第2章——选频网络_2课件

1、1Chapter 2 选频网络选频网络1.选频的基本概念选频的基本概念 所谓选频所谓选频,就是就是选出需要的频率分量选出需要的频率分量并且并且滤滤除不需要的频率分量除不需要的频率分量。单谐振回路单谐振回路耦合谐振回路耦合谐振回路振荡回路（由振荡回路（由L、C组成）组成）各种滤波器各种滤波器LC集中参数滤波器集中参数滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器选频网络选频网络2.选频网络的分类选频网络的分类2串、并联阻抗等效互换与串、并联阻抗等效互换与回路抽头时的阻抗变换回路抽头时的阻抗变换2.1 串联谐振回路串联谐振回路2.2 并联谐振回路并联谐振回路2.

2、5 滤波器的其他形式滤波器的其他形式 2.4 耦合回路耦合回路2.3Chapter 2 选频网络选频网络32.2 并联谐振回路并联谐振回路 对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采用并联谐振回路。用并联谐振回路。 由于外加信号源的内阻很大，因此，研究并由于外加信号源的内阻很大，因此，研究并联谐振回路时，采用恒流源分析比较方便。联谐振回路时，采用恒流源分析比较方便。4一、谐振条件、谐振特性一、谐振条件、谐振特性一般一般 L R 代入上式代入上式 ：11()ZRCjCLLww=+-1pR=导纳：导纳：为电导为电导为电纳为电纳)1(1)(11)(CLjRCjLjR

3、CjLjRCjLjRZ)1(LCjLCRjBGY)1(LCBLCRG 其中其中5谐振条件谐振条件: :0B=1CLww=谐振角频谐振角频率率若若LR不成立，不成立，111()RjLLZLRCjRCRwww-=+-2211ppppLRLRR CRLCLwwww-=-=-特性阻抗特性阻抗: :1ppLLCCrww=品质因数品质因数: :QRr=谐振时，谐振时，Z Z为实数，故为实数，故LCfLCPP21,16谐振时的阻抗特性：谐振时的阻抗特性：,pww呈呈容容性性,pww呈呈感感性性因此回路谐振时：因此回路谐振时：并联谐振时，回路呈纯电阻性，并联谐振时，回路呈纯电阻性，且阻抗为最大值；且阻抗为最大

4、值；()PPGRC LRL RC=其其中中：为为谐谐振振电电导导，为为谐谐振振电电阻阻1pppppppLLRQLQRCRCCwwww= 振振 阻阻电纳电纳B=0，回路导纳，回路导纳Y=GP为最小值。为最小值。电压电压PSGIV/0相应达到最大值，且与相应达到最大值，且与同相。同相。SI7 谐振时电感谐振时电感( (电容电容) )支路的电流幅值为外加电流源支路的电流幅值为外加电流源I IS S的的Qp倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。倍。因此，并联谐振又称为电流谐振。SPpPSpppCpIjQCQCIjVCjCjVI11/00SPpSpPppLpIjQLjILQLjVLjRVI008二、谐振曲线

5、、相频特性曲线和通频带二、谐振曲线、相频特性曲线和通频带串联回路用电流比来表示，并联回路用电压比来表示串联回路用电流比来表示，并联回路用电压比来表示回路端电压回路端电压结论：并联谐振回路的谐结论：并联谐振回路的谐振曲线、相频特性与串联振曲线、相频特性与串联谐振回路相似。谐振回路相似。)(111)1(PPPPSSSSjQRIRCLjCRLICLjRCLIZIV)(110PPPjQV)(110PPPjQVV9两者具有相同形状的原因取决于谐振回路的谐振点。两者具有相同形状的原因取决于谐振回路的谐振点。串联谐振时：串联谐振时：Z回路回路最小，最小，I回路回路最大；最大； 失谐时，失谐时，Z回路回路增大

6、，增大，I回路回路减小减小并联谐振时：并联谐振时：Z回路回路最大，最大，U回路回路最大；最大； 失谐时，失谐时，Z回路回路减小，减小，U回路回路减小减小 结论结论:并联谐振回路的通频带并联谐振回路的通频带(Bw=2f0.7=fp /Qp),选选择性择性(U/U0)与回路品质因数与回路品质因数Qp的关系和串联回路的的关系和串联回路的情况是一样的，即情况是一样的，即Qp愈高，谐振曲线愈尖锐，回路愈高，谐振曲线愈尖锐，回路的选择性愈好，但通频带愈窄。的选择性愈好，但通频带愈窄。10简单谐振回路特性对照表简单谐振回路特性对照表1101LCw=21111(1)pQQLCLCw=-获0001LQRRCww

7、=1pppppLRQRRCLwww=00.72WfBfQ= D=0.72pWfBfQ= D=222000111 1()IIQwwww=+-2022111 1()ppUUQwwww=+-pppLRQLRCw=00LRQw=12例例 如图所示的电路中，已知线圈如图所示的电路中，已知线圈L=234，Q=80，要组成一个并联回路，其谐振频率要组成一个并联回路，其谐振频率fp=465kHz， 求求C=?谐振电阻谐振电阻Rp =? 若已知若已知信号源电流幅度信号源电流幅度Is =0.2mA，求谐振时回路输出，求谐振时回路输出电压幅度电压幅度Um =?(3)求回路的带宽求回路的带宽BW？解：解：12pfLC

8、p=2214pCfLp=500pF=pppRQLw=54.7k=W2ppf Q L=mspUIR=0.725.8kHzpWfBfQ= D=(3)(3)VWA94.10107 .54102 . 03313三、信号源内阻和负载对谐振回路的影响三、信号源内阻和负载对谐振回路的影响11111LpspLQLRRRw=+QL与与RS、RL同相变化同相变化并联谐振适用于信号源内阻并联谐振适用于信号源内阻RS很大、负载电阻很大、负载电阻RL也较大的情况，以使也较大的情况，以使QL较高而获得较好的选择较高而获得较好的选择性。性。1(1)ppppsLLRRRRRw=+1ppsLQRRRR=+LQQ14信号源内阻、

9、负载对谐振回路的影响信号源内阻、负载对谐振回路的影响TsLRRrR=+/ / /TspLRRRR=00LTsLLLQRRrRww=+ +00/spLTLRRRRQLLww=15例例3 设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率设一放大器以简单并联振荡回路为负载，信号中心频率fs=10MHz，回路电容，回路电容C=50pF. 试计算所需的线圈电感值；试计算所需的线圈电感值； 若线圈的品质因数为若线圈的品质因数为Q=100，试计算回路谐振电阻及回，试计算回路谐振电阻及回路带宽；若放大器所需带宽路带宽；若放大器所需带宽B=0.5MHz，则应在回路上并，则应在回路上并联多大的电阻才能满足放大器所

10、需带宽要求？联多大的电阻才能满足放大器所需带宽要求？解：解：012fLCp=02214LfCp=5.07H=0pRQLw=02f QL=31.8k=W 设回路上并联电阻为设回路上并联电阻为R1，并联后的总电阻为，并联后的总电阻为R1/Rp,总的回路有载品质因数为总的回路有载品质因数为QL。0LfQB=20=11ppR RRR+0LQLw=6.37k=W17.95Rk=W0wfBQ=100kHz=16 作业：作业： 2-4 2-7171 1 串并联阻抗的等效互换串并联阻抗的等效互换所以等效互换的变换关系为：所以等效互换的变换关系为：当品质因数很高（大于当品质因数很高（大于1010或者更大）时则有

11、或者更大）时则有221sLRR Q=()2211LsRQR=+2.3 阻抗变换电路阻抗变换电路1222222222222222222()sXssRRRR jXR XR XRjXjRjXRXRX=+=+2222222sR XRRX=+故故：2222222sR XXRX=+ssRX22RX=122sLsXRQRX=1LQ =2LQ=LLQQ=即即并串联联)11 (22LSQXXSXX 218abdbvpv= 由于由于 , ,因此因此 p是小于是小于1 1的正数，即的正数，即 即由低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高即由低抽头向高抽头转换时，等效阻抗提高 倍。倍。abdbVV21p2 部分接入回路部分

12、接入回路的阻抗变换的阻抗变换接入系数接入系数 p ：为抽头点电压与端电压的比：为抽头点电压与端电压的比根据能量等效原则：根据能量等效原则：SabGV 22SdbGV 19并联回路的其他形式并联回路的其他形式假设假设: :111jXRZ222jXRZ11RX 22RX 212221212121212211221122112121)()()(RRXRRXRRXXRRjXRjXRjXRjXRjXRjXRZZZZZp021 XX20()2012111abLZQ RRw=1) 在不考虑在不考虑L1和和L2之间的互感之间的互感M时时:在谐振时由于在谐振时由于Q值很高值很高, ,ab两端的等效两端的等效阻抗

13、可以表示为阻抗可以表示为: :此时回路的谐振频率为此时回路的谐振频率为: :()01211LCLLCw=+()221212abdbZLpZLL=+当抽头改变时当抽头改变时, ,p p 值改变值改变, ,可以改变回路在可以改变回路在dbdb两端两端的等效阻抗的等效阻抗由于谐振时由于谐振时db两端的等效阻抗为两端的等效阻抗为故抽头变化的阻抗变换关系为故抽头变化的阻抗变换关系为1dbLZCR=1112LLpLLL=+21()2012111abLZQ RRw=1) 在不考虑在不考虑L1和和L2之间的互感之间的互感M时时:在谐振时由于在谐振时由于Q值很高值很高, ,ab两端的等效两端的等效阻抗可以表示为

14、阻抗可以表示为: :带入带入: :()221212abdbZLpZLL=+当抽头改变时当抽头改变时, ,p p 值改变值改变, ,可以改变回路在可以改变回路在dbdb两端两端的等效阻抗的等效阻抗故抽头变化的阻抗变换关系为故抽头变化的阻抗变换关系为1112LLpLLL=+LL122120120)()(bdabZRLRLZ22当考虑当考虑L1和和L2之间的互感之间的互感M时接入系数时接入系数以上讨论的是阻抗形式的抽头变换以上讨论的是阻抗形式的抽头变换如果是导纳形式如果是导纳形式: :221a bd bYnYp=2) 对于电容抽头电路而言对于电容抽头电路而言, ,1122LMpLLM=+ 应该指出接

15、入系数应该指出接入系数 或或 都是假定外都是假定外接在接在ab端的阻抗远小于端的阻抗远小于 L1或或 时才成立。时才成立。 112LpL L=+212CpC C=+11C221112121()CCCCpCn CC CC C= =+其其 中中接入系数接入系数11C23电压源和电流源的变比是电压源和电流源的变比是p，而不是，而不是p2。 从从ab端到端到bd端电压变换比为端电压变换比为1/p ，在保持功率相同的条件下，电流变换比就是在保持功率相同的条件下，电流变换比就是p倍。倍。即由低抽头向高抽头变化时，电流源减小了即由低抽头向高抽头变化时，电流源减小了p倍。倍。3) 电流源的折合：电流源的折合：

16、右图表示电流源的折合关系。右图表示电流源的折合关系。由于是等效变换，由于是等效变换，变换前后其功率不变。变换前后其功率不变。dbSabSVIVI由于由于因此因此1SSabdbSIPIVVI24抽头由低抽头由低高，等效导纳降低高，等效导纳降低 p2 倍，倍，Q值提高许值提高许 多，即等效电阻提高了多，即等效电阻提高了 倍，并联电阻加大，倍，并联电阻加大，Q 值提高。值提高。4)负载电容的折合负载电容的折合抽头改变时，抽头改变时， 或或 、 的比值改的比值改 变，即变，即p 改变；改变；dbabVV112LLL+212CCC+21pL221111 CLLLRRpCpww=即等效变换后，电容减小，阻抗加大。即等效变换后，电容减小，阻抗加大。2LLCp C=因因此此结论：结论：25 因此，抽头的目的是：因此，抽头的目的是： 减小信号源内阻和负载对回路的影响。减小信号源内阻和负载对回路的影响。 负载电阻和信号源内阻小时，应采用串联方式；负载电阻和信号源内阻小时，应采用串联方式；负载电阻和信号源内阻大时，应采用并联方式；负载电阻和信号源内阻大时，应采用并联方式；负载电阻信号源内阻不大不小时，采用部分接入方式负载电阻信号源内阻不大不小时，采用部分接入方式 。2