高频电子教案2小信号选频放大器ppt课件

1、第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器 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 本章小结本章小结第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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。运用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等运用：调谐放大、高频功放、振荡、调制、混频等第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器主要要求：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。了解回路了解回路Q Q值、信号源、负载等对回路特性的影

2、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、电容分压器等常用阻抗了解变压器、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 谐振回路谐振回路第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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

3、 0LC f 第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器引入质量因数引入质量因数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 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 那么可得那么可得 CL001空载质量因数，固有质量因数空载质量因数，固有质量因数PRrQ第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器)/(j100p QRrCLrCLCLrCLZ)/1(j1/)/1( j/ 因此因此通常，谐振回路研讨通常，谐振回路研讨0附近的频率特性，

4、由于附近的频率特性，由于非常接非常接近近0，故可近似以为：，故可近似以为：0p2j1QRZ20p21）（QRZ )2arctan0 Q（那么可那么可得得0022000令第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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0第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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0Q增大增大Q增大增大-90o j 1/ w C2, 可忽略可忽略RL 的分流的分流,那么得那么得22121/1/1/1CCCUUjjj 121CCC 12121CCCUUn 第第 2 章章

5、 小信号选频放大器小信号选频放大器 例例2.1.3 以下图中，线圈匝数以下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝，匝， N13 = 50 匝，匝，N45 = 5 匝，匝，L13= 8.4 mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW, RL= 2.5 kW, 求有载质量因数求有载质量因数Qe、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压、谐振输出电压Uo。S21213s21sRNNRnR）（ k1010502 ）（= 250 kWL24513L22LRNNRnR）（ k25 .2550 ）（= 250 kW解：将解：将Is 、RS 、 RL均折算到并联谐振回

6、路均折算到并联谐振回路1-3两端两端1261051/104 . 8100 CLQR/13p kW = 40.6 kW第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器Re = Rs / Rp /RL= 30.6 kW13eeLCRQ 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，

7、可得作业：作业：第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器1. LC并联谐振回路有何根本特性并联谐振回路有何根本特性?阐明阐明Q对对回路特性的影响。回路特性的影响。思索讨论题思索讨论题解：并联谐振回路具有谐振特性，当外加信号频率与回路谐解：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

8、的谐振特性，经过调谐，可以从各种不同信号利用回路的谐振特性，经过调谐，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，回路谐振频率越锋利，其选频作用值越大，回路谐振频率越锋利，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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器思索讨论题思索讨论题2.并联谐振回路的质量因数能否越大越好？阐明如何选择并联并联谐振回路的质量因数能否越大越好？阐明如何选择并联谐振回路的有载质量因数谐振回路的有载质量因数Qe

9、的大小。的大小。解：并联谐振回路的质量因数不是越大越好。由于解：并联谐振回路的质量因数不是越大越好。由于Qe值增大值增大后虽然抑制带外干扰信号才干加强，但通频带也随之变小，后虽然抑制带外干扰信号才干加强，但通频带也随之变小，因此，在实践运用中，为了保证有良好的选择性，应在满足因此，在实践运用中，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质量因数，即可按通频带的要求下，力求增大回路的有载质量因数，即可按Qe f0/BW0.7来选择回路的有载质量因数。来选择回路的有载质量因数。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器 指以谐振

10、回路为选频网络的高频小信号放大器，也称小信指以谐振回路为选频网络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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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、任务原理掌握单调谐回路谐振放大器的组成、任务原理和性能特点，了解其主要性能目的。和性能特点，了解其主要性能目的。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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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任保证晶

11、体管任务在甲类形状务在甲类形状晶体管的输出及负载电阻晶体管的输出及负载电阻均经过阻抗变换电路接入。均经过阻抗变换电路接入。一、一、 任务原理任务原理第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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变换后电路模型变换后电路模型CieGie1mnUgi 21oenG21oenCCPG13LiU21LnG0.2.oUnU 第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器回路的有载谐振电导回路的有载谐振电导22L21oep

12、enGnGGGe21mio0GnngUUAu)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：第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器二、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

13、电容晶体管bcCCB谐振回路阻抗随频率猛烈变化的特性使这种内反响随频率变谐振回路阻抗随频率猛烈变化的特性使这种内反响随频率变化而猛烈变化，使放大器的幅频特性发生变形，增益、通频化而猛烈变化，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。因此会导致放大器任务不稳定。件，产生自激振荡。因此会导致放大器任务不稳定。为减小内反响的影响，提高谐振放大器任务稳定性，常采为减小内反响的影响，提高谐振放大器任务稳定性，常采用共射用共射-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

14、电路输入阻抗很小，共基电路输入阻抗很小，使共射电路的输出小，因此经使共射电路的输出小，因此经过内反响对输入端产生的影响过内反响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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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、同步伐谐放大器一、同步伐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 同步伐谐放大器同步伐谐放大器 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(

15、)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，那么以分贝表示谐振时总电压增益，那么第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器多级同步伐谐放大器增益特性曲线多级同步伐谐放大器增益特性曲线级数越多，那么谐振增益越大，选择性越好，通频带越窄。级数越多，那么谐振增益越大，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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器二、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

16、频率中心频率调谐到略调谐到略低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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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陶瓷滤波器和声外表波滤波器的任务原理了解陶瓷滤波器和

17、声外表波滤波器的任务原理第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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艺：陶瓷焙烧工艺：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 具有压电效应具有压电效应 当陶瓷片发活力械变形时，当陶瓷片发活力械变形时，其外表会产生电荷，两电极间产其外表会产生电荷，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，它会产活力械变形。上电压时，它会产活力械变形。 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，陶瓷片外表产生电荷量的变化

18、也最大，振动幅度最大，陶瓷片外表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，其作用类似于串联谐振回路。资料：由锆钛酸铅陶瓷资料制成资料：由锆钛酸铅陶瓷资料制成第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器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

19、率 21 q0q0qPCCCCLf 等效阻抗等效阻抗 20 ，最小。，最小。等效阻抗最大。等效阻抗最大。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器构成四端陶瓷滤波器，构成四端陶瓷滤波器，Q值比普通值比普通LC回路的高，可获得接回路的高，可获得接近矩形的幅频特性。以下图分别为由两个和近矩形的幅频特性。以下图分别为由两个和9个陶瓷片组个陶瓷片组成的四端陶瓷滤波器。成的四端陶瓷滤波器。陶瓷滤波器：任务频率为陶瓷滤波器：任务频率为 几百几百kHz 几十几十MHz 运用时，其输入阻抗须与信号源阻抗匹配运用时，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

20、：体积小、本钱低、受外界影响小。优点：体积小、本钱低、受外界影响小。缺陷：频率特性较难控制，消费一致性较差，缺陷：频率特性较难控制，消费一致性较差，BW不够宽。不够宽。石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器类似，但石英晶体滤波器特性与陶瓷滤波器类似，但Q值高很多，因值高很多，因此频率特性好，但价钱较高。此频率特性好，但价钱较高。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器二、二、 声外表波滤波器声外表波滤波器 声外表波滤波器优点：声外表波滤波器优点： 体积小、分量轻、性能稳定、特性一致性好、任务频体积小、分量轻、性能稳定、特性一致性好、任务频率高几率高几MHzMHz几几GHzGHz、通频带宽、抗辐

21、射才干强、通频带宽、抗辐射才干强、动态范围大等。动态范围大等。 适用的声外表波滤波器的矩形系数可小于适用的声外表波滤波器的矩形系数可小于1.21.2，相对，相对带宽可达带宽可达50%50%。 声外表波滤波器是声外表波用声外表波滤波器是声外表波用SAW 表示器件的表示器件的一种。一种。 SAW 器件是一种利用弹性固体外表传播机械振动器件是一种利用弹性固体外表传播机械振动波的器件。波的器件。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器 它以铌酸它以铌酸锂、锆钛酸铅锂、锆钛酸铅和石英等压电和石英等压电资料为基片，资料为基片，利用真空蒸镀利用真空蒸镀法，在基片外法，在基片外表构成叉指形表构成叉指形

22、金属膜电极，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，使基片外表产生弹性形变，激发出与输入信号同频应的作用，使基片外表产生弹性形变，激发出与输入信号同频率的声外表波，它沿基片外表传播至收端，由于压电效应的作率的声外表波，它沿基片外表传播至收端，由于压电效应的作用，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。声外表波滤波器的构造与任务原理声外表波滤波器的构造与任务原理第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器2.3.2 集中选频放大器

23、运用举例集中选频放大器运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。第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器声外表波滤波器选频放大器声外表波滤波器选频放大器L1 与分布电容并联谐振于中心频率。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，

24、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。NoImage第第 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器本章小结本章小结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。回路的质量因数越高，回路谐振曲线就越锋利，选减小。回路的质量因数越高，回路谐振曲线就越锋利，选择性越好，但通频带越窄。择性越好，但通频带越窄。LC并联谐振回路在谐振时阻抗最大且相移为零，呈纯电并联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，阻抗相移小于零最大负值趋时，阻抗相移小于零最大负值趋于于-90，回路呈容性。，回路呈容性。信号源和负载会使回路的有载质量因数下降