐振振频频率率：LC10 LC21f0 RpLCRSiSSOZjXRCLZP jXR)C1L( jRZSOS POZRLCRSuSRpLCRSiSP2io2iR/uL/uQ =LRoP +ui-iiRiLiQ2io2i =RLo =p2io2iR/uCu =poCR =RiC/i2io2i =RC10 （请请注注意意：R 与与 RP的的关关系系）CRLRp RLCRSuSRLCRSiS)(RLj1Rooop jXRCLZp jXRZS )1(1/CLRLjRCL )CL1(RLj1Rp C1jLjR )C1L( jR )(RLj1Rooo o

16、pp2jQ1RZ j1Rp PjpeZ )2jQ1(RZos )j1(R SjseZ RLCRSuSRLCRSiS 2pp1RZ 2s1RZ 1ptg 1stg 2pp1RZ 2s1RZ 1ptg 1stg o PZ o SZ讨讨论论：(1) 当当o ，即即CL1o ， 即即CL10 有有00p并并联联 LC谐谐振振回回路路呈呈电电容容性性，0s 串串联联 LC谐谐振振回回路路呈呈电电感感性性电容性电容性电感性电感性RpR6谐谐振振曲曲线线定定义义：并并联联 谐谐振振回回路路：回回路路电电压压与与工工作作频频率率之之间间的的关关系系串串联联 谐谐振振回回路路： 回回路路电电流流与与工工作作频频

17、率率之之间间的的关关系系常常用用的的谐谐振振曲曲线线为为归归一一化化谐谐振振曲曲线线，即即为为 poipiioipZiZiuu 211 sosssioisZuZuii 211 Q2 Q1Q11OQ2或或P S OQ1Q2PS或或 同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为1tgS并并联联 谐谐振振回回路路：o ，piiRiu （取取最最大大值值） 电电感感支支路路电电流流：iiopoiLjQiiLRjLjui 电电容容支支路路电电流流：ipooiciCRjCjui =ijQi 串串联联 谐谐振振回回路路： Ruiii （取取最最大大值值

18、） 电电 感感 端端 电电 压压 ： iooiLuRLjLjiu =ijQu 电电容容端端电电压压：ioioCicjQuCRujj1iu RpLCRSiSiiiCiRiL+ui- -RLCRSuS+ uC - -+ uL - -ii+ui- -+uR- -定定义义：并并联联 谐谐振振回回路路：21uuioi 令：211 串串联联 谐谐振振回回路路：21iiioi 211 所所 对对 应应 的的 频频 率率 范范 围围 。由由定定义义可可得得：12Qo Q2Bo 或或Qfo 结结论论：Q 值值越越大大频频带带越越窄窄，回回路路损损耗耗越越小小。 ioiuu o 121ioiii o 121当当

19、考考 虑虑 到到 信信 号号 源源 内内 阻阻sR及及 负负 载载lR对对 回回 路路 的的 影影 响响 时时并并联联 谐谐振振回回路路的的有有载载 Q 值值：LR/R/RQoLpsL 空空 载载 时时 的的 Q 值值LRQopO 串串 联联 谐谐 振振 回回 路路 Q 值值 ：LsoLRRRLQ 两两者者相相比比较较下下降降，因因此此通通频频带带加加宽宽，选选择择性性变变坏坏。sR或或LRLQsR或或LRLQRpLCRSiSRLRLCRSuSRL例例2(2(习题习题1.2)1.2)：串联回路串联回路如下如下图所示。图所示。 信号源频率 f=1MHz。电压振幅 V=0.1V。将1-1端短接，电

20、容C 调到100pF时谐振。此时，电容 C 两端的电压为10V。如1-1端开路再串接一阻抗 Z （电阻和电容串联），则回路失谐，电容 C 调到200pF时重新谐振。此时，电容 C 两端的电压为2.5V。试求：线圈的电感 L，回路品质因数 Q 以及未知阻抗 Z 。1MHz0.1V11LRCVZ1226202010100)10102(1)2(11 CfCL解：（解：（1）计算）计算L值值（2）空载品质因数和有载品质因数）空载品质因数和有载品质因数1001 . 0100 iCUUQ电容：电容：ZZCCCCCpFCZ200501 . 05 . 22 iCLUUQ（3）计算阻抗）计算阻抗LQLR0 回路

21、的谐振电阻回路的谐振电阻00QLR RRRZ ZZCjRZ01 1.1.3 LC 阻抗变换网络 1 1 串、并联等效互换的模型电路串、并联等效互换的模型电路BX1RXR1AABX2R2BX1RXR1AABX2R2等效互换的原则：等效互换的原则：等等效效互互换换前前的的电电路路与与等等效效互互换换后后的的电电路路阻阻抗抗相相等等22221X1jXR)jX(RjX)RR( 22222222222222XRXRjXRXR 虚虚部部： 22222221XRXRX 2 2 等等效效互互换换原原理理分分析析得得结结果果为为： )Q1)(RR(R21LX12 BX1RXR1AABX2R22 2 等等效效互互

22、换换原原理理分分析析 1221LX12XXQ)RR(RX111LRRXQ 结结果果表表明明：RCL)RL(R)Q(RR121o21LP LC10 注意：注意：RL1CRSiSL2RpCRSiS二二 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路 RL 假设初级电感线圈的圈数为假设初级电感线圈的圈数为N1，次级圈数为，次级圈数为N2，且初次间全耦合，且初次间全耦合(k=1)，线圈损，线圈损耗忽略不计，则等效到初级回路的电阻耗忽略不计，则等效到初级回路的电阻RL上所消耗的功率应和次级负载上所消耗的功率应和次级负载RL上所消上所消耗功率相等耗功率相等 gRgRgCgCLR1L1L2L121LR1N2N1121

23、V2VgIgILRVP222211LRVP 12PP 2122LLRVRV221221NNVVRRLLLLRNNR221从从功率功率等效角度证明：等效角度证明：理想变压器无损耗：理想变压器无损耗：gRgRgCgCLR1L1L2L121LR1N2N1121V2VgIgI 二二 变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路 可通过改变可通过改变 比值调整比值调整RL的大小。的大小。 21NN三三 回路抽头的阻抗变换回路抽头的阻抗变换1 1 常常用用的的抽抽头头振振荡荡回回路路 电电感感抽抽头头部部分分接接入入电电容容分分压压部部分分接接入入L2L1CL2L1CRLC2C1LLC2C1RL典典型型实实用用电

24、电路路：2 2 等等效效电电路路：在在电电路路的的定定量量分分析析中中常常把把部部分分接接入入的的外外电电路路等等效效到到并并联联回回路路两两端端。其其中中：2121CCCCC ， 有有互互感感无无互互感感M2LLLLL2121iSRSL1C2C1RLiSRSL2L1C2C1RLabbacdcdL2LCRLRS iS LCRLRS iS ababiSRSL2L1C2C1RLacbdiS RS LCRLab LLSSSSRuuRiuuiRuuR1)(1)(1)(12abdbabcb2abcb3 3 等等效效原原则则：等等效效电电路路与与原原电电路路功功率率相相等等 LLSSSSRuRuuiuiR

25、uRu2db2abcbab2cb2ab L22LS1SS21SGpGipigpg+ucb-+uab-+udb-+uab-定定义义：回路电压部分接入电压 p 1 1 iSRSL2L1C2C1RLacbdiS RS LCRLab 222abdb222abdb)()(puuCCpuuLL3 3 等等效效原原则则：等等效效电电路路与与原原电电路路功功率率相相等等 CjuCjuLjuLju 112db2ab2db2ab CpCLpL22221+ucb-+uab-+udb-+uab-iSRSL2L1C2C1RLacbd定定 义义 ：回路电压部分接入电压 p1iS ； iC iR 4 4 接接入入系系数数（

26、抽抽头头系系数数）p电容分压的回路电容分压的回路 CCuup 111abdb = =1CC 212CCC 其其中中2121CCCCC iSRSL2L1C2C1RLacbdiLiSiCiR例例4 应用部分接入法的选频电路应用部分接入法的选频电路接入系数接入系数,2111CCCp2122LLLp22pRRLL21pRRggggIpI1/LgPRRRRLRQL0对回路有有载品质因数载品质因数影响明显减小。gI 例5 如图，如图， 抽头回路由电流源激励抽头回路由电流源激励, 忽略回路本身的固有损耗忽略回路本身的固有损耗, 试求回路两端电压试求回路两端电压u(t)的表的表示式及回路带宽。示式及回路带宽。

27、 C2C12000 pF500R12000 pF10 HLi Icos 107tI1 mAu1(t) 解 由于忽略了回路本身的固有损耗由于忽略了回路本身的固有损耗, 因此可以认为因此可以认为Q。 由图可知由图可知, 回路电容为回路电容为pFCCCCC10002121 谐振角频率为 sradLC/10170 电阻R1的接入系数5 . 0211 CCCp等效到回路两端的电阻为 2000112RpR由于回路两端电压由于回路两端电压u(t)与与i(t)同相同相, 电压振幅电压振幅U=IR=2 V, 故故 tVtu710cos2)( 输出电压为 回路有载品质因数 回路带宽 2010020000 LRQL

28、 sradQBL/10550 tVtputu7110cos)()( 例例6 如图所示并联谐振回路，信号源与负载都为部分接入。已知如图所示并联谐振回路，信号源与负载都为部分接入。已知RS、RL，并知回路参数，并知回路参数L、C1、C2和空载品质因数和空载品质因数Q0，求（，求（1）fo与与B ；（；（2）RL不变，要求总负载与信号源匹配，如不变，要求总负载与信号源匹配，如何调整回路参数？何调整回路参数？题意分析：题意分析：并联谐振回路是高频电路中的并联谐振回路是高频电路中的最基本、最重要的电路之一，掌握其基本最基本、最重要的电路之一，掌握其基本参数与特性非常重要。对这些内容一定要参数与特性非常重

29、要。对这些内容一定要十分熟练。本题的主要目的就是考查这部十分熟练。本题的主要目的就是考查这部分内容。另外，题目考查的内容还有抽头分内容。另外，题目考查的内容还有抽头接入回路、接入系数、阻抗变换和匹配的接入回路、接入系数、阻抗变换和匹配的概念。在求带宽（通频带）时还要注意有概念。在求带宽（通频带）时还要注意有载载QL值和空（无）载值和空（无）载Q0值的区别。值的区别。iSRSL1L2C1C2RLacbd2121CCCCC LCf 210 00)(QfB 空空载载211222/1/1CCCCCCCp 22pRRLL 计算fo与B再考虑有载时的情况。这里先不考虑信号源，设RL对回路的接入系数为p2

30、，则:LR把RL折合到回路两端，变为 对于 ，先考虑空载时的情况：B解：解：iSRSL1L2C1C2RLacbdLQRp00 )(/22002200pRLQpRLQRRRLLLpp )(22002200pRLQpRQLRQLLpL LQfB0)(有载有载回路本身的并联谐振电阻LR它与并联，构成总的回路负载因此，有载QL值为 iSRSL1L2C1C2RLacbdiS RS LCRpab若考虑若考虑sRsRB时，也可以求得考虑时，也可以求得考虑影响后的回路带宽影响后的回路带宽ppRpR 21 若要使Rp与Rs匹配，即Rp=Rs，需调整Rp。由于RL不变，Rp中可调整的参数有p1、p2、Q0和L。但

31、实际上L及Q0一般不变，而且回路f0也不能变。2. 设信号源对回路的接入系数为p1，则总负载折合到信号源处为：讨论：一般地，阻抗变换时，由回路的低端折合到高端（部分接入到全接入）电阻增加讨论：一般地，阻抗变换时，由回路的低端折合到高端（部分接入到全接入）电阻增加，即除以，即除以p2（因为（因为p通常不大于通常不大于1）。反之，乘以）。反之，乘以p2。计算这类题目时，要特别注意所有。计算这类题目时，要特别注意所有负载对负载对Q值、通频带等参数的影响。值、通频带等参数的影响。iSRSL C R0 ab 因此，可通过调整p1和p2来实现。调整p1就是调整L的抽头位置，调整p2就是调整C1和C2。需要

32、注意的是，调C1和C2时要保持C不变。LLRLQpLRQLLL 0022002212 *1.1.4 双耦合谐振回路及其选频特性双耦合谐振回路及其选频特性 ususisis1 1 耦耦合合回回路路的的常常用用类类型型互互感感耦耦合合回回路路并并联联型型串串 联联 型型电电容容耦耦合合回回路路isis2 2 耦耦合合谐谐振振回回路路谐谐振振曲曲线线的的通通用用表表示示式式2222max2m24)1(2uu +u2m- 这这是是耦耦合合谐谐振振回回路路谐谐振振曲曲线线的的通通用用表表示示式式，对对任任何何形形式式的的调调谐谐方方式式都都是是适适合合的的。其其中中：称称为为耦耦合合因因数数： QKK称

33、称为为耦耦合合系系数数： )CC)(CC(CKLLMKm2m1m21电容耦合回路：电容耦合回路：互感耦合回路：互感耦合回路：+u2m-2222max224)1 (2 uum 11220 11220 1讨讨论论： 当当1，称称为为临临界界耦耦合合 特特点点，Q1KKC （K KC C称称为为临临界界耦耦合合系系数数） 当当 0时时 ， 当当1，既既CKK 时时，称称为为欠欠耦耦合合状状态态， 则则当当 0 时时：特特性性曲曲线线也也呈呈单单峰峰，但但峰峰值值小小于于 1 1。 当当1，既既CKK 时时，称称为为过过耦耦合合状状态态，特特性性曲曲线线呈呈双双峰峰，特特性性曲曲线线的的最最大大值值应

34、应位位于于1 处处。 若若令令 14)1(2222 可可得得： 22222)2(4)1( 0122 解解得得： 12 12 12 而而在在0 处处，曲曲线线处处于于谷谷值值，其其值值为为：11220 上上式式表表明明，特特性性曲曲线线呈呈双双峰峰，峰峰值值点点分分别别位位于于12 处处 2B 3 3 耦耦合合回回路路的的通通频频带带通通频频带带可可定定义义为为：当当 21时，所对应的广义失谐时，所对应的广义失谐o2Q 中的中的 2为回路的通频带。为回路的通频带。讨讨论论一一个个典典型型的的情情况况：当当1 时，时， 1令令 214)1(222221 即即可可得得：21424 o2Q2 Q22B

35、o 21显显然然，比比单单调调谐谐回回路路通通频频带带Qo要要宽宽，其其谐谐振振曲曲线线的的形形状状也也更更接接近近矩矩形形，具具有有较较好好的的选选择择性性。4 4 矩矩形形系系数数定定义义： 7 .01 .01 .0f2f2K 如如右右图图所所示示，理理想想情情况况下下的的矩矩形形窗窗滤滤波波器器的的矩矩形形系系数数 11 . 0f2 7 . 0f2 1K1 .0 而而单单调调谐谐回回路路的的矩矩形形系系数数95. 9110f2f2K27 . 01 . 01 . 0 双双调调谐谐回回路路的的矩矩形形系系数数，在在临临界界耦耦合合的的情情况况下下为为16.31100f2f2K47 .01 .

36、01 .0 可可见见1 . 0K是是一一个个大大于于或或等等于于1的的数数，其其数数值值越越小小，选选择择性性越越好好，对对应应的的幅幅频频特特性性越越理理想想，矩矩形形系系数数1 . 0K的的理理想想数数值值为为1 。1.2 高频小信号调谐放大器（high frequency small signal amplifiers）概概述述 特特点点： 工工作作频频率率高高，中中心心频频率率几几百百 kHz几几百百 MHz 具具有有选选频频特特性性，一一般般负负载载采采用用谐谐振振回回路路 晶晶体体管管工工作作在在线线性性区区，可可看看成成线线性性元元件件，可可 用用有有源源四四端端网网络络参参数数

37、微微变变等等效效电电路路来来分分析析。主主要要要要求求： （质质量量指指标标）通通频频带带：7 . 0f2B 稳稳定定性性：指指放放大大器器的的工工作作点点，晶晶体体管管参参数数，电电路路元元件件参参数数变变化化时时，放放大大器器的的稳稳定定程程度度。即即当当 IC，UCE Au ,rbe f 元元件件参参数数变变化化 B 噪声系数：噪声系数：希希望望放放大大器器本本身身产产生生的的噪噪声声越越小小越越好好，要要求求噪噪声声系系数数接接近近 1。以以上上这这些些要要求求相相互互之之间间即即有有联联系系又又有有矛矛盾盾，例例如如增增益益和和稳稳定定性性，通通频频带带和和选选择择性性等等。Cber

38、bbCbcrbcrbeubercegm ube1.2.1 晶体管的高频小信号等效模型晶体管的高频小信号等效模型晶晶体体管管的的高高频频小小信信号号等等效效电电路路主主要要有有两两种种表表示示方方法法： 物物理理模模型型等等效效电电路路：混混合合参参数数等等效效电电路路。 网网络络参参数数等等效效电电路路：y 参参数数等等效效电电路路。一一 混混合合参参数数等等效效电电路路注注意意：C bc和和rbb的的存存在在对对晶晶体体管管的的高高频频运运用用的的十十分分不不利利的的。 Cbc将将输输出出交交流流电电流流反反馈馈到到输输入入端端，可可能能会会引引起起放放大大器器自自激激。 rbb在在共共基基

39、电电路路中中会会引引起起高高频频负负载载反反馈馈，降降低低晶晶体体管管的的电电流流放放大大系系数数。 eb rcerbcreeCbeCbcrbbrbecrccbgm ube+u1-+u2-i1i2二二 Y参数等效电路参数等效电路 yieyoeyreuceyfeube输入短路时的输出导纳0uce2oebeuiy 输出短路时的输入导纳0ubebieceuiy +ube-+uce-ibic由由上上可可求求出出各各Y参参数数: 注注意意：以以上上短短路路参参数数为为晶晶体体管管本本身身的的参参数数，只只与与晶晶体体管管的的特特征征有有关关，与与外外电电路路无无关关，又又称称为为内内参参数数。导纳输出短

40、路时的正向转输0ubecfeceuiy 导纳输入短路时的反向转输0ucebrebeuiy ceoebefeccerebeiebofriuyuyiuyuyiuyuyiuyuyi212211yieyoeyreuceyfeube三三 混混合合 参参数数等等效效电电路路与与y参参数数等等效效电电路路的的转转换换四四个个 y 参参数数都都是是复复数数，为为了了计计算算方方便便，可可表表示示为为：oeoeoeieieieCjgyCjgy refejrerejfefeeyyeyy CiegiegoeCoebbebebbbebebierCj)gr1(Cjgy bbebebbbcbcbrerCj)gr1(Cjg

41、y bbebebbbmferCj)gr1(gy bbebebbbebcbmbbcbceoerCj)gr1(CjggrCjgy 四四 晶晶体体管管的的高高频频参参数数1 截截止止频频率率 f2 特特 征征 频频 率率Tf f0 2/0 Tf f1 ffj10 20)ff(1 有有3 最最高高振振荡荡频频率率maxf定定义义：晶晶体体管管的的功功率率增增益益1 pG时时的的工工作作频频率率为为maxf可可以以证证明明：cbebbbmmaxCCr4g21f 以以上上三三个个频频率率参参数数的的大大小小顺顺序序为为： fffT max。1.2.2 高频小信号调谐放大器一一、电电路路结结构构和和工工作作

42、原原理理下下图图为为一一个个典典型型的的共共射射极极高高频频调调谐谐放放大大器器的的实实际际电电路路 1 直直流流偏偏置置电电路路 Rb1Rb2ReEc45123Rb1Rb2ReyLCbCeCB1B2VTLEc2 高高频频交交流流等等效效电电路路放放大大电电路路由由三三部部分分组组成成晶晶体体管管：T输出回路：输出回路：LC 并联谐振回路，并联谐振回路，输出变压器输出变压器 B2,及负载及负载 YL32154B1B2CLyLVT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管45123Rb1Rb2ReyLCbCeCB1B2VTLEc32154yieyoeyreuceyfeubeCyLL+u54-3

43、 放放大大器器 Y 参参数数等等效效电电路路其其中中：ieieieCjgy oeoeoeCjgy LLLCjgy +u31-+u21-32154B1B2CLyLVT32154yieyoeyreuceyfeubeCyLL+u54-+u31-+u21-yLYSyieyreuceyfeubeyoeCiSCp1yfeubegoyfeubeyoeYLyLyfeubeyoe把把晶晶体体管管集集电电极极回回路路和和负负载载Ly折折合合到到振振荡荡回回路路两两端端 beiouuupuuA312 31254oupuu +u54-LjCjguypubefe 1131 +u31-其其 中中 ： L22oe21L22

44、oe21oCpCpCCgpgpgg LLLoeoeoeCjgyCjgy )ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u +u31-p1yfeubep1yfeube+u31-p1yfeubeyLYSyieyreuceyfeubeyoeCiSCp1yfeubego)ff2jQ1(gyppLj1CjgyppAoLfe21fe21u 其其中中： LCfo 21为为调调谐谐放放大大器器的的谐谐振振频频率率。另另外外（常常用用） ，当当谐谐振振时时，off ，0 f +u31-由由上上式式可可以以看看出出：一一般般情情况况下下，放放大大器器在在回回路路调调谐谐时时，输输出出电电压压与与

45、输输入入电电压压之之间间的的相相位位差差并并不不是是180o。)21 (12121oLfefevffjQgyppLjCjgyppA LoeofefeogpgpgyppgyppA22212121 归归一一化化电电压压增增益益为为：22oLo11)ff2Q(11AA 为为放放大大器器谐谐振振曲曲线线。 oAA 如如果果令令21112 oAA即即可可求求出出放放大大器器的的通通频频带带为为：Lo7.0Qff2B 可可见见：QL B1B CfyppgyppAfefevo7 . 021214 CfffCfQCgooLo7 . 07 . 0422 CyppfAfevo 22 217 . 0LoQffB 7

46、 . 02 oAA 17 . 0f2 如如果果令令1 . 02111 . 01 . 0 oLoffQAA 可可 得得 ：Lo21.0Qf110f2 有有195. 9110k21 . 0 说说明明谐谐振振曲曲线线与与矩矩形形相相差差较较远远，选选择择性性较较差差，这这是是单单调调谐谐放放大大器器的的缺缺点点。1 .0f2 例例7 一中频放大器线路如图所示，已知放大器工作频率为 ，回路电容 ，中频变压器接入系数 ， ，线圈品质因数 。晶体管的Y参数（在工作频率上）为: ， ， ， ， 。设后级输入电导仍为 ，求：（1）回路有载品质因数和通频带；（2）放大器电压增益；（3）中和电容010.7fMHz

47、50CpF11/0.35pNN22/0.03pNN0100Q 1.0ieGmS41ieCpF180reYjS 40feYmS4.3oeCpF45oeGSieGNCCRQ0LcbC题意分析题意分析：本题是小信号放大器分析的基本题。由于图中只有一个谐振回路，属于单调谐回路，根据 即可计算，但要注意的是：公式中C等效到回路中的总电容，g为等效到回路中的总电导 由于采用了中和电路，计算增益时应认为放大器本身是稳定，而且不必考虑由 引起的反馈。本题的关键在于回路中的总电容、总电阻到底由哪些元件组成的。KCQR8 .291050107 .1014. 32100126000解解：（1）由于 为回路的总电容，

48、R为回路的总电阻。CR包括三个部分组成：回路本身的损耗以及三极管输出电阻和后级输入阻抗等效到回路中的损耗。回路本身的损耗，即回路本身的并联谐振电阻为晶体管输出电阻折合到回路两端的电阻为KGpRoeoe4 .181104535. 0116221下一级输入电阻折合到回路两端的电阻为KGpRieie1 .1111100 . 103. 0113222则回路两端总电阻为KRRRRoeieL0 .25/同样，可以求得回路总电容为：pFCpCpCCCCCoeieoeie54.503 . 435. 04103. 050222122因此9 .8410251054.50107 .1014. 3231260RCQL

49、KHzQfBL1269 .84107 .10607 . 0（2）谐振时的电压增益为3210102503. 035. 0RYppAfeu讨论讨论：本题中回路中的总电容是由回路本身的电容C以及三极管的输入电容、输出电容分别折合到回路中构成的，应注意电容的折合与电阻、电感是不同的；回路的总电阻包括回路本身的谐振电阻以及三极管的输入电阻、输出电阻分别折合到回路中三个部分。在不同的应用时，等效所包含的内容是不一样的，应具体问题具体分析。pFCNNNNCNNNCcbcbN44. 168. 265. 035. 0/1/1111（3）三、多级单调谐放大器若若单单级级放放大大器器的的增增益益不不能能满满足足要要

50、求求，就就要要采采用用多多级级放放大大器器设设放放大大器器有有 n 级级，各各级级的的电电压压增增益益分分别别为为un3u2u1uAA,A,A，则则总总电电压压增增益益nA为为：un3u2u1unAAAAA 而而谐谐振振时时的的电电压压总总增增益益为为：n0u03u02u01u0nAAAAA Au1Au2Aun12n1 LonnnQffB12217 . 0 222207 .00011011211nnLnuunuunnffQAAAAAA 归归一一化化电电压压增增益益为为：1100Qff2n1L01.0 121100Kn1n11.0 （2）n级放大器的矩形系数级放大器的矩形系数图示电路为一单调谐回

51、路中频放大器，晶体管3DG6C 的直流工作点是 V CE 8V， I E 2 mA；工作频率 f 0 10.7 MHz；调谐回路采用中频变压器L 13 4H， Q 0 100，其抽头为 N 12 5 圈， N 13 = 20圈， N 45 = 5圈。已知晶体管参数如下：g ie 2860 S； C ie 18 pF ；goe 200S； C oe 7pF； y fe 45mS； ? fe 54 o；y re 0.31 mS； ? re 88.5 o试计算放大器的：1）单级电压增益 A v0 ；2）单级通频带2 f 0.7 ；3）四级的总电压增益（A V0 ）4 4）四级的总通频带 （2 f 0

52、.7）4 5）如四级的总通频带 保持和单级的通频带2f 0.7 相同， 则单级的通频带应加宽多少？四级的总电压增益下降多少？此时，单级放大器的负载回路应并联上一个多大的电阻？yieyreuceyfeubeyoeYSyL1.2.3 高频调谐放大器的稳定性高频调谐放大器的稳定性 实际上实际上yre0，即输出电压可以反馈到输入端，引起输入电流的变化，从而可能使放大，即输出电压可以反馈到输入端，引起输入电流的变化，从而可能使放大器工作不稳定。如果这个反馈足够大，且在相位上满足正反馈条件，则会出现自激振荡器工作不稳定。如果这个反馈足够大，且在相位上满足正反馈条件，则会出现自激振荡现象。现象。1. 共发射

53、极放大器的最大稳定增益共发射极放大器的最大稳定增益 ubeuce 由于内反馈的存在，在放大器的输入由于内反馈的存在，在放大器的输入端将产生一个反馈电压端将产生一个反馈电压ube，定义稳定系数，定义稳定系数S:Sube(j)ube(j) ube(j)= - - yreuce/ (YS+ yie)= - - yreuce/ y1uce(j)= - - yfeube/ (yL+ yoe)= - - yfeube/ y2Sube(j)ube(j)= y1 y2/ yfeyre 当晶体管的工作频率远低于特征频率当晶体管的工作频率远低于特征频率fT时时: : yfe|yfe|gm ,yrejCbc，re9

54、0o 经推导得放大器的电压增益与稳定系数经推导得放大器的电压增益与稳定系数S的平方根成反比的平方根成反比: cbomuo2 CSgA 当取当取S=1时，称为临界稳定，其电压增益称为临界稳定电压增益。时，称为临界稳定，其电压增益称为临界稳定电压增益。 实际中常取实际中常取S=5，此时电压增益称为最大稳定增益。即为，此时电压增益称为最大稳定增益。即为 cbommaxuo5 . 2 CgA Sube(j)ube(j)= y1 y2/ yfeyre 当当S为正实数时，表明为正实数时，表明ube(j)ube(j)同相，满足自激振荡的相位条件。同相，满足自激振荡的相位条件。 当当|S |1时，时，|ube

55、(j)| ube(j)|，不满足振幅条件，放大器不会自激；当，不满足振幅条件，放大器不会自激；当| |S S |1 |1时，时，放大器不稳定。放大器不稳定。 为使放大器远离自激状态而稳定地工作，单级放大器通常选为使放大器远离自激状态而稳定地工作，单级放大器通常选|S |510。 2. 提高放大器的稳定性的方法提高放大器的稳定性的方法 一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳yre的值。的值。 二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有中和法与失配法。二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化，具体方法有中和法与失配法。 中和法

56、通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路中和法通过在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路(中和电路中和电路)，来，来抵消晶体管内部参数抵消晶体管内部参数yre的反馈作用。的反馈作用。 CNCL2L1VT2VT1ECCL1L2VT1VT2CNCbciN if 具体线路：具体线路： AL1L2BCbcCNVi+ 0VNCCLL11bc21cb21cb21NCNNCLLC 用一个电容用一个电容CN来抵消来抵消yre的虚部的虚部(反馈电容反馈电容)的影响，就可达到中和的目的。的影响，就可达到中和的目的。 固定的中和电容固定的中和电容CN只能在某一个频率点起到完全中和的

57、作用，对其它频率只能有部分只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其它频率只能有部分中和作用。中和电路的效果很有限。中和作用。中和电路的效果很有限。 电桥平衡时，电桥平衡时，CD两端的回路电压两端的回路电压 不会反映到不会反映到AB两端两端,即对应两边阻抗之比相等。即对应两边阻抗之比相等。BAViCN+VoCb cCDL1L2例例失配法失配法LoerefeieiYyyyyYsiefereoe0yyyyyYiesyyierefeoe0yyyyYBG1YgyfbyqbYibY0=y0byiyieYL失配BG2复 合 管 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输出端信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配

58、，晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。 原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入原理：由于阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入 电路的影响也随之减小。使增益下降，提高稳定性。电路的影响也随之减小。使增益下降，提高稳定性。使使Yi = yie，即使后项，即使后项0，则必须加大，则必须加大Y LoeLyy 晶体管实现单向比，只与管子本身参数有关，失配法晶体管实现单向比，只与管子本身参数有关，失配法一般采用共发一共基级联放大一般采用共发一共基级联放大.则则 中和法与失配法比较中和法与失配法比较 中和法：中和法： 优点：简单，增益高优点：简单，

59、增益高 缺点：缺点： 只能在一个频率上完全中和，不适合宽带只能在一个频率上完全中和，不适合宽带 因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于 批量生产。批量生产。 采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参采用中和对放大器由于温度等原因引起各种参 数变化没有改善效果。数变化没有改善效果。 失配法：失配法： 优点：性能稳定，能改善各种参数变化的影响；优点：性能稳定，能改善各种参数变化的影响； 频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作； 生产过程中无需调整，适于大量生产。生产过程中无需调整，适于大量生产。 缺点：增益低。缺点：增益低。

60、 1.3 集中选频放大器集中选频放大器1.3.1 集中选频放大器的组成集中选频放大器的组成1.3.2 1.3.2 集中选频滤波器集中选频滤波器 1） 石英晶体的物理特性：石英晶体的物理特性： 石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是SiO2，其形状为结晶的六角锥体，其形状为结晶的六角锥体。图。图(a)表示自然结晶体，图表示自然结晶体，图(b)表示晶体的横截面。为了便于研究，人们根据石英晶体的物表示晶体的横截面。为了便于研究，人们根据石英晶体的物理特性，在石英晶体内画出三种几何对称轴，连接两个角锥顶点的一根轴理特性，在石英晶体内画出三种