第2章-小信号调谐放大器..

1、2022年5月8日1第二章第二章 小信号调谐放大器小信号调谐放大器第第 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2022年5月8日2第0节 小信号调谐放大器概述放大器的分类：放大器的分类：1.信号频率分：信号频率分：低频：音频低频：音频020kHz高频：高频：20kHz300MHz2.输入信号大小分：输入信号大小分：小信号：电压放大，甲类，线性。小信号：电压放大，甲类，线性。大信号

2、：功率放大，丙类，非线性。大信号：功率放大，丙类，非线性。3.从通信对象上分：从通信对象上分：窄带：以调谐回路为负载。窄带：以调谐回路为负载。宽带：非调谐回路为负载宽带：非调谐回路为负载。2022年5月8日3第0节 小信号调谐放大器概述 小信号调谐放大器与宽带放大器的区别小信号调谐放大器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: 甲类放大甲类放大+调谐回路（可以是调谐回路（可以是LC回路、石英晶体、

3、回路、石英晶体、压电陶瓷或声表面波器件）两部分。压电陶瓷或声表面波器件）两部分。 完成完成“选频选频”放大的作用。放大的作用。 小信号调谐放大器的主要要求（主要指标要求小信号调谐放大器的主要要求（主要指标要求)： 谐振增益高、选择性好、通频带合适、工作稳定。谐振增益高、选择性好、通频带合适、工作稳定。2022年5月8日4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一、一、LCLC单调谐回路单调谐回路: : 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 2022年5月8日51.串联谐振回路串联谐振回路如图所示：为如图所示：为LC串联回路。串联回路。回路电流为回路电流

4、为:)1(11rCLjrUCjLjrUZUIZ（1）组成：）组成：L、C为纯电感和电容。为纯电感和电容。r是回是回路的损耗路的损耗(主要是电感线圈损耗主要是电感线圈损耗)当信号频率发生变化时，感抗、容抗、电流均随之变化。当信号频率发生变化时，感抗、容抗、电流均随之变化。当频率为某一特定值（当频率为某一特定值（ = 0）时，）时，X=0，电流最大，且，电流最大，且电路为纯阻性电路为纯阻性处于谐振状态。处于谐振状态。当当 0时（失谐），时（失谐）， X 0，电流减小；失谐越大，电，电流减小；失谐越大，电流越小，体现了选频作用。流越小，体现了选频作用。（2）原理：）原理：2022年5月8日6（3）回

5、路谐振频率：）回路谐振频率：LC10回路电流为回路电流为:jIrCLjrUZUIm1)1(1广义失谐广义失谐相对失谐相对失谐回路最大回路最大电流电流CL001由此时：此时： =0；I=Im=U/r此为谐振电流。此为谐振电流。I为复数：为复数：21)(mIIarctan)(幅频特性幅频特性相频特性相频特性rCL12022年5月8日7（4）回路的品质因数）回路的品质因数CLrCrrLQ1100是谐振回路的重要指标之一，表征了是谐振回路的重要指标之一，表征了LC回路的损耗效应回路的损耗效应 对品质因数的影响。即：对品质因数的影响。即：r大则大则Q低（损耗功率大），低（损耗功率大），r小小则则Q高，高

6、， Q越高越好。越高越好。（5）串联谐振特性曲线：）串联谐振特性曲线：000021QrLrCL202)2(1111)(QIIm幅频特性幅频特性2022年5月8日8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（即可见，回路失谐（即 0 ）时，电流减小，体现出回路的时，电流减小，体现出回路的选频作用。选频作用。结论：结论：（1）f=f0时，电流最大（谐振）；时，电流最大（谐振）； f f0时，电流减小（失谐）。时，电流减小（失谐）。（2）Q大，曲线越陡，选频作用越好。大，曲线越陡，选频作用越好。 Q小，曲线越平缓，选频作用越差。小，曲线越平缓，选频作用越差。Q=50100200 mI

7、I0ff12022年5月8日9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是对偶的，因此所得公式类似。即：得公式类似。即：jULCjGIUm1)1(2.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LCGGCLRQ100说明说明G越大，其分流越大，越大，其分流越大， 损耗的能量越大，损耗的能量越大， Q值越低。值越低。jIIm1LC10CLrCrrLQ1102022年5月8日104.谐振特性曲线：谐振特性曲线：20)2(11)(QUUm结论：结论：（1） = 0时，电压最大（谐振）；时，电压最大（谐振）； 0时

8、，电压减小（失谐）。时，电压减小（失谐）。（2）Q大，曲线越陡，选频作用越好。大，曲线越陡，选频作用越好。 Q小，曲线越平缓，选频作用越差。小，曲线越平缓，选频作用越差。（3） (或或f)小，回路为感性。小，回路为感性。 (或或f)大，回路为容性。大，回路为容性。谐振特性曲线谐振特性曲线10.707Q1Q221QQ 0 mUUB1B2容性容性感性感性2022年5月8日11三、信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响三、信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响isRSCSLRPC1RLCLiSLRC显见，由于信号源内阻抗显见，由于信号源内阻抗和负载阻抗的介入：和负载阻抗的介入：电路可改画为：电路可改画为

9、：简化后电路为：简化后电路为：LPsRRRR/LsCCCC/1（1）考虑信号源内阻抗和负载阻抗时：）考虑信号源内阻抗和负载阻抗时：2022年5月8日12RQ0C 2）回路总电容）回路总电容损耗增大损耗增大(并联并联) 1）回路总电阻）回路总电阻0000QLRLRQL回路的品质因数为：回路的品质因数为：由上式可知：由上式可知：LC10回路谐振频率回路谐振频率2022年5月8日13（2）阻抗匹配问题：）阻抗匹配问题：调谐回路的目的要传送信号能量，所以只有调谐回路的目的要传送信号能量，所以只有Rs、RL与与回路电阻匹配时才能获得最大功率。回路电阻匹配时才能获得最大功率。 总之：信号源内阻和负载总之：

10、信号源内阻和负载阻抗阻抗的接入，使的接入，使0, fQ并可能导致阻抗不匹配。并可能导致阻抗不匹配。为解决上述问题为解决上述问题： 采取信号源和负载不直接与调谐回路相接采取信号源和负载不直接与调谐回路相接通过阻抗通过阻抗变换电路接入。变换电路接入。 即：采用部分接入，以减小信号源内阻和负载的影响即：采用部分接入，以减小信号源内阻和负载的影响2022年5月8日14四、常用阻抗变换电路四、常用阻抗变换电路 变压器耦合式阻抗变换电路变压器耦合式阻抗变换电路 电容分压式阻抗变换电路电容分压式阻抗变换电路 电感分压式阻抗变换电路电感分压式阻抗变换电路2022年5月8日1521NNn （一）变压器耦合式阻抗

11、变换电路（一）变压器耦合式阻抗变换电路1.变压器变换电路：变压器变换电路：2.当为理想变压器时，阻抗变换关系：当为理想变压器时，阻抗变换关系：初、次级线圈匝比：初、次级线圈匝比：R1C1LRLN1N2ZLiSCLLLRnR2LLCnC21iSCLR1C1LRLZL按折合前后消耗功率相等的原则：按折合前后消耗功率相等的原则：211222/LLLLRUPRRUPR消耗的功率：折合后消耗的功率：折合前21PP 2122/LLRURU2022年5月8日163.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。iSRCL1LCCC/1LRRR把

12、以上电路简化后：把以上电路简化后：iSCLR1C1LRLZL其中：其中：为了减小负载对为了减小负载对LC回路的影响，回路的影响，适当调整变比适当调整变比n。2022年5月8日17( (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。LRn2C1iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U2iSRSLC2RLU1U23.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。iS

13、RSLC1C2RL按折合前后消耗功率相等的原则：按折合前后消耗功率相等的原则：LLRURU22212022年5月8日18（三）电感分压式阻抗变换电路（三）电感分压式阻抗变换电路1.电路电路iSR CML1L2N1N2RLU2U1iSRCLRLLLLLRnRMLMLLRUUR222212212(1)若耦合系数若耦合系数(k=M/L)为为1，化减后，化减后则有则有LLLRnRNNNR22221（2）耦合系数为零）耦合系数为零0（即（即M=0）,则有则有LLLRnRLLLR222212.阻抗变换关系：阻抗变换关系：为什么要进行阻为什么要进行阻抗变换？抗变换？2022年5月8日19第二节第二节 高频单

14、调谐放大器高频单调谐放大器典型电路的构成：典型电路的构成：特点：特点：a) 电路采用部分接入，以减小放电路采用部分接入，以减小放大管输出导纳对大管输出导纳对LC回路的影响；回路的影响；b) 与负载间采用变压器耦合方式与负载间采用变压器耦合方式,以更好的匹配，降低负载导纳对以更好的匹配，降低负载导纳对LC回路的影响。回路的影响。Yi2为下一级的输入导纳。为下一级的输入导纳。uiCbR1R2ReCeCLyi212345EC由由LC和和Tr构成谐振回路。构成谐振回路。2022年5月8日20高频单调谐放大器高频单调谐放大器一、等效电路：一、等效电路：1.为三极管高频混合为三极管高频混合 等效电等效电路

15、路由戴维南简化由戴维南简化由由密勒定理密勒定理单相化模型。单相化模型。2.将晶体管参数折算到将晶体管参数折算到LC回路。回路。其中：其中：yie=gie+j Cieyoe=goe+j Coen1gmubgoeCoeCGpLCi2 gi2UbyiegmUbyoeC Lyi212345yi2=gi2+j Ci22022年5月8日213.将输出、负载回路折合到将输出、负载回路折合到LC回路得到的等效电路：回路得到的等效电路：31211NNn31542NNn所以有：所以有： goe=n12goe Coe=n12Coe Ioc=n1Ioc =n1 gmUb其变比其变比：2.将晶体管参数折算到将晶体管参数

16、折算到LC回路。回路。gi2=n22gi2 Ci2=n22Ci2UbyiegmUbyoeC Lyi212345n1gmubgoeCoeCGpLCi2 gi22022年5月8日22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其中：其中：n1gmUbCTGTL电路中：电路中：Gp为为LC回路回路固有损耗电导固有损耗电导Gp =1/RR 为为 LC回路回路的等效并联电阻。的等效并联电阻。其中：其中：L值不变，且由于值不变，且由于n1 、n2小于小于1，只有，只有C和和Gp起主要作用起主要作用n1gmubgoeCo

17、eCGpLCi2 gi22022年5月8日23高频单调谐放大器高频单调谐放大器一、等效电路一、等效电路n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL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谐振回路的等效阻抗为：谐振回路的等效阻抗为：LCjGjZTTT11)(UbyiegmUbyoeC Lyi2123452022年5月8日24二、单调谐放大器的性能二、单调谐放大器的性能由等效电路可知，正弦稳态下，由等效电路可知，正弦稳态下，回路的等效阻抗为：回路的

18、等效阻抗为：jGLCjGjZTTTT1/111)(输出端的信号电压为：输出端的信号电压为：0121/ )()()(TTbmTocTQjGjUgnjZIjUQT为有载为有载品质因数品质因数01211)()()(TTmbTUQjGgnjUjUjA单调谐放大器的增益为：单调谐放大器的增益为：可见：增益是频率的函数。可见：增益是频率的函数。UbyiegmUbyoeC Lyi2123n1gmUbCTGTL2022年5月8日25jQjjAjATouu112110(一一)谐振电压增益谐振电压增益TmuGgnjA101.当当 = 0时，其电压增益为：时，其电压增益为：TmuGgnnjA210本级到下一级的电压

19、增益为：本级到下一级的电压增益为：结论：结论：1）由上式可知：当晶体管参数选定后，电压增益可通过）由上式可知：当晶体管参数选定后，电压增益可通过改变接入系数来调整。改变接入系数来调整。2）接入系数过大和过小，都会使电压增益减小，因而存）接入系数过大和过小，都会使电压增益减小，因而存在最佳接入系数。在最佳接入系数。UbyiegmUbyoeC Lyi2123 相对增益相对增益2022年5月8日26（二）谐振功率增益：（二）谐振功率增益：目标信号通过调谐放大器能否得到加强，归根到底要看目标信号通过调谐放大器能否得到加强，归根到底要看功率是否增强。功率是否增强。1.谐振时功率增益为：谐振时功率增益为：

20、ioopPPjAiebigUP22221)(ibTmogUGgnnPgi2为下一级的为下一级的输入电导（负载）输入电导（负载）谐振功率增益为：谐振功率增益为：ieiTmPggGgnnjA22210)()(2022年5月8日27 2.功率增益的最大值：功率增益的最大值：为获得较大的功率增益，选用为获得较大的功率增益，选用gm较大的管子时有利的。较大的管子时有利的。若谐振回路为理想的：若谐振回路为理想的：1.在无耗（在无耗（GP=0） 时：时：调整调整n1和和n2使使（goe=gi2），即匹配状态，此时可获得最大功率。即匹配状态，此时可获得最大功率。GT=n12goe+n22gie+Gp =goe

21、+gi2 2221)(ibioemogUgggnPoebmoebmoeoebmogUggUgnggUgnP4)(4)()2(22121maxieiTmPggGgnnA2221)(2022年5月8日28 功率增益的最大值为：功率增益的最大值为：ieoemioPgggPPjA4)(2maxmax02.有耗但匹配时有耗但匹配时.max2max1opTopopjAQQjAjA其中：其中： =（1-QT/Q）2 称为插入损耗。称为插入损耗。21max)2(oebPoemogUGggnP可推得考虑插入损耗后的最大功率增益：可推得考虑插入损耗后的最大功率增益：2022年5月8日29（三）放大器的相对增益和通

22、频带：（三）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:00jAjAuu10.7070.1BB0.12.相对增益模为：相对增益模为：2211)2(11oTouuQjAjA01211)(TTmUQjGgnjA放大器的增益为放大器的增益为2022年5月8日302.通频带通频带:根据通频带定义有根据通频带定义有:(当幅值下降当幅值下降到到0.707时时)2212oTQ由此推得通频带：由此推得通频带：TTToCGQB或或TTToHZCGQfB2B= 2 - 100jAjAuu10.7070.1BB0.1 2

23、1其中：其中：B= 2 - 1 = 2 2022年5月8日31( (四四) )放大器的选择性：放大器的选择性：矩形系数矩形系数K0.1：BBK1 . 01 . 0结论：结论：1） 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。指放大器对干扰信号的抑制能力。常以矩形系数指放大器对干扰信号的抑制能力。常以矩形系数K0.1来来衡量选择性的好坏。衡量选择性的好坏。为相对增益下降到为相对增益下降到0.1时的带宽时的带宽B0.1与带宽与带宽B 之比，之比，即即2） K0.1越接近于越接近于1，相对增益曲线越接近于矩形，选，相对增益曲线越接近于矩形，选择性越好择性越好2

24、022年5月8日32可见，单级调谐放大器的选择性很差，这是它的主要缺点。可见，单级调谐放大器的选择性很差，这是它的主要缺点。由此推得：由此推得：BQBTo95. 9991 . 095. 91 . 01 . 0BBK据据B 0. 1定义有：定义有：2;1 . 01 . 0BjAjAouu时当：2022年5月8日33高频单调谐放大器小结高频单调谐放大器小结一、等效电路一、等效电路n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL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：

25、TTTGCQ0谐振回路的参数为：谐振回路的参数为：UbyiegmUbyoeC Lyi212345CT=n12Coe+n22Ci2+CGT=n12goe+n22gie+Gp31211NNn31542NNn折合参数为：折合参数为：TTToHZCGQfB22022年5月8日34 功率增益的最大值为：功率增益的最大值为：ieoemPgggjA4)(2max02max1QQjAjATopop可推得考虑插入损耗后的最大功率增益：可推得考虑插入损耗后的最大功率增益：通频带：通频带：TTToCGQB或或TTToHZCGQfB295. 91 . 01 . 0BBK矩形系数：矩形系数：谐振电压增益谐振电压增益Tm

26、uGgnnjA2102022年5月8日35单调谐放大器分析举例单调谐放大器分析举例例例2-1 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，变压器原圈总匝数压器原圈总匝数N=117，电感，电感L=590uH，固有，固有Q值值Q=80。求调谐。求调谐回路参数和最大功率增益。回路参数和最大功率增益。解：解：5 .4610465KHzKHzBfQHzoT要求解的回路参数为要求解的回路参数为QT、 GT 、 CT 、C及接入系数及接入系数n1 、 n2（1）根

27、据）根据BHz = f0 / QT得回路的有载得回路的有载QT值值:n1gmUbCTGTLn1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi22022年5月8日36（2）根据谐振频率的定义得回路的总电容）根据谐振频率的定义得回路的总电容CT：根据谐频率公式：根据谐频率公式 （3）根据）根据QT =1/（ 0LGT ）得）得回路的总电导回路的总电导GT：uSLQGoTT47.121PFLfCoT200212例例2-1 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，

28、变压器原圈总匝数压器原圈总匝数N=117，电感，电感L=590uH，固有，固有Q值值Q=80。求：。求：调谐回路参数和最大功率增益。调谐回路参数和最大功率增益。n1gmUbgoeCoeCGpLCi2gi2n1gmUbCTGTL2022年5月8日37（4）LC回路的匝比：设回路的匝比：设GP=0，goe=g ie22212222NNgNNgggGieoeieoeT29. 0211oeTgGNNn13. 0222ieTgGNNn（5）所需电容：）所需电容：3411NnN1522NnN2022年5月8日38(6)实际最大功率增益：实际最大功率增益：337518. 018750maxmaxoPopjA

29、jA18. 012QQT插入损耗：插入损耗：187501036. 010754)1045(4362322maxioemoPgggjA有损耗时的最大功率增益为：有损耗时的最大功率增益为：采用部分接入，归算后采用部分接入，归算后Coe 、Cie对总电容对总电容C影响很小。影响很小。C稳定，稳定，L一定，则一定，则 f0 稳定稳定。2022年5月8日39 信号接收过程中，通常要求：信号接收过程中，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）。）。 出于稳定性考虑，单级放大器增益不会很高，为出于稳定性考虑，单级放大器增益不会很高，为2030dB。 因此，用单级调

30、谐放大器是难以满足的。因此，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。第三节多级调谐放大器及稳定性第三节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）三参差调谐放大器多级调谐放大器分为：多级调谐放大器分为：2022年5月8日40一、同步调谐放大器一、同步调谐放大器 同步调谐放大器：放大器由同步调谐放大器：放大器由N级参数相同的单调谐放大级参数相同的单调谐放大器级联，且都调谐于同一频率，称为同步调谐放大器。器级联，且都调谐于同

31、一频率，称为同步调谐放大器。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：即满足即满足:2022年5月8日41（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，2022年5月8日42n12345678121n1.0 0.64 0.51 0.43 0.39 0.35 0.32 0.3的关系与nn121结论：结论：1）采用

32、多级同步调谐放大器后，增益提高了，但通频带减小了。）采用多级同步调谐放大器后，增益提高了，但通频带减小了。2）级数）级数N越多，频带越窄。增益与带宽的矛盾成为严重问题。越多，频带越窄。增益与带宽的矛盾成为严重问题。2022年5月8日43例例2-2 2-2 若要求某中频放大器（多级同步调谐放大器）的频带若要求某中频放大器（多级同步调谐放大器）的频带为为6.5MHz，分别求出用，分别求出用2 2级和级和3 3级实现时两种情况下每一级的级实现时两种情况下每一级的B B为多少？为多少？解：解：MHzMHzBBHz2 .1064. 05 . 612212（2）当）当n=3时时MHzMHzBBHz7 .1

33、251. 05 . 612312即当即当3级级连时，只有每级通频带达到级级连时，只有每级通频带达到12.7MHz，才能满，才能满足总通频带足总通频带6.5MHz的要求。的要求。结论：结论：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较窄，而较窄，而Au不太高的情况。不太高的情况。（1）当）当n=2时时2022年5月8日44（三）（三）n级放大器选择性（考察矩形系数）级放大器选择性（考察矩形系数）根据根据B0.1的定义：的定义：101221 . 00nnTBQ110011001101 . 0nnBQBTn121100111 . 01 . 0nnnnnBBK从而求出

34、矩形系数：从而求出矩形系数：121nBBnnTuuQjjAjA00211由于相对增益：由于相对增益：2022年5月8日45的关系与nKn1 . 0n12345678910K0.19.95 4.83.75 3.43.23.13.02.94 2.92 2.92.56例如：n=2时,K0. 1=4.8 ; n= K0.1=2.56结论：同步调谐放大器结论：同步调谐放大器K0.1的极限为的极限为2.56，尚不能趋于，尚不能趋于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，当显见，当n K0. 1 可改善选择性，但当可改善选择性，但当n2以后改善缓慢。以

35、后改善缓慢。2022年5月8日46二、参差调谐放大器二、参差调谐放大器定义定义： 多级放大器中，各放大器调谐频率不一致，称为参差调谐多级放大器中，各放大器调谐频率不一致，称为参差调谐放大器。放大器。特点：特点： 加宽频带，改善矩形系数。加宽频带，改善矩形系数。应用：应用： 使用于频带较宽的信号。（如电视接收机的中频放大）使用于频带较宽的信号。（如电视接收机的中频放大）2022年5月8日47（1）交流通路：）交流通路：UiT1T2n1n2n1n2f01f02U0两级结构相同，分别调谐在f01和f02且与参差放大器的中心频率f0相差 fs,即Sfff001Sfff002f0f02f01为频率的为频

36、率的偏离值偏离值2022年5月8日48200)2(11TuuQjAjA由于：由于： 放大器的增益特性为：放大器的增益特性为ffQjAfffQjAjATuTuu200202202020222121fffQjAfffQjAjATuTuu由于由于f01与与f0相差不大相差不大2022年5月8日49若：若：00201uuuAjAjASSfffffff001 SSfffffff002 ;2:0ffQST设回路的偏调系数为2222420112uuAjA总增益为：02ffQT代入上式代入上式200202221fffQjAjATuu2022年5月8日50（一）平坦参差调

37、谐放大器（一）平坦参差调谐放大器称为称为临界偏调临界偏调。BQffTS212110 时，当2)(200uuSAjA根据相对增益：根据相对增益：4042)(jAjAuu求得通频带：求得通频带：BQfBTS220矩形系数：矩形系数：15. 39941 . 01 . 0SSSBBK此时，此时，f=f0 ， =0;20ffQST偏调系数为同样可求得：同样可求得：同步调谐的矩同步调谐的矩形系数为形系数为4.8；参差调谐改善参差调谐改善矩形系数矩形系数同步调谐的通同步调谐的通频带为频带为 参差调谐加宽参差调谐加宽通频带通频带B414. 1放大器中心频率处总增益：放大器中心频率处总增益：2022年5月8日5

38、1（二）过参差调谐放大器（二）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Sfff0f01f02sfsfjAB 1时：时：出现单峰，称为欠参差。出现单峰，称为欠参差。2022年5月8日52(三三) 三参差调谐放大器三参差调谐放大器 在过参差调谐放大器后级连一级谐振在在过参差调谐放大器后级连一级谐振在f0 的单调谐放大器，的单调谐放大器，使其谐振特性曲线使其谐振特性曲线补偿补偿双峰特性的凹陷，获得较平坦的幅双峰特性的凹陷，获得较平坦的幅频特性频特性 （如图）（如图） 。ff0f01f02jfA显见它比平坦参差放大器具有更宽的频带

39、。显见它比平坦参差放大器具有更宽的频带。要求：要求： Q3 Q1 = Q22022年5月8日53例题讲解例题讲解 例例2-3一一临界临界偏调双参差调谐放大器，其中心频率偏调双参差调谐放大器，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）中心频率处总）中心频率处总增益增益AuS（2）通频带）通频带BSHz=?（3）每级的谐振频率）每级的谐振频率f01=?，f02=?20020212)(2200uuSAjA（1）中心频率处中心频率处增益：增益：（2）求通频带：）求通频带：KHzKHzBBHzSHz56640022120ffQSTKH

40、zBfHzS20021MHzfffS5 .102 . 07 .10001MHzfffS9 .102 . 07 .10002解：解：（3）求谐振频率：）求谐振频率：2022年5月8日54三、调谐放大器的稳定性三、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。当反馈达到一定在高频时产生的内部反馈。当反馈达到一定程度时，会出现自激振荡。程度时，会出现自激振荡。 解决方法：解决方法： 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：

41、 （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。2022年5月8日55（1 1）中和法中和法1.1.原理电路：原理电路：2.2.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I IN N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 。3.3.优点：优点：电路简单，电路简单， CN很小如豆粒大。很小如豆粒大。外加电容外加电容CN来抵消来抵消Cbc的影响。的影响。2022年5月8日564.4.缺点：缺点

42、：1 1） C CN N是固定的不随频率而变化，因此只能在某一频率起作用。是固定的不随频率而变化，因此只能在某一频率起作用。2 2）与）与C Cb bc c并联的还有并联的还有 r rb bc c ，中和电路也应对称，但实现困难。，中和电路也应对称，但实现困难。3 3）考虑分布参数和温度变化等因素，中和效果有限，难实现全）考虑分布参数和温度变化等因素，中和效果有限，难实现全频段内的中和。频段内的中和。5.5.应用：应用：一般用于中放。（收音机中常采用此方法）一般用于中放。（收音机中常采用此方法）2022年5月8日57（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

43、大负载通过增大负载，使输出回路严重失配，输出电压相应减小，使输出回路严重失配，输出电压相应减小，从而使内部反馈电流减小。从而使内部反馈电流减小。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。T1T2YiY0UiU0 由于共基极电路的输入导纳由于共基极电路的输入导纳较大，使负载导纳增加，而较大，使负载导纳增加，而T T1 1的的输出导纳较小，使之失配。从而输出导纳较小，使之失配。从而减弱反馈，提高稳定性。减弱反馈，提高稳定性。4.缺点：缺点：增益略有下降（失配引起）、电路复杂增益略有下降（失配引起）、电路复杂。2022年5月8日58第四节第四节 集成

44、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前述各种调谐放大器均由分立元件构成，存在的问题：前述各种调谐放大器均由分立元件构成，存在的问题：1）由于引线带来的自感、分布电容等，制约了频率的提高。）由于引线带来的自感、分布电容等，制约了频率的提高。2）由于布线的寄生反馈而引起寄生振荡。）由于布线的寄生反馈而引起寄生振荡。3）由于焊点多，使电路的可靠性随之下降。）由于焊点多，使电路的可靠性随之下降。集成电路的优点：集成电路的优点： 体积减小，外接引线、焊点减少，提高频率，稳定性、体积减小，外接引线、焊点减少，提高频率，稳定性、可靠性都有所提高。可靠性都有所提高。集成电路的缺点：集成电路

45、的缺点： 制造电感和电容困难，用等效电路代替，精度低。制造电感和电容困难，用等效电路代替，精度低。2022年5月8日59集成调谐放大器的构成集成调谐放大器的构成：集中选择滤波器和集成线性放大组件集中选择滤波器和集成线性放大组件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，可减小晶体管参数对回路的影响，保证选择电路集中，可减小晶体管参数对回路的影响，保证 Au、B、K0.1 等指标的稳定。等指标的稳定。2. 可单独调整，减少生产周期。可单独调整，减少生产周期。3. 体积小，可靠性高、稳

46、定性体积小，可靠性高、稳定性 高。高。由于上述原因常将调谐放大器的选频和放大分开完成：由于上述原因常将调谐放大器的选频和放大分开完成：2022年5月8日60一、集成线性放大组件一、集成线性放大组件（一）（一）.4E307 集成块集成块原理电路：原理电路：1.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)。123456789101112T1T22.5K1kD500T31）4，6及及7，8可在外部短接。可在外部短接。2）7，8可在外部接电阻以增大恒流可在外部接电阻以增大恒流源的负反馈，使之接近理想电流源。源的负反馈，使之接近理想电流源。3）1，5可

47、外接偏压，调整恒流源的电流；可外接偏压，调整恒流源的电流；5接负电源。接负电源。4）2，10和和11，12分别为输入、输出端。分别为输入、输出端。2022年5月8日61二、集中选择滤波器二、集中选择滤波器1.1.石英晶体滤波器石英晶体滤波器2.2.压电陶瓷滤波器压电陶瓷滤波器3.3.声表面波滤波器声表面波滤波器体积小体积小成本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：2022年5月8日62（一）石英晶体滤波器（一）石英晶体滤波器1.1.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：成分：成分：化

48、学成分是二氧化硅（化学成分是二氧化硅（ SIO2 ）。）。结构：结构：是一种六棱柱型结晶体，其导电性能与晶格方向有关。是一种六棱柱型结晶体，其导电性能与晶格方向有关。将其按不同方位切割，可切成不同切型的晶片，则它们的工作将其按不同方位切割，可切成不同切型的晶片，则它们的工作频率、温度特性及参数各不相同。频率、温度特性及参数各不相同。基本特性：基本特性：是是压电效应压电效应。 正压电效应正压电效应-机械力作用于晶体时，晶片两面机械力作用于晶体时，晶片两面将产生异性电荷；其值与晶片的变将产生异性电荷；其值与晶片的变形量有关。形量有关。+-石英晶片石英晶片压电效应压电效应2022年5月8日63固有频

49、率固有频率：当晶片几何尺寸和结构一定时，它本身有：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一个固定的机械振动频率f固固 ；谐振频率：谐振频率：当外加频率当外加频率 f外外=f固固 时产生谐振，此时机械时产生谐振，此时机械振动最强，电路中的高频电流最大。振动最强，电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，所以一般晶片越薄，频率越高、强度越差，加工越难，所以一般基频基频106 Cq很小很小 0.005 0.1pF（动态电容，等效于弹性）（动态电容，等效于弹性） Lq很大很大 10m 几几10H（动态电感，等效于机械惯性）（动态电感，等效于机械惯性） rq很小很

50、小 100 （动态电阻，等效于摩擦损耗）（动态电阻，等效于摩擦损耗） C0较小较小 2 5pF（晶片间的静态电容）（晶片间的静态电容）若工作在基频，只有若工作在基频，只有C0 、 Lq1 、 Cq1 、 rq1支路有效，其余开路。支路有效，其余开路。工作在基频工作在基频工作在工作在3次谐波频次谐波频1 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2022年5月8日662. 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

51、谐振频率：谐振频率：并联并联谐振频率：谐振频率：qqSCLf21000021121CCfCCfCCCCLfqSqSqqqP02CCfffqSSP可见，其值相距很近，约为几十可见，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：C0Cq2022年5月8日6722000111111)1()(PsqqqqCjCjCjLjCjCjLjjZZ P S感性感性容性容性容性容性讨论：讨论：当 = S , Z=0; （串联谐振串联谐振）当 = P , Z= ; （并联谐振并联谐振）当 P , Z= -jX; (呈容性呈容性) 当

52、 S P , Z= jX; (呈感性呈感性) 所以，其曲线如图：所以，其曲线如图：2022年5月8日68例：利用表例：利用表2-3所列所列2.5MHz晶体的参数，求晶体的参数，求fs与与fp之差。之差。HzMHzCCfffqSSP5 .5252101 . 25 . 2240可见可见fs与与fp之差极小，在电感区曲线将有很大斜率，阻抗之差极小，在电感区曲线将有很大斜率，阻抗变化非常快，对稳定频率有利。变化非常快，对稳定频率有利。因此，晶体经常工作在电感区。因此，晶体经常工作在电感区。Z P S感性感性容性容性容性容性2022年5月8日69rqCqC0Lq220111)(PsCjjZZ P S感性

53、感性容性容性容性容性结论结论1、石英晶体的特性：、石英晶体的特性：（1）压电效应）压电效应（2）等效电路）等效电路（3）串联）串联谐振频率：谐振频率： （4）并联）并联谐振频率：谐振频率：qqSCLf21021CCffqSP02CCfffqSSP2.等效阻抗等效阻抗2022年5月8日70（二）（二）陶瓷滤波器陶瓷滤波器1.1.二端陶瓷滤波器二端陶瓷滤波器2.2.三端陶瓷滤波器三端陶瓷滤波器3.3.四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，利用这种压电效应可制成滤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。波器，称为陶瓷滤波器。2022年5月8日711. 二端陶瓷滤波器二端陶瓷滤波