第讲单调谐回路谐振放大器

1、College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 第第7讲讲 单调谐回路谐振放大器单调谐回路谐振放大器College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学

2、院 通常需要通常需要多级放大器多级放大器来提供足够高的增益和足够来提供足够高的增益和足够好的选择性，从而为下一级（例如混频和检波）提供好的选择性，从而为下一级（例如混频和检波）提供性能良好的有用信号。性能良好的有用信号。 高 频 放 大 fs fs 本 地 振 荡 fo 混 频 fofs=fi fi 低 频 放 大 检 波 中 频 放 大 F F 几十几十VV几几mVmV1V1V左右左右College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 中频变压器（俗称中周）中频变压器（俗称中周）超外差式晶体管收音机中特有的

3、一种具超外差式晶体管收音机中特有的一种具有固定谐振回路的变压器，谐振回路可在一定范围内微调，以使有固定谐振回路的变压器，谐振回路可在一定范围内微调，以使接入电路后能达到稳定的谐振频率（接入电路后能达到稳定的谐振频率（465kHz）。微调借助于磁）。微调借助于磁心的相对位置的变化来完成。心的相对位置的变化来完成。 收音机中的中频变压器大多是单调谐式，结构较简单，占用空间收音机中的中频变压器大多是单调谐式，结构较简单，占用空间较小。由于晶体管的输入、输出阻抗低，为使中频变压器能与晶较小。由于晶体管的输入、输出阻抗低，为使中频变压器能与晶体管的输入、输出阻抗匹配，初级有抽头，且具有圈数很少的次体管的

4、输入、输出阻抗匹配，初级有抽头，且具有圈数很少的次级耦合线圈。级耦合线圈。 晶体管收音机中常采用两级中频放大器，需用三只中周进行前后晶体管收音机中常采用两级中频放大器，需用三只中周进行前后级信号的耦合与传送。实际电路中的中周常用级信号的耦合与传送。实际电路中的中周常用BZ1、BZ2、BZ3等符号表示。在使用中不能随意调换它们在电路中的位置。等符号表示。在使用中不能随意调换它们在电路中的位置。 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electrical and Informa

5、tion Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 高频小信号放大器的电路分析包括：高频小信号放大器的电路分析包括：1. 多级分单多级分单级，级，2. 静态分析，静态分析，3. 动态分析，动态分析，4. 整合系统几个基本整合系统几个基本步骤。步骤。College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 1. 多级分单级多级分单级 前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器是本级前级放大器是本级放大器的信号源；后级放大器是本级放大器的负载。放大器的负载。45123Rb1Rb2ReyLCbCeCT

6、r1Tr2TLVCCCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC 其简化规则：交流输入信号为零；其简化规则：交流输入信号为零；所有所有电容开路电容开路；所有；所有电感短路电感短路。结论：结论：Rb1、Rb2、Re为偏置电阻，提供静态工作点；为偏置电阻，提供静态工作点；2. 静态分析静态分析画出直流等效电路，画出直流等效电路，Rb1Rb2ReVCCCollege of Electrical and Information Engineerin

7、g 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 45123Rb1Rb2ReyLCbCeCTr1Tr2TLVCC 其简化规则：有交流输入信号，所有其简化规则：有交流输入信号，所有直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振回路直流量为零；所有大电容短路；所有大电感开路。（谐振回路L、C保留）保留）1) 画出交流等效电路，画出交流等效电路，3. 动态分析动态分析32154Tr1Tr2CLyLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 32154Tr1Tr2CL

8、yLT输入回路输入回路输出回路输出回路晶体管晶体管32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+u31-+v21-2) 画出交流小信号等效电路，画出交流小信号等效电路， 负载和回路之间采用了负载和回路之间采用了变压器耦合，接入系数变压器耦合，接入系数 NNp231542vv 晶体管集、射回路与振晶体管集、射回路与振荡回路之间采用抽头接入，荡回路之间采用抽头接入，接入系数接入系数 NNp131211vvCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electric

9、al and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-出于分析的方便，假定晶体管不存在内反馈，即出于分析的方便，假定晶体管不存在内反馈，即yre=0。oe1oe1oejCgyie2ie2LjCgYCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-把晶体管集电极回路和负载把晶体管集电极回路和负载 折

10、合到振荡回路两端折合到振荡回路两端yfeubeyoeYLYLyfeubeyoe+u54-+u31-p1yfevbe+v31-其其 中中 ：ie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpgg2ie2ieL1oe1oeoejjCgyCgyCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 be312iovvvvvpA31254vvvpoLCgypj1jvbefe131vp1yfevbe+v31-32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-其其 中中 ：ie2

11、ie2Loe1oe1oejjCgyCgyie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpggCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 p1yfevbe+v31-其其 中中 ：)2j1(j1j0Lfe21f21ffQgyppLCgyppAevbe312iovvvvvpAie2ie2Loe1oe1oejjCgyCgyie222oe1212ie22oe121pCpCpCCgpgpggLCgypj1jbefe131vvCollege of Electrical and Information

12、Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 p1yfevbe+v31-)2j1(j1j0Lfe21fe21ffQgyppLCgyppAv谐振时谐振时2ie22oe121pfe21fe210gpgpgyppgyppAvgpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 整个收、发机系统的功率增益是其一项重要性能指标，因此整个收、发机系统的功率增益是其一项重要性能指标，因此需要考虑高频小信号放大器的功率增益水平。由于在非谐振点上需要考虑高

13、频小信号放大器的功率增益水平。由于在非谐振点上计算功率十分复杂，且一般用处不大，故计算功率十分复杂，且一般用处不大，故主要讨论谐振时的功率主要讨论谐振时的功率增益增益： ：放大器的输入功率上获得的功率：输出端负载谐振时）；iie2oioP0g(PPPPG1ie2iigVP ；2ie2oogVP 电导。是下一级晶体管的输入ie2g导。是本级晶体管的输入电1iegioPoPPG故：1ie2ie2ioggVVie12ie22fe2221gyggppie12ie20)(ggAv32154yieyoeyrevceyfevbeCyLL+v54-+v31-+v21-College of Electrical

14、 and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 1oeie12feie2221oe21ie1ie22fe22211ie2ie22ie221oe212fe2221maxP044ggygpgpggyppgggpgpyppG讨论：讨论：则可得最大功率增益为：则可得最大功率增益为： i) 如果设如果设LC调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配。调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配。 gpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-College of Electrical and Information Engineering 电气与

15、信息工程学院电气与信息工程学院 gpbefevyp1oe1gp21222iegp+v31-讨论：讨论：ii)如果如果LC调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配,则可得最大功率增益为：则可得最大功率增益为： max020202max0)1 ()1 (4PLLoe1ie1fePGQQQQggyGCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 通过分析放大器幅频特性来揭示其通过分析放大器幅频特性来揭示其通频带通频带与与选择性选择性。)2j1 (0Lfe21ffQgypp

16、AvgyppAfe210v20L0211AffQAvv,210vvAA如果：1207 . 0LffQ则L07 . 02Qff故：越高，则通频带越窄。越高，则通频带越窄。1. 通频带通频带Av/Avo随随f 变化的曲线叫做放大器的变化的曲线叫做放大器的谐振曲线谐振曲线选频特性曲线选频特性曲线ZIsCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 L07 . 02QffgCQ0LL Q07 . 02故：gC00Cg;fe210gyppAvfe217.002.CyppAvCyAfe7 .002.v带宽增益积为一常

17、数带宽增益积为一常数带宽和增益为一对矛盾。带宽和增益为一对矛盾。1. 通频带通频带College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 当当|Yfe|和和C为定值时，为定值时，AvoB为常数，这是放大器一个很为常数，这是放大器一个很重要的概念。重要的概念。它说明，通频带它说明，通频带B越宽，则放大器的放大倍越宽，则放大器的放大倍数越小。反之亦然。这个矛盾在设计宽频带放大器时特别数越小。反之亦然。这个矛盾在设计宽频带放大器时特别突出。突出。 要想得到高的增益，又保证足够的带宽，除了选用要想得到高的增益，又保证足够

18、的带宽，除了选用|Yfe|较大的晶体管外，应尽量减小谐振回路的总电容量较大的晶体管外，应尽量减小谐振回路的总电容量C，选用选用Cie，Coe小的晶体管或减小回路的外接电容小的晶体管或减小回路的外接电容C。f0.71f0fCYBAfevo2|College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 2. 选择性（选择性（矩形系数矩形系数）7.01.01022ffKr20020)(11 LQAAvvLQ07 . 02L00.111002Q20)2(11 LQ7.01.0221 . 0)2(11201 . 0 L Q令1

19、1001 f AV/AVo 2f0.1 2f0.7 理想 0.1 0.7 1 实际 结论：单调谐放大器的矩形系数远大于结论：单调谐放大器的矩形系数远大于1，它的谐振曲线和矩形相，它的谐振曲线和矩形相差甚远，差甚远，选择性差选择性差，这是单调谐放大器的一大缺点。，这是单调谐放大器的一大缺点。College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 College of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 )j ()j ()j (ioVVA

20、v)j ()j ()j ()j ()j ()j (1)-o(oo1o2io1mmVVVVVVmAAAvvv)j ()j (21Av1Av2Avm如果各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则如果各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则mmAAAAA121vvvvvCollege of Electrical and Information Engineering 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 如各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则如各级放大器是由完全相同的单级放大器所组成，则00Lfe211j11QgyppAvmmQgyppj1100Lfe21）（mAAAAA1m21vvvvvCollege of Electrical and Information Engineerin