詳細(xì)版高頻電子線路(第五版)-第二章-選頻網(wǎng)絡(luò)課件

第二章選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻的基本概念所謂選頻,就是選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分量。單諧振回路耦合諧振回路振蕩回路（由L、C組成）各種濾波器LC集中參數(shù)濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器選頻網(wǎng)絡(luò)2.選頻網(wǎng)絡(luò)的分類課件第二章選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻的基本概念單諧振回路耦合諧振回路振蕩第二章選頻網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路第二節(jié)：并聯(lián)諧振回路第三節(jié)：串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換第四節(jié)：耦合電路第五節(jié)：濾波器的其他形式課件第二章選頻網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路課件本章重點(diǎn)1、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件2、串、并聯(lián)諧振回路特征的對(duì)比3、串、并聯(lián)阻抗的等效互換4、回路抽頭的阻抗變換5、耦合回路中反射阻抗的物理意義6、耦合振蕩回路頻率曲線的特點(diǎn)及其物理意義課件本章重點(diǎn)1、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件課件串聯(lián)諧振回路諧振回路的特性:

串聯(lián)振蕩回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路電流具有最大值，并聯(lián)諧振回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路端電壓具有最大值。第一節(jié)課件串聯(lián)諧振回路諧振回路的特性:第一節(jié)課件第一節(jié)一、串聯(lián)諧振回路的基本原理課件第一節(jié)一、串聯(lián)諧振回路的基本原理課件諧振頻率回路諧振時(shí)的感抗(容抗)，用表示特性阻抗

>0，X>0，回路呈感性

<0，X<0，回路呈容性失諧課件諧振頻率回路諧振時(shí)的感抗(容抗)，用表示特性阻抗>所以:故串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。因此,必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}。

Q的物理意義：表征回路諧振過(guò)程中電抗元件的儲(chǔ)能與電阻元件的耗能的比列關(guān)系。課件所以:故串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。因此,必須預(yù)先注意回第一節(jié)二、串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶諧振曲線:串聯(lián)諧振回路中電流幅值與外加電動(dòng)勢(shì)頻率之間的關(guān)系曲線。歸一化電流課件第一節(jié)二、串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶諧振曲線:串聯(lián)諧振回第一節(jié)由圖可知，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好。表示頻率偏置諧振的程度失諧量廣義失諧量當(dāng)ω與ω0很接近時(shí)課件第一節(jié)由圖可知，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，回第一節(jié)諧振特性方程式當(dāng)諧振時(shí)：回路外加電壓的幅值不變時(shí)，改變頻率，回路電流I下降到Io的0.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為諧振回路的通頻帶，用B表示：為了衡量諧振回路的選擇性，引入通頻帶的概念。課件第一節(jié)諧振特性方程式當(dāng)諧振時(shí)：回路外加電壓的幅值不變第一節(jié)也可用線頻率f0表示，即:由上式可見(jiàn)，通頻帶與回路的Q值成反比，Q越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好，但通頻帶越窄。串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻的電源，內(nèi)阻越低，則電路的選擇性越好。課件第一節(jié)也可用線頻率f0表示，即:由上式可見(jiàn)，通頻帶與第一節(jié)例2.1.1

設(shè)某一串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為600kHZ,它的L=150，R=5。試求其通帶的絕對(duì)值和相對(duì)值。解：通頻帶的絕對(duì)值：通頻帶的相對(duì)值：課件第一節(jié)例2.1.1設(shè)某一串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為600kH第一節(jié)例2.1.2

一個(gè)5的線圈與一可變電容器串聯(lián)，外加電壓值與頻率是固定的。當(dāng)時(shí)，電路電流到達(dá)最大值1A。當(dāng)時(shí)，電流減為0.5A。試求：1）電源頻率；2）電路的Q值；3）外加電壓數(shù)值。解：1）諧振頻率2）當(dāng)時(shí)，電流減為0.5A，因此課件第一節(jié)例2.1.2一個(gè)5的線圈與一可變電容器串聯(lián)，外第一節(jié)諧振時(shí)解:（1式）、（2式）兩式得最后得3）課件第一節(jié)諧振時(shí)解:（1式）、（2式）兩式得最后得3）課件三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線第一節(jié)

由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞聲音信號(hào)時(shí)，對(duì)于相頻特性并不重視。但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。課件三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線第一節(jié)由于人耳第一節(jié)串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線串聯(lián)振蕩回路通用相位特性課件第一節(jié)串聯(lián)振蕩回路的串聯(lián)振蕩回路通用課件第一節(jié)

由右圖可見(jiàn)，Q值愈大，相頻特性曲線在諧振頻率ω0附近的變化愈陡峭。但是，線性度變差，或者說(shuō)，線性范圍變窄。

串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線課件第一節(jié)由右圖可見(jiàn)，Q值愈大，相頻特性曲線在諧振頻并聯(lián)諧振回路第二節(jié)

對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情況，宜采用并聯(lián)諧振回路。

由于外加信號(hào)源的內(nèi)阻很大，因此，研究并聯(lián)諧振回路時(shí)，采用恒流源分析比較方便。課件并聯(lián)諧振回路第二節(jié)對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情第二節(jié)一、并聯(lián)諧振回路的基本原理一般L>>R,代入上式：課件第二節(jié)一、并聯(lián)諧振回路的基本原理一般L>>R,代入上式諧振條件:諧振角頻率若ωL>>R不成立，特性阻抗:品質(zhì)因數(shù):課件諧振條件:諧振角頻率若ωL>>R不成立，特性阻抗:品質(zhì)因數(shù):因此回路諧振時(shí)：諧振時(shí)的阻抗特性：并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性，且阻抗為最大值；課件因此回路諧振時(shí)：諧振時(shí)的阻抗特性：并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性第二節(jié)

諧振時(shí)電感(電容)支路的電流幅值為外加電流源IS的Qp倍。因此，并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。課件第二節(jié)諧振時(shí)電感(電容)支路的電流幅值為外加電第二節(jié)例3.2.1

試求圖中的R1、R2、L和C之間的關(guān)系，以使整個(gè)電路對(duì)于任何頻率都呈現(xiàn)純電阻性。解：要想使在任何頻率下，都呈現(xiàn)純阻性，就必須使分子與分母的相角相等，亦即必有：課件第二節(jié)例3.2.1試求圖中的R1、R2、L和C之間的關(guān)系，第二節(jié)上式化簡(jiǎn)得：要使上式在任何頻率下都成立，必有：或或因此最后得：課件第二節(jié)上式化簡(jiǎn)得：要使上式在任何頻率下都成立，必有：或或因此第二節(jié)二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)回路用電流比來(lái)表示，并聯(lián)回路用電壓比來(lái)表示，回路端電壓：課件第二節(jié)二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)回路用電流第二節(jié)可以推出并聯(lián)振蕩曲線表示式和相位特性曲線表示式當(dāng)外加信號(hào)源頻率與回路諧振頻率很接近時(shí)，上兩式可寫(xiě)成：結(jié)論：并聯(lián)諧振回路的諧振曲線、相頻特性與串聯(lián)諧振回路相似。課件第二節(jié)可以推出并聯(lián)振蕩曲線表示式和相位特性曲線第二節(jié)并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：因此，并聯(lián)振蕩回路放的通頻帶、選擇性與回路品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的。課件第二節(jié)并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。串聯(lián)諧振時(shí)：Z回路最小，I回路最大；失諧時(shí)，Z回路增大，I回路減小并聯(lián)諧振時(shí)：Z回路最大，U回路最大；失諧時(shí)，Z回路減小，U回路減小結(jié)論:并聯(lián)諧振回路的通頻帶(Bw=2△f0.7=fp/Qp),選擇性(U/U0)與回路品質(zhì)因數(shù)Qp的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的，即Qp愈高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性愈好，但通頻帶愈窄。課件兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。串聯(lián)諧振時(shí)：Z串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路電路圖電抗頻率特性阻抗頻率特性相位頻率特性

φφ簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表課件串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路電路圖φφ簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表課串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路諧振角頻率品質(zhì)因數(shù)帶寬諧振特性諧振曲線諧振電阻課件串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路諧振角頻率品質(zhì)因數(shù)帶寬諧振特例3.2.2

如圖所示的電路中，已知線圈L=234μН，Q=80，要組成一個(gè)并聯(lián)回路，其諧振頻率fp=465kHz，⑴求C=?諧振電阻Rp=?⑵若已知信號(hào)源電流幅度Is

=0.2mA，求諧振時(shí)回路輸出電壓幅度Um=?(3)求回路的帶寬BW＝？解：⑴⑵(3)課件例3.2.2如圖所示的電路中，已知線圈L=234μН，Q=第二節(jié)三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響∵QL與RS、RL同相變化∴并聯(lián)諧振適用于信號(hào)源內(nèi)阻RS很大、負(fù)載電阻RL也較大的情況，以使QL較高而獲得較好的選擇性。課件第二節(jié)三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響∵QL與RS、RL同相變串聯(lián)并聯(lián)

電路圖諧振阻抗品質(zhì)因數(shù)適用范圍RS、RL都較小的情況RS、RL都較大的情況結(jié)果Q下降，

RS、RL越大，Q下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越差Q下降，RS、RL越小，Q下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越差信號(hào)源內(nèi)阻、負(fù)載對(duì)諧振回路的影響課件串聯(lián)并聯(lián)諧振阻抗品質(zhì)因數(shù)適用范圍RS、RL都較小的情況RS、例3.2.3

設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率fs=10MHz，回路電容C=50pF.⑴試計(jì)算所需的線圈電感值；⑵若線圈的品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬；⑶若放大器所需帶寬B=0.5MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大的電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？解：⑴⑵⑶設(shè)回路上并聯(lián)電阻為R1，并聯(lián)后的總電阻為R1//Rp,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL。課件例3.2.3設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻第二節(jié)四、低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻下面，計(jì)算一下精確的諧振頻率課件第二節(jié)四、低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻下面，計(jì)第二節(jié)損耗電阻令即諧振頻率為課件第二節(jié)損耗電阻令即諧振頻率為課件分母虛部為零的頻率為由于Q值低，因此電路總的阻抗Z的最大值與純阻不是同時(shí)發(fā)生。第二節(jié)課件分母虛部為零的頻率為由于Q值低，因此電路總的第三節(jié)串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換一、串、并聯(lián)阻抗的等效互換所以等效互換的變換關(guān)系為：課件第三節(jié)串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換一、串、并第三節(jié)

并聯(lián)電路的廣義形式二、并聯(lián)諧振回路的其他形式左圖是并聯(lián)電路的廣義形式，圖中通常的電子線路所用的回路都滿足X>>R的條件，所以也可假設(shè)

X1>>R1X2>>R2在并聯(lián)諧振時(shí)：當(dāng)品質(zhì)因數(shù)很高（大于10或者更大）時(shí)則有課件第三節(jié)并聯(lián)電路的二、并聯(lián)諧振回路的其他形式左圖是并聯(lián)電路第三節(jié)再利用X1>>R1、X2>>R2的關(guān)系，上式變成：帶入諧振條件X1=-X2，上式可寫(xiě)成：

兩個(gè)支路都有電阻的并聯(lián)回路由上式可得出在諧振時(shí)的回路阻抗為：此時(shí)回路的總阻抗為：如果R1和R2都不很大，則可以認(rèn)為R1和R2都是集中在電感支路內(nèi)的，這時(shí)回路的課件第三節(jié)再利用X1>>R1、X2>>R2的關(guān)系，上式變成：帶入第三節(jié)三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換由于,因此p是小于1的正數(shù)，即即由低抽頭向高抽頭轉(zhuǎn)換時(shí)，等效阻抗提高倍。接入系數(shù)p：為抽頭點(diǎn)電壓與端電壓的比根據(jù)能量等效原則：課件第三節(jié)三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換由于,因第三節(jié)在不考慮L1和L2之間的互感M時(shí):在諧振時(shí)由于Q值很高,ab兩端的等效阻抗可以表示為:此時(shí)回路的諧振頻率為:★當(dāng)抽頭改變時(shí),p值改變,可以改變回路在db兩端的等效阻抗由于諧振時(shí)db兩端的等效阻抗為故抽頭變化的阻抗變換關(guān)系為1、對(duì)于電感抽頭電路而言課件第三節(jié)在不考慮L1和L2之間的互感M時(shí):在諧振時(shí)由于Q值很高第三節(jié)當(dāng)考慮L1和L2之間的互感M時(shí)：以上討論的是阻抗形式的抽頭變換如果是導(dǎo)納形式:2、對(duì)于電容抽頭電路而言應(yīng)該指出接入系數(shù)或都是假定外接在ab端的阻抗遠(yuǎn)大于L1或時(shí)才成立。

課件第三節(jié)當(dāng)考慮L1和L2之間的互感M時(shí)：以上討論的是阻抗形式的第三節(jié)★電壓源和電流源的變比是p，而不是p2。從ab端到bd端電壓變換比為1/p

，在保持功率相同的條件下，電流變換比就是p倍。即由低抽頭向高抽頭變化時(shí)，電流源減小了p倍。電流源的折合：右圖表示電流源的折合關(guān)系。由于是等效變換，變換前后其功率不變。課件第三節(jié)★電壓源和電流源的變比是p，而不是p2。從ab第三節(jié)②抽頭由低高，等效導(dǎo)納降低p2倍，Q值提高許多，即等效電阻提高了倍，并聯(lián)電阻加大，Q

值提高。負(fù)載電容的折合①抽頭改變時(shí)，或、的比值改變，即p改變；即等效變換后，電容減小，阻抗加大。結(jié)論：課件第三節(jié)②抽頭由低高，等效導(dǎo)納降低p2倍，Q值提高許負(fù)載第三節(jié)

因此，抽頭的目的是：減小信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載對(duì)回路的影響。

負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)方式；負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻小時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)方式；負(fù)載電阻信號(hào)源內(nèi)阻不大不小時(shí)，采用部分接入方式。

例3.3.1

下圖中，L=0.8μH，空載Q0=100，Ｃ1=Ｃ2=20pF，Ｃi=5pF，Rs=10k，RL=5k，Ｃ0=20pF

，試計(jì)算f0

，Rp

，QL和

回路通頻帶Bw

。課件第三節(jié)因此，抽頭的目的解：①②③④第三節(jié)課件解：①②③④第三節(jié)課件耦合回路第四節(jié)單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變換的作用。但是：①選頻特性不夠理想②阻抗變換不靈活、不方便為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。耦合回路：由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單振蕩回路通過(guò)各種不同的耦合方式組成課件耦合回路第四節(jié)單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變第四節(jié)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)常用的兩種耦合回路耦合回路的特性和功能與兩個(gè)回路的耦合程度有關(guān)按耦合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入“耦合系數(shù)”的概念，并以k表示。電容耦合回路電感耦合回路初級(jí)回路次級(jí)回路課件第四節(jié)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)常用的兩種耦合回路耦第四節(jié)對(duì)電容耦合回路：一般C1

=C2

=C，對(duì)電感耦合回路：若L1

=L2

=L

結(jié)論：任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于1的正數(shù)。課件第四節(jié)對(duì)電容耦合回路：一般C1=C2=C，對(duì)電感耦合第四節(jié)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響。初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為：式中Z11為初級(jí)回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11

Z22為次級(jí)回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22解得：反射阻抗反射阻抗課件第四節(jié)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗是用來(lái)說(shuō)第四節(jié)兩式中，為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流在次級(jí)線圈L2中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗用電壓表示為課件第四節(jié)兩式中，為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流第四節(jié)必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反射阻抗。所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。例如，Zf1表示次級(jí)電流通過(guò)線圈L2時(shí)，在初級(jí)線圈L1中所引起的互感電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。(a)初級(jí)等效電路(b)次級(jí)等效電路互感耦合的串聯(lián)回路的等效電路：課件第四節(jié)必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反第四節(jié)

將自阻抗Z22和Z11各分解為電阻分量和電抗分量，分別代入上式，得到初級(jí)和次級(jí)反射阻抗表示式為：課件第四節(jié)將自阻抗Z22和Z11各分解為電阻分量和電抗分第四節(jié)結(jié)論①反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康膿p耗。②反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗的性質(zhì)總是相反的。以Xf1為例，當(dāng)X22呈感性(X22>0)時(shí)，則Xf1呈容性(Xf1<0)；反之，當(dāng)X22呈容性(X22<0)時(shí)，則xf1呈感性(Xf1>0)。③反射電阻和反射電抗的值與耦合阻抗的平方值(ωM)2成正比。當(dāng)互感量M=0時(shí)，反射阻抗也等于零。這就是單回路的情況。④當(dāng)初、次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振（即X11=X22=0）時(shí)，反射阻抗為純阻。其作用相當(dāng)于在初級(jí)回路中增加一電阻分量,且反射電阻與原回路電阻成反比。課件第四節(jié)結(jié)論①反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康谒墓?jié)考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可以寫(xiě)出初、次級(jí)等效電路總阻抗的表示式：課件第四節(jié)考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可第四節(jié)二、耦合振蕩回路的頻率特性

在電路參數(shù)不變的情況下，改變信號(hào)源頻率時(shí)，次級(jí)回路的電壓(或電流)隨頻率的變化關(guān)系，稱為次級(jí)回路電壓(或電流)的頻率特性。

ξ——

廣義失諧，

——

耦合因數(shù)，

——

表示耦合回路的頻率特性。

當(dāng)初、次級(jí)回路01=02=0，Q1=Q2=Q時(shí)，廣義失諧，可以證明次級(jí)回路電流比課件第四節(jié)二、耦合振蕩回路的頻率特性在電路參數(shù)不變第四節(jié)<1，稱為弱耦合，ξ=0時(shí)，

為最大值

>

1，稱為強(qiáng)耦合，諧振曲線出現(xiàn)雙峰和谷值；在ξ=0處，諧振曲線處于谷值，

<1；在處，X11+Xf1=0，Rf1=R11回路達(dá)到匹配，相當(dāng)于復(fù)諧振，諧振曲線呈最大值，

=1。＝1，稱為臨介耦合，當(dāng)ξ=0時(shí)，

=1為最大值

課件第四節(jié)<1，稱為弱耦合，ξ=0時(shí)，第四節(jié)耦合回路的通頻帶根據(jù)前述單回路通頻帶的定義，可導(dǎo)出若

=1時(shí)，一般采用

稍大于1，這時(shí)在通帶內(nèi)放大均勻，而在通帶外衰減很大，為較理想的幅頻特性。在Q值相同的情況下，它是單回路通頻帶的3.1倍課件第四節(jié)耦合回路的通頻帶根據(jù)前述單回路通頻帶的定義，可導(dǎo)出第四節(jié)例3.4.1兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的電感二者間的互感如果次級(jí)短路，試求在600kHz時(shí)：1）反射電阻與反射電抗的數(shù)值；2）初級(jí)電路的等效電阻與電抗的數(shù)值，有效電感等于多少？3）初級(jí)電路的有效Q值。解：由，可以求得線圈的電阻1）次級(jí)回路阻抗反射阻抗將帶入上式即可得課件第四節(jié)例3.4.1兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的電感第四節(jié)2）初級(jí)電路的等效電阻等效電抗因而有效電感值為3）初級(jí)電路的有效Q值為課件第四節(jié)2）初級(jí)電路的等效電阻等效電抗因而有效電感值為3）初級(jí)

LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍fp1~fp2之中，信號(hào)能夠通過(guò)，而在此范圍之外，信號(hào)不能通過(guò)。一、LC集中選擇性濾波器：第五節(jié)濾波器的其他形式課件LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形單節(jié)濾波器阻抗分析：第五節(jié)該濾波器的傳通條件為，即在通帶內(nèi)要求阻抗z1和z2異號(hào)，并且

4z2>z1。根據(jù)此條件分析圖中所示單節(jié)濾波器的通帶和阻帶。當(dāng)f>f2時(shí)，Z1、Z2同號(hào)，為容性，為阻帶;當(dāng)f1<f<f2時(shí)，Z1、Z2異號(hào),且滿足|4Z2|>|Z1|,為通帶。當(dāng)f<f1時(shí)，Z1和Z2異號(hào)，但|4Z2|<|Z1|，為阻帶。課件單節(jié)濾波器阻抗分析：第五節(jié)該濾波器的傳通條件為多節(jié)濾波器是由單節(jié)組成的，因此上述五節(jié)集中濾波器的濾波特性如圖中虛線所示，其截止頻率為f1、f2，中心頻率為f0。該濾波器簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)公式為：當(dāng)f0>>f時(shí)：一般已知f1、f2或f0、f，設(shè)計(jì)時(shí)L的值給定，則

這種濾波器的傳輸系數(shù)

約為0.1~0.3，單節(jié)濾波器的衰減量（f010kHz處）約為10~15dB。第五節(jié)課件多節(jié)濾波器是由單節(jié)組成的，因此上述五節(jié)集中濾二、石英晶體濾波器

1.物理特性：圖(a)表示自然結(jié)晶體圖(b)表示晶體的橫截面石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英晶體切片制成，石英晶體是SiO2的結(jié)晶體，在自然界中以六角錐體出現(xiàn)。ZZ軸(光軸)：連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)(1條)XX軸(電軸)：沿對(duì)角線的軸(3條)YY軸(機(jī)械軸)：電軸相垂直的軸(3條)沿著不同的軸切下，有不同的切型，X切型、Y切型、AT切型、BT、CT……等等。第五節(jié)課件二、石英晶體濾波器1.物理特性：圖(a)表示自然結(jié)晶體

石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此固有頻率附近時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。石英晶體諧振器之所以能成為電的諧振器，是由于它具有壓電效應(yīng)。當(dāng)晶體受外力作用而變形時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓，稱為正壓電效應(yīng)?！锂?dāng)在晶體兩面加交變電壓時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)，振動(dòng)的大小基本上正比于電壓幅度，振動(dòng)的性質(zhì)決定于電壓的極性，這稱為反壓電效應(yīng)?！锏谖骞?jié)課件石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著2.

石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)

石英片相當(dāng)一個(gè)串聯(lián)諧振電路，可用集中參數(shù)Lq、Cq、rq來(lái)模擬，Lq為晶體的質(zhì)量(慣性)，Cq為等效彈性模數(shù)，rq

為機(jī)械振動(dòng)中的摩擦損耗。

電容C0稱為石英諧振器的靜電容。其容量主要決定于石英片尺寸和電極面積。式中:

—石英介電常數(shù)

S—極板面積

d—石英片厚度第五節(jié)課件2.石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)石英片相當(dāng)一個(gè)串石英晶體的特點(diǎn)是：①等效電感Lq特別大、等效電容Cq特別小，故石英晶體的Q值很大(一般為幾萬(wàn)到幾百萬(wàn))，這是普通LC電路無(wú)法比擬的。②由于C0>>Cq，這意味著等效電路中的接入系數(shù)很小，因此外電路影響很小。第五節(jié)課件石英晶體的特點(diǎn)是：①等效電感Lq特別大、等效電容Cq特別小，3.石英諧振器的等效電抗（阻抗特性）串聯(lián)諧振角頻率(自然角頻率)顯然ωp>ωq又由于Cq<<C0，因此ωp與ωq很接近

接入系數(shù)很小，一般為10-3數(shù)量級(jí)。并聯(lián)諧振角頻率第五節(jié)課件3.石英諧振器的等效電抗（阻抗特性）串聯(lián)諧振角頻率(自然角頻當(dāng)p>>q

時(shí),jXe

為感性。其電抗曲線如圖所示。當(dāng)

=q時(shí)，Ze=0，Lq、Cq串聯(lián)諧振當(dāng)

=p時(shí)，Ze=，回路并聯(lián)諧振。當(dāng)

>p

或

<q

時(shí)，jXe為容性。上式忽略rq

后可簡(jiǎn)化為:Le第五節(jié)課件當(dāng)p>>q時(shí),jXe為感性。其電抗曲線如為了擴(kuò)大感性區(qū)加寬濾波器的通帶寬度，通?？纱?lián)一電感或并聯(lián)一電感來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢宰C明:串聯(lián)一電感Ls則減小q，并聯(lián)一電感Ls則加大p兩種方法均擴(kuò)大了石英晶體的感性電抗范圍。第五節(jié)課件為了擴(kuò)大感性區(qū)加寬濾波器的通帶寬度，通?？纱?lián)一電感三、陶瓷濾波器它的等效品質(zhì)因數(shù)QL為幾百，比石英晶體低但比LC濾波高，串并聯(lián)頻率間隔也較大。故陶瓷濾波器的通帶較晶體濾波器要寬，但選擇性稍差。陶瓷濾波器：利用某些陶瓷材料(如鋯鈦酸鉛[Pb(ZrTi)O3]，簡(jiǎn)稱PZT)的壓電效應(yīng)構(gòu)成。這種陶瓷片的兩面用銀作為電極，經(jīng)過(guò)直流高壓極化之后具有和石英晶體相類似的壓電效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：容易焙燒，可制成各種形狀；適于小型化；且耐熱耐濕性好。第五節(jié)課件三、陶瓷濾波器它的等效品質(zhì)因數(shù)QL為幾百，比石英1.符號(hào)及等效電路并聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率式中，C為C0和Cq串聯(lián)后的電容。C0

：為壓電陶瓷諧振子的固定電容；Lq

：為機(jī)械振動(dòng)的等效質(zhì)量；Cq

：為機(jī)械振動(dòng)的等效彈性模數(shù)；Rq：為機(jī)械振動(dòng)的等效阻尼；第五節(jié)課件1.符號(hào)及等效電路并聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率式中，C為第五節(jié)

2.

陶瓷濾波器電路若2L1的串聯(lián)頻率等于2L2的并聯(lián)頻率，則對(duì)要通過(guò)的頻率，2L1阻抗最小，2L2阻抗最大。四端陶瓷濾波器陶瓷諧振片諧振子數(shù)目愈多，濾波器的性能愈好。課件第五節(jié)2.陶瓷濾波器電路若2L1的串聯(lián)頻率等于2四、表面聲波濾波器表面聲波濾波器

(SurfaceWave)是一種以鈮酸鋰、石英或鋯鈦酸鉛等壓電材料為襯底(基體)的一種電聲換能元件。表面聲波濾波器是在經(jīng)過(guò)研磨拋光的極薄的壓電材料基片上，用蒸發(fā)、光刻、腐蝕等工藝制成兩組叉指狀電極。

1.結(jié)構(gòu)與原理：第五節(jié)課件四、表面聲波濾波器表面聲波濾波器(Surface

2.

特點(diǎn)：①工作頻率高，中心頻率在10MHz–1GHz之間，且頻帶寬，相對(duì)帶寬為0.5%~25%。②尺寸小，重量輕。動(dòng)態(tài)范圍大，可達(dá)100dB。③由于利用晶體表面的彈性波傳送，不涉及電子的遷移過(guò)程，所以抗輻射能力強(qiáng)。④溫度穩(wěn)定性好。⑤選擇性好，矩形系數(shù)可達(dá)1.2。

第五節(jié)課件2.特點(diǎn)：①工作頻率高，中心頻率在10MHz–1GHz本章小結(jié)本章討論的內(nèi)容是學(xué)習(xí)通信電子線路的重要基礎(chǔ)。單諧振回路耦合諧振回路振蕩回路（由L、C組成）各種濾波器LC集中參數(shù)濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器表面聲波濾波器選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻網(wǎng)絡(luò)的分類課件本章小結(jié)本章討論的內(nèi)容是學(xué)習(xí)通信電子線路的重要基礎(chǔ)。單

2.

串聯(lián)諧振回路和并聯(lián)諧振回路，其共同點(diǎn)是：③廣義失諧都是表示回路失諧大小的量，用ξ表示。

①當(dāng)Q值很高時(shí)，諧振頻率均為②特性阻抗均可表示為

④通頻帶均可表示為課件2.串聯(lián)諧振回路和并聯(lián)諧振回路，其共同點(diǎn)是：③廣義串并聯(lián)諧振回路的不同點(diǎn)是:②串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，其電感和電容上的電壓為信號(hào)源電壓的Q倍，稱為電壓諧振；并聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，其電感和電容支路的電流為信號(hào)源電流的Q倍，稱為電流諧振。

①品質(zhì)因數(shù)的表示形式不同串聯(lián)諧振回路中：并聯(lián)諧振回路中：③串聯(lián)諧振回路失諧時(shí)，當(dāng)f>f0時(shí)回路呈感性，f<f0時(shí)回路呈容性；并聯(lián)諧振回路失諧時(shí)，當(dāng)f>f0時(shí)回路呈容性，

f<f0時(shí)回路呈感性。④串聯(lián)諧振回路的頻率特性并聯(lián)諧振回路的頻率特性課件串并聯(lián)諧振回路的不同點(diǎn)是:②串聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，其電感和電

3、串并聯(lián)阻抗等效互換時(shí)：X串=X并，R并=Q2R串（Q較大時(shí)）

4、回路采用抽頭接入的目的是為了減少負(fù)載和信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)回路的影響，由低抽頭折合到回路的高端時(shí)，等效電阻提高了倍，等效導(dǎo)納減小了p2倍，即采用抽頭接入時(shí)，回路Q值提高了。5、耦合回路:

由相互間有影響的兩個(gè)單振蕩回路組成。以耦合系數(shù)k表示耦合的強(qiáng)弱，耦合因數(shù)

表示相對(duì)臨介耦合時(shí)的相對(duì)強(qiáng)弱。課件3、串并聯(lián)阻抗等效互換時(shí)：4、回路采用抽頭接入的目的是為了作業(yè)2.52.72.92.132.16課件作業(yè)2.5課件第二章選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻的基本概念所謂選頻,就是選出需要的頻率分量并且濾除不需要的頻率分量。單諧振回路耦合諧振回路振蕩回路（由L、C組成）各種濾波器LC集中參數(shù)濾波器石英晶體濾波器陶瓷濾波器聲表面波濾波器選頻網(wǎng)絡(luò)2.選頻網(wǎng)絡(luò)的分類課件第二章選頻網(wǎng)絡(luò)1.選頻的基本概念單諧振回路耦合諧振回路振蕩第二章選頻網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路第二節(jié)：并聯(lián)諧振回路第三節(jié)：串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換第四節(jié)：耦合電路第五節(jié)：濾波器的其他形式課件第二章選頻網(wǎng)絡(luò)第一節(jié)：串聯(lián)諧振回路課件本章重點(diǎn)1、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件2、串、并聯(lián)諧振回路特征的對(duì)比3、串、并聯(lián)阻抗的等效互換4、回路抽頭的阻抗變換5、耦合回路中反射阻抗的物理意義6、耦合振蕩回路頻率曲線的特點(diǎn)及其物理意義課件本章重點(diǎn)1、串、并聯(lián)諧振回路的諧振條件課件串聯(lián)諧振回路諧振回路的特性:

串聯(lián)振蕩回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路電流具有最大值，并聯(lián)諧振回路在對(duì)某一個(gè)頻率諧振時(shí)，回路端電壓具有最大值。第一節(jié)課件串聯(lián)諧振回路諧振回路的特性:第一節(jié)課件第一節(jié)一、串聯(lián)諧振回路的基本原理課件第一節(jié)一、串聯(lián)諧振回路的基本原理課件諧振頻率回路諧振時(shí)的感抗(容抗)，用表示特性阻抗

>0，X>0，回路呈感性

<0，X<0，回路呈容性失諧課件諧振頻率回路諧振時(shí)的感抗(容抗)，用表示特性阻抗>所以:故串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。因此,必須預(yù)先注意回路元件的耐壓?jiǎn)栴}。

Q的物理意義：表征回路諧振過(guò)程中電抗元件的儲(chǔ)能與電阻元件的耗能的比列關(guān)系。課件所以:故串聯(lián)諧振也稱為電壓諧振。因此,必須預(yù)先注意回第一節(jié)二、串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶諧振曲線:串聯(lián)諧振回路中電流幅值與外加電動(dòng)勢(shì)頻率之間的關(guān)系曲線。歸一化電流課件第一節(jié)二、串聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶諧振曲線:串聯(lián)諧振回第一節(jié)由圖可知，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好。表示頻率偏置諧振的程度失諧量廣義失諧量當(dāng)ω與ω0很接近時(shí)課件第一節(jié)由圖可知，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，回第一節(jié)諧振特性方程式當(dāng)諧振時(shí)：回路外加電壓的幅值不變時(shí)，改變頻率，回路電流I下降到Io的0.707時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍稱為諧振回路的通頻帶，用B表示：為了衡量諧振回路的選擇性，引入通頻帶的概念。課件第一節(jié)諧振特性方程式當(dāng)諧振時(shí)：回路外加電壓的幅值不變第一節(jié)也可用線頻率f0表示，即:由上式可見(jiàn)，通頻帶與回路的Q值成反比，Q越高，諧振曲線越尖銳，回路的選擇性越好，但通頻帶越窄。串聯(lián)諧振回路適用于低內(nèi)阻的電源，內(nèi)阻越低，則電路的選擇性越好。課件第一節(jié)也可用線頻率f0表示，即:由上式可見(jiàn)，通頻帶與第一節(jié)例2.1.1

設(shè)某一串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為600kHZ,它的L=150，R=5。試求其通帶的絕對(duì)值和相對(duì)值。解：通頻帶的絕對(duì)值：通頻帶的相對(duì)值：課件第一節(jié)例2.1.1設(shè)某一串聯(lián)諧振回路的諧振頻率為600kH第一節(jié)例2.1.2

一個(gè)5的線圈與一可變電容器串聯(lián)，外加電壓值與頻率是固定的。當(dāng)時(shí)，電路電流到達(dá)最大值1A。當(dāng)時(shí)，電流減為0.5A。試求：1）電源頻率；2）電路的Q值；3）外加電壓數(shù)值。解：1）諧振頻率2）當(dāng)時(shí)，電流減為0.5A，因此課件第一節(jié)例2.1.2一個(gè)5的線圈與一可變電容器串聯(lián)，外第一節(jié)諧振時(shí)解:（1式）、（2式）兩式得最后得3）課件第一節(jié)諧振時(shí)解:（1式）、（2式）兩式得最后得3）課件三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線第一節(jié)

由于人耳聽(tīng)覺(jué)對(duì)于相位特性引起的信號(hào)失真不敏感，所以早期的無(wú)線電通信在傳遞聲音信號(hào)時(shí)，對(duì)于相頻特性并不重視。但是，近代無(wú)線電技術(shù)中，普遍遇到數(shù)字信號(hào)與圖像信號(hào)的傳輸問(wèn)題，在這種情況下，相位特性失真要嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。課件三、串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線第一節(jié)由于人耳第一節(jié)串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線串聯(lián)振蕩回路通用相位特性課件第一節(jié)串聯(lián)振蕩回路的串聯(lián)振蕩回路通用課件第一節(jié)

由右圖可見(jiàn)，Q值愈大，相頻特性曲線在諧振頻率ω0附近的變化愈陡峭。但是，線性度變差，或者說(shuō)，線性范圍變窄。

串聯(lián)振蕩回路的相位特性曲線課件第一節(jié)由右圖可見(jiàn)，Q值愈大，相頻特性曲線在諧振頻并聯(lián)諧振回路第二節(jié)

對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情況，宜采用并聯(lián)諧振回路。

由于外加信號(hào)源的內(nèi)阻很大，因此，研究并聯(lián)諧振回路時(shí)，采用恒流源分析比較方便。課件并聯(lián)諧振回路第二節(jié)對(duì)于信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載比較大的情第二節(jié)一、并聯(lián)諧振回路的基本原理一般L>>R,代入上式：課件第二節(jié)一、并聯(lián)諧振回路的基本原理一般L>>R,代入上式諧振條件:諧振角頻率若ωL>>R不成立，特性阻抗:品質(zhì)因數(shù):課件諧振條件:諧振角頻率若ωL>>R不成立，特性阻抗:品質(zhì)因數(shù):因此回路諧振時(shí)：諧振時(shí)的阻抗特性：并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性，且阻抗為最大值；課件因此回路諧振時(shí)：諧振時(shí)的阻抗特性：并聯(lián)諧振時(shí)，回路呈純電阻性第二節(jié)

諧振時(shí)電感(電容)支路的電流幅值為外加電流源IS的Qp倍。因此，并聯(lián)諧振又稱為電流諧振。課件第二節(jié)諧振時(shí)電感(電容)支路的電流幅值為外加電第二節(jié)例3.2.1

試求圖中的R1、R2、L和C之間的關(guān)系，以使整個(gè)電路對(duì)于任何頻率都呈現(xiàn)純電阻性。解：要想使在任何頻率下，都呈現(xiàn)純阻性，就必須使分子與分母的相角相等，亦即必有：課件第二節(jié)例3.2.1試求圖中的R1、R2、L和C之間的關(guān)系，第二節(jié)上式化簡(jiǎn)得：要使上式在任何頻率下都成立，必有：或或因此最后得：課件第二節(jié)上式化簡(jiǎn)得：要使上式在任何頻率下都成立，必有：或或因此第二節(jié)二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)回路用電流比來(lái)表示，并聯(lián)回路用電壓比來(lái)表示，回路端電壓：課件第二節(jié)二、并聯(lián)振蕩回路的諧振曲線和通頻帶串聯(lián)回路用電流第二節(jié)可以推出并聯(lián)振蕩曲線表示式和相位特性曲線表示式當(dāng)外加信號(hào)源頻率與回路諧振頻率很接近時(shí)，上兩式可寫(xiě)成：結(jié)論：并聯(lián)諧振回路的諧振曲線、相頻特性與串聯(lián)諧振回路相似。課件第二節(jié)可以推出并聯(lián)振蕩曲線表示式和相位特性曲線第二節(jié)并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：因此，并聯(lián)振蕩回路放的通頻帶、選擇性與回路品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的。課件第二節(jié)并聯(lián)振蕩回路的絕對(duì)通頻帶為：相對(duì)通頻帶為：兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。串聯(lián)諧振時(shí)：Z回路最小，I回路最大；失諧時(shí)，Z回路增大，I回路減小并聯(lián)諧振時(shí)：Z回路最大，U回路最大；失諧時(shí)，Z回路減小，U回路減小結(jié)論:并聯(lián)諧振回路的通頻帶(Bw=2△f0.7=fp/Qp),選擇性(U/U0)與回路品質(zhì)因數(shù)Qp的關(guān)系和串聯(lián)回路的情況是一樣的，即Qp愈高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性愈好，但通頻帶愈窄。課件兩者具有相同形狀的原因取決于諧振回路的諧振點(diǎn)。串聯(lián)諧振時(shí)：Z串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路電路圖電抗頻率特性阻抗頻率特性相位頻率特性

φφ簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表課件串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路電路圖φφ簡(jiǎn)單諧振回路特性對(duì)照表課串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路諧振角頻率品質(zhì)因數(shù)帶寬諧振特性諧振曲線諧振電阻課件串聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路諧振角頻率品質(zhì)因數(shù)帶寬諧振特例3.2.2

如圖所示的電路中，已知線圈L=234μН，Q=80，要組成一個(gè)并聯(lián)回路，其諧振頻率fp=465kHz，⑴求C=?諧振電阻Rp=?⑵若已知信號(hào)源電流幅度Is

=0.2mA，求諧振時(shí)回路輸出電壓幅度Um=?(3)求回路的帶寬BW＝？解：⑴⑵(3)課件例3.2.2如圖所示的電路中，已知線圈L=234μН，Q=第二節(jié)三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響∵QL與RS、RL同相變化∴并聯(lián)諧振適用于信號(hào)源內(nèi)阻RS很大、負(fù)載電阻RL也較大的情況，以使QL較高而獲得較好的選擇性。課件第二節(jié)三、信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載電阻的影響∵QL與RS、RL同相變串聯(lián)并聯(lián)

電路圖諧振阻抗品質(zhì)因數(shù)適用范圍RS、RL都較小的情況RS、RL都較大的情況結(jié)果Q下降，

RS、RL越大，Q下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越差Q下降，RS、RL越小，Q下降越多，回路通頻帶越寬，選擇效果越差信號(hào)源內(nèi)阻、負(fù)載對(duì)諧振回路的影響課件串聯(lián)并聯(lián)諧振阻抗品質(zhì)因數(shù)適用范圍RS、RL都較小的情況RS、例3.2.3

設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻率fs=10MHz，回路電容C=50pF.⑴試計(jì)算所需的線圈電感值；⑵若線圈的品質(zhì)因數(shù)為Q=100，試計(jì)算回路諧振電阻及回路帶寬；⑶若放大器所需帶寬B=0.5MHz，則應(yīng)在回路上并聯(lián)多大的電阻才能滿足放大器所需帶寬要求？解：⑴⑵⑶設(shè)回路上并聯(lián)電阻為R1，并聯(lián)后的總電阻為R1//Rp,總的回路有載品質(zhì)因數(shù)為QL。課件例3.2.3設(shè)一放大器以簡(jiǎn)單并聯(lián)振蕩回路為負(fù)載，信號(hào)中心頻第二節(jié)四、低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻下面，計(jì)算一下精確的諧振頻率課件第二節(jié)四、低Q值的并聯(lián)諧振回路損耗電阻下面，計(jì)第二節(jié)損耗電阻令即諧振頻率為課件第二節(jié)損耗電阻令即諧振頻率為課件分母虛部為零的頻率為由于Q值低，因此電路總的阻抗Z的最大值與純阻不是同時(shí)發(fā)生。第二節(jié)課件分母虛部為零的頻率為由于Q值低，因此電路總的第三節(jié)串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換一、串、并聯(lián)阻抗的等效互換所以等效互換的變換關(guān)系為：課件第三節(jié)串、并聯(lián)阻抗的等效互換與回路抽頭時(shí)的阻抗變換一、串、并第三節(jié)

并聯(lián)電路的廣義形式二、并聯(lián)諧振回路的其他形式左圖是并聯(lián)電路的廣義形式，圖中通常的電子線路所用的回路都滿足X>>R的條件，所以也可假設(shè)

X1>>R1X2>>R2在并聯(lián)諧振時(shí)：當(dāng)品質(zhì)因數(shù)很高（大于10或者更大）時(shí)則有課件第三節(jié)并聯(lián)電路的二、并聯(lián)諧振回路的其他形式左圖是并聯(lián)電路第三節(jié)再利用X1>>R1、X2>>R2的關(guān)系，上式變成：帶入諧振條件X1=-X2，上式可寫(xiě)成：

兩個(gè)支路都有電阻的并聯(lián)回路由上式可得出在諧振時(shí)的回路阻抗為：此時(shí)回路的總阻抗為：如果R1和R2都不很大，則可以認(rèn)為R1和R2都是集中在電感支路內(nèi)的，這時(shí)回路的課件第三節(jié)再利用X1>>R1、X2>>R2的關(guān)系，上式變成：帶入第三節(jié)三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換由于,因此p是小于1的正數(shù)，即即由低抽頭向高抽頭轉(zhuǎn)換時(shí)，等效阻抗提高倍。接入系數(shù)p：為抽頭點(diǎn)電壓與端電壓的比根據(jù)能量等效原則：課件第三節(jié)三、抽頭式并聯(lián)電路的阻抗變換由于,因第三節(jié)在不考慮L1和L2之間的互感M時(shí):在諧振時(shí)由于Q值很高,ab兩端的等效阻抗可以表示為:此時(shí)回路的諧振頻率為:★當(dāng)抽頭改變時(shí),p值改變,可以改變回路在db兩端的等效阻抗由于諧振時(shí)db兩端的等效阻抗為故抽頭變化的阻抗變換關(guān)系為1、對(duì)于電感抽頭電路而言課件第三節(jié)在不考慮L1和L2之間的互感M時(shí):在諧振時(shí)由于Q值很高第三節(jié)當(dāng)考慮L1和L2之間的互感M時(shí)：以上討論的是阻抗形式的抽頭變換如果是導(dǎo)納形式:2、對(duì)于電容抽頭電路而言應(yīng)該指出接入系數(shù)或都是假定外接在ab端的阻抗遠(yuǎn)大于L1或時(shí)才成立。

課件第三節(jié)當(dāng)考慮L1和L2之間的互感M時(shí)：以上討論的是阻抗形式的第三節(jié)★電壓源和電流源的變比是p，而不是p2。從ab端到bd端電壓變換比為1/p

，在保持功率相同的條件下，電流變換比就是p倍。即由低抽頭向高抽頭變化時(shí)，電流源減小了p倍。電流源的折合：右圖表示電流源的折合關(guān)系。由于是等效變換，變換前后其功率不變。課件第三節(jié)★電壓源和電流源的變比是p，而不是p2。從ab第三節(jié)②抽頭由低高，等效導(dǎo)納降低p2倍，Q值提高許多，即等效電阻提高了倍，并聯(lián)電阻加大，Q

值提高。負(fù)載電容的折合①抽頭改變時(shí)，或、的比值改變，即p改變；即等效變換后，電容減小，阻抗加大。結(jié)論：課件第三節(jié)②抽頭由低高，等效導(dǎo)納降低p2倍，Q值提高許負(fù)載第三節(jié)

因此，抽頭的目的是：減小信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載對(duì)回路的影響。

負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻大時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)方式；負(fù)載電阻和信號(hào)源內(nèi)阻小時(shí)，應(yīng)采用串聯(lián)方式；負(fù)載電阻信號(hào)源內(nèi)阻不大不小時(shí)，采用部分接入方式。

例3.3.1

下圖中，L=0.8μH，空載Q0=100，Ｃ1=Ｃ2=20pF，Ｃi=5pF，Rs=10k，RL=5k，Ｃ0=20pF

，試計(jì)算f0

，Rp

，QL和

回路通頻帶Bw

。課件第三節(jié)因此，抽頭的目的解：①②③④第三節(jié)課件解：①②③④第三節(jié)課件耦合回路第四節(jié)單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變換的作用。但是：①選頻特性不夠理想②阻抗變換不靈活、不方便為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。耦合回路：由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單振蕩回路通過(guò)各種不同的耦合方式組成課件耦合回路第四節(jié)單振蕩回路具有頻率選擇和阻抗變第四節(jié)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)常用的兩種耦合回路耦合回路的特性和功能與兩個(gè)回路的耦合程度有關(guān)按耦合參量的大?。簭?qiáng)耦合、弱耦合、臨界耦合為了說(shuō)明回路間耦合程度的強(qiáng)弱，引入“耦合系數(shù)”的概念，并以k表示。電容耦合回路電感耦合回路初級(jí)回路次級(jí)回路課件第四節(jié)一、互感耦合回路的一般性質(zhì)常用的兩種耦合回路耦第四節(jié)對(duì)電容耦合回路：一般C1

=C2

=C，對(duì)電感耦合回路：若L1

=L2

=L

結(jié)論：任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于1的正數(shù)。課件第四節(jié)對(duì)電容耦合回路：一般C1=C2=C，對(duì)電感耦合第四節(jié)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)耦合的另一回路電流的影響。初、次級(jí)回路電壓方程可寫(xiě)為：式中Z11為初級(jí)回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11

Z22為次級(jí)回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22解得：反射阻抗反射阻抗課件第四節(jié)反射阻抗與耦合回路的等效阻抗反射阻抗是用來(lái)說(shuō)第四節(jié)兩式中，為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流在次級(jí)線圈L2中所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為次級(jí)回路對(duì)初級(jí)回路的反射阻抗稱為初級(jí)回路對(duì)次級(jí)回路的反射阻抗用電壓表示為課件第四節(jié)兩式中，為次級(jí)開(kāi)路時(shí)，初級(jí)電流第四節(jié)必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反射阻抗。所謂反射阻抗，只不過(guò)是用來(lái)說(shuō)明一個(gè)回路對(duì)另一個(gè)相互耦合回路的影響。例如，Zf1表示次級(jí)電流通過(guò)線圈L2時(shí)，在初級(jí)線圈L1中所引起的互感電壓對(duì)初級(jí)電流的影響，且此電壓用一個(gè)在其上通過(guò)電流的阻抗來(lái)代替，這就是反射阻抗的物理意義。(a)初級(jí)等效電路(b)次級(jí)等效電路互感耦合的串聯(lián)回路的等效電路：課件第四節(jié)必須指出，在初級(jí)和次級(jí)回路中，并不存在實(shí)體的反第四節(jié)

將自阻抗Z22和Z11各分解為電阻分量和電抗分量，分別代入上式，得到初級(jí)和次級(jí)反射阻抗表示式為：課件第四節(jié)將自阻抗Z22和Z11各分解為電阻分量和電抗分第四節(jié)結(jié)論①反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康膿p耗。②反射電抗的性質(zhì)與原回路總電抗的性質(zhì)總是相反的。以Xf1為例，當(dāng)X22呈感性(X22>0)時(shí)，則Xf1呈容性(Xf1<0)；反之，當(dāng)X22呈容性(X22<0)時(shí)，則xf1呈感性(Xf1>0)。③反射電阻和反射電抗的值與耦合阻抗的平方值(ωM)2成正比。當(dāng)互感量M=0時(shí)，反射阻抗也等于零。這就是單回路的情況。④當(dāng)初、次級(jí)回路同時(shí)調(diào)諧到與激勵(lì)頻率諧振（即X11=X22=0）時(shí)，反射阻抗為純阻。其作用相當(dāng)于在初級(jí)回路中增加一電阻分量,且反射電阻與原回路電阻成反比。課件第四節(jié)結(jié)論①反射電阻永遠(yuǎn)是正值。因?yàn)榉瓷潆娮杩偸谴硪欢芰康谒墓?jié)考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可以寫(xiě)出初、次級(jí)等效電路總阻抗的表示式：課件第四節(jié)考慮到反射阻抗對(duì)初、次級(jí)回路的影響，最后可第四節(jié)二、耦合振蕩回路的頻率特性

在電路參數(shù)不變的情況下，改變信號(hào)源頻率時(shí)，次級(jí)回路的電壓(或電流)隨頻率的變化關(guān)系，稱為次級(jí)回路電壓(或電流)的頻率特性。

ξ——

廣義失諧，

——

耦合因數(shù)，

——

表示耦合回路的頻率特性。

當(dāng)初、次級(jí)回路01=02=0，Q1=Q2=Q時(shí)，廣義失諧，可以證明次級(jí)回路電流比課件第四節(jié)二、耦合振蕩回路的頻率特性在電路參數(shù)不變第四節(jié)<1，稱為弱耦合，ξ=0時(shí)，

為最大值

>

1，稱為強(qiáng)耦合，諧振曲線出現(xiàn)雙峰和谷值；在ξ=0處，諧振曲線處于谷值，

<1；在處，X11+Xf1=0，Rf1=R11回路達(dá)到匹配，相當(dāng)于復(fù)諧振，諧振曲線呈最大值，

=1。＝1，稱為臨介耦合，當(dāng)ξ=0時(shí)，

=1為最大值

課件第四節(jié)<1，稱為弱耦合，ξ=0時(shí)，第四節(jié)耦合回路的通頻帶根據(jù)前述單回路通頻帶的定義，可導(dǎo)出若

=1時(shí)，一般采用

稍大于1，這時(shí)在通帶內(nèi)放大均勻，而在通帶外衰減很大，為較理想的幅頻特性。在Q值相同的情況下，它是單回路通頻帶的3.1倍課件第四節(jié)耦合回路的通頻帶根據(jù)前述單回路通頻帶的定義，可導(dǎo)出第四節(jié)例3.4.1兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的電感二者間的互感如果次級(jí)短路，試求在600kHz時(shí)：1）反射電阻與反射電抗的數(shù)值；2）初級(jí)電路的等效電阻與電抗的數(shù)值，有效電感等于多少？3）初級(jí)電路的有效Q值。解：由，可以求得線圈的電阻1）次級(jí)回路阻抗反射阻抗將帶入上式即可得課件第四節(jié)例3.4.1兩個(gè)依賴互感相耦合的線圈，每個(gè)線圈的電感第四節(jié)2）初級(jí)電路的等效電阻等效電抗因而有效電感值為3）初級(jí)電路的有效Q值為課件第四節(jié)2）初級(jí)電路的等效電阻等效電抗因而有效電感值為3）初級(jí)

LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形式。帶通濾波器在某一指定的頻率范圍fp1~fp2之中，信號(hào)能夠通過(guò)，而在此范圍之外，信號(hào)不能通過(guò)。一、LC集中選擇性濾波器：第五節(jié)濾波器的其他形式課件LC集中選擇性濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻等形單節(jié)濾波器阻抗分析：第五節(jié)該濾波器的傳通條件為，即在通帶內(nèi)要求阻抗z1和z2異號(hào)，并且

4z2>z1。根據(jù)此條件分析圖中所示單節(jié)濾波器的通帶和阻帶。當(dāng)f>f2時(shí)，Z1、Z2同號(hào)，為容性，為阻帶;當(dāng)f1<f<f2時(shí)，Z1、Z2異號(hào),且滿足|4Z2|>|Z1|,為通帶。當(dāng)f<f1時(shí)，Z1和Z2異號(hào)，但|4Z2|<|Z1|，為阻帶。課件單節(jié)濾波器阻抗分析：第五節(jié)該濾波器的傳通條件為多節(jié)濾波器是由單節(jié)組成的，因此上述五節(jié)集中濾波器的濾波特性如圖中虛線所示，其截止頻率為f1、f2，中心頻率為f0。該濾波器簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)公式為：當(dāng)f0>>f時(shí)：一般已知f1、f2或f0、f，設(shè)計(jì)時(shí)L的值給定，則

這種濾波器的傳輸系數(shù)

約為0.1~0.3，單節(jié)濾波器的衰減量（f010kHz處）約為10~15dB。第五節(jié)課件多節(jié)濾波器是由單節(jié)組成的，因此上述五節(jié)集中濾二、石英晶體濾波器

1.物理特性：圖(a)表示自然結(jié)晶體圖(b)表示晶體的橫截面石英晶體諧振器是由天然或人工生成的石英晶體切片制成，石英晶體是SiO2的結(jié)晶體，在自然界中以六角錐體出現(xiàn)。ZZ軸(光軸)：連接兩個(gè)角錐頂點(diǎn)(1條)XX軸(電軸)：沿對(duì)角線的軸(3條)YY軸(機(jī)械軸)：電軸相垂直的軸(3條)沿著不同的軸切下，有不同的切型，X切型、Y切型、AT切型、BT、CT……等等。第五節(jié)課件二、石英晶體濾波器1.物理特性：圖(a)表示自然結(jié)晶體

石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著固有振動(dòng)頻率，當(dāng)外加電信號(hào)頻率在此固有頻率附近時(shí)，晶體片就產(chǎn)生諧振。石英晶體諧振器之所以能成為電的諧振器，是由于它具有壓電效應(yīng)。當(dāng)晶體受外力作用而變形時(shí)，就在它對(duì)應(yīng)的表面上產(chǎn)生正負(fù)電荷，呈現(xiàn)出電壓，稱為正壓電效應(yīng)?！锂?dāng)在晶體兩面加交變電壓時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生周期性的振動(dòng)，振動(dòng)的大小基本上正比于電壓幅度，振動(dòng)的性質(zhì)決定于電壓的極性，這稱為反壓電效應(yīng)?！锏谖骞?jié)課件石英晶體和其他彈性體一樣，具有慣性和彈性，因而存在著2.

石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)

石英片相當(dāng)一個(gè)串聯(lián)諧振電路，可用集中參數(shù)Lq、Cq、rq來(lái)模擬，Lq為晶體的質(zhì)量(慣性)，Cq為等效彈性模數(shù)，rq

為機(jī)械振動(dòng)中的摩擦損耗。

電容C0稱為石英諧振器的靜電容。其容量主要決定于石英片尺寸和電極面積。式中:

—石英介電常數(shù)

S—極板面積

d—石英片厚度第五節(jié)課件2.石英晶體振諧器的等效電路和符號(hào)石英片相當(dāng)一個(gè)串石英晶體的特點(diǎn)是：①等效電感Lq