高頻電子線路李福勤第三章

1、高頻電子線路李福勤第三章第1頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五32高頻小信號放大器的功能321高頻小信號放大器的分類 高頻小信號放大器主要有兩類：一類是以諧振回路為負(fù)載的諧振放大器；另一類是以集中選擇性濾波器為負(fù)載的集中選頻放大器。諧振放大器常以晶體管等放大器件與LC并聯(lián)諧振回路或耦合諧振回路構(gòu)成，它又可分為調(diào)諧放大器（通稱高頻放大器）和頻帶放大器（通稱中頻放大器），前者的諧振回路需對外來不同的信號頻率進(jìn)行調(diào)諧，后者的諧振回路諧振頻率固定不變。集中選頻放大器是把放大和選頻兩種功能分開處理，放大作用由多級非諧振寬頻帶放大器承擔(dān)，目前一般都采用集中寬頻帶放大器。集中選擇性濾波

2、器常用的有LC帶通濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器等，這些濾波器都可作為部件在專業(yè)工廠生產(chǎn)。因此，采用集中選頻放大器線路簡單、性能可靠、調(diào)整方便。 小信號條件下工作的高頻放大器，由于信號電壓、電流幅度都很小，放大器件運(yùn)用在甲類工作狀態(tài)，放大電路可看作有源線性電路，因而可采用小信號等效電路來進(jìn)行分析。由于高頻小信號放大器的負(fù)載具有諧振特性，故采用導(dǎo)納Y參數(shù)電路進(jìn)行分析比較方便。第2頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五322高頻小信號放大器的主要性能指標(biāo)諧振電壓增益Au0放大器在諧振頻率上的增益，衡量對有用信號的放大能力。 通頻帶BW0.7放大器電壓增益下降到諧振

3、電壓增益的0.707倍時所對應(yīng)的頻率范圍。 選擇性 抑制比： d=20lgAu0/Au(dB) 矩形系數(shù)： 第3頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五3、主要性能指標(biāo) 諧振電壓增益Au0放大器在諧振頻率上的增益，衡量對有用信號的放大能力。 通頻帶BW0.7放大器電壓增益下降到諧振電壓增益的0.707倍時所對應(yīng)的頻率范圍。 選擇性 抑制比： d=20lgAu0/Au(dB) 矩形系數(shù)： K0.1=BW0.1/BW0.7第4頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五33分析小信號放大器的有關(guān)知識331串并聯(lián)諧振回路的特性 諧振回路也稱振蕩回路，是最常用的選頻網(wǎng)絡(luò)，它

4、由電感線圈和電容器組成。簡單的諧振回路有串聯(lián)、并聯(lián)諧振回路，以及把兩個或更多個串、并聯(lián)諧振回路相互耦合聯(lián)接起來的耦合諧振回路。 第5頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五1串聯(lián)諧振回路串聯(lián)諧振回路如圖所示。圖中r表示L和C的總損耗電阻，實(shí)際上，由于電容損耗比電感線圈的損耗小很多，所以r近似等于線圈的損耗電阻。圖3.2 串聯(lián)諧振回路第6頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五串聯(lián)諧振回路的總阻抗為 在某一頻率上，回路的感抗與容抗相等時，回路的總阻抗最小，此時電流與電壓同相，回路發(fā)生串聯(lián)諧振，由此可得串聯(lián)諧振頻率為第7頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17

5、分，星期五諧振時容抗與感抗數(shù)值相等，通常稱它們?yōu)榛芈返奶匦宰杩?，以表示，即回路的特性阻抗與回路固有損耗電阻的比值，稱為回路的固有品質(zhì)因數(shù)，用 表示，即第8頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五回路的選擇性 回路的相頻特性第9頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五圖3.3 諧振曲線和移相曲線第10頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五通頻帶 當(dāng)占有一定頻帶的信號在串聯(lián)回路中傳輸時，由于諧振曲線的不均勻性，輸出的電流或電壓便不可避免地產(chǎn)生頻率失真。為了限制諧振回路頻率失真的大小而規(guī)定了諧振回路的通頻帶。當(dāng)S值由最大值1下降到0.707時，所確定

6、的頻帶寬度就是回路的通頻帶BW0.7，則可求得串聯(lián)回路的通頻帶為第11頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五矩形系數(shù)為了說明實(shí)際諧振曲線接近矩形的程度，可用矩形系數(shù)來表示。串聯(lián)諧振回路的矩形系數(shù)為第12頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五2. 并聯(lián)諧振回路LC并聯(lián)諧振回路如圖所示。圖中r代表線圈L的等效損耗電阻，由于電容器的損耗很小，其損耗電阻可以略去，下面按照與串聯(lián)LC回路對偶關(guān)系，直接給出并聯(lián)LC回路的主要基本參數(shù)。R0并聯(lián)諧振回路第13頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五回路的總導(dǎo)納為 回路的諧振頻率 回路的特性阻抗 回路的品質(zhì)因

7、數(shù) 第14頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五圖3.5 諧振曲線和移相曲線第15頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五3串并聯(lián)諧振回路的特性比較第16頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五4串并聯(lián)阻抗的等效互換第17頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五若回路品質(zhì)因數(shù)較高 ，則可得：高Q串聯(lián)電路轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電路后，R2為串聯(lián)電路r1的Q2倍，而X2與串聯(lián)電路X1相同，基本保持不變。第18頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五5并聯(lián)諧振回路的耦合連接與接入系數(shù)并連諧振回路作為放大器的負(fù)載時，其連接的方式直接

8、影響放大器的性能。一般來看因?yàn)榫w管的輸出阻抗低，直接接入是不適用的，會降低諧振回路的品質(zhì)因數(shù)Q。通常，多采用部分接入方式，以完成阻抗變換。定義：接入系數(shù)p為轉(zhuǎn)換前的圈數(shù)（或容抗）與轉(zhuǎn)換后的圈數(shù)（或容抗）的比值。由此定義我們分別可得：第19頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五1）變壓器耦合連接的變比關(guān)系變壓器耦合連接的變換第20頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五2）自耦變壓器耦合連接的變比關(guān)系自耦變壓器耦合連接的變換第21頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五3） 雙電容分壓耦合聯(lián)結(jié)的變比關(guān)系雙電容分壓耦合連接的變換第22頁，共41頁

9、，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五上面以電阻RL的等效變換推導(dǎo)了各種聯(lián)結(jié)形式的變比關(guān)系?？梢缘玫诫娮柁D(zhuǎn)換通式為為了以后分析電路時運(yùn)用方便，可將上述變化關(guān)系推廣到電導(dǎo)、電抗、電流和電壓源的等效變比關(guān)系上去，可得第23頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五34小信號諧振放大器單級單調(diào)諧放大器Cb與Cc分別是和信號源（或前級放大器）與負(fù)載（或后級放大器）的耦合電容，Ce是旁路電容。電容C與電感L組成的并聯(lián)諧振回路作為晶體管的集電極負(fù)載，其諧振頻率應(yīng)調(diào)諧在輸入有用信號的中心頻率上。回路與本級晶體管的耦合采用自耦變壓器耦合方式，這樣可減弱晶體管輸出導(dǎo)納對回路的影響。負(fù)載（或下

10、級放大器）與回路的的耦合采用自耦變壓器耦合和電容耦合方式，這樣，既可減弱負(fù)（或下級放大器）導(dǎo)納對回路的影響，又可使前、后級的直流 。供電電路分開。另外，采用上述耦合方式也比較容易實(shí)現(xiàn)前、后級之間的阻抗匹配。單級單調(diào)諧放大電路 第24頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五2電路性能分析諧振頻率 回路有載Q值 電壓增益 電壓增益振幅 第25頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五342多級單調(diào)諧放大器如果多級放大器中的每一級都調(diào)諧在同一頻率上，則稱為多級單調(diào)諧放大器。 設(shè)放大器有n級，各級電壓增益振幅分別為Au1，Au2，Aun，則總電壓增益振幅是各級電壓增益振幅

11、的乘積，即第26頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五如果每一級放大器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同，則總電壓增益振幅n級放大器通頻帶第27頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五343雙調(diào)諧回路諧振放大器改善單級放大器的通頻帶和選擇性可以采用雙調(diào)諧放大器。雙調(diào)諧放大器是指集電極采用雙調(diào)諧回路作為負(fù)載的一種放大器，可分為互感耦合和電容耦合兩種類型。 第28頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五集中選頻放大器集中選頻放大器的組成第二種形式第一種形式第29頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五1集中濾波器 集中濾波器的任務(wù)是選頻，要求在滿足

12、通頻帶指標(biāo)的同時，矩形系數(shù)要好。其主要類型有集中LC濾波器、陶瓷濾波器和聲表面波濾波器等。 第30頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五集中LC濾波器通常由一節(jié)或若干節(jié)LC網(wǎng)絡(luò)組成，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)理論，按照帶寬、衰減特性等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前已得到了廣泛應(yīng)用。 LC集中濾波網(wǎng)絡(luò) 第31頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五2、集中選頻濾波器(1) 陶瓷濾波器 1) 陶瓷片的“壓電效應(yīng)”與“反壓電效應(yīng)” 2) 兩端陶瓷濾波器（外形及符號）兩個諧振頻率：第32頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五 3）三端陶瓷濾波器實(shí)物圖：第33頁，共41頁，2022

13、年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五(2)聲表面波濾波器(SAWF)實(shí)物圖：第34頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五聲表面波濾波器SAWF（Surface Acoustic Wave Filter） 聲表面波濾波器（a）結(jié)構(gòu)；（b）符號；（c）等效電路（a）（b） （c） 第35頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五聲表面波濾波器應(yīng)用實(shí)例： V1是預(yù)中放部分，起前置放大作用； Z1為SAWF起集中選頻作用； TA7680AP為彩電圖像中頻放大器IC。第36頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五2集成寬帶放大器 1）組合電路集成寬帶放大器

14、在集成寬帶放大器中廣泛采用共射共基電路，如圖所示。第37頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五 2）負(fù)反饋集成寬帶放大器 調(diào)節(jié)負(fù)反饋電路中的某些元件參數(shù)，可以改變反饋深度，從而調(diào)節(jié)負(fù)反饋放大器的增益和頻帶寬度。如果以犧牲增益為代價，可以擴(kuò)展放大器的頻帶，其類型可以是單級負(fù)反饋，也可以是多級負(fù)反饋。 單級負(fù)反饋放大器有電流串聯(lián)和電壓并聯(lián)兩種反饋電路，其交流等效電路分別如圖（a）、（b）所示。其中電流串聯(lián)負(fù)反饋電路的特點(diǎn)是輸入、輸出阻抗高，所以適合與低內(nèi)阻的信號電壓源連接。電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的特點(diǎn)是輸入、輸出阻抗低，所以適合與高內(nèi)阻的信號電流源連接。第38頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五單級負(fù)反饋放大電路（a）電流串聯(lián)；（b）電壓并聯(lián)（a） （b）第39頁，共41頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)17分，星期五集成寬帶放大器F733內(nèi)部電路圖