Chapter高频电路基础知识实用实用教案

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1、1.电路(dinl)形式：2.阻抗(zkng)： 其中(qzhng)：1.1串联 LC 谐振回路LrUC电抗随频率变化规律：电抗随频率变化规律： 当当 = = 0 0 时时, |z| = , |z| = r r， x x = 0 = 0 ，电流达到最大。，电流达到最大。 当当 0 0 时时, |z| , |z| r r， 0 0 ，x x 0 0 呈感性，呈感性， 0 0 ，x x 0 Q222电流(dinli)响应的幅频特性 ：1 1）电流）电流(dinli)(dinli)响应响应电流响应的相频特性 ：(f)ff0Q1Q2Q1 Q2第3页/共36页第三页，共37页。2 2）电流响应）电流响应

2、(xingyng)(xingyng)的通频带的通频带 回路外加电压的幅值不变，而频率改变，回路电流I下降到Io 的 时，所对应的频率范围称为谐振回路的通频带用B 表示，定义： -102 临界点临界点第4页/共36页第四页，共37页。7.信号源内阻(ni z)及负载对谐振回路的影响其中 R为回路本身的损耗，RS为信号源内阻(ni z)，RL为负载 1）通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路(hul)本身的Q值叫做无载Q（空载Q值）。2）把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值，用QL表示。RUCLRLRS3）回路的负载对回路Q值和通频带的影响： 有载Q值小于空载Q值。即： 通频带变宽第5页

3、/共36页第五页，共37页。例1 已知串联谐振回路如图。 求：谐振时回路电流和各元件(yunjin)上的电压。 解：LrUC第6页/共36页第六页，共37页。 串联谐振回路(hul)小结1.电路形式：2.阻抗：3.谐振频率： 4.品质因素Q ：5.串联回路广义失谐(sh xi)量 6.电流的频率响应 7.信号源内阻及负载对谐振回路的影响第7页/共36页第七页，共37页。一般(ybn) L r ， 上式可近似为 ：1.电路(dinl)形式：等效电路等效并联谐振(xizhn)回路2.阻抗：1.2并联回路的特性并联谐振回路Us+UoLC-rIsLC1/G第8页/共36页第八页，共37页。5.并联回路

4、广义失谐量 ：（衡量(hng ling)回路失谐大小的量） 4. 品质因素Q （谐振时回路感抗值或容抗值与回路电阻r 的比值称为回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗(snho)的大小。） 3.谐振频率：（并联(bnglin)回路 B=0 时的频率） 图2 4 串联震荡回路及其特性 当 0即失谐不大时： 串、并联回路的 讨论：IsLC1/G第9页/共36页第九页，共37页。6. 阻抗随频率变化(binhu)特性：n当变化(binhu)时，R 也变化(binhu)；n当 0时, |Y| G , |Z|R ; n 0 呈感性，n o ，B Q2Q1Q20|zpR02R00w感性Q2Q1容性Q1

5、Q2第10页/共36页第十页，共37页。归一化 ：w woo p 2 p 2 Q1Q222幅频特性 ：相频特性 ：1 1）电压）电压(diny)(diny)的频率响应的频率响应7.回路端电压的频率响应(pn l xin yn)及其通频带0BQ1 Q2Q1Q20IsLC1/G第11页/共36页第十一页，共37页。2 2）通频带）通频带(pndi)(pndi)： 回路外加电压的幅值不变，而频率改变，回路电流I下降到Io 的 时，所对应的频率范围称为谐振回路的通频带用B表示，定义： -102第12页/共36页第十二页，共37页。3）对回路(hul)的Q值和通频带的影响： 通频带(pndi)变宽8.

6、信号源内阻及负载对谐振(xizhn)回路的影响其中G为回路本身的损耗，GS为信号源内阻，GL为负载 2）把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值。用QL表示：1）通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值）。 有载Q值小于空载Q值。即：第13页/共36页第十三页，共37页。例例2 2 已知并联谐振回路如图。已知并联谐振回路如图。 求：求：该回路谐振频率和谐振电阻该回路谐振频率和谐振电阻RPRP； 若若此此时时(c (c sh)sh)并并入入一一电电阻阻RL=10kRL=10k，该该回回路通频带为多少？路通频带为多少？ 谐振时端电压及各支路电流为多少？。谐振时端电

7、压及各支路电流为多少？。解：解:若此时(c sh)并入RL解：Us+UoLC-rIsLC1/G第14页/共36页第十四页，共37页。1.3 串并联阻抗的等效(dn xio)变换 所谓等效就是指电路工作在某一频率时，不管(bgun)其内部的电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。因等效(dn xio),故：第16页/共36页第十六页，共37页。 因为等效(dn xio)，串联电路有载品质因数与并联电路的有载品质因数相等：等效(dn xio)互换 关 系 为：当 Q 很高（大于10或者(huzh)更大）时， 则有:第17页/共36页第十七页，共37页。几种常见抽头振荡(zhndng)回路

8、 1.4 部分接入耦合与接入系数(xsh)1. 耦合形式第18页/共36页第十八页，共37页。2. 等效(dn xio)变换分析 根据能量(nngling)等效原则：-以信号源电路(dinl)部分接入为例时，支路，当对LsIIIs& 第19页/共36页第十九页，共37页。阻抗(zkng)由低抽头端向高抽头端转换时，等效阻抗(zkng)提高1/p2 倍。p p讨论讨论(toln)(toln)： 2）4）部分接入电路(dinl)作用： 减小外电路(dinl)影响 阻抗匹配1）电感抽头耦合时，3)电容分压耦合时， 第20页/共36页第二十页，共37页。根据能量(nngling)等效原则：-负载电路(

9、dinl)的部分接入第21页/共36页第二十一页，共37页。电阻(dinz)R1的接入系数:等效到回路(hul)两端的电阻： 端电压:回路端电压为 输出(shch)电压为 解: 忽略了回路本身固有损耗, 可认为 Q0。 等效电路如图, 回路电容为 回路谐振角频率: 回路工作在谐振状态 例4 抽头回路由电流源激励,试忽略回路本身的固有损耗, 求回路两端电压u(t)和输出电压u1(t) 。第23页/共36页第二十三页，共37页。1) 1) 石英晶体振谐器的构成石英晶体振谐器的构成(guchng)(guchng)与振谐原理与振谐原理 沿着(yn zhe)不同的轴切下，有不同的切型：X切型、Y切型、A

10、T切型、BT、CT2) 2) 石英石英(shyng)(shyng)晶体振谐器的符号和等效电路晶体振谐器的符号和等效电路C0：静态电容， Lq：动态电感， Cq：称动态电容， rq：称动态电阻. 1.5石英晶体滤波器 （参教材P88） 4)4) 石英晶体振谐器的阻抗特性石英晶体振谐器的阻抗特性3)3) 石英晶体振谐频率石英晶体振谐频率C0 Cq， p 比q 稍大，两频差很小。第24页/共36页第二十四页，共37页。 等效电感Lq特别大、一般可从几十毫亨到几亨甚至几百亨；等效电容(dinrng)Cq特别小，其电容(dinrng)量一般10-3PF量级； rq动态电阻值一般几欧至几百欧。石英晶体的Q

11、值为：5) 5) 石英石英(shyng)(shyng)晶体振谐器的特点晶体振谐器的特点 Q很大，一般在105 一106量级。普通(ptng)LC电路无法比拟。 C0电容量一般在几PF。 ，则 。这意味着等效电路中的接入系数 p 很小，因此外电路影响很小。 第25页/共36页第二十五页，共37页。1. LC耦合电路耦合电路(dinl)由两个以上 LC 单谐振电路(dinl)采用不同耦合方式组合而成。常用(chn yn)的两种耦合回路电感耦合回路电容耦合回路耦合回路幅频特性1.6 其它滤波器：第26页/共36页第二十六页，共37页。2、LC集中(jzhng)选择性滤波器：LC集中(jzhng)选择

12、性滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等形式。第27页/共36页第二十七页，共37页。3.陶瓷滤波器 利用(lyng)某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器.这种陶瓷片的两面用银作为电极，经过直流高压极化之后具有和石英晶体相类似的压电效应。1)符号(fho)及等效电路 2) 陶瓷(toc)滤波器电路 四端陶瓷(toc)滤波器：将陶瓷(toc)滤波器连成如图所示的形式，即为四端陶瓷(toc)滤波器。图(a)由二个谐振子组成的滤波器;图(b)由五个谐振子组成四端滤波器。谐振子数目愈多，滤波器的性能愈好。 3)优点： 容易焙烧，可制成各种形状；适于小型化；且耐热耐湿性好。 它的等效品质因数QL为几百，比石

13、英晶体低但比LC滤波高。第28页/共36页第二十八页，共37页。4.声表面波滤波器 SAWF（Surface Acoustic Wave Filter） 是一种以铌酸锂、石英(shyng)或锆钛酸铅等压电材料为衬底（基体）的一种电声换能元件。 1）结构与原理： 在经过研磨抛光的极薄的压电材料基片上，用蒸发、光刻、腐蚀等工艺制成两组叉指状电极(dinj)，其中与信号源连接的一组称为发送叉指换能器，与负载连接的一组称为接收叉指换能器。当把输入电信号加到发送换能器上时，叉指间便会产生交变电场。 符号 等效电路 2）符号(fho)及等效电路3）特点 工作频率高，中心频率在10MHz1GHz之间，且频带

14、宽，相对带宽为0.5%25%。 尺寸小，重量轻。动态范围大，可达100dB。 由于利用晶体表面的弹性波传送，不涉及电子的迁移过程，所以抗辐射能力强。 温度稳定性好。 选择性好，矩形系数可达1.2。 第29页/共36页第二十九页，共37页。建议本章从以下方面建议本章从以下方面(fngmin)去小结：去小结：1. LC回路的电路形式、特点、作用；有哪些重要参数。2.串并变换、部分接入等效的方法(fngf)与公式3. 各类电子器件应用于高频时有何特点4.石英晶体振子的等效电路形式、特点、作用；5.其它滤波器件的特点、作用第30页/共36页第三十页，共37页。思考题：思考题：1. LC回路串联谐振的特

15、点是什么？在电路中有何作用？2. LC回路并联谐振的特点是什么？在电路中有何作用？3. 当LC 串联谐振回路在谐振于fo时，回路阻抗 且为 ；失谐时阻抗 ；当ffo时呈 性，ffo时 性。 4.当LC 并联谐振回路在谐振于fo时，回路阻抗 且为 ；失谐时阻抗 ；当ffo时呈 性，ffo时 性。 5.在普通收音机的输入(shr)回路中，靠改变 来选台？自动调谐选台用 代替可变电容器来调谐选台，该电路应于电视机的高频头。6. LC组成一个并联谐振回路，谐振频率 ，把它串联在电路中就能阻止信号通过的频率为 ，把它并联在电路中，信号最易通过的频率为 。 7.部分接入等效(dn xio)变换： R R；

16、 G G； X X； B B； L L ； C C ； I I ； U U 。 第31页/共36页第三十一页，共37页。思考题：思考题：8.如某电台的调频广播频率为99.3MHz，LC选频网络(wnglu)只要让该频率通过就可以接收到该电台了，此话对么？9. 石英晶体谐振器工作在 时的等效阻抗最小。10. 石英晶体与电感并联，串联谐振频率，并联谐振频率。思考题11图 C1C2L2L1C1L1C2L2CpCsC1L1C2L2Ls 11. 试定性分析题图2所示电路在什么情况(qngkung)下呈现串联谐振或并联谐振状态。第32页/共36页第三十二页，共37页。习题习题1：有一简单串联振荡回路：有一

17、简单串联振荡回路(hul)的回路的回路(hul)电感电感C=5 pF,信号源频率为信号源频率为fs = 10MHz 时回路时回路(hul)谐振谐振, 信号源电阻信号源电阻 RS=50，负载电阻，负载电阻RL=50。 求：求： (1) 试计算回路试计算回路(hul)线圈的电感值；线圈的电感值； (2) 若谐振时线圈品质因数为若谐振时线圈品质因数为Q0 =100, 试计算回路试计算回路(hul)有载有载QL; (3) 若信号源电压为若信号源电压为1V，则各元件电压为何，则各元件电压为何? (4) 计算回路计算回路(hul)通频带通频带题1图 RUCLRLRS第33页/共36页第三十三页，共37页。

18、习题习题2 2：有一单并联振荡回路的回路电容：有一单并联振荡回路的回路电容C=51 pF, C=51 pF, 信号源中心信号源中心频率为频率为 fs = 10MHz fs = 10MHz，RL=10K RL=10K 求：求：(1) (1) 试计算谐振时所需电感值试计算谐振时所需电感值; ; (2) (2) 若线圈品质因数为若线圈品质因数为Q=100, Q=100, 试计算回路谐振电阻试计算回路谐振电阻; ; (3) (3) 若信号源输出电流为若信号源输出电流为1mA1mA，则各支路，则各支路(zh l)(zh l)电电流为多少流为多少? ? (4) (4) 计算其通频带；若想增宽通频带可采取何

19、措施计算其通频带；若想增宽通频带可采取何措施？ 题2图 习题习题3 3：图示电路为一等效电路：图示电路为一等效电路, , 其中其中 L=0.8H, Q0 L=0.8H, Q0100, 100, C=5pF, C1C=5pF, C120pF20pF， C2 C220pF 20pF ，R R10k10k， RL RL5k 5k 。求：求：画全并联式等效电路；画全并联式等效电路；计算计算(j sun)(j sun)回路的谐振频率回路的谐振频率 ；计算计算(j sun)(j sun)该电路的有载该电路的有载QL QL 。题3图 IsLCRL第34页/共36页第三十四页，共37页。 下节课内容(nirn

20、g): Charpter 2 高频(o pn)小信号放大器 请先预习 复习(fx)低频小信号放大器第35页/共36页第三十五页，共37页。感谢您的欣赏(xnshng)！第36页/共36页第三十六页，共37页。内容(nirng)总结1.电路形式：。|z|。3.谐振频率：串联回路电流达最大时的频率为之。当变化时，R 也变化。1.4 部分接入耦合与接入系数。阻抗由低抽头端向高抽头端转换时，等效阻抗提高1/p2 倍。1) 石英晶体振谐器的构成与振谐原理。LC集中(jzhng)选择性滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等形式。它的等效品质因数QL为几百，比石英晶体低但比LC滤波高。11. 试定性分析题图2所示电路在什么情况下呈现串联谐振或并联谐振状态第三十七页，共37页。