《通信电子线路》课件2谐振回路1

1、2.1 谐振回路 2.2 小信号谐振放大器 思考题与习题 第 2 章 小信号谐振放大器 2.1 谐振回路 LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络， 包括并联回路和串联回路两种结构类型。 利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声(例如在选频放大器和正弦波振荡器中)，而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换(例如在斜率鉴频和相位鉴频电路里)。另外，用L、 C元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC谐振回路虽然结构简单，但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离

2、不开它。 一、串并阻抗转换关系一、串并阻抗转换关系1.串联阻抗2.并联阻抗品质因数虚部实部对不同的电路有不同的形式，串并联要分清楚讨论的是谐振时的品质因数3.串并互换性质：工作频率相同条件下，保持等效 阻抗和值不变。令 ，利用复数相等定理得到： 此时, 说明在互换过程中， Q值未发生变化。 一般情况下，Q1时，则简化为： Rp Q2Rs Xp Xs二、串联谐振回路1.由电压源VS、电容、电感和电阻串联所构成的回路称为串联谐振回路。 2.阻抗 谐振就是改变电源的频率，使回路中的电量呈极大值的现象。 谐振的条件是电抗为零。若在串联谐振回路两端加一恒压信号，则发生串联谐振时阻抗最小，流过电路的电流最

3、大。令 将 引入上式对于 在实际应用中，外加信号的频率与回路谐振频率0之差=-0表示频率偏离谐振的程度, 称为偏谐。所以式中回路有载品质因数 ，广义失谐量 所以 ，3. ZS的频率特性讨论： =0时 表示电流与电压同相 0时 电压超前电流，感性失谐 0时 电压滞后电流，容性失谐 0时 电压超前电流，感性失谐4. 并联谐振回路中的端电压讨论变化时，电压的变化所以谐振时， ，VP取最大值为IRP。5. 通频带为什么要求通频带？ 放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必要的信号频谱分量通过放大器。5. 通频带 当保持外加信号的幅值不变而改变

4、其频率时，将回路电压值下降为谐振值的 (即0.7)时对应的频率范围称为回路的通频带，也称回路带宽，通常用 来表示。通频带与回路e的关系： 谐振回路的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数e。e值越大，相频特性的斜率越大，通频带越窄选择性越好。此外，放大器的总通频带，随着级数的增加而变。并且通频带愈宽，放大器的增益愈小。并联谐振回路通频带3dB带宽:6.e的实质在于回路中的无功功率与有功功率之比，谐振时负载到底可以获得比信号源大多少倍的信号=1串联谐振回路通频带7.回路有载时的值RLRPCL空载时：外接负载RL时（RP值被改变）8.谐振时，回路元件中流过的电流当 =0时 已将负载接入例2.1

5、 下图所示回路中，=100pF,s=100k,r=10,L =100uH，L=50k,Is=1mA，请计算谐振回路的Qe值和输出电压Vo。四、单调谐并联谐振回路的连接、接入系数 考虑信号源内阻S和负载电阻L后，并联谐振回路的Qe值为可见并联接入的L越小，则e越小，回路选择性越差。另外，谐振电压也将随着谐振回路总电阻的减小而减小。实际上， 信号源内阻和负载不一定是纯电阻，可能还包括电抗分量。 如要考虑信号源输出电容和负载电容，由于它们也是和回路电容并联的，所以总电容为三者之和，这样还将影响回路的谐振频率。因此， 必须设法尽量消除接入信号源和负载对回路的影响。 采用阻抗变换电路可以改变信号源或负载

6、对于回路的等效阻抗。若使L经变换后的等效电阻增加，再与回路并联，可使回路总电阻减小不多。若信号源电容与负载电容经变换后大大减小，再与回路电容并联，可使总等效电容增加很少，从而保证谐振频率基本保持不变。 下面介绍几种常用的阻抗变换电路。 1.变压器耦合电路图a为变压器阻抗变换电路，b为考虑次级后的初级等效电路，L是L等效到初级的电阻。若1、2分别为初、次级电感线圈匝数，则接入系数21。 推导RL对初级线圈有影响，所以我们将RL折算到初级，用能量守恒的方法（不考虑互感）。2.自耦变压器的耦合电路图a为自耦变压器阻抗变换电路，图b为考虑次级后的初级等效电路，L是L等效到初级的电阻。在图中，负载L经自

7、耦变压器耦合接到并联谐振回路上。推导设自耦变压器损耗很小，可以忽略，则初、次级的功率P1、P2近似相等，且初、次级线圈上的电压U1和U2之比应等于匝数之比。设初级线圈与抽头部分次级线圈匝数之比12 对于自耦变压器，n总是小于或等于1，所以L等效到初级回路后阻值增大，从而对回路的影响将减小。n越小，则L越大，对回路的影响越小。所以n的大小反映了外部接入负载（包括电阻负载与电抗负载）对回路影响大小的程度， 可将其定义为接入系数。 3.部分电容连接电路图a为是电容分压式阻抗变换电路，图b 是L等效到初级回路后的初级等效电路。图中，负载L经自耦变压器耦合接到并联谐振回路上。推导利用串、并联等效变换公式

8、C2RLC2RL所以电路变为：RLCL再串并转换R”LCL 电感分压式阻抗变换电路4.电感分压式电路 图a所示为电感分压式阻抗变换电路，它与自耦变压器阻抗变换电路的区别在于1与2是各自屏蔽的，没有互感耦合作用。图b是L等效到初级回路后的初级等效电路，12。 L折合到初级回路后的等效电阻是L。 在以上介绍的四种常用阻抗变换电路中，所导出的接入系数均是近似值，但对于实际电路来说，其近似条件容易满足， 所以可以容许引入的近似误差。 5.电流源的交换 I0I0V0V0123例2.2 某接收机输入回路的简化电路如图所示。 已知1=5pF，2=15pF，s=75 ，L=300 。为了使电路匹配，即负载L等

9、效到回路输入端的电阻Ls， 线圈初、次级匝数比12应该是多少？小结 (1) LC并联谐振回路幅频曲线所显示的选频特性在高频电路里有着非常重要的作用，其选频性能的好坏可由通频带和选择性(回路Q值)这两个相互矛盾的指标来衡量。 (2) LC并联谐振回路阻抗的相频特性是条具有负斜率的单调变化曲线，这一点在分析LC正弦波振荡电路的稳定性时有很大作用，而且可以利用曲线中的线性部分进行频率与相位的线性转换，这在相位鉴频电路里得到了应用。同样，LC并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也为频率与幅度的线性转换提供了依据，这在斜率鉴频电路里得到了应用。(3) LC串联谐振回路的选频特性在高频电路里也有应用， 比如在LC正弦波振荡电路里可作为短路元件工作于振荡频率点，但其用途不如并联回路广泛。 LC并联谐振回路与串联谐振回路