1、第一章基礎(chǔ)知識(shí)第一章第一章 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)1阻抗變換阻抗變換2電噪聲電噪聲3反饋控制電路反饋控制電路4選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性選頻網(wǎng)絡(luò)的基本特性v信號(hào)能量主要集中在一定寬度的頻帶范圍內(nèi)信號(hào)能量主要集中在一定寬度的頻帶范圍內(nèi)v通頻帶內(nèi)的幅頻特性通頻帶內(nèi)的幅頻特性H(f)滿(mǎn)足滿(mǎn)足v通頻帶外的幅頻特性通頻帶外的幅頻特性H(f)滿(mǎn)足滿(mǎn)足v理想的幅頻特性是關(guān)于頻率的理想的幅頻特性是關(guān)于頻率的H f0() d H f 0d f() 選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)：由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路：由電感和電容串聯(lián)或并聯(lián)形成的回路：LC集中參數(shù)濾波器、石英晶體濾波器、集中參

2、數(shù)濾波器、石英晶體濾波器、 陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等陶瓷濾波器、聲表面波濾波器等簡(jiǎn)單諧振回路簡(jiǎn)單諧振回路v只有一個(gè)回路的振蕩電路稱(chēng)為只有一個(gè)回路的振蕩電路稱(chēng)為 回路阻抗在某一特定頻率上具有最小或最大值的特性回路阻抗在某一特定頻率上具有最小或最大值的特性稱(chēng)為稱(chēng)為 這個(gè)特定頻率稱(chēng)為這個(gè)特定頻率稱(chēng)為v簡(jiǎn)單諧振回路具有諧振特性和頻率選擇作用簡(jiǎn)單諧振回路具有諧振特性和頻率選擇作用串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路v 串聯(lián)阻抗為串聯(lián)阻抗為v 回路電抗回路電抗v 諧振角頻率為諧振角頻率為S1Zrj Lj C 1rjLC 01LC 1XLC 01f2LC 諧振頻率為諧振頻率為串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路v 諧振電流諧振

3、電流v 任意頻率下的回路電流與諧振電流之比任意頻率下的回路電流與諧振電流之比v 歸一化諧振曲線歸一化諧振曲線0UIr SS0000000U ZIr1111ZLIU rL1j1jQCr1jr ()202000I1N fIff1+Qff 串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路為為，描述回路的儲(chǔ)能與耗能之比，描述回路的儲(chǔ)能與耗能之比v 歸一化諧振曲線上歸一化諧振曲線上N(f) 時(shí)所包含的頻率范圍稱(chēng)為回時(shí)所包含的頻率范圍稱(chēng)為回路的路的，亦稱(chēng)回路，亦稱(chēng)回路，通常用，通常用BW表示表示定義為歸一化諧振曲線定義為歸一化諧振曲線N(f)值下降到時(shí)的頻值下降到時(shí)的頻帶寬度帶寬度BW與通頻帶與通頻帶BW之比，即之比，即1200

4、.70 70fBW = 2fQ. 00L1Q2rCr .0 10 10 7BWKBW 串聯(lián)諧振回路的諧振曲線串聯(lián)諧振回路的諧振曲線并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路v并聯(lián)阻抗并聯(lián)阻抗v諧振角頻率諧振角頻率v當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，v回路在諧振時(shí)回路在諧振時(shí)最大，為最大，為v歸一化諧振曲線、通頻帶、矩形系數(shù)與串聯(lián)諧振歸一化諧振曲線、通頻帶、矩形系數(shù)與串聯(lián)諧振回路相同回路相同 P1rj Lj cZ1rj Lj c 02111QLC Q1 01LC e0LRCr 0000QQL=C 并聯(lián)諧振回路阻抗特性并聯(lián)諧振回路阻抗特性v設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)諧振回路為負(fù)載，信號(hào)中設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)諧振回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率心頻率

5、fs=10MHz，回路電容，回路電容C=50pF 試計(jì)算所需線圈電感值試計(jì)算所需線圈電感值 若回路品質(zhì)因數(shù)為若回路品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計(jì)算回路諧振電阻及回，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬路帶寬 若放大器所需帶寬，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大的電阻才若放大器所需帶寬，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大的電阻才能滿(mǎn)足放大器所需帶寬要求？能滿(mǎn)足放大器所需帶寬要求？ 解：（解：（1 1）計(jì)算）計(jì)算L L 值。值。由諧振頻率表達(dá)式可得：由諧振頻率表達(dá)式可得： 2220011(2 )LCf C將將0f以兆赫（以兆赫（MHzMHz）為單位，）為單位，C C以皮法（以皮法（PFPF）為單位，）為單位，L L以微亨（以微亨（H H

6、）為單位。上式可變?yōu)橐粚?shí)用計(jì)）為單位。上式可變?yōu)橐粚?shí)用計(jì)算公式算公式222200112533010(2 )Lf Cf C將將010MHzffC=50pF代入，得代入，得L=5.07(H) (2) (2) 回路諧振電阻和帶寬回路諧振電阻和帶寬 由式（）知由式（）知 7-64000100 2105.07 10 =3.18 10 =31.8(k )eRQL回路帶寬為回路帶寬為00.70100(kHz)fBWQ （3 3）求滿(mǎn)足帶寬的并聯(lián)電阻。）求滿(mǎn)足帶寬的并聯(lián)電阻。 設(shè)回路上并聯(lián)的電阻為，并聯(lián)后的總電阻為設(shè)回路上并聯(lián)的電阻為，并聯(lián)后的總電阻為 ，回，回路的有載品質(zhì)因數(shù)為路的有載品質(zhì)因數(shù)為 ，由帶寬公

7、式可以得到，由帶寬公式可以得到ReQ00.710200.5efQBW回路總電阻為回路總電阻為011000176/202105.07 106.37(k)eeeeR RRRRQLRR 0106.377.97(k)6.37eeRRR因此，需要在回路上并聯(lián)的電阻。因此，需要在回路上并聯(lián)的電阻。串、并聯(lián)回路在諧振時(shí)特點(diǎn)串、并聯(lián)回路在諧振時(shí)特點(diǎn)聯(lián)回路在諧振時(shí)，回路電抗為聯(lián)回路在諧振時(shí)，回路電抗為0，回路總阻抗，回路總阻抗為最小值，回路為最小值，回路達(dá)到達(dá)到聯(lián)回路與信號(hào)源和負(fù)載串聯(lián)，用于使有用信號(hào)聯(lián)回路與信號(hào)源和負(fù)載串聯(lián)，用于使有用信號(hào)通過(guò)回路更通過(guò)回路更聯(lián)回路在發(fā)生諧振時(shí)，回路聯(lián)回路在發(fā)生諧振時(shí)，回路，回

8、路兩，回路兩端端最大最大聯(lián)回路與信號(hào)源和負(fù)載串聯(lián)，用于使有用信號(hào)聯(lián)回路與信號(hào)源和負(fù)載串聯(lián)，用于使有用信號(hào)在在選頻電路特性選頻電路特性越高，諧振曲線越尖銳，通頻帶越窄，越高，諧振曲線越尖銳，通頻帶越窄，選擇性就越好；選擇性就越好；選擇性與帶寬相矛盾選擇性與帶寬相矛盾v理想諧振回路理想諧振回路K為為1，實(shí)際諧振回路，實(shí)際諧振回路K總總大于大于1v矩形系數(shù)矩形系數(shù)K越接近于越接近于1，表示偏離理想諧振回路越，表示偏離理想諧振回路越小小v單諧振的矩形系數(shù)可推出來(lái)是一個(gè)定值，約為，單諧振的矩形系數(shù)可推出來(lái)是一個(gè)定值，約為，偏離理想回路值較大偏離理想回路值較大串聯(lián)諧振回路的應(yīng)用串聯(lián)諧振回路的應(yīng)用v 串聯(lián)諧

9、振電路常用在接收機(jī)的輸入串聯(lián)諧振電路常用在接收機(jī)的輸入選頻電路及濾波電路選頻電路及濾波電路v L1為一次繞線組，為一次繞線組，L2為二次繞線組，為二次繞線組，C為可變電容為可變電容v L1和和L2繞在鐵氧化磁棒上，常為磁繞在鐵氧化磁棒上，常為磁性天線性天線例題：如圖所示收音機(jī)，如可變電容的例題：如圖所示收音機(jī)，如可變電容的最大容量為最大容量為270pF270pF，要接收電臺(tái)的頻，要接收電臺(tái)的頻率范圍是率范圍是535-1605kHz535-1605kHz，試求，試求L1L1的值，的值，如要接收如要接收900kHz900kHz，可變電容容量應(yīng)調(diào)，可變電容容量應(yīng)調(diào)為多少？為多少？石英晶體濾波器石英晶

10、體濾波器v石英晶體特有的石英晶體特有的 正壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受到機(jī)械力時(shí)，晶體兩面會(huì)產(chǎn)生正、負(fù)電正壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受到機(jī)械力時(shí)，晶體兩面會(huì)產(chǎn)生正、負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓荷，呈現(xiàn)出電壓 逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在晶體兩面施加交變電壓時(shí)，晶體將會(huì)產(chǎn)生彈逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在晶體兩面施加交變電壓時(shí)，晶體將會(huì)產(chǎn)生彈性變形（伸張或壓縮）性變形（伸張或壓縮）v石英晶體石英晶體 石英晶體和其它彈性體一樣，具有彈性和慣性，因而石英晶體和其它彈性體一樣，具有彈性和慣性，因而。當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此自然頻率附近時(shí)，就會(huì)發(fā)。當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此自然頻率附近時(shí)，就會(huì)發(fā)生諧振現(xiàn)象。生諧振現(xiàn)象。 它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振，又在電路上表現(xiàn)出電諧振

11、。這時(shí)它既表現(xiàn)為晶片的機(jī)械共振，又在電路上表現(xiàn)出電諧振。這時(shí)有很大的電流流過(guò)晶體，產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換有很大的電流流過(guò)晶體，產(chǎn)生電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換v晶片越薄，頻率越高強(qiáng)度越差，加工越難，一般基頻晶片越薄，頻率越高強(qiáng)度越差，加工越難，一般基頻30MHz陶瓷濾波器陶瓷濾波器v利用陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成。單片陶瓷濾波器又稱(chēng)為利用陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成。單片陶瓷濾波器又稱(chēng)為單端口陶瓷濾波器單端口陶瓷濾波器顯然，具有與石英相同的諧振特性，其顯然，具有與石英相同的諧振特性，其 Q值高于值高于LC回路，低于石英晶體回路，低于石英晶體等效于壓電等效于壓電陶瓷諧振子陶瓷諧振子的固定電容的固定電容值值；電感電感

12、 電容電容 電電阻阻分別相當(dāng)于機(jī)械振分別相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)時(shí)的等效質(zhì)量、動(dòng)時(shí)的等效質(zhì)量、等效彈性模數(shù)和等等效彈性模數(shù)和等效阻效阻 尼。尼。qLqCqr等效電路圖等效電路圖單端口符號(hào)單端口符號(hào)雙端口符號(hào)雙端口符號(hào)v 聲表面波濾波器聲表面波濾波器v特點(diǎn)特點(diǎn)：體積小、重量輕，工作頻率較陶瓷濾波器高的：體積小、重量輕，工作頻率較陶瓷濾波器高的多，多，f可達(dá)可達(dá)5MHz1GHz，K0.1 1v 電信號(hào)由交叉指形換能器轉(zhuǎn)換電信號(hào)由交叉指形換能器轉(zhuǎn)換 成聲波成聲波v 傳輸?shù)穆暡ㄓ斜砻娌ê腕w波，傳輸?shù)穆暡ㄓ斜砻娌ê腕w波， 但主要是表面波但主要是表面波v 在壓電襯底的另一端可用第二在壓電襯底的另一端可用第二 個(gè)叉指

13、形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成個(gè)叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成 電信號(hào)電信號(hào)v f=f0時(shí)，各節(jié)聲表面波傳播過(guò)程時(shí)，各節(jié)聲表面波傳播過(guò)程 中相位相同，振幅相加，中相位相同，振幅相加，U最大最大v f f0時(shí)，各節(jié)聲表面波傳播過(guò)程時(shí)，各節(jié)聲表面波傳播過(guò)程 中相位相反，振幅相減，中相位相反，振幅相減，U0很小很小SAW 輸輸 入入輸入輸入 輸出輸出 輸出輸出 RgRLUg表面波發(fā)端換能器收端換能器阻抗變換阻抗變換sssZRX 2psp22ppXRRRX 2psp22ppRXXRX 22sspsRXRR 22sspsRXXX /22ppppppp2222ppppXRZRjXRjXRXRX psspRXQRX 2psR1QRps21X1XQ 自耦變壓器阻抗變換電路自耦變壓器阻抗變換電路211LV1P2R v 利用功率相等的概念利用功率相等的概念222LV1P2 R 變壓器阻抗變換電路變壓器阻抗變換電路R1C1LRLN1N2ZLiSCLiSCLR1C1LRLZLiSRCL電容分壓式阻抗變換電路電容分壓式阻抗變換電路11VVn112CnCC2211211()LLLRRRCnCC v 負(fù)載兩端的電壓與信號(hào)源負(fù)載兩端的電壓與信號(hào)源 的端電壓之間的關(guān)系為的端電壓之間的關(guān)系為 112CnCC其中其中電感分