2.1諧振回路

第

2

章小信號選頻放大器選頻放大器的功能

—放大有用信號，抑制無用信號選頻方式LC

諧振并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振濾波器2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性2.1諧振回路第2章小信號選頻放大器選頻放2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、LC并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性LrCIs.ZL

的等效損耗電阻回路諧振諧振頻率：諧振阻抗：回路品質(zhì)因數(shù)Q

+Uo

–?2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、LC并聯(lián)諧振回路阻—幅頻特性—相頻特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大—幅頻特性—相頻特性0ZZ0Q大Q小0LrCIs.+Uo

–例2.1.1

L

=

180

H,C

=

140

PF,r

=

15

,1)求

f0、Q、Rp

2)求f

/

f0=1.01、1.02、1.05、2時的等效阻抗和相移。[解]=

106Hz=1

MHz=

76=

86

k

f

/

f01.011.021.05247.4

k

27.1

k

11.9

k

0.75

k

56.571.689.582.3LrCIs.+例2.1.1L=180H,C二、并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+Uo

–2

f=f–f0，絕對失調(diào)量BW0.7=f

0

/

Q可見Q

越高,通頻帶越窄,選擇性越好2f=BW0.7二、并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+2表征選擇性的參數(shù)

—

矩形參數(shù)K

0.1f01.0f0.7070.1BW0.7BW0.1

K

0.1越接近1,選擇性越好LC

并聯(lián)諧振：故單個諧振回路選擇性差表征選擇性的參數(shù)—矩形參數(shù)K0.1f01.0f0.7三、并聯(lián)諧振回路的等效電路LrCU.ZLCU.ZRp=L/rC[證明]三、并聯(lián)諧振回路的等效電路LrCU.ZLCU.ZRp=L2.1.2阻抗變換電路一、信號源及負(fù)載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS=RL

//RS//RPLIs.CRT有載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT<Rp負(fù)載使回路等效品質(zhì)因數(shù)下降,選擇性變差負(fù)載使調(diào)諧頻率偏移2.1.2阻抗變換電路一、信號源及負(fù)載對諧振回路的影響例2.1.2

L

=

586

H,C

=

200

PF,r

=

15

,RS

=RL=

100

k2

分析信號源及負(fù)載對諧振回路的影響。1.無

RS、RL時[解]=

465kHz=

244

k

LrUs.CRLRSLrIs.CRT=

143BW0.7=f

0

/

Q=

3.3kHz2.考慮

RS、RL時RT=RL

//RS//RP=100

//100//244=41.5

k

=

24BW0.7=f

0

/

QT=

19.4kHz選頻特性變差例2.1.2L=586H,C=200P二、常用阻抗變換電路除了增大RS

、RL外，可采用阻抗變換來減少其影響阻抗變換方式變壓器電感分壓電容分壓1.變壓器阻抗變換L1RLR’LL2N1N2+–+–二、常用阻抗變換電路除了增大RS、RL外，可采用阻抗變2.電感分壓N1N2L1RLR’LL2+–+–123M設(shè)L1

、L2無耗當(dāng)RL>>L2時,可忽略RL分流若將RL

改接在1、3端輸入電壓加在1、2端：2.電感分壓N1N2L1RLR’LL2++1M設(shè)L1、L3.電容分壓設(shè)C1

、C2無耗當(dāng)RL>>1/C2,可忽略RL分流C1RLR’LC2+–+–3.電容分壓設(shè)C1、C2無耗當(dāng)RL>>1/C2例2.1.3

線圈匝數(shù)N12

=10匝，N13

=50

匝，N45

=5

匝L13=8.4

H,C=51PF,Q=100,Is

=1

mA,RS

=10k,

RL=2.5k,

求有載品質(zhì)因數(shù)QT、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+–RLRs54R’s123IsCRsR’s=250k123RL54R’L=250k變換后1、3端間電路：13I’sCU’o+–R’LR’sRpL13諧振阻抗=40.6k例2.1.3線圈匝數(shù)N12=10匝，N13I’sCU’o+–R’LR’sRpL1313250k250k40.6kIsCUo123+–RLRs54I’sCU’o+–RTL13RT=R’s

//Rp//R’L=30.6kBW0.7=f

0

/

QT=103kHzI’sCU’o+R’LR’sRpL131250k250作業(yè)：2-2，2-3，2-4，2-5作業(yè)：2-2，2-3，2-4，2-5復(fù)習(xí)一、諧振回路的特性LrCU.LCU.Rp當(dāng)：帶寬

BW0.7=f0/Q矩形參數(shù)帶載后：BW0.7=f0/QT復(fù)習(xí)一、諧振回路的特性LrCU.LCU.Rp當(dāng)：帶寬二、阻抗變換電路L1RLR’LL2N1N2+–+–L1RLR’LL2+–+–123C1RLR’LC2+–+–二、阻抗變換電路L1RLR’LL2N1N2++L1RLR’L三、例2.1.3IsCUo123+–RLRs5413I’sCU’o+–R’LR’sRpL13三、例2.1.3IsCUo1+RLRs51I’sCU’o+R2.1.2單諧振回路諧振放大器一、電路和工作原理LC+VCCRERB1RB2CECBRL+–51234+–交流通路LCRL53214+–+–CBE小信號電路模型LCRL53214+–+–CBEGiCiGoCo—晶體管跨導(dǎo)GL/n22L13C31CGpCo/n12Go/n12+–L1331CEGTCT+–2.1.2單諧振回路諧振放大器一、電路和工作原理LC+L1331CGTCT+–諧振電路增益增益頻率特性單調(diào)諧振放大器選擇性較差O1.0f0.7070.1BW0.7BW0.1L1331CGTCT+諧振電路增益增益頻率特性單調(diào)諧振放大器二、單調(diào)諧振放大器穩(wěn)定性的提高共發(fā)射極單調(diào)諧振放大器的問題：B’Cb’cCB間存在結(jié)電容Cb’c，引起內(nèi)反饋，反饋程度隨頻率變化劇烈，使諧振放大器工作不穩(wěn)定嚴(yán)重時引起自激。改進(jìn)：1.采用共射—共基電路形式L+–+–V1V2CV2輸入阻抗小，削弱了結(jié)電容的內(nèi)反饋?zhàn)饔枚?、單調(diào)諧振放大器穩(wěn)定性的提高共發(fā)射極單調(diào)諧振放大器的問題：2.集成電路諧振放大器uo

C2L1L2+12VRLMC1590L313485627AGCC3C4ui

輸入調(diào)諧輸出調(diào)諧去耦合濾波對于高頻信號，LC型濾波效果更好差分輸入2.集成電路諧振放大器uoC2L1L2+12VRLMC2.2.2多級單諧振回路諧振放大器同步調(diào)諧—每級調(diào)諧在同一頻率上參差調(diào)諧—各級調(diào)諧在不同頻率上一、同步調(diào)諧放大器Au1Au2Aunuiuof0f0f0總電壓放大倍數(shù)：諧振時總電壓放大倍數(shù)：Of1.00.707級數(shù)增多總通頻帶：矩形參數(shù)：2.2.2多級單諧振回路諧振放大器同步調(diào)諧—每級調(diào)諧二、雙參差調(diào)諧放大器Au1Au2uiuof1=f0+ff2=f0–

fff0f2f1總幅頻特性更接近于矩形，選擇性比單調(diào)諧放大器好二、雙參差調(diào)諧放大器Au1Au2uiuof1=f0+2.3集中選頻放大器2.3.1集中選頻濾波器一、陶瓷濾波器1.材料和工藝材料：鋯鈦酸鉛陶瓷[Pb(ZrTi)O3]—PZT

工藝：陶瓷焙燒片狀兩面涂銀漿高壓極化2.特性：壓電效應(yīng)外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機(jī)械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。3.符號和等效電路rqC0CqLqCo—壓電陶瓷片的固定電容Lq—機(jī)械振動時的晶體的等效質(zhì)量Cq

—機(jī)械振動時的等效彈性系數(shù)rq

—機(jī)械振動時的等效阻尼2.3集中選頻放大器2.3.1集中選頻濾波器一、陶瓷4.阻抗頻率特性和諧振頻率f|Z|fPfSrqC0CqLq阻抗頻率特性串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率當(dāng)f=fs，|Z|20(最小)當(dāng)f=fp，|Z|1100k(最大)5.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：Q較高，能制成不同形狀。缺點(diǎn)：選擇性不如石英晶體，BW不夠?qū)挘a(chǎn)一致性較差。工作頻率：幾百幾十MHz4.阻抗頻率特性和諧振頻率f|Z|fPfSrqC0Cq6.四端陶瓷濾波器符號：由兩個陶瓷片組成由九個陶瓷片組成

當(dāng)各陶瓷片串、并聯(lián)諧振頻率配合得當(dāng)，可獲得矩形頻率特性。6.四端陶瓷濾波器符號：由兩個陶瓷片組成由九個陶瓷片組成r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求濾波器通過4655kHz的信號。串臂并臂使fs1=fp2

=465kHzfp1=465

+

5kHz

fs2

=465–5kHz465kHz的信號，串臂諧振阻抗最小,并臂最大,信號通過465+5kHz信號，串臂諧振阻抗最大，信號通不過465–5kHz信號，并臂諧振阻抗最小，信號通不過f/kHz|Z|465+5465465–5r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求濾波器通過465二、聲表面波濾波器1.結(jié)構(gòu)和材料壓電材料基片吸收材料用真空蒸鍍在基片表面形成叉指形金屬膜電極發(fā)端換能器收端換能器RLRs+–2.特性：電聲換能電信號發(fā)端換能器聲表面波收端換能器電信號3.優(yōu)點(diǎn)體積小、重量輕、穩(wěn)定性好、工作頻率高、通頻帶寬、特性一致性好、抗輻射強(qiáng)、矩形系數(shù)小(<1.2)工作頻率：幾百幾十MHz二、聲表面波濾波器1.結(jié)構(gòu)和材料壓電材料基片吸收材料用真空2.3.2集中選頻放大器應(yīng)用舉例uo

+6V30FZ1647105121112ui

470H–6V470H470H8470H0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F0.033F625603.3k1.2k1k4.7k30pF0.033F寬帶放大器并聯(lián)諧振回路2.3.2集中選頻放大器應(yīng)用舉例uo+6V30FZ1作業(yè)2-72-8作業(yè)2-72-8

諧振回路小信號諧振放大器

集中選頻放大器第2章小信號選頻放大器諧振回路第2章小信號選頻放大器主要要求：

掌握并聯(lián)諧振回路的選頻特性及其主要參數(shù)的計算理解回路Q值、信號源、負(fù)載等對回路特性的影響掌握變壓器、電感分壓器、電容分壓器等常用阻抗變換電路及其阻抗變換的計算，2.1諧振回路主要要求：掌握并聯(lián)諧振回路的選頻特性及其主要參數(shù)的計算理解總結(jié)OZ

RP?阻抗幅頻特性?O90o-90o阻抗相頻特性0oBW0.7=f

0

/

QLrCLCRp=L/rCZ并聯(lián)諧振回路及其特性總結(jié)OZRP?阻抗幅頻特性?O90o-90o阻抗信號源及負(fù)載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS=RL

//RS//RPLIs.CRT有載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT<Rp信號源及負(fù)載使回路品質(zhì)因數(shù)下降,通頻帶變寬，選擇性變差信號源及負(fù)載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS=RL/

信號源內(nèi)阻及負(fù)載電阻使回路品質(zhì)因數(shù)下降,導(dǎo)致回路的通頻帶變寬，選擇性變差。

采用阻抗變換電路，可減小信號源內(nèi)阻及負(fù)載電阻對忽略的影響。L1RLR’LL2N1N2+–+–N1N2L1RLR’LL2+–+–123MC1RLR’LC2+–+–小變大若將RL

無接在1、3端輸入電壓加在2、3端：大變小信號源內(nèi)阻及負(fù)載電阻使回路品質(zhì)因數(shù)下降,采用阻抗變換電2.3集中選頻放大器組成：集成寬帶放大器＋集中選頻濾波器主要要求：

了解集中選頻放大器的構(gòu)成和優(yōu)點(diǎn)了解陶瓷濾波器和聲表面波濾波器2.3集中選頻放大器組成：集成寬帶放大器＋集中2.1諧振回路

第

2

章小信號選頻放大器選頻放大器的功能

—放大有用信號，抑制無用信號選頻方式LC

諧振并聯(lián)諧振串聯(lián)諧振濾波器2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性2.1諧振回路第2章小信號選頻放大器選頻放2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、LC并聯(lián)諧振回路阻抗頻率特性LrCIs.ZL

的等效損耗電阻回路諧振諧振頻率：諧振阻抗：回路品質(zhì)因數(shù)Q

+Uo

–?2.1.1并聯(lián)諧振回路的選頻特性一、LC并聯(lián)諧振回路阻—幅頻特性—相頻特性0Z

Z0Q大Q小0f90o-90oQ增大—幅頻特性—相頻特性0ZZ0Q大Q小0LrCIs.+Uo

–例2.1.1

L

=

180

H,C

=

140

PF,r

=

15

,1)求

f0、Q、Rp

2)求f

/

f0=1.01、1.02、1.05、2時的等效阻抗和相移。[解]=

106Hz=1

MHz=

76=

86

k

f

/

f01.011.021.05247.4

k

27.1

k

11.9

k

0.75

k

56.571.689.582.3LrCIs.+例2.1.1L=180H,C二、并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+Uo

–2

f=f–f0，絕對失調(diào)量BW0.7=f

0

/

Q可見Q

越高,通頻帶越窄,選擇性越好2f=BW0.7二、并聯(lián)諧振回路的通頻帶和選擇性LrCIs.+2表征選擇性的參數(shù)

—

矩形參數(shù)K

0.1f01.0f0.7070.1BW0.7BW0.1

K

0.1越接近1,選擇性越好LC

并聯(lián)諧振：故單個諧振回路選擇性差表征選擇性的參數(shù)—矩形參數(shù)K0.1f01.0f0.7三、并聯(lián)諧振回路的等效電路LrCU.ZLCU.ZRp=L/rC[證明]三、并聯(lián)諧振回路的等效電路LrCU.ZLCU.ZRp=L2.1.2阻抗變換電路一、信號源及負(fù)載對諧振回路的影響LrUs.CRLRS=RL

//RS//RPLIs.CRT有載品質(zhì)因數(shù)：空載品質(zhì)因數(shù)：RT<Rp負(fù)載使回路等效品質(zhì)因數(shù)下降,選擇性變差負(fù)載使調(diào)諧頻率偏移2.1.2阻抗變換電路一、信號源及負(fù)載對諧振回路的影響例2.1.2

L

=

586

H,C

=

200

PF,r

=

15

,RS

=RL=

100

k2

分析信號源及負(fù)載對諧振回路的影響。1.無

RS、RL時[解]=

465kHz=

244

k

LrUs.CRLRSLrIs.CRT=

143BW0.7=f

0

/

Q=

3.3kHz2.考慮

RS、RL時RT=RL

//RS//RP=100

//100//244=41.5

k

=

24BW0.7=f

0

/

QT=

19.4kHz選頻特性變差例2.1.2L=586H,C=200P二、常用阻抗變換電路除了增大RS

、RL外，可采用阻抗變換來減少其影響阻抗變換方式變壓器電感分壓電容分壓1.變壓器阻抗變換L1RLR’LL2N1N2+–+–二、常用阻抗變換電路除了增大RS、RL外，可采用阻抗變2.電感分壓N1N2L1RLR’LL2+–+–123M設(shè)L1

、L2無耗當(dāng)RL>>L2時,可忽略RL分流若將RL

改接在1、3端輸入電壓加在1、2端：2.電感分壓N1N2L1RLR’LL2++1M設(shè)L1、L3.電容分壓設(shè)C1

、C2無耗當(dāng)RL>>1/C2,可忽略RL分流C1RLR’LC2+–+–3.電容分壓設(shè)C1、C2無耗當(dāng)RL>>1/C2例2.1.3

線圈匝數(shù)N12

=10匝，N13

=50

匝，N45

=5

匝L13=8.4

H,C=51PF,Q=100,Is

=1

mA,RS

=10k,

RL=2.5k,

求有載品質(zhì)因數(shù)QT、通頻帶BW0.7、諧振輸出電壓Uo。IsCUo123+–RLRs54R’s123IsCRsR’s=250k123RL54R’L=250k變換后1、3端間電路：13I’sCU’o+–R’LR’sRpL13諧振阻抗=40.6k例2.1.3線圈匝數(shù)N12=10匝，N13I’sCU’o+–R’LR’sRpL1313250k250k40.6kIsCUo123+–RLRs54I’sCU’o+–RTL13RT=R’s

//Rp//R’L=30.6kBW0.7=f

0

/

QT=103kHzI’sCU’o+R’LR’sRpL131250k250作業(yè)：2-2，2-3，2-4，2-5作業(yè)：2-2，2-3，2-4，2-5復(fù)習(xí)一、諧振回路的特性LrCU.LCU.Rp當(dāng)：帶寬

BW0.7=f0/Q矩形參數(shù)帶載后：BW0.7=f0/QT復(fù)習(xí)一、諧振回路的特性LrCU.LCU.Rp當(dāng)：帶寬二、阻抗變換電路L1RLR’LL2N1N2+–+–L1RLR’LL2+–+–123C1RLR’LC2+–+–二、阻抗變換電路L1RLR’LL2N1N2++L1RLR’L三、例2.1.3IsCUo123+–RLRs5413I’sCU’o+–R’LR’sRpL13三、例2.1.3IsCUo1+RLRs51I’sCU’o+R2.1.2單諧振回路諧振放大器一、電路和工作原理LC+VCCRERB1RB2CECBRL+–51234+–交流通路LCRL53214+–+–CBE小信號電路模型LCRL53214+–+–CBEGiCiGoCo—晶體管跨導(dǎo)GL/n22L13C31CGpCo/n12Go/n12+–L1331CEGTCT+–2.1.2單諧振回路諧振放大器一、電路和工作原理LC+L1331CGTCT+–諧振電路增益增益頻率特性單調(diào)諧振放大器選擇性較差O1.0f0.7070.1BW0.7BW0.1L1331CGTCT+諧振電路增益增益頻率特性單調(diào)諧振放大器二、單調(diào)諧振放大器穩(wěn)定性的提高共發(fā)射極單調(diào)諧振放大器的問題：B’Cb’cCB間存在結(jié)電容Cb’c，引起內(nèi)反饋，反饋程度隨頻率變化劇烈，使諧振放大器工作不穩(wěn)定嚴(yán)重時引起自激。改進(jìn)：1.采用共射—共基電路形式L+–+–V1V2CV2輸入阻抗小，削弱了結(jié)電容的內(nèi)反饋?zhàn)饔枚?、單調(diào)諧振放大器穩(wěn)定性的提高共發(fā)射極單調(diào)諧振放大器的問題：2.集成電路諧振放大器uo

C2L1L2+12VRLMC1590L313485627AGCC3C4ui

輸入調(diào)諧輸出調(diào)諧去耦合濾波對于高頻信號，LC型濾波效果更好差分輸入2.集成電路諧振放大器uoC2L1L2+12VRLMC2.2.2多級單諧振回路諧振放大器同步調(diào)諧—每級調(diào)諧在同一頻率上參差調(diào)諧—各級調(diào)諧在不同頻率上一、同步調(diào)諧放大器Au1Au2Aunuiuof0f0f0總電壓放大倍數(shù)：諧振時總電壓放大倍數(shù)：Of1.00.707級數(shù)增多總通頻帶：矩形參數(shù)：2.2.2多級單諧振回路諧振放大器同步調(diào)諧—每級調(diào)諧二、雙參差調(diào)諧放大器Au1Au2uiuof1=f0+ff2=f0–

fff0f2f1總幅頻特性更接近于矩形，選擇性比單調(diào)諧放大器好二、雙參差調(diào)諧放大器Au1Au2uiuof1=f0+2.3集中選頻放大器2.3.1集中選頻濾波器一、陶瓷濾波器1.材料和工藝材料：鋯鈦酸鉛陶瓷[Pb(ZrTi)O3]—PZT

工藝：陶瓷焙燒片狀兩面涂銀漿高壓極化2.特性：壓電效應(yīng)外加交變電壓的頻率等于晶體固有頻率時，機(jī)械振動幅度急劇加大的現(xiàn)象。3.符號和等效電路rqC0CqLqCo—壓電陶瓷片的固定電容Lq—機(jī)械振動時的晶體的等效質(zhì)量Cq

—機(jī)械振動時的等效彈性系數(shù)rq

—機(jī)械振動時的等效阻尼2.3集中選頻放大器2.3.1集中選頻濾波器一、陶瓷4.阻抗頻率特性和諧振頻率f|Z|fPfSrqC0CqLq阻抗頻率特性串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率當(dāng)f=fs，|Z|20(最小)當(dāng)f=fp，|Z|1100k(最大)5.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：Q較高，能制成不同形狀。缺點(diǎn)：選擇性不如石英晶體，BW不夠?qū)挘a(chǎn)一致性較差。工作頻率：幾百幾十MHz4.阻抗頻率特性和諧振頻率f|Z|fPfSrqC0Cq6.四端陶瓷濾波器符號：由兩個陶瓷片組成由九個陶瓷片組成

當(dāng)各陶瓷片串、并聯(lián)諧振頻率配合得當(dāng)，可獲得矩形頻率特性。6.四端陶瓷濾波器符號：由兩個陶瓷片組成由九個陶瓷片組成r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求濾波器通過4655kHz的信號。串臂并臂使fs1=fp2

=465kHzfp1=465

+

5kHz

fs2

=465–5kHz465kHz的信號，串臂諧振阻抗最小,并臂最大,信號通過465+5kHz信號，串臂諧振阻抗最大，信號通不過465–5kHz信號，并臂諧振阻抗最小，信號通不過f/kHz|Z|465+5465465–5r1C01C1L1r2C02C2L2例：要求濾波器通過465二、聲表面波濾波器1.結(jié)構(gòu)和材料壓電材料基片吸收材料用真空蒸鍍在基片表面形成叉指形