《高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路精品课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路精品课件.ppt（95页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第1 1章章 谐振回路谐振回路1.1 高频电路中的元器件1.1.1 高频电路中的元件1.1.2 高频电路中的有源器件1.2 简单谐振回路1.2.1 串联谐振回路1.2.2 并联谐振回路1.2.3 耦合回路寇膀酗喻橙块睫禹胳绍坠率郸捅艰瞳年则纂宋史僚霄陪段裙蘸凯蹲烷淬抢高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路1.3 滤波器 1.3.1 石英晶体谐振器 1.3.2 集中滤波器 1.3.3 衰减器与匹配器本章小结撕拐停雅串昼穴识蘑帮低陡狸唐橱葵色绦数汁史鹅价缉匝酣绥返逮尔绞徊高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路内容
2、提要内容提要 谐振回路在高频电路中即为谐振回路在高频电路中即为选频网络选频网络，它能选出我们，它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率量。需要的频率分量和滤除不需要的频率量。在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐谐振回路振回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种第二类是各种滤波器滤波器，如，如LC集中参数滤波器，石英晶集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。体滤波器，陶瓷滤波器和声
3、表面波滤波等。牺翠刊埔濒孵悸臻泌秘式呼晕窟选械贮本淖惕皱表平早材勉肘乃偷恤熙踏高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 1.11.1高频电路中的元器件高频电路中的元器件 各种高频电路基本上是由各种高频电路基本上是由有源器件有源器件、无源元件无源元件和和无源网无源网络络组成的。组成的。高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件高频电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。基本相同，但是注意它们在高频使用时的高频特性。高频电路中的元件主要是电阻（器）、电容（器）和电高频电路中的元件主要是电阻（器）、电容（
4、器）和电感（器）感（器）,它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信它们都属于无源的线性元件。高频电路中完成信 号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶号的放大，非线性变换等功能的有源器件主要是二极管，晶体管和集成电路。体管和集成电路。滁樟价乎凿声核节禽仁末焊仑墙晤爪炳拓菊潦地蟹沧坊哟棘还凝题愉柄胆高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路1.1.11.1.1高频电路中的元件高频电路中的元件 1.1.电阻器电阻器 一个实际的电阻器，在一个实际的电阻器，在低频低频时主要表现为电阻特性，但时主要表现为电阻特性，但在在高频高频使用时不仅表现有使用时不
5、仅表现有电阻特性电阻特性的一面，而且还表现有的一面，而且还表现有电电抗特性抗特性的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。的一面。电阻器的电抗特性反映的就是高频特性。一个电阻一个电阻R的高频等效电路如图所示，其中的高频等效电路如图所示，其中CR为分布电为分布电容，容，LR为引线电感，为引线电感，R为电阻。为电阻。电阻的高频等效电路电阻的高频等效电路CRRLR妥院替海腐践虎敷澜乐尿伍苗疫叔辣洛奈树漂栈原兆蹄蘑兼耪岂协宵迂就高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 2.2.电感线圈的高频特性电感线圈的高频特性 电感线圈在高频频段除表现出电感电感线圈在高频频
6、段除表现出电感L的特性外，还具有的特性外，还具有一定的一定的损耗电阻损耗电阻r和和分布电容分布电容。在分析一般长、中、短波频段。在分析一般长、中、短波频段电路时，通常忽略分布电容的影响。因而，电感线圈的等效电路时，通常忽略分布电容的影响。因而，电感线圈的等效电路可以表示为电感电路可以表示为电感L和电阻和电阻r串联，如图所示。串联，如图所示。电感线圈的串联等效电路电感线圈的串联等效电路rL煞紊迷写暇懒屹须称馈颂锦褒魁傀美窜邮穴耸盆紫辉晌柜矫豺伪域列讹徐高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 电阻电阻r随频率增高而增加，这主要是随频率增高而增加，这主要是集
7、肤效应集肤效应的影响。的影响。所谓所谓集肤效应集肤效应是指随着工作频率的增高，流过导线的交流电是指随着工作频率的增高，流过导线的交流电流向导线表面集中这一现象，当频率很高时，导线中心部位流向导线表面集中这一现象，当频率很高时，导线中心部位几乎完全没有电流流过，这相当于把导线的横截面积减小为几乎完全没有电流流过，这相当于把导线的横截面积减小为导线的圆环面积，导电的有效面积较直流时大为减小，电阻导线的圆环面积，导电的有效面积较直流时大为减小，电阻r增大。工作频率越高，圆环的面积越小，导线电阻就越大。增大。工作频率越高，圆环的面积越小，导线电阻就越大。（演演 示示）苇迷你肝秃榷周氧悲掇肋甚哆视醋郝账
8、快朝鸽蓄赘绽圆减珍零博米筐边景高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 设流过电感线圈的电流为设流过电感线圈的电流为I，则电感，则电感L上的无功功率为上的无功功率为I2L，而线圈的损耗功率，即电阻，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为的消耗功率为I2r，故由，故由式（式（1.1.1）得到电感的品质因数）得到电感的品质因数(1.1.1)(1.1.2)Q值是一个比值，它是感抗值是一个比值，它是感抗L与损耗电阻与损耗电阻r之比，之比，Q值值越高损耗越小，一般情况下越高损耗越小，一般情况下,线圈的线圈的Q值通常在几十到一二值通常在几十到一二百左右。百左右。在无
9、线电技术中通常不是直接用等效电阻在无线电技术中通常不是直接用等效电阻r，而是引入线，而是引入线圈的圈的品质因数品质因数这一参数来表示线圈的损耗性能。这一参数来表示线圈的损耗性能。品质因数定义为品质因数定义为无功功率无功功率与与有功功率之比有功功率之比:赘夹海恤置奄誓诸蜗苟烧远炕佳蚊委嘛亨逼栈肠围宜莲烧秤镰纳建袋袒簇高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 在电路分析中，为了计算方便，有时需要把电感与电阻在电路分析中，为了计算方便，有时需要把电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。串联形式的线圈等效电路转换为电感与电阻的并联形式。下下图
10、中的图中的LP、R表示并联形式的参数。表示并联形式的参数。(1.1.3)电感线圈串、并联等效电路电感线圈串、并联等效电路 根据等效电路的原理，在左图中根据等效电路的原理，在左图中1-2两端的导纳应等于右两端的导纳应等于右图中图中1-2两端的导纳，即两端的导纳，即rL12RLP12轻碉春下汽地橡均掖哟坏炭硷禁机旗毡卤钾奥五资左上贪葱况寄朱暮疹糙高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 由上式，并用式由上式，并用式(1.1.2)就可以得到就可以得到 (1.1.4)由上述结果表明，由上述结果表明，一个高一个高Q Q电感线圈，其等效电路可以表电感线圈，其等效电路
11、可以表示为串联形式示为串联形式,也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感也可以表示为并联式行。在两种形式中，电感值近似不变，串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。值近似不变，串联电阻与并联电阻的乘积等于感抗的平方。当当Q 1时，则时，则靠售颈群敢猎垢狡凤弓薛溃药秆冲砾拭尺孩从硼简妈点卢勃区卫咱位肢诽高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路由式由式(1.1.4)看出，看出，r越小越小R就越大，即损耗小，反之，就越大，即损耗小，反之，则损耗大。则损耗大。一般地，一般地，r为几欧的量级，变换成为几欧的量级，变换成R则为几十到几则为几十到几百千欧。百千欧。Q
12、也可以用并联形式的参数表示。也可以用并联形式的参数表示。由式由式(1.1.4)有有 上式代入上式代入(1.1.2)得得 上式表明，上式表明，若以并联形式表示若以并联形式表示Q时，则为并联电阻与时，则为并联电阻与感抗之比。感抗之比。次芋愤幢蹄渠陀篇中柄士惧擎娃吼粕署锡腋澎尊矿介悄策继捕嘘疮皇酝阵高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路3.3.电容器的高频特征电容器的高频特征 一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗电一个实际的电容器除表现电容特性外，也具有损耗电阻和分布电感。阻和分布电感。在分析一般米波以下频段的谐振回路时，在分析一般米波以下频段的谐振
13、回路时，常常只考虑电容和损耗。常常只考虑电容和损耗。电容器的等效电路也有两种形式，电容器的等效电路也有两种形式，如图所示。如图所示。电容器的串、并联等效电路电容器的串、并联等效电路rCRCp弹锦现广侄珠障款德亲奴救秉忆蜘右中统菱任邻灭护衍嗡徽恿剑霄异萄腕高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 为了说明电容器损耗的大小，引入为了说明电容器损耗的大小，引入电容器的品质因数电容器的品质因数Q，它等于容抗与串联电阻之比，它等于容抗与串联电阻之比(1.1.5)(1.1.6)电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。电容器损耗电阻的大小主要由介质材料决定。Q值可达值
14、可达几千到几万的数量级，与电感线圈相比几千到几万的数量级，与电感线圈相比,电容器的损耗常常电容器的损耗常常忽略不计。忽略不计。若以并联等效电路表示，则为并联电阻与容抗之比。若以并联等效电路表示，则为并联电阻与容抗之比。缴惺尾渴为调纫怠刀昭暇邵躲烙鸯硒亿民蛊幼绸嘘啡拦务饰频常喜互橡鳃高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式同理，可以推导出上图串、并联电路的变换式:当当Q 1时，它们近似式为时，它们近似式为 上面分析表明，上面分析表明，一个实际的电容器，其等效电路可以一个实际的电容器，其等效电路可以表示为串联形式，也
15、可以表示为并联形式。表示为串联形式，也可以表示为并联形式。两种形式中电两种形式中电容值近似不变，串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平容值近似不变，串联电阻和并联电阻的乘积等于容抗的平方。方。醇姻问乎淤厅霜兴户乍双沫纹笆潞交稻瞪吞翘霖胚临仓漠让史筑箱睹令鳞高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路1.1.21.1.2高频电路中的有源器件高频电路中的有源器件 从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低从原理上看，用于高频电路的各种有源器件，与用于低频或其他电子线路的器件没有根本不同。频或其他电子线路的器件没有根本不同。只是由于工作在高频范围，对器件的某些
16、性能要求更高。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件。件。1.1.二极管二极管 半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混半导体二极管在高频中主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换电路中，工作在低电平。因此主要用点接触频等非线性变换电路中，工作在低电平。因此主要用点接触式二极管和表面势垒二极管式二极管和表面势垒二极管(又称肖特基二极管又称肖特基二极管)。两者都利。两
17、者都利用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。用多数载流子导电机理，它们的极间电容小，工作频率高。嫉雹奔湘矫六鸟梨籍吸祷巨盘菠搭隙柜慢颗固厨党袭镊卧蛙曹肖雅弥瑰妊高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路变容二极管的记忆电容变容二极管的记忆电容Cj与外加反偏电压与外加反偏电压U之间呈非线之间呈非线性关系。变容二极管在工作时处于反偏截止状态，基本上不性关系。变容二极管在工作时处于反偏截止状态，基本上不消耗能量，噪声小，功率高。消耗能量，噪声小，功率高。将它用于振荡回路中，可以做将它用于振荡回路中，可以做成电调谐器，也可以构成自动调谐电路等。成电调
18、谐器，也可以构成自动调谐电路等。变容管若用于振荡器中，可以通过改变电压来改变振变容管若用于振荡器中，可以通过改变电压来改变振荡信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器荡信号的频率。这种振荡器称为压控振荡器(VCO)，压控振荡，压控振荡器是锁相环路的一个重要部件。器是锁相环路的一个重要部件。拼宿渴诀越拥蛋优寨蛔嘲囤踩谍赃沽价芍硫目奉涕拓俞末权陇疗波赛寄案高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 2.2.晶体管与场效应管晶体管与场效应管 在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和多种场效应在高频中应用的晶体管仍然是双极晶体管和多种场效应管，这些管子比用于低频的管子性
19、能更好，在外形结构方面管，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面也有所不同。也有所不同。高频晶体管有两大类型：高频晶体管有两大类型：一类是做小信号放大的高频小一类是做小信号放大的高频小功率管，对它们的主要要求是高增益和低噪声；另一类为高功率管，对它们的主要要求是高增益和低噪声；另一类为高频功率放大管，除了增益外，要求其在高频有较大的输出功频功率放大管，除了增益外，要求其在高频有较大的输出功率。率。宰漫酸媳己氏棠桑火董幢在红纽憋控堂铅铁孜竞袍陪泛准柄酷宙损汪跺低高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路3.3.集成电路集成电路 用于高频的集成电路的
20、类型和品种要比用于低频的集成用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多电路少得多,主要分为通用型和专用型两种。主要分为通用型和专用型两种。目前通用型的宽带集成放大器，工作频率可达一、二百目前通用型的宽带集成放大器，工作频率可达一、二百兆赫兹，增益可达五、六十分贝，甚至更高。兆赫兹，增益可达五、六十分贝，甚至更高。用于高频的用于高频的晶体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。晶体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。缨狭县伎肄橡苫灿裙蹭惺筏鲤狂釜聚郸挝诊闷邹虫袁磁铣乎嗜噬益争柑撮高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路1.21.
21、2简单谐振回路简单谐振回路 谐振回路由谐振回路由电感线圈和电容电感线圈和电容组成，当外界授予一定能量，组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下周期振荡回路。若该电路在某一频率的交变信号作用下,能能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称振特性，故该电路又称谐振回路谐振回路。谐振回路按电路的形式分为：谐振回路按电路的形式分为：1.串联谐振回路串联谐振回路2.并联谐振回路并联谐振
22、回路3.耦合谐振回路耦合谐振回路化套抛汝梧瞳舅春妄并阉帚靠瘸佑费强凌酪掖俏谍苏橙揉傅开震发反智佣高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路用途：用途：1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络在调制、变频、解调充当选频网络 本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐 振特性和振特性和频率特性。频率特性。粒州菱口殃因城惶题敖叮耍蜘奉遂狸贺巫躁目仁董邯盖烧长识等谨寺闹眨高频(非线性)电子线路-第1章-谐振
23、回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 1.2.1 串联谐振回路 下图是最简单的串联回路。下图是最简单的串联回路。图中图中r是电感线圈是电感线圈L中的电阻，中的电阻，r通常很小，可以忽略，通常很小，可以忽略，C为电容。为电容。振荡回路的谐振特性可以从它们的阻抗频率特性看出来。振荡回路的谐振特性可以从它们的阻抗频率特性看出来。当信号角频率为当信号角频率为时，其串联阻抗为：时，其串联阻抗为：(1.2.1)rLC玫扭奥业打懒浸帮钩拼近滴抠瞧睫共酋猛堡拦旋骋素牟卓珠厌友偿是瓮姨高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 回路阻抗的模回路阻抗的模|Zs|和幅角
24、随和幅角随变化的曲线分别如下图所示：变化的曲线分别如下图所示：r|Zs|O0/2/20O荷衙峙祟猛瑟骑摊际跃墅弱疆桑即壁而俊毋拳岭映闰龙啊猖袁志轩膘袜幕高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 当当r；当当0时，回路呈感性，时，回路呈感性，|Zs|r；当当0时，感抗与容抗相等，时，感抗与容抗相等，|Zs|最小，并为纯电阻最小，并为纯电阻r，我们称此时发生了我们称此时发生了串联谐振串联谐振，且串联谐振角频率，且串联谐振角频率0为为:(1.2.2)XO0容容性性感性感性峰讶绰摄泽汲卖睦剖涛吨马肃瑶主禄巾贿倚圈溃颊宿涕嚷捻躁污海褪妮威高频(非线性)电子线路-第
25、1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 串联谐振频率串联谐振频率0是串联振荡回路的一个重要参数。是串联振荡回路的一个重要参数。若在若在串联振荡回路两端加一恒压信号串联振荡回路两端加一恒压信号U，则发生串联谐振时因，则发生串联谐振时因阻抗阻抗最小最小，流过电路的，流过电路的电流最大电流最大，称为，称为谐振电流谐振电流，其值为，其值为 在任意频率下的回路电流在任意频率下的回路电流I与谐振电流之比为与谐振电流之比为(1.2.3)楔狗堂帧帖馒妙人锦陀尸悍忆汽什衡毡檀记误涌湿鲤帅裹逗郴碘玄傀玄窖高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路其模为其模为其
26、中其中(1.2.4)组而请均佛吴裹绒蒜的方实哮措赚撤辅扣扬拨庶法模屠貌窜畦蛇儿掇酥枝高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路Q被称为回路的被称为回路的品质因数品质因数，它是振荡回路的另一个重要，它是振荡回路的另一个重要参数。参数。根据式（根据式（1.2.3）画出相应的曲线如图所示，称为谐振）画出相应的曲线如图所示，称为谐振曲线。曲线。Q2Q1Q1Q20I/I0 由图可知回路的由图可知回路的品质因数越高，谐振曲线越尖锐，回路品质因数越高，谐振曲线越尖锐，回路选择性越好选择性越好。碎谆辞爹凋衫掳癣蔽提薄揉薄靠遍蝉篆儡遗诛训刀伸馆德掷晦免毒韩邦月高频(非线性)
27、电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 在实际应用时，外加的频率在实际应用时，外加的频率与回路谐振频率与回路谐振频率0之差之差=-0表示频率表示频率偏离谐振频率偏离谐振频率0的程度，称为失谐。的程度，称为失谐。当当与与0很接近时很接近时 在串联回路中，电阻、电感、电容上的电压值与电抗值在串联回路中，电阻、电感、电容上的电压值与电抗值成正比，因此串联谐振时电感及电容上的电压为最大，其值成正比，因此串联谐振时电感及电容上的电压为最大，其值为电阻上电压值的为电阻上电压值的Q倍，也就是恒压源的电压值的倍，也就是恒压源的电压值的Q倍。倍。发生发生谐振的物理意义是，此时谐振的物
28、理意义是，此时电容和电感中储存的最大能量相等电容和电感中储存的最大能量相等。戌揪未遁聂异夷狈午哆绣瓤摄掠叼小缄吏柳御房衅厢殃唬胶煞浓担圣哇泥高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 令令 为广义失谐量，则式为广义失谐量，则式(1.2.3)可写成可写成 当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时，将回路电当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时，将回路电流值下降为谐振值的流值下降为谐振值的1/2时所对应的频率范围称回路的通频带，时所对应的频率范围称回路的通频带，亦称回路带宽，通常用亦称回路带宽，通常用B表示。表示。令上式等于令上式等于1/2，则可以推得，则可以推
29、得=1，从而可得带宽为，从而可得带宽为我茂驱叙骚檀粗嚏烽浑八仕铃迈饲卡艾箭抛窝竞淄笔抛骨迈话步遥甜镍抖高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 串联振荡回路的相位特性与其辐角特性相反。串联振荡回路的相位特性与其辐角特性相反。在谐振在谐振时回路中的电流、电压关系如图所示。时回路中的电流、电压关系如图所示。图中图中 与与 同相，同相，和和 分别为电感和电容上的电压。分别为电感和电容上的电压。由图可知，由图可知，和和 反相。反相。绸抹之巷曳挛缘披俞邯挠睛沽吻吼分协践风协剐狼围恩你顶厩酚檬掩磕牵高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1
30、章-谐振回路1.2.2 1.2.2 并联谐振回路并联谐振回路 串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻的情况或低阻抗串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻的情况或低阻抗电路。电路。当频率不是非常高时，并联谐振回路应用最广。当频率不是非常高时，并联谐振回路应用最广。1.1.并联谐振回路原理并联谐振回路原理 并联谐振回路是与串联谐振回路对偶的电路，其等效电并联谐振回路是与串联谐振回路对偶的电路，其等效电路见下图：路见下图：CLr滨赎幼檄椰誉爹话凤哉水钙株络缘宛张框磕镑栅贩挪涝滇涝垄紧撕勋担皋高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 当并联谐振回路电纳部分当并联谐振回路
31、电纳部分b0时，回路两端电压时，回路两端电压 与电与电流流 同相，称为同相，称为并联谐振并联谐振。并设并联谐振的角频率为。并设并联谐振的角频率为 ，则则式中电导和电纳分别为式中电导和电纳分别为并联谐振并联谐振咯认抒砒丰虽艺向谊帆搪搐吕湖疮啸漠伟缅网隘尹徘崎淀娩款饥终翱略眩高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 即即 可见，可见，谐振时，回路的感抗和容抗近似相等。谐振时，回路的感抗和容抗近似相等。当当 远远小于远远小于1时，则时，则臆镐汹经备凑沫忙舷壹湿枢焰辐躺锰筋傣佛钟谅谁嚏娘产披擞鹃钟姚朗磊高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线
32、路-第1章-谐振回路 通常将这时感抗和容抗的数值称为回路的通常将这时感抗和容抗的数值称为回路的特性阻抗，特性阻抗，用用字母字母表示。即：表示。即：谐振时，由于电纳谐振时，由于电纳b=0,总导纳只包含电导部分总导纳只包含电导部分,称为谐振称为谐振电导电导,用用gp表示表示 回路的回路的特性阻抗特性阻抗与回路电阻与回路电阻r之比之比称为回路的称为回路的品质因数品质因数。即：即：屋灌弊御木呀烙蜘该溢友坞驴蛰瞩怠乍鲸酿形迟僚甩旧脐靴七透邮搞啥舟高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 谐振时，回路两端的电压谐振时，回路两端的电压 与信号源电流与信号源电流 同相，
33、同相，下面我们分析，当电路谐振时，流过电感支路和电容支下面我们分析，当电路谐振时，流过电感支路和电容支路的电流与信号源电流路的电流与信号源电流 的相位关系。的相位关系。其谐振阻抗为其谐振阻抗为凤玖遏悄颇驶衬城盅膊波梁浆阀瑟疡身格恕横柑贸兹缎届瞳蛾篇扩哎诵翁高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路电感支路的电流为：电感支路的电流为：电容支路的电流为：电容支路的电流为：(1.2.4)蓬使斗帖号字确货肘皖惧损韩沦暗走挞拾硝将抽议宣冒蝎楚削措淀唉犀证高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路当远远大于时，式当远远大于时，式1
34、.2.4可简化为可简化为 由式由式1.2.4，1.2.5可知，在谐振时，电感支路的电流在可知，在谐振时，电感支路的电流在数值上比电源的电流约大倍，相位滞后接近数值上比电源的电流约大倍，相位滞后接近 ；电容支路；电容支路的电流在数值上比电源电流大倍，但相位超前的电流在数值上比电源电流大倍，但相位超前 。它们。它们的向量关系如下图所示。的向量关系如下图所示。(1.2.5)炕幼偏触聚拓峪奔燃萧础贞则秉雍见许垦馋氢抓莎费猿武料涧阅精抒伯订高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 代换电路代换电路 为了分析问题方便，往往将并联谐振电路又左图变向右为了分析问题方便，
35、往往将并联谐振电路又左图变向右图。根据式图。根据式CLrCLr(1.2.6)当当r远远小于远远小于L时，时，(接近接近 0)婚桅乓光栓缨块扰震副蓄社印耳贵绅佑仪悟史苗细娥自幕味正和耽队竞马高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 由由1.2.6式可知，在谐振情况下，和不变，只是令式可知，在谐振情况下，和不变，只是令 即可。即可。于是于是隶佛猿扫伏帅蹦钎白满辞增耗烘太掖积鞋石示舍秉怀灵连烹研摔祷怯挣咖高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 频率特性频率特性 所谓回路的频率特性就是所谓回路的频率特性就是回路端电压回路
36、端电压 与频率的关系。与频率的关系。如右图所示。如右图所示。LCg1.2.7澄膝铺筐援际均颧瘴甲迁侩昏酌乾剧键异榔更歪俞饭食市人庆芒待戊漫宏高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 式式1.2.7就是并联回路的幅频特性和相频特性就是并联回路的幅频特性和相频特性,将其幅频特将其幅频特性归一化。性归一化。UOf0U0f握灯岔捎焕阳糕洽畴抬镊缎民躺善面扩攒岛雕咬豆仲衅跨锑撼厚儡源吹泽高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 考虑考虑 和和 ，上式中，上式中式中式中 称为称为相对失谐相对失谐。于是于是血芦消禹黍杆王鹏步斌隧
37、碌薛瓜诀洼都礼粹壬阴捌阻聪长鹅钉发筛讳推络高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 由右图可见，回路由右图可见，回路Q值越高，曲线越尖锐。所以值越高，曲线越尖锐。所以在电子线路中常用谐振回路在电子线路中常用谐振回路从不同频率的各种信号中选从不同频率的各种信号中选择所需要的信号，谐振回路择所需要的信号，谐振回路的这种性质称为选择性。回的这种性质称为选择性。回路路Q值越高，选择性越好。值越高，选择性越好。当失谐不大时，即离开谐当失谐不大时，即离开谐振频率不太远时，振频率不太远时，f+f0 2f0 于是相对失谐于是相对失谐Q2Q1Q1Q20N(f)粗凰免温粟半
38、效耿宙揽晰卢雌跪栗趟凉磺霓芭弘凑芭刚昂牺篆装潮建卖蛛高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 由图可见由图可见(见下页见下页)当当 0(即即 f 0(即即 f f0)时，时，即即电压电压 滞后电流滞后电流 ,回路呈容性回路呈容性；式中式中f=f-f0是相对于谐振频率是相对于谐振频率 f0的失谐量，于是的失谐量，于是 式式1.2.7的相频特性可简化为的相频特性可简化为灾驹项募挞秉仰翠愤耶点陆韩伎践耘芽适边纬瓮积尝讲槽屿表食处亨谋株高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 当=0(即f=f0 )时，即电压 与 同相位，
39、回路呈纯阻性。同时还可以看出，Q越高，在 f0 附近，相位频率特性越陡。/2/20尺敌哼艘赃窟镣父维衡铂荆仕近咯俗孟尤宇涨章幽痢诬癣阅院帖吉鸯姐淀高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路2.2.信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响信号源内阻及负载电阻对并联谐振回路的影响 考虑到信号源内阻考虑到信号源内阻()()和负载和负载()()对并联谐振对并联谐振回路的影响的电路如图所示回路的影响的电路如图所示并联回路与信号源和负载连接并联回路与信号源和负载连接 令谐振回路总电导为，则令谐振回路总电导为，则gsCLgpgL浚叉粕雾旋奢贮议旷堑铣诀毕冬捧硝杏倚颠揍再
40、臀裤斟捆投痢巡十帅很瑚高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 现设无载现设无载Q值为值为Q0(没有接入负载和电流内阻的没有接入负载和电流内阻的Q值值)有载有载Q值为值为QL(-接入负载和电流内阻的接入负载和电流内阻的Q值值)则则于是于是 结论结论:回路并联接入的回路并联接入的gs和和gL越大越大(即即Rs和和RL越小越小)，则，则QL较较Q0下降就越多下降就越多,也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作也就是信号源内阻和负载电阻的旁路作用越严重用越严重。溯服哄汾瓣梨掳馈敷屎治叙并匆姻兹宠衅乖叫葛酉徒砚蠕瘦乎捍蚜苑揉瞳高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高
41、频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路3.3.抽头并联振荡电路抽头并联振荡电路一、一、自耦变压器耦合连接自耦变压器耦合连接 如图，在不考虑自耦变压器的损耗前提下，从如图，在不考虑自耦变压器的损耗前提下，从1、3两端两端看过去阻抗看过去阻抗R上所得到的功率上所得到的功率P1与与2，3端端RL所得到的功率所得到的功率P2相等，并设相等，并设13端的电压为端的电压为U1，23端的电压为端的电压为U2。RsCN1N2RLRsLLCRL12313V2淆赦劲诬虐搏染撮啡辕沽烦觅启瑟佑撮惕十截证椽寻纫汞膊呜铀兴哥买八高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路可以写出可以
42、写出说明它对回路的影响减小说明它对回路的影响减小引入接入系数，以引入接入系数，以p表示：表示：它表示在总圈数它表示在总圈数N1中接入中接入N2所占比例。所以所占比例。所以P在在01之间，之间，调节调节P的大小可以改变折合电阻的数值。的大小可以改变折合电阻的数值。P越小，越小，RL与回路与回路的接入部分越少，对回路影响越小，的接入部分越少，对回路影响越小，RL就越大。就越大。或或宫画拣誉喊拘醛和恼缎燃舜掐眷迷愤油平坟微拜左击考侩况终历哩强篓你高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路二、二、双电容抽头耦合连接双电容抽头耦合连接电路如图，回路电容值电路如图，回
43、路电容值 负载电阻负载电阻RL接在电容的抽头部分接在电容的抽头部分2 3端，同样可以把端，同样可以把RL等效折合到等效折合到1 3端端。RL的折合公式为的折合公式为 上式可以用功率相等的方法证明，也可以用串、并联上式可以用功率相等的方法证明，也可以用串、并联等效代换公式导出。现在用这种方法证明。等效代换公式导出。现在用这种方法证明。RsLC1C2RLC1C2RLsC1C2RL123132C轴拳批击挟柠昏攒醛菱都炭操耀吧坯祷重桓紊猛错彩蔬耳膛熟培准铲潮悦高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路证明：把图中证明：把图中RL与与C2的并联形式转换为串连形式的并
44、联形式转换为串连形式当当 时，可得时，可得再把再把RLS与与C1、C2串连形式转换成并联形式串连形式转换成并联形式式中，式中，将将1.2.8 代入代入1.2.9得得由于由于 ，所以，所以 RLRL,其接入系数公式为其接入系数公式为（1.2.8）（1.2.9）亲校侠铰健糕孵很沾枝贪豪突叁讽娇奇肝溶翌嚷鞭锐抹比最格缮嘉谎汤兑高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 虽然双电容抽头的连接方式多了一个电容元件，但是，虽然双电容抽头的连接方式多了一个电容元件，但是，它避免了绕制变压器和线圈抽头的麻烦，调整方便，同时还它避免了绕制变压器和线圈抽头的麻烦，调整方便，同
45、时还起到隔电流作用。再频率较高时，可将分部电容作为此类电起到隔电流作用。再频率较高时，可将分部电容作为此类电路总的电容，这个方法得到广泛应用。路总的电容，这个方法得到广泛应用。鼠瞪赎熬江谅篡腕嫌珠型斥畴懂铰椿芬揍抬拦类农阑坚腿捅科滩鲜襟闰坐高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路三、双电感抽头耦合连接三、双电感抽头耦合连接 这里这里L1与与L2是没有耦合的，它们各自屏蔽起来，串连组是没有耦合的，它们各自屏蔽起来，串连组成回路电感，若将成回路电感，若将RL折合到折合到13端可得端可得由于，由于，则，其接入系数为则，其接入系数为 因该电路电感需要采用屏蔽措施
46、，故起应用不如前面几因该电路电感需要采用屏蔽措施，故起应用不如前面几种广泛。种广泛。RsLL1L2RLRsCLRL13213鞍敦散朵碘井铡豁梦亏渗与许栈鸵捎苏哺翠插骸册敝洪狄凯忙僵好享搀字高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路当外接负载不为纯阻，还包含电抗部分时，上述等效关系当外接负载不为纯阻，还包含电抗部分时，上述等效关系仍然成立仍然成立例如例如由上式可知，电阻折合由上式可知，电阻折合变大，而电容折合变小变大，而电容折合变小(实际容抗变大实际容抗变大)。充电。充电位低端向高端折合的一位低端向高端折合的一般规律式阻抗变大。般规律式阻抗变大。CRLCLC
47、LRLCL岔撩栅碎肋售哟胃瓢荡笛草更足崭逝八啥刁勋熊添夸甫扔忽完掠挽尔柄驯高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路等效折合的方法也完全适用于信号流等效折合的方法也完全适用于信号流信号流与负载可以分别采用信号流与负载可以分别采用部分接入形式，右图就是接部分接入形式，右图就是接收机中常用的连接形式。图收机中常用的连接形式。图中，信号流自耦合变压器形中，信号流自耦合变压器形式接入，接入系数为式接入，接入系数为p1；负；负载以变压器的形式接入，接载以变压器的形式接入，接入系数为入系数为p2。LCRsLCLRlRsCRPLP1P2Rs坠壬埔脆舰肯懈瓜硒登卒煞转每舔
48、豺幸鞋搓猫雷棋奎滔七脯腥贩赡峦搽滞高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路1.2.31.2.3 耦合回路耦合回路1 1、概述、概述单振荡回路具有单振荡回路具有频率选择性频率选择性和和阻抗变换阻抗变换的作用。的作用。但是：但是：1 1、选频特性不够理想、选频特性不够理想 2 2、阻抗变换不灵活、不方便、阻抗变换不灵活、不方便为了使网络具有矩形选频为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用的需要，需要采用耦合振耦合振荡荡回路。回路。耦合回路由两个或者两个耦合回路由两个或者两个以上的单振荡回路通过各以上的单振荡回路通过各
49、种不同的耦合方式组成。种不同的耦合方式组成。单谐振回路单谐振回路矩形选频特性矩形选频特性f0f般退著播腺千映创柱越檬烙拂大环肛凯甚含际咯疡当葵裙延镭肿怀氦斜握高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 常用的两种耦合回路常用的两种耦合回路耦合系数耦合系数k k：耦合回路的特性和功能与两个：耦合回路的特性和功能与两个 回路的耦合程度有关回路的耦合程度有关按耦合参量的大小：强耦合、弱耦合、临界耦合按耦合参量的大小：强耦合、弱耦合、临界耦合电感耦合回路电感耦合回路电容耦合回路电容耦合回路+L1 R2 L2 M C2 1V&R1 C1 IsG1L1C1C2L2G2
50、CM+-俐绥拼诊晌云日愧虐氦窟峨乏权液傻胶颅棉壳饥赠嗽皱戏妮渝舵阳蒲球致高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路高频(非线性)电子线路-第1章-谐振回路 为了说明回路间耦合程度的强弱，引入为了说明回路间耦合程度的强弱，引入“耦合系数耦合系数”的的概念并以概念并以 k k 表示。表示。对电容耦合回路：对电容耦合回路：一般一般C1=C2=C：通常通常 CM C：k0)时，则时，则Xf1呈容呈容(Xf10)；反之，；反之，当当X22呈容性呈容性(X220)。1）反射电阻永远是正值反射电阻永远是正值。这是因为，无论是初级回路反。这是因为，无论是初级回路反射到次级回路，还是从次级回路反射到初级回路，反射