通信电子电路第1-3章

1、通信电子电路通信电子电路北京联合大学信息学院北京联合大学信息学院主讲：李金平主讲：李金平本课程概述本课程概述课程性质：课程性质： 是电气、电子信息类专业一门重要的技术基础理是电气、电子信息类专业一门重要的技术基础理论课程，同时也是该专业的必修课。论课程，同时也是该专业的必修课。课程任务：课程任务： 使学习者熟悉并掌握基本通信电子电路及系统的工使学习者熟悉并掌握基本通信电子电路及系统的工作原理和分析方法；能对主要功能电路进行分析和设计；具备作原理和分析方法；能对主要功能电路进行分析和设计；具备根据生产实践的具体要求，运用这些单元电路构成通信电子电根据生产实践的具体要求，运用这些单元电路构成通信电

2、子电路系统的能力路系统的能力;为后续专业课打下坚实地基础。为后续专业课打下坚实地基础。授课学时：授课学时：44学时学时=42学时（授课）学时（授课）+2 学时（期末考试）学时（期末考试）考核成绩：考核成绩：平时成绩（考勤平时成绩（考勤10%，作业，作业20%、期中、期中70%）50+期末成绩期末成绩50。 考核方法：考核方法：期中考试开卷、期末考试闭卷。期中考试开卷、期末考试闭卷。 参考教材：参考教材：曾兴雯等曾兴雯等.高频电路原理与分析（第四版）高频电路原理与分析（第四版）.西安电子科技大学出版社，西安电子科技大学出版社，2008。阳昌汉阳昌汉.高频电子线路高频电子线路.高等教育出版社，高等

3、教育出版社，2010 目目 录录第一章第一章 绪论绪论第三章第三章 高频谐振放大器高频谐振放大器第四章第四章 正弦波振荡器正弦波振荡器第六章第六章 振幅调制、解调与混频振幅调制、解调与混频第七章第七章 频率调制与解调频率调制与解调第八章第八章 反馈控制系统反馈控制系统第二章第二章 高频电路基础高频电路基础第一章第一章 绪论绪论 通信系统的概念和基本构成通信系统的概念和基本构成 通信系统的发展趋势通信系统的发展趋势 本课程的特点本课程的特点通信系统的构成通信系统的构成输入输入变换器变换器发送发送设备设备信信道道接收接收设备设备输出输出变换器变换器干干扰扰源源信信源源接接收收信信息息信息来源。它可

4、以是信息来源。它可以是声音声音.图像图像.电码等电信电码等电信息，也可以是温度息，也可以是温度.压压力力.光强光强.湿度等非电物湿度等非电物理量理量将信息变换成电信号，将信息变换成电信号，称为称为基带信号基带信号。当信。当信源为非电物理量时，它源为非电物理量时，它是不可缺少的。是不可缺少的。 对信号进行处理，把对信号进行处理，把基带信号变换成适合基带信号变换成适合于信道传输特性的信于信道传输特性的信号。可包括振荡、号。可包括振荡、放大、调制、抽样、放大、调制、抽样、A/D变换等电路。变换等电路。送端的基带信号。可包括滤送端的基带信号。可包括滤波、放大、混频、解调、波、放大、混频、解调、 D /

5、 A 变换等电路。变换等电路。将信道传来的信号还原成发将信道传来的信号还原成发将接收设备输出的电信号将接收设备输出的电信号变换成原来形式的信息变换成原来形式的信息（如声音（如声音.图像等）。它可图像等）。它可以是扬声器、显示器和打以是扬声器、显示器和打印设备等。印设备等。工业干扰、天电干扰等工业干扰、天电干扰等一切干扰的集中形式。一切干扰的集中形式。发送设备和接收设备中发送设备和接收设备中间的传输媒介，即信号间的传输媒介，即信号传输的通道。大体分为传输的通道。大体分为有线信道和无线信道两有线信道和无线信道两大类。大类。主要功能简述主要功能简述常用信道工作频段的划分常用信道工作频段的划分无线电波

6、的传输方式无线电波的传输方式 绕射传播方式绕射传播方式电波沿电波沿地球弯曲表面传播。长地球弯曲表面传播。长波范围采用。波范围采用。折射和反射传播方式折射和反射传播方式利用电离层的折射利用电离层的折射. 反反射。中长波范围采用。射。中长波范围采用。直射传播方式直射传播方式电波在自电波在自由空间中做直线传播。超由空间中做直线传播。超短波和微波范围采用。短波和微波范围采用。地球地球地球地球地球地球电离层电离层无线电发送系统的原理无线电发送系统的原理高频高频振荡振荡高放高放或倍频或倍频调幅调幅功放功放低放低放话筒话筒超外差式无线电接受机原理框图超外差式无线电接受机原理框图混混频频器器高高频频放放大大器

7、器电电台台选选择择电电路路中频中频放大器放大器（2-32-3级）级）解调器解调器（检波器）（检波器）音音频频放放大大器器扬扬声声器器本机本机振荡器振荡器AGCAGC电路电路第二节第二节 通信电路系统的发展趋势通信电路系统的发展趋势电子系统的集成化电子系统的集成化可使系统体积更小更可靠可使系统体积更小更可靠. 通信系统的数字化通信系统的数字化 可使系统的传输质量更好可使系统的传输质量更好. 电子系统的现场可编程化电子系统的现场可编程化 可使系统的构成更灵活可使系统的构成更灵活. 电子系统的智能化电子系统的智能化 可使系统的自动化程度更高。可使系统的自动化程度更高。第三节本课程的特点第三节本课程的

8、特点非线性电路形式的多样性非线性电路形式的多样性非线性电路分析的近似性非线性电路分析的近似性本课程的实践性本课程的实践性与其它数字电路的衔接性与其它数字电路的衔接性第二章第二章 高频电路基础高频电路基础第第 0 0节节 概述概述第一节第一节 调谐回路与阻抗变换电路调谐回路与阻抗变换电路第二节第二节 高频单调谐放大器高频单调谐放大器第三节第三节 多级调谐放大器及稳定性多级调谐放大器及稳定性第四节第四节 集成调谐放大器及集中选择滤波器集成调谐放大器及集中选择滤波器第一节第一节 谐振回路谐振回路LCLC单谐振回路单谐振回路 分为：分为： 串联谐振回路串联谐振回路并联谐振回路并联谐振回路 串联谐振回路

9、串联谐振回路1。电路。电路2。谐振电流。谐振电流jIrCLjrUZUIm1)1(13.回路谐振频率回路谐振频率LC104。回路的品质因数。回路的品质因数011oLLQrrCrCZ串联谐振回路串联谐振回路5。串联谐振特性曲线：。串联谐振特性曲线：0000021QrLrCL202)2(1111)(QIIm据此画出特性曲线如图据此画出特性曲线如图可见，回路失谐可见，回路失谐（即（即 ）时，电流减小，体时，电流减小，体现出回路的选频作现出回路的选频作用。用。0Q=50100200 mII0ff并联谐振电路并联谐振电路CRLIU1.并联谐振回路并联谐振回路他和串联谐振回路是对偶的，因此所他和串联谐振回路

10、是对偶的，因此所得公式类似。即：得公式类似。即：jUUm12.回路谐振频率回路谐振频率LC103.回路的品质因数回路的品质因数LCGGCLGQ1100说明说明G越小，其分流越小，越小，其分流越小， 损耗的能量越小，损耗的能量越小， Q值越高。值越高。并联谐振电路并联谐振电路4.谐振特性曲线：谐振特性曲线：20)2(11)(QUUm谐振特性曲线谐振特性曲线10.707Q1Q221QQ 0 mUUB1B2信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响isRSCSLRPC1RLCLiSLRC显见，由于信号源内阻抗和负显见，由于信号源内阻抗和负载阻抗的介入，使载阻抗的介入，使

11、RQ0C（2）回路总电容）回路总电容损耗增大损耗增大 （1）回路总电阻）回路总电阻 电感分压式阻抗变换电路电感分压式阻抗变换电路 电容分压式阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路 变压器耦合式阻抗变换电路变压器耦合式阻抗变换电路第二节第二节 常用阻抗变换电路常用阻抗变换电路（一）电感分压式阻抗变换电路（一）电感分压式阻抗变换电路1.电路电路iSR CML1L2N1N2RLU2U1iSRCLRLLLLLRnRMLMLLRUUR2222122122(1)若耦合系数若耦合系数K=1，则有则有LLLRnRNNNR22221（2）耦合系数）耦合系数K=0（即（即M=0）,则有则有LLLRnRLLLR2222

12、12.阻抗变换关系：阻抗变换关系：(二二)电容分压式阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路1。阻抗电变换路：。阻抗电变换路：2。阻抗变换关系：。阻抗变换关系：LLRCCCR21214。应用：。应用：放大器负载回路；放大器负载回路； 电视机天线回路等。电视机天线回路等。LRn2C1iSRSLRLU1U2iSRSLRLU1U2iSRSLRLU1U2iSRSLC2RLU1U23。电路优点：。电路优点：电路简单、不消耗功率。电路简单、不消耗功率。iSRSLC1C2RL21NNn(三三)变压器耦合式阻抗变换电路变压器耦合式阻抗变换电路iSRCL1.变换电路：变换电路：2.当为理想变压器时，阻抗变换关系：当为

13、理想变压器时，阻抗变换关系：变压器初、次级线圈匝比变压器初、次级线圈匝比R1C1LRLN1N2ZLiSCLLLRnR2LLCnC211LCCC/1LRRR3.应用：应用：收音机中放负载回路；收音机中放负载回路； 电视机图象中放、伴音中放等。电视机图象中放、伴音中放等。iSCLR1C1LRLZL第3章 高频谐振放大器高频谐振放大器分为：高频谐振放大器分为：高频小信号谐振放大器高频小信号谐振放大器高频谐振功率放大器高频谐振功率放大器第一节、 高频小信号谐振放大器 与宽带放大器的区别与宽带放大器的区别 1.负载是具有选频作用的负载是具有选频作用的LC调谐回路；调谐回路； 2.上限截频上限截频/下限截

14、频近似等于或略大于一，即窄带。下限截频近似等于或略大于一，即窄带。 基本构成及完成的作用基本构成及完成的作用 包括包括: 甲类放大、调谐回路（可以是甲类放大、调谐回路（可以是LC回路、石英晶体、压回路、石英晶体、压电陶瓷或声表面波器件）两部分。电陶瓷或声表面波器件）两部分。 完成选频放大的作用。完成选频放大的作用。 主要指标要求：主要指标要求： 电压增益高、选择性好、通频带合适、稳定性高。电压增益高、选择性好、通频带合适、稳定性高。一一 高频小信号单调谐放大器工作原理高频小信号单调谐放大器工作原理典型电路：典型电路： 电路采用部分接入，以减小放大电路采用部分接入，以减小放大管输出导纳对管输出导

15、纳对LC回路的影响；与负载回路的影响；与负载间采用变压器耦合方式间采用变压器耦合方式,以更好的匹配，以更好的匹配，降低负载导纳对降低负载导纳对LC回路的影响回路的影响。uiCbR1R2ReCeCLyi212345EC二、高频小信号单调谐放大器性能分析二、高频小信号单调谐放大器性能分析一、等效电路一、等效电路ngmubgoeCoeCGpLCi2gi2ngmUbCTGTL其中：其中：yi2=gi2+j Ci2yoe=goe+j Coe将输出、负载回路折合到将输出、负载回路折合到LC回回路得到的等效电路：路得到的等效电路：31211NNn31542NNn所以有：所以有：goe=n12goe Coe=

16、n12Coe gi2=n22gi2 Ci2=n22Ci2其中：其中：Gp-LC回路固有电导回路固有电导将同类元件值合并，得等效电路将同类元件值合并，得等效电路CT=n12Coe+n22Ci2+CGT=n12goe+n22gie+Gp其变比其变比：其中：其中：UbyiegmUbyoeC Lyi212345一、等效电路一、等效电路ngmubgoeCoeCGpLCi2gi2ngmUbCTGTL由合并的等效电路可知：由合并的等效电路可知：此时，谐振回路的谐振频此时，谐振回路的谐振频 率为：率为：TLC10谐振回路的品质因数为：谐振回路的品质因数为：TTTGCQ0谐振回路的等效负载为：谐振回路的等效负载

17、为：LCjGjTTZT11)(UbyiegmUbyoeC Lyi212345二、高频小信号单调谐放大器性能分析二、高频小信号单调谐放大器性能分析由等效电路可知，正弦稳态下，由等效电路可知，正弦稳态下，单调谐放大器的增益为：单调谐放大器的增益为：jjAQjjAjAouTouu1210(一一)谐振电压增益谐振电压增益TmuGgnnjA210(二二)谐振功率增益谐振功率增益ieiTmieiuiopggGgnnggjAppjA2221220)()(1.在无耗（在无耗（GP=0），）， 且匹配且匹配(goe=gie)时：时：ieoemopopgggjAjA42max2.有耗但匹配时有耗但匹配时.22ma

18、x1opoTopopjAQQjAjA二、高频小信号单调谐放大器性能分析二、高频小信号单调谐放大器性能分析其中：其中： 称为插入损耗。称为插入损耗。21oTQQ(三三)放大器的相对增益和通频带放大器的相对增益和通频带1放大器的相对增益为：放大器的相对增益为：jQjjAjAoTouu11211依此作出曲线如图依此作出曲线如图2通频带通频带根据通频带定义有根据通频带定义有2212oTQ由此推得通频带由此推得通频带TTToCGQB或或TTToHZCGQfB200jAjAuu10.7070.1BB0.1二、高频小信号单调谐放大器性能分析二、高频小信号单调谐放大器性能分析(四四)放大器的选择性放大器的选择

19、性指放大器对干扰信号的抑制能力。常以矩形指放大器对干扰信号的抑制能力。常以矩形 系数系数K0.1来衡量选择性的好坏。来衡量选择性的好坏。K0.1定义为相对增益下降到定义为相对增益下降到0.1时的带宽时的带宽B0.1/带宽带宽B ，即，即BBK1 . 01 . 0据据B 0. 1定义有定义有由此推得由此推得BQBTo95. 9991 . 095. 91 . 01 . 0BBK显然，显然， K0.1 1,K0.1愈趋近于愈趋近于1，选择性愈趋近于理想，选择性愈趋近于理想。可见，单级调谐放大器的选择性很差，这是他存在的主要缺点。可见，单级调谐放大器的选择性很差，这是他存在的主要缺点。二、高频小信号单

20、调谐放大器性能分析二、高频小信号单调谐放大器性能分析10121 . 0BBQT三、小信号单调谐放大器分析举例三、小信号单调谐放大器分析举例例例3-1 一单调谐放大器，测得参数：一单调谐放大器，测得参数：gie=0.36ms ,Cie=80PF,goe=75us Coe=9PF,gm=45ms,fo=465kHz,BHZ=10KHz,变压器原圈总匝变压器原圈总匝 数数N=117,电感电感L=590uH,固有固有Q值值Q=80。求调谐回路参数和。求调谐回路参数和 最大功率增益。最大功率增益。解解：（1）回路的有载）回路的有载QT值值:（2）回路的总电容）回路的总电容CT： （3）回路的总电导）回路

21、的总电导GT：5 .4610465KHzKHzBfQHzoTuSLQGoTT47.121PFLfCoT200212三、小信号单调谐放大器分析举例三、小信号单调谐放大器分析举例例例3-1 一单调谐放大器，测得参数：一单调谐放大器，测得参数：gie=0.36ms ,Cie=80PF,goe=75us Coe=9PF,gm=45ms,fo=465kHz,BHZ=10KHz,变压器原圈总匝变压器原圈总匝 数数N=117,电感电感L=590uH,固有固有Q值值Q=80。求调谐回路参数和。求调谐回路参数和 最大功率增益。最大功率增益。解解: （4）LC回路的匝比：设回路的匝比：设GP=0,goe=g ie

22、22212222NNgNNgggGieoeieoeT3429. 011721oeTgGNN1513. 011722ieTgGNN三、小信号单调谐放大器分析举例三、小信号单调谐放大器分析举例例例3-1 一单调谐放大器，测得参数：一单调谐放大器，测得参数：gie=0.36ms ,Cie=80PF,goe=75us Coe=9PF,gm=45ms,fo=465kHz,BHZ=10KHz,变压器原圈总匝变压器原圈总匝 数数N=117,电感电感L=590uH,固有固有Q值值Q=80。求调谐回路参数和。求调谐回路参数和 最大功率增益。最大功率增益。解解:(6)实际最大功率增益：实际最大功率增益：33501

23、8. 0900maxmaxoPopjAjA18. 012QQT插入损耗：插入损耗：信号接收过程中信号接收过程中,通常要求：通常要求： Au高、高、B合适、选择性好合适、选择性好(K0.1趋近于趋近于 1) 。 这用单级调谐放大器是难以满足的。这用单级调谐放大器是难以满足的。解决方法：解决方法：采用多级调谐放大器。采用多级调谐放大器。多级调谐放大器分为多级调谐放大器分为： 四、多级调谐放大器及稳定性四、多级调谐放大器及稳定性1同步调谐放大器同步调谐放大器2 参差调谐放大器，又分为参差调谐放大器，又分为（1）双参差调谐放大器）双参差调谐放大器（2）三参差调谐放大器）三参差调谐放大器（一）、同步调谐

24、放大器（一）、同步调谐放大器同步调谐放大器是指：同步调谐放大器是指：若若n级放大器，则有级放大器，则有000201nuunuuAAAA21nuunuujAjAjAjA)()()()(00010nTuuQjjAjA00211（一）（一）n级放大器总电压增益：级放大器总电压增益：相对电压增益相对电压增益：n级放大器总谐振电压增益：级放大器总谐振电压增益：（一）、同步调谐放大器（二）（二）n级放大器总通频带级放大器总通频带nB时，可求得总通频带令总相对增益的模值为 21 1212110nnBQBTn121n称为缩小系数称为缩小系数unABn、显见，n12345678121n1.0 0.64 0.51

25、 0.43 0.39 0.35 0.32 0.3的关系与nn121例2-2 若要求某中频放大器（多级同步调谐放大器）的频带为6.5MHz，分别求出用2级和3级实现时两种情况下每一级的B为多少？解：解：（1）当）当n=2时时MHzMHzBBHz2 .1064. 05 . 612212(2)当当n=3时时MHzMHzBBHz7 .1251. 05 . 612312即只有每级通频带达到即只有每级通频带达到12.7MHz，才能满足总通频带，才能满足总通频带6.5MHz的要求。的要求。显然，显然，Au与与Bn存在矛盾，因此这种放大器只适合存在矛盾，因此这种放大器只适合Bn较较窄，而窄，而Au不太高的情况

26、。不太高的情况。（一）、同步调谐放大器（一）、同步调谐放大器（三）（三）n级放大器选择性级放大器选择性根据根据B0.1的定义：的定义：101221 . 00nnTBQ110011001101 . 0nnBQBTn121100111 . 01 . 0nnnnnBBK的关系与nKn1 . 0例如：n=2时,K0. 1=4.66 ; n= K0.1=2.56这表明：同步调谐放大器这表明：同步调谐放大器K0.1的极限为的极限为2.56，尚不能趋，尚不能趋于于1。为解决以上一系列矛盾，可采用参差调谐放大器。为解决以上一系列矛盾，可采用参差调谐放大器。显见，当n K0. 1 可改善选择性，但当n2以后改善

27、缓慢（二）、参差调谐放大器（二）、参差调谐放大器（1）交流通路：）交流通路：UiT1T2n1n2n1n2f01f02U0两级结构相同，分别两级结构相同，分别调谐在调谐在f01和和f02且与参且与参差放大器的中心频率差放大器的中心频率f0相差相差 fs,即即Sfff001Sfff002（二）、参差调谐放大器（二）、参差调谐放大器若放大器的增益特性为：若放大器的增益特性为ffQjAfffQjAjATuTuu200202202020222121fffQjAfffQjAjATuTuu（二）、参差调谐放大器（二）、参差调谐放大器若：若：00201uuuAjAjAS

28、Sfffffff001 SSfffffff002 02ffQST定义回路的偏调系数为2222420112uuAjA总增益为：1、平坦参差调谐放大器、平坦参差调谐放大器称为称为临界偏调临界偏调。BQffTS212110 时，当此时它具有最大平坦特性，所以又称为平坦参差此时它具有最大平坦特性，所以又称为平坦参差。谐振增益：谐振增益：2)(200uuSAjA相对增益：相对增益：4042)(jAjAusus通频带：通频带：BQfBTS220选择性：选择性：其矩形系数其矩形系数15. 39941 . 01 . 0SSSBBK例题讲解例题讲解 例例3-3一临界偏调双参差调谐放大器，其中心频率一临界偏调双参

29、差调谐放大器，其中心频率f0=10. 7MHz,每一级谐振增益每一级谐振增益Au0=20,BHz=400KHz求（求（1）谐）谐振增益振增益AuS；（；（2）BSHz=?,f01=?,f02=?解：解：20020212)(2200uuSAjA（1）谐振增益）谐振增益（2）KHzKHzBBHzSHz56640022120ffQSTKHzBfHzS20021MHzfffS5 .102 . 07 .10001MHzfffS9 .102 . 07 .100022、过参差调谐放大器、过参差调谐放大器它将出现双峰特性（如图），称为它将出现双峰特性（如图），称为过参差。过参差。1,则若增大偏调量Sfff0f

30、01f02sfsfjA3、三参差调谐放大器、三参差调谐放大器 它是在过参差调谐放大器后级连一级谐振在它是在过参差调谐放大器后级连一级谐振在f0 的单调谐的单调谐放大器，使其谐振特性曲线补偿双峰特性的凹陷，获得放大器，使其谐振特性曲线补偿双峰特性的凹陷，获得较平坦的幅频特性较平坦的幅频特性 （如图）（如图） 。 ff0f01f02jfA显见它比平坦参差放大器具有更宽的频带。显见它比平坦参差放大器具有更宽的频带。（三）、高频调谐放大器的稳定性（三）、高频调谐放大器的稳定性 造成不稳定的原因：造成不稳定的原因： 结电容结电容Cbc在高频时产生的内部反馈。在高频时产生的内部反馈。 解决方法：解决方法：

31、 1.从选择器件着手，从选择器件着手， 选择选择Cbc小的晶体管；小的晶体管； 2.从电路着手，设法使其单向化。常用方法有：从电路着手，设法使其单向化。常用方法有： （1）中和法：用外部反馈电路抵消内部反馈。）中和法：用外部反馈电路抵消内部反馈。 （2）失配法：靠负载的失配抑制内部反馈，）失配法：靠负载的失配抑制内部反馈， 但以牺牲增益为代价。但以牺牲增益为代价。（1 1）中和法）中和法1.原理电路：原理电路：2.中和原理中和原理：INCbcCNCN1N2N3If通过外部反馈电流通过外部反馈电流IN来抵消来抵消晶体管内部反馈电流晶体管内部反馈电流If 。3.优点：优点：电路简单。电路简单。4.

32、缺点：缺点：中和效果有限，难中和效果有限，难以实现全频段内的以实现全频段内的中和。中和。（2 2）失配法）失配法1.原理电路：原理电路：2.工作原理：工作原理：通过增大负载电导通过增大负载电导YL,进进而增大总回路电导，使输而增大总回路电导，使输出回路严重失配，输出电出回路严重失配，输出电压相应减小，从而使内部压相应减小，从而使内部反馈电流减小。反馈电流减小。3.优点：优点：能在频率较宽的范围内削弱内部反馈的影响能在频率较宽的范围内削弱内部反馈的影响。T1T2YiY0UiU0CB电路的作用：电路的作用：(1)提供提供T1失配负载失配负载。 (2)补偿补偿T1因失配而损失的增益。因失配而损失的增

33、益。第二节集成调谐放大器及第二节集成调谐放大器及集中选择滤波器集中选择滤波器 集成调谐放大器的构成集成调谐放大器的构成：集中选择集中选择滤波器滤波器集成线性集成线性放大组件放大组件UiU0集成调谐放大器集成调谐放大器集成调谐放大器的优点集成调谐放大器的优点:1. 选择电路集中选择电路集中,可减小晶体管参数对回路的影响可减小晶体管参数对回路的影响,保证保证 Au、B、K0.1 等指标的稳定。等指标的稳定。2.可单独调整可单独调整,减少生产周期。减少生产周期。3.体积小体积小,可靠性高、稳定性高。可靠性高、稳定性高。一、集成线性放大组件一、集成线性放大组件（一）（一）.4E307 集成块集成块原理

34、电路：原理电路：123456789101112T1T22.5K1kD5001.结构：在一块基片上制成差分对结构：在一块基片上制成差分对 （T1、T2）,恒流源恒流源 (T3)。2.特点：特点：（1）连接灵活（可连成）连接灵活（可连成CE-CB、CC-CB等）等）（2）漂移小（由于采用差放和有源负载）漂移小（由于采用差放和有源负载）（3）频带宽，增益高（由于采用组合电路）频带宽，增益高（由于采用组合电路）（4）电路稳定（电路失配）电路稳定（电路失配）3.具体连接电路具体连接电路: 见见p26图图2-4（b）差分对差分对恒流源恒流源一、集成线性放大组件一、集成线性放大组件（二）（二）MC1110

35、集成块集成块原理电路：原理电路：1.结构：差分对（结构：差分对（T1）管集电极与（）管集电极与（T2）管基极间接电容构成电极高频管基极间接电容构成电极高频短路。短路。2.特点：特点：（1）工作频率高，可达）工作频率高，可达00MHz（因为（因为CC-CB连接）。连接）。（2）输出阻抗高，对回路的影响）输出阻抗高，对回路的影响小，频率小，频率f0稳定。稳定。3.具体连接电路：具体连接电路：CRe12345C1C2L1CReL2C3C4RL+5V-5V二、集中选择滤波器二、集中选择滤波器1.石英晶体滤波器石英晶体滤波器2.压电陶瓷滤波器压电陶瓷滤波器3.声表面波滤波器声表面波滤波器体积小体积小成本

36、低成本低选择性好选择性好频率稳定频率稳定常用的集中选择滤波器有：常用的集中选择滤波器有：集中选择滤波器的优点：集中选择滤波器的优点：（一）石英晶体滤波器（一）石英晶体滤波器1. .石英晶体的特性及其等效电路石英晶体的特性及其等效电路石英晶体的化学成分是二氧化硅（石英晶体的化学成分是二氧化硅（ SiO2 ），是一种六柱型结晶体，），是一种六柱型结晶体，其导电性能与晶格方向有关。将其按不同方位切割，可切成其导电性能与晶格方向有关。将其按不同方位切割，可切成X、Y、AT、BT等不同切型的晶片。它们的工作频率、温度特性及参数各等不同切型的晶片。它们的工作频率、温度特性及参数各不相同。如不相同。如AT:

37、f=500KHz 20MHz,DT: f=100KHz 350KHz。它的。它的基本特性是基本特性是压电效应压电效应。（1）正压电效应）正压电效应-机械力作用于晶体时，晶片两面将产生异性电荷；机械力作用于晶体时，晶片两面将产生异性电荷；（2）反反压电效应压电效应-在晶片两面加高频交变电压时，晶片将随交变信在晶片两面加高频交变电压时，晶片将随交变信号会产机械振动。当晶片几何尺寸和结构一定时，号会产机械振动。当晶片几何尺寸和结构一定时，它本身有一个固定的机械振动频率它本身有一个固定的机械振动频率f固固 ，当外加，当外加频率频率f外外=f固固时产生谐振，此时机械振动最强，电时产生谐振，此时机械振动最

38、强，电路中的高频电流最大。晶片越薄，频率越高强度路中的高频电流最大。晶片越薄，频率越高强度越差，加工越难，所以一般基频越差，加工越难，所以一般基频106Cq很小很小 0.005 0.1pFLq很大很大 10mH10Hrq很小很小 100 C0较小较小 2 5pF2. 晶体阻抗特性分析晶体阻抗特性分析当晶体工作在某一频率时，其等效电路可简化为当晶体工作在某一频率时，其等效电路可简化为：rqCqC0Lq由由等效电路可知，它有两个谐振频率：等效电路可知，它有两个谐振频率：串联串联谐振频率：谐振频率：并联并联谐振频率：谐振频率：qqSCLf21000021121CCfCCfCCCCLfqSqSqqqP

39、02CCfffqSSP显见，其值相距很近约为几十显见，其值相距很近约为几十 几百几百Hz。由等效电路，在忽略由等效电路，在忽略rq条件下，晶体的等效阻抗为：条件下，晶体的等效阻抗为：2. 晶体阻抗特性分析晶体阻抗特性分析22000111111)1()(PsqqqqCjCjCjLjCjCjLjjZZ P S感性感性容性容性容性容性讨论：讨论：当 = S , Z=0;当 = P , Z= ;当 P , Z= -jX; (呈容性呈容性) 当 S P , Z= jX; (呈感性呈感性) 所以，其曲线如图：所以，其曲线如图：2. 晶体阻抗特性分析晶体阻抗特性分析Z P S感性感性容性容性容性容性通常，只

40、使用其感性区，原因：通常，只使用其感性区，原因：(1)在此段斜率较大，对频率变化灵敏，在此段斜率较大，对频率变化灵敏，有利于稳频。有利于稳频。(2)能使频率受控于晶体。能使频率受控于晶体。石英晶体谐振器在电路中的工作方式：石英晶体谐振器在电路中的工作方式：(1)做高做高Q值电感；值电感；(2)做高做高Q值的短路元件。值的短路元件。2. 石英晶体滤波器石英晶体滤波器Z P2 S1以桥接式石英晶体滤波器为以桥接式石英晶体滤波器为例，其原理电路如图例，其原理电路如图:112CJT1JT22滤波原理滤波原理JT1、JT2的电抗曲线分别的电抗曲线分别如图中实、虚线所示。如图中实、虚线所示。 P1= S2

41、 2 1 衰减在在 S1P2之间两晶体的电抗之间两晶体的电抗符号相反，电桥平衡特性最符号相反，电桥平衡特性最差，为通带；差，为通带；在在 1、 2两个频率，两个频率，两晶两晶体的电抗符号相同，电桥平体的电抗符号相同，电桥平衡特性最好，信号衰减最大衡特性最好，信号衰减最大。关系如图所示关系如图所示（二）陶瓷滤波器（二）陶瓷滤波器1.二端陶瓷滤波器二端陶瓷滤波器2.三端陶瓷滤波器三端陶瓷滤波器3.四端陶瓷滤波器四端陶瓷滤波器体积小体积小耐热、耐湿，受外界环境影响小耐热、耐湿，受外界环境影响小常用的陶瓷滤波器有：常用的陶瓷滤波器有：陶瓷滤波器的优点：陶瓷滤波器的优点：某些陶瓷材料也具有压电效应，利用

42、这种压电效应可制成滤波某些陶瓷材料也具有压电效应，利用这种压电效应可制成滤波器，称为陶瓷滤波器。器，称为陶瓷滤波器。1. 二端陶瓷滤波器二端陶瓷滤波器二端陶瓷滤波器的符号及等效电路与石英晶体谐振器大致相同，二端陶瓷滤波器的符号及等效电路与石英晶体谐振器大致相同，计算公式、电抗特性均相似，不再赘述。作为基本应用，在收计算公式、电抗特性均相似，不再赘述。作为基本应用，在收音机中放中代替发射极旁路电容。音机中放中代替发射极旁路电容。2. 三端陶瓷滤波器三端陶瓷滤波器-用以取代用以取代LC回路回路符号及等效电路如图符号及等效电路如图123符号符号C01C02C1R1L1等效电路等效电路1、3端完成选频

43、，端完成选频，2、3端通过压电效端通过压电效应将机械振动转换应将机械振动转换为交变电压信号为交变电压信号，其传输方式可等效为一个变压器，其变比决定于输出和输入其传输方式可等效为一个变压器，其变比决定于输出和输入电极面积之比。电极面积之比。n=C02/C01。特点：特点：Q值高，选择性较回路好，但仍欠小。故采用四端陶瓷滤值高，选择性较回路好，但仍欠小。故采用四端陶瓷滤波器。波器。3.四端陶瓷滤波器四端陶瓷滤波器显见，显见，K0.1较小，若进一步减小较小，若进一步减小K0.1 ，可采用多节构成四端网络，可采用多节构成四端网络，但需注意阻抗匹配。但需注意阻抗匹配。由两个二端陶瓷滤波器以串并方式由两个

44、二端陶瓷滤波器以串并方式构成，如图构成，如图：ZL1ZL2f衰衰减减量量通带通带阻带阻带阻带阻带fS1=fP2fP1fS2讨论：讨论：（1）若）若ZL1的的fS1与与ZL2的的fP2相等，相等，则对信号衰减量最小。则对信号衰减量最小。（2）fS2时，与时，与ZL2的阻抗最小，信的阻抗最小，信号几乎短路，出现低端衰耗峰。号几乎短路，出现低端衰耗峰。（3）fp1时，与时，与ZL1的阻抗最大，信的阻抗最大，信号几乎通不过，出现高端衰耗峰。号几乎通不过，出现高端衰耗峰。所以，其衰耗特性如图所以，其衰耗特性如图SAW输入输入输入输入输出输出输出输出RgRLUg（三）声表面波滤波器（三）声表面波滤波器特点

45、：体积小、重量轻，特点：体积小、重量轻，工作频率较陶瓷滤波器高的多，工作频率较陶瓷滤波器高的多，f可达可达5MHz 1GHz,相对频宽相对频宽可达可达50%，K0.11.结构和符号如图：结构和符号如图：其选频特性依赖于表面波长与其选频特性依赖于表面波长与叉指电极几何尺寸之间的特定叉指电极几何尺寸之间的特定关系。关系。表面波发端换能器收端换能器符号符号基本结构基本结构原理：原理：f=f0时，各节声表面波传播过程时，各节声表面波传播过程中相位相同，振幅相加，中相位相同，振幅相加，U0最大；最大；f f0时，各节声表面波传播过程时，各节声表面波传播过程中相位相反，振幅相减，中相位相反，振幅相减，U0

46、很小。很小。（三）声表面波滤波器（三）声表面波滤波器对均匀叉指型对均匀叉指型SAW,其幅频特性如图其幅频特性如图01/N-1/N2/N-2/NA( )/ 0目前生产的目前生产的SAW所达指标如下：所达指标如下：中心频率：中心频率：f0=10MHz 1GHz相对带宽：相对带宽：0.5 50%矩形系数：矩形系数：K0.1=1.2最大带外抑制：最大带外抑制：60dB 80dB插入损耗：插入损耗：20dB无线通信中，为了提高高频信号的功率，需采无线通信中，为了提高高频信号的功率，需采用高频功放，根据放大信号相对频带的宽窄分为用高频功放，根据放大信号相对频带的宽窄分为: :1 1、窄带高频功率放大器（亦

47、称调谐功放）、窄带高频功率放大器（亦称调谐功放） 它是以它是以LCLC回路为负载，相对带宽回路为负载，相对带宽10%30%30%第三节第三节 高频功率放大器高频功率放大器一、一、 窄带高频功放窄带高频功放 调谐功放研究的重点问题是调谐功放研究的重点问题是功率和效率功率和效率问题。要提高效问题。要提高效率必须使放大器工作在率必须使放大器工作在乙类或丙类，因此调谐功放的集电极乙类或丙类，因此调谐功放的集电极电流导通角电流导通角22 2 2 3 3, ,即谐波次数越高，振幅越小即谐波次数越高，振幅越小( (表明能量分布情况表明能量分布情况) ;) ;(2) (2) 各次谐波对应各次谐波对应有各自的有

48、各自的最大幅值和零值；（最大幅值和零值；（所以可根所以可根据放大及抑制的谐波要求选择据放大及抑制的谐波要求选择）(4) (4) 当当9090时，时， 3 3为负为负值，此时三次谐波分量的初值，此时三次谐波分量的初始相位与基波、二次谐波初始相位与基波、二次谐波初始相位相反，此时始相位相反，此时i ic c(t)(t)中中的的I Ic3c3cos3cos3 t t为负值。为负值。01(3) (3) （证明直证明直流更多的转换为交流输出流更多的转换为交流输出) )（2 2）. .集电极电源集电极电源EcEc提供的直流功率提供的直流功率cmcccdcIEIEP00（3 3）. .集电极输出基波功率集电

49、极输出基波功率RURIEIUIPcccccc2121111021212121其中，其中， 称为称为集电极电压利用系数集电极电压利用系数；ccEU1R 谐振电阻谐振电阻（4 4）. .效率效率0101102121ccccdcIEUIPP5.5.集电极耗损功率集电极耗损功率PcPc)21(21101100cmcccccdccIEIUIEPPP即是说即是说P Pc c也同导通角有关也同导通角有关显然，显然，输出功率输出功率P P0 0、效率、效率 与与 和和 有关，有关，01 P0 ； 。由图可知，要使由图可知，要使P P0 0、 都较大，需使都较大，需使 1 1、 都较大，即应当都较大，即应当取取

50、 =70=70o o 80 80o o，此时管子工作在丙类，此时管子工作在丙类。012 2）调谐功放的）调谐功放的动态分析动态分析（1 1）. .晶体管的集电极动态特性晶体管的集电极动态特性列写输出回路方程列写输出回路方程tUEUcccecosccecUUEtcos)()cos(ccecirbirbcUUEUUEGtUUEGi显然此为直线方程显然此为直线方程令令 则则cceEU)(rbcUEGi设此点为设此点为B B点点因为因为E Eb b U Ur r，所以，所以i ic c为负值。但电流不可能倒流，所以为负值。但电流不可能倒流，所以B B点为点为虚拟点。如图：虚拟点。如图：过过A,BA,B

51、两点作动态负载线如图两点作动态负载线如图. .设此点为设此点为A A点点令令 则则0cicosccibrcceUEUEUEUIcmicuceuceUcEc-UccosEcNG(Eb-Ur）22ttC)cos1 (coscccccUUUAENENA所以动态电阻所以动态电阻RIRIIUNCNARcmccmcc)cos1 ()cos1 ()cos1 (11显然显然,R,Rc c除取决于回路的谐振电阻除取决于回路的谐振电阻R R外外, ,还是还是 的函数的函数注注意意cmcccccIURIURRR)cos1 (1而（2 2）谐振电阻谐振电阻R R对集电极电流的影响对集电极电流的影响 为讨论方便，假定为

52、讨论方便，假定E Ec c、E Eb b、U Ui i不变，以不变，以i ib b为参变量折线化为参变量折线化后的输出特性曲线如下页图后的输出特性曲线如下页图:(:(作出不同作出不同R R时三条负载线时三条负载线) )R R较小时（较小时（负负载线载线1 1）：）：欠压状态欠压状态U Uc1c1较较小，此时管子小，此时管子工作在放大区工作在放大区，i ic c受受i ib b控制控制，I Icmcm较大。较大。由于电压利用系数由于电压利用系数 欠大，称为欠大，称为欠压状态欠压状态。因此，因此，PcPc较大，较大，不高。不高。R R适中（适中（负载线负载线2 2）：）：动态负载线恰好经过临界饱和

53、线的拐点动态负载线恰好经过临界饱和线的拐点, ,此时此时U Uc2c2较大，较大，I Icmcm减小不多。所以有较大的输出功率和减小不多。所以有较大的输出功率和较高的效率较高的效率, ,称此为称此为临界状态。临界状态。临界状态下，最佳电压利用系数：临界状态下，最佳电压利用系数：ccescccoptEUEEU最佳负载电阻：最佳负载电阻：cmcoptoptIER1A AB BR R较大时（负较大时（负载线载线3 3）：）：此时管子工作在此时管子工作在饱和区饱和区, i, ic c受受U Ucece的控制的控制, ,称此为称此为过压状态过压状态。R RU Uc3c3 u ucemincemin 动态

54、工作点将向动态工作点将向A A移动移动当到达点当到达点A A后后, ,继续增加继续增加 u ucemaxcemax ，这，这时动态工作点将沿临界饱和线由时动态工作点将沿临界饱和线由A AB B ，所，所以，此时电流为下凹的脉冲波，如图所示以，此时电流为下凹的脉冲波，如图所示. .（3 3）. .负载特性负载特性- 是指是指E Eb b、U Ui i及及E Ec c不变时，调谐功放的输出电流、不变时，调谐功放的输出电流、输出电压、功率、效率随回路谐振电阻输出电压、功率、效率随回路谐振电阻R R而变化而变化的关系。的关系。I Ic1c1、I Icoco、U Uc c随随R R变化变化U Uc c=

55、I=Ic1c1R R欠压时，欠压时，R R I Ic1c1、I Icoco基本不变基本不变U UC C 过压时，过压时，R R I Ic1c1、I Ico co U Uc c有少量增加有少量增加所以，所以，I Ic1c1、I Icoco、U Uc c随随R R变化曲线如图。变化曲线如图。欠压过压临界RIc1、Ico、UcUcIcoIc1放大器的负载特性放大器的负载特性P Po o、P Pdcdc、P Pc c 、 随随R R变化变化欠压过压临界R cPdcP Po o、P Pdcdc、P Pc c 、P Po oP Pc c P Pdcdc=I=IcocoE Ec c因为因为E Ec c= =

56、常数，所以常数，所以P Pdcdc的变化的变化规律类似于规律类似于I Icoco的变化规律。的变化规律。 p po o=I=Ic1c1U Uc c/2/2，在欠压区：在欠压区：I Ic1c1基本不变，基本不变，U Uc c线性增加线性增加所以所以P Po o也线性增加；也线性增加；在过压区：在过压区：U Uc c基本不变，所以基本不变，所以P Po o的变化的变化规律类似于规律类似于I Ic1c1的变化规律。的变化规律。P Pc c=P=Pdcdc-P-Po o ccEU0121 的变化规律类似于的变化规律类似于U Uc c 的变化规律。的变化规律。放大器的负载特性放大器的负载特性结论：结论：

57、(1)(1)欠压下欠压下，i ic c变化很变化很小，相当于恒流源。小，相当于恒流源。适合于作线性功放，适合于作线性功放，但但 。需要注意的。需要注意的是，是，R R不可过小，否则不可过小，否则P Pdcdc过大，管子有可能过大，管子有可能损坏。损坏。(2)(2)临界临界： P Po o、都较高，适合做强放。都较高，适合做强放。(3)(3)过压下过压下，U Uc c基本不变基本不变, ,相当于恒压源；相当于恒压源； 较高；适合做中间较高；适合做中间级，向后级提供稳定的激励电压。但级，向后级提供稳定的激励电压。但R R过大，会使输出非线性失过大，会使输出非线性失真增加。真增加。 R R过大过大

58、U Uc c过大过大u ucece=E=Ec c+U+Uc c(t)(t) BUBUceRceR，会击穿管子。，会击穿管子。（三）、（三）、 调谐功放实用电路调谐功放实用电路1 1、160MHZ160MHZ、13W13W调谐功放电路调谐功放电路基极采用自给偏压，使基极采用自给偏压，使之工作在丙类。之工作在丙类。C C1 1、C C2 2、L L1 1构成构成T T型匹配网络型匹配网络,L,L2 2、C C3 3、C C4 4构成构成L L型匹配网络型匹配网络。集电极供电为并联供。集电极供电为并联供电方式。此电路的功率电方式。此电路的功率增益可达增益可达9dB9dB，可向，可向5050负载提供负

59、载提供13W13W的功率。的功率。电路如图所示电路如图所示. .2 2、175MHZVMOS175MHZVMOS管调谐功放电路管调谐功放电路电路如图所示电路如图所示栅极采用了栅极采用了C C1 1、C C2 2、C C3 3、L L1 1组成的组成的T T型匹型匹配网络配网络, ,漏极采用漏极采用L L2 2、L L3 3、C C6 6、C7C7、C C8 8组成的组成的 型匹配网型匹配网络络, ,栅、漏极均采用栅、漏极均采用并联供电并联供电. .VMOSVMOS管的主要优点：管的主要优点：动态范围大、输入阻动态范围大、输入阻抗高（可达抗高（可达10108 8 ）等等. .本电路的功率增益可达

60、本电路的功率增益可达10dB,10dB,效率大于效率大于50%50%，可向，可向5050 的负载提供的负载提供10W10W功率功率3 3、50MHZ50MHZ、25W25W调谐功放电路调谐功放电路电路如图所示电路如图所示L L2 2、L L3 3、C C3 3、C C4 4构构成成 型匹配网络，型匹配网络，集电极采用并联供集电极采用并联供电方式。电方式。本电路的功率增益本电路的功率增益为为7dB,7dB,可向可向5050 的的负载提供负载提供10W10W功率。功率。L L1 1、C C1 1、C C2 2构成构成T T型型匹配网络；匹配网络；第四节第四节 宽带高频功放及功率合成宽带高频功放及功