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1、EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学第第 2 章章 高频小信号放大器高频小信号放大器 高频电路的基础知识高频电路的基础知识 小信号谐振放大器小信号谐振放大器 小信号谐振放大器的稳定性小信号谐振放大器的稳定性 集中选频放大器集中选频放大器 概概 述述EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.1 概概 述述一、高频小信号放大器的功能一、高频小信号放大器的功能 是对高频小信号实现不失真地放大。是对高频小信号实现不失真地放大。指所放大信号的中心频率在几百指所放大信号的中心频率在几百KHzKHz几百几百MHzMHz指放大器输入信号小，指放大器输入
2、信号小，有源器件有源器件工作工作工作工作在线性在线性在线性在线性 范围内，范围内，范围内，范围内，分析电路时可采用有源四端网络分析电路时可采用有源四端网络 分析法分析分析法分析 高频小信号放大器功能的表示形式高频小信号放大器功能的表示形式:输入信号频谱与输出信号频谱相同输入信号频谱与输出信号频谱相同高频高频:小信号小信号:2.1 概概 述述EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.1 概概 述述二、高频小信号放大器的分类二、高频小信号放大器的分类按负载性质分：按负载性质分：谐振放大器谐振放大器（又称调谐放大器）（又称调谐放大器）用用LC谐振回路作负载谐振回路作负载非
3、谐振放大器非谐振放大器按放大信号的频谱宽窄分按放大信号的频谱宽窄分窄带放大器窄带放大器宽带放大器宽带放大器2.1 概概 述述（如（如集中选频放大器）集中选频放大器）用用LC谐振回路或集中选频滤波器谐振回路或集中选频滤波器做负载做负载用纯阻或变压器做负载，用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，带宽较宽，EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学f1定义：放大器的电压增益下降到最大值的定义：放大器的电压增益下降到最大值的 倍时所对应的倍时所对应的频带宽度。常用频带宽度。常用 2f0.7(或或BW0.7)表示。表示。2.1 概概 述述三、高频小信号放大器的三、高频小信号放大器的主要
4、技术指标主要技术指标1 1、电压增益与功率增益、电压增益与功率增益电压增益电压增益功率增益功率增益2 2、通频带、通频带2f0.72.1 概概 述述f20.707EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学 时所对应的频时所对应的频带宽度带宽度2.1 概概 述述三、高频小信号放大器的三、高频小信号放大器的主要技术指标主要技术指标3 3、选择性：、选择性：表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。表示选取有用信号，抑制无用信号的能力。0.12f0.1f0f1.00.7072f0.7用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度矩形系数：矩形系数：，
5、选择选择性越好。性越好。理想理想实际实际2.1 概概 述述EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.1 概概 述述三、高频小信号放大器的三、高频小信号放大器的主要技术指标主要技术指标4 4、工作稳定性：、工作稳定性：一般的不稳定现象是：增益变化，中心频率偏移，通频一般的不稳定现象是：增益变化，中心频率偏移，通频带变窄等，不稳定的极端情况是带变窄等，不稳定的极端情况是放大器发生自激，放大放大器发生自激，放大器不能正常工作。器不能正常工作。指放大器的工作点，管子参数，电路元件参数等指放大器的工作点，管子参数，电路元件参数等变化时，变化时，放大器主要性能指标的稳定程度。放
6、大器主要性能指标的稳定程度。5 5、噪声系数：、噪声系数：指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值指输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值2.1 概概 述述EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路一、一、LCLC谐振回路谐振回路 分为：分为：主要特点：主要特点：选频、滤波作用选频、滤波作用EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学（一）（一）LCLC并联谐振回路并联谐振回路 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础
7、电路Is.LrCL L L L 的等效的等效的等效的等效损耗电阻损耗电阻损耗电阻损耗电阻1.1.回路阻抗回路阻抗回路导纳回路导纳 Z G0（R0）EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学（一）（一）LCLC并联谐振回路并联谐振回路 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路2.2.回路谐振特性回路谐振特性（1 1）谐振条件：）谐振条件：当回路的电纳等于当回路的电纳等于0 0时（即虚部为时（即虚部为0 0），回路呈谐振状态），回路呈谐振状态（2 2）谐振阻抗：）谐振阻抗：（达到最大（达到最大值值，且，且为纯为纯阻性）阻性）谐谐振振电电阻：阻：（3 3）
8、谐振频率：）谐振频率：谐振时，由于谐振时，由于B=0B=0，即，即（4 4）谐振电压：）谐振电压：谐振时电压达到最大值且谐振时电压达到最大值且 与同相与同相 EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学（一）（一）LCLC并联谐振回路并联谐振回路 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路3.3.品质因数品质因数 它反映谐振回路损耗的大小它反映谐振回路损耗的大小物理意义：物理意义：谐振时谐振时（谐振回路的特性阻抗）（谐振回路的特性阻抗）谐振电阻谐振电阻结论结论：谐谐振振时电时电感和感和电电容中的容中的电电流幅流幅值为值为外加外加电电流源的流源的Q Q倍倍
9、并联谐振回并联谐振回路中的电流路中的电流EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路 4.4.回路阻抗特性回路阻抗特性 0Z RP阻抗幅频特性阻抗幅频特性，回路呈纯阻性，回路呈纯阻性时，时，回路呈容性，回路呈容性时，时，回路呈感性，回路呈感性阻抗相频特性阻抗相频特性 z90-900 0时，时，当当 LC在谐振时，回路相移为零在谐振时，回路相移为零，阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性阻抗最大，导纳最小，且为纯阻性 失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。失谐时，回路有相移，且回路阻抗下降。EXITEXIT 通信电子线路通信
10、电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路5谐振曲线谐振曲线（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）（回路两端电压幅值与工作频率之间的关系）当当在在附近附近时时，为为失失谐谐量量 EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路5谐振曲线谐振曲线 常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为常用的谐振曲线为归一化谐振曲线，即为Q1Q2在谐振点在谐振点,f f=0=0，U U/U U0 0=1=1。随着。随着|f f|的增大，的增大，U U/U U0 0将减小。将减小。Q2 Q
11、1对于同样的偏离值对于同样的偏离值f f，Q Q越高，越高，U U/U U0 0衰减就越多，谐振曲线就越衰减就越多，谐振曲线就越尖锐，即尖锐，即回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，回路两端电压衰减越快，对外加信号的选频作用越显著，即选择性越好即选择性越好结论：结论：Q Q值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好值越高，谐振曲线就越尖锐，回路选择性越好EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路6 6通频带通频带 结论：通频带与结论：通频带与Q Q成反比，成反比，Q Q越高，回路选择性越好，越高，回路
12、选择性越好，但通频带越窄。但通频带越窄。定义定义:回路电压下降到最大值的回路电压下降到最大值的 倍时所对应的频率范围，倍时所对应的频率范围，用用 （）表示。）表示。可得出可得出 EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学空空载载品品质质因数因数2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路7 7负载与信号源内阻对回路影响负载与信号源内阻对回路影响 考虑考虑s s和和L L后的并联谐振回路，如图所示。后的并联谐振回路，如图所示。谐振频率谐振频率 不变不变回路谐振电阻回路谐振电阻 有有载载品品质质因数因数（考虑（考虑s s和和L L）（不考虑（不考虑s s和和
13、L L）由于由于，所以，所以结论结论：考虑考虑s s和和L L,Q,Q下降，下降，选择选择性性变变坏，但通坏，但通频带频带加加宽宽。注：一个有损耗的电感线圈在工作频率注：一个有损耗的电感线圈在工作频率 0 0下通过下通过 表可测得线圈的电感值表可测得线圈的电感值和空载品质因数和空载品质因数 ，而，而 的大小就反映损耗的大小。的大小就反映损耗的大小。EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学（二）（二）LCLC串联谐振回路串联谐振回路 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路回路阻抗回路阻抗:Z谐振频率：谐振频率：阻抗特性阻抗特性:0Z r阻抗幅频特性
14、阻抗幅频特性阻抗相频特性阻抗相频特性 z90-900 0，回路呈纯阻性，回路呈纯阻性时，时，回路呈感性，回路呈感性时，时，回路呈容性，回路呈容性时，时，当当 （谐谐振振电电阻）阻）电流最大电流最大LC特点：特点：（作为陷波器）（作为陷波器）EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学（二）（二）LCLC串联谐振回路串联谐振回路 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路空载品质因数：有载品质因数：有载品质因数：谐振曲线：谐振曲线：（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）（回路中电流幅值与外加信号源频率之间的关系）通频带：通频带：EXITEXIT 通信
15、电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路LC串并联相比较串并联相比较EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学LC串并联相比较串并联相比较2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学isL1L2usis*(三）三）双耦合谐振回路双耦合谐振回路2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路usL1L2EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学is+u2m-+u2m-2.2 2.2 高频电子线
16、路的基础电路高频电子线路的基础电路广义失谐因子广义失谐因子其中：其中：isL1L2EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学曲线为单峰。曲线为单峰。曲线也为单峰，但峰值小于曲线也为单峰，但峰值小于1。10 曲线为双峰，曲线为双峰，特性曲线的最大值应位于特性曲线的最大值应位于 处。处。2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学例例1 已知已知LC并联谐振回路的电感并联谐振回路的电感L在在时测得时测得试求谐振频率试求谐振频率时的时的C和和 并联谐振电阻并联谐振电阻解：解：2.2 2.2 高频
17、电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学 例例2 下图中，下图中，L=586 H,C=200 PF,r =12 ,RS=RL=100 k ，试，试 分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。1.计算无计算无 RS、RL时回路的固有特性：时回路的固有特性：f0、Q0、RP、BW0.7解解LrUs.CRLRS2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路R0EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学 例例2 下图中，下图中，L=586 H,C=200 PF,r
18、=12 ,RS=RL=100 k ，试，试 分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。2.计算有计算有 RS、RL时回路的特性：时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7解解LrUs.CRLRS由于由于L、C基本不变，故谐振频率基本不变，故谐振频率 f0 465kHz不变不变2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路 （1）谐振回路的值大大下降）谐振回路的值大大下降 （2）信号源和负载电阻
19、常常是不相等的，即阻抗不匹配，）信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配，当两者相差当两者相差 较多时，负载上得到的功率可能很小较多时，负载上得到的功率可能很小 （3）信号源内阻或负载不一定是纯电阻，可能还包括电抗）信号源内阻或负载不一定是纯电阻，可能还包括电抗 部分如果考虑信号源输出电容部分如果考虑信号源输出电容和负载电容，会影响回路和负载电容，会影响回路 的谐振频率。的谐振频率。信号源内阻或负载直接并联在信号源内阻或负载直接并联在LC回路两端，该接法存在的问题：回路两端，该接法存在的问题：解决方法：可用阻抗变换电路。解决方法：可用阻抗变换电路。EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路
20、合合肥肥工工业业大大学学 （2）若）若 则则 ，实现实现从低阻向高阻的从低阻向高阻的变换变换，实现实现阻抗匹配，同阻抗匹配，同时时回路品回路品质质因数大大提高因数大大提高 注：（注：（1）反映电压比反映电压比 RLN1N2M+u1-+u2-C1.变压器阻抗变换电路变压器阻抗变换电路 设设变变压压器器为为无无耗耗的的理理想想变变压压器器，则则等等效效到到初初级级回回路路的的电电阻阻RL上上所所消消耗的功率应和次级负载耗的功率应和次级负载RL上所消耗功率相等，即上所消耗功率相等，即 或或 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路设接入系数设接入系
21、数则则EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.自耦变压器阻抗变换电路自耦变压器阻抗变换电路 则则 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路设接入系数设接入系数则则接入系数的定义：接入系数的定义：EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学3.双电容分压阻抗变换电路双电容分压阻抗变换电路2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学4.双电感抽头阻抗变换电路双电感抽头阻抗变换电路 2
22、.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路和和是各自屏蔽的（令是各自屏蔽的（令M=0）EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路二、阻抗变换电路二、阻抗变换电路在实际应用中，除了在实际应用中，除了阻抗需要变换外阻抗需要变换外，有时，有时电压源，电压源，电流源，电容电流源，电容,电感电感需要折算，根据接入系数的定需要折算，根据接入系数的定义，可得到其他量的变比关系：义，可得到其他量的变比关系：EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2
23、2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路三、三、串并联阻抗的等效互换串并联阻抗的等效互换等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等等效互换前的电路与等效互换后的电路阻抗相等 结论：串并联等效互换后结论：串并联等效互换后Q不变。不变。EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路三、三、串并联阻抗的等效互换串并联阻抗的等效互换 结果表明结果表明:串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，串联电路转换为等效并联电路后，电抗元件性质不变，且在高且在高Q时，电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的时，
24、电抗值基本不变，而并联电路的电阻为串联电路的Q2倍倍 EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学例例3 下图所示电路为一等效电路，其中下图所示电路为一等效电路，其中计算回路的谐振频率、谐振电阻。计算回路的谐振频率、谐振电阻。解：由上图画出等效电路解：由上图画出等效电路分析：此题是基本等效电路的计算分析：此题是基本等效电路的计算,其中其中L为有损电感，应为有损电感，应考虑损耗电阻考虑损耗电阻R0,其次应进行抽头电路等效变换。其次应进行抽头电路等效变换。2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大
25、学学谐振电阻：谐振电阻：2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学 例例4 下图中，线圈匝数下图中，线圈匝数 N12=10 匝，匝，N13=50 匝，匝，N45=5 匝，匝，L13=8.4 H,C=51 PF,Q0=100,Is=1 mA,RS=10 k,RL=2.5 k,求求有载品质因数有载品质因数QL、通频带、通频带BW0.7、谐振输出电压谐振输出电压Uo。IsCUo123+RLRs54解：解：将将Is、RS、RL均折算到并联谐振回路均折算到并联谐振回路1-3两端两端2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路EXITEXIT 通信电子线路通信电子线路合合肥肥工工业业大大学学BW0.7=f 0/QL=103 kHz 2.2 2.2 高频电子线路的基础电路高频电子线路的基础电路