高频电子线路中的元器.ppt

四川信息职业技术学院电子工程系 2.1 高频电子线路中的元器件 2.2 LC并联振荡回路 2.3 谐振回路的接入方式 2.4 高频晶体管的y参数等效电路 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 本讲导航本讲导航 教学内容教学内容 2.1 高频电子线路中的元器件 2.2 LC并联振荡回路 2.3 谐振回路的接入方式 教学目的 1.充分了解高频电子线路基本元件及特性 2.掌握LC选频网络的类型、特点和应用 3.掌握三极管Y参数等效电路 4.掌握折合的概念在分析高频电路中的应用 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 2.4 高频晶体管的y参数等效电路 四川信息职业技术学院电子工程系 教学重点教学重点 教学难点教学难点 1. LC并联选频网络 2.三极管Y参数等效电路 3.折合的概念 LC并联选频网络的特点 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 根据元器件的参数性质 ： 2.1 高频电子线路中的元器件 线性元器件 非线性元器件 时变元器件 分类 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 一个实际的电阻器,在低频时主要表现为电阻 特性,但在高频使用时不仅表现有电阻特性,而且 还表现有电抗特性。电阻器的电抗特性反映的就 是其高频特性。 1.电阻器 一个电阻R的高频等效电路如图2.1所示,其中 ,CR为分布电容, LR为引线电感,R为等效电阻 图2.1电阻的高频等效电 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 一无源器件 四川信息职业技术学院电子工程系 由介质隔开的两导体构成电容器。一个理想 电容器的容抗为1/(jC),电容器的容抗与频率 的关系如图2.2（b）虚线所示,其中f为工作频率 ,=2f。 一个实际电容C的高频等效电路如图2.2(a)所 示,其中Rc为损耗电阻，Lc为引线电感。容抗与频 率的关系如图2.2（a）实线所示,其中f为工作频 率,=2f。 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 2电容器 四川信息职业技术学院电子工程系 (a)电容器的等效电路 （b）电容器的阻抗特性 图2.2电容器的高频等效电路 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 理想电感器L的感抗为jL,其中为工作角频 率。 实际高频电感器存在分布电容、损耗电阻， 因此有自身谐振频率SRF。在SRF上,高频电感阻 抗的幅值最大，表现为电阻性质，相角为零, 实 际高频电感器特性如图2.3所示。 图2.3实际高频电感器的自身谐振频率SRF 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 3电感 四川信息职业技术学院电子工程系 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。 1 二极管 2 .晶体管与场效应管（FET） 在高频中应用的晶体管仍然是双极型晶体管 和各种场效应管，在外形结构方面有所不同。高 频晶体管有两大类型:一类是作小信号放大的高 频小功率管,对它们的主要要求是高增益和低噪 声;另一类为高频功率管,其在高频工作时允许有 较大管耗，且能输出较大功率。 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 二有源器件 四川信息职业技术学院电子工程系 用于高频的集成电路的类型和品种主要分为 通用型和专用型等类型。 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 3 .集成电路 四川信息职业技术学院电子工程系 振荡回路是由电感和电容组成。只有一个回路的 振荡回路称为简单振荡回路或单振荡回路。 2.2 LC并联振荡回路 并联谐振回路 串联谐振回路 分类 并联谐振回路由于阻抗较大，且有阻抗变换功能， 在电路中除用作选频和滤波网络外，常直接作为放大器 的负载使用。并联谐振回路即其等效电路如图2.4(a)（ b）所示。 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 （）并联谐振回路 （b）等效电路 图2.4并联谐振回路及其等效电路 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 并联回路：回路的等效导纳： 指信号源、电阻、电容三者相并联组成的电路。 2.回路的导纳、等效阻抗 （2-1） 则阻抗为： （2-2） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 1.定义 四川信息职业技术学院电子工程系 其中G0=Cr/L=1/Ro, G0称谐振电导，Ro称谐 振电阻。 根据（2-2）公式可画出并联谐振回路的等 效电路，如图2.4（b）所示。 （2-3） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 3. 谐振频率 四川信息职业技术学院电子工程系 当谐振即f=f0 时，回路阻抗最大且为纯电 阻；失谐时阻抗变小。当f0,回路呈感 性；当ff0时，0, 回路呈容性。图2.5为并联 谐振回路的阻抗的幅频特性曲线和阻抗的相频特 性曲线。 （2-4） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 4. 回路的阻抗特性 四川信息职业技术学院电子工程系 (a) 阻抗频率响应 (b) 相频响应 图2.5 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 并联回路：回路处于谐振状态时，回路导纳 最小，阻抗最大，回路呈现为纯电阻。则称回路 谐振时的电阻R0为并联谐振回路的谐振电阻。 6.并联谐振回路的谐振时电压 若在并联振荡回路两端加一频率变化的恒流 源信号,则发生并联谐振时因回路阻抗最大, 因 此并联谐振回路的谐振时电压最大,称为谐振电 压,其值为: （2-5） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 5.谐振电阻 四川信息职业技术学院电子工程系 品质因数Q值包含了三个元件参数（L，C，r 或L，C，R0），反映了三个参数对回路特性的影 响，是描述回路特性的综合参数。Q越大，则LC 并联谐振回路的幅频特性曲线越尖锐，选频作用 越好。如图2.5（a)所示两条阻抗的幅频特性曲 线，可知它们Q的大小。 （2-6） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 7.回路的品质因数 四川信息职业技术学院电子工程系 负载或信号源不直接接入回路两端，而是通过变 压器或电容分压与回路一部分相接，称为“部分接入” 方式。采用部分接入方式，可以通过改变线圈匝数、抽 头位置或电容分压比来实现回路与信号源的阻抗匹配或 进行阻抗变换。在这种部分接入方式电路中，有一个非 常重要的参数接入系数p，它是回路与外电路之间 的调节因子。 2.3谐振回路的接入方式 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 几种常见抽头振荡回路如图2.6所示。 图2.6几种常见抽头振荡回路 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 一 常见抽头振荡回路 四川信息职业技术学院电子工程系 阻抗的电感抽头接入回路的电路及其 等效电路有以下形式： 1.电感抽头接入回路L1与L2间无互感 （a）电路 （b）等效电路 图2.7 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 二. 阻抗的电感抽头接入 四川信息职业技术学院电子工程系 电感抽头接入回路L1与L2间无互感的电路及其 等效电路如图2.7所示,其接入系数p可以直接用阻 抗比值求出： 2.电感抽头接入回路L1与L2间有互感M p=L2/(L1+ L2）=L2/（L1+ L2） （2-7） 电感抽头接入回路L1与L2间有互感M的电路,其 接入系数p可以用阻抗比值求出： （2-8） p =( L2+M)/(L1+ L2+2M)= ( L2+M) /(L1+ L2+2M） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 p =(L2+M)/(L1+ L2+2M）=N2/N1 （2-9） 电感抽头接入回路L1与L2间完全耦合组成自耦 变压器，其电路及等效电路如图2.8所示,其接入系 数p为： （a）电路 （b）等效电路 图2.8 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 3.电感抽头接入回路L1与L2间完全耦合 四川信息职业技术学院电子工程系 电容抽头接入回路的电路如图2.9所示： 其接入系数p为： 图2.9电容抽头接入回路 （2-10） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 三阻抗的电容抽头接入 四川信息职业技术学院电子工程系 如图2.8电感抽头接入回路L1与L2间完全耦 合的自耦变压器电路为例P=N2/N1 若负载阻抗为ZL，转换后ZL则 有： 1.电阻的转换 （2-11） RLRL p2 ZL ZLp2 （2-12） 2.电容的转换 p2 （2-13） 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四抽头并联振荡回路参数的折合 四川信息职业技术学院电子工程系 （2）电流源的转换 （2-14） USUSp ISpIS （2-15） (1)电压源的转换 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 3.电源的转换 四川信息职业技术学院电子工程系 共发射极晶体管如图2.10所示,把晶体管看作四端 （两端口）网络， 2.4 高频晶体管的y参数等效电路 存在输入电压： 输出电压： 输入电流 ： 输出电流 ： 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 如果把其中的两个参量作自变量，另两个参量作 为自变量的函数。就可得A，H,Y,Z等四种参量的参数方 程，存在着四种不同的等效电路，这种等效电路就称为 参数等效电路。 图2.10共发射极高频晶体管 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 以 为自变量， 以 为应变量， 则可写出Y参数方程： （2-16） 这组方程称为高频晶体管的y参数方程，其中： 称为输出短路时的输入导纳； 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 称为输入短路时的输出导纳。 称为输入短路时的反向传输导纳； 称为输出短路时的正向传输导纳； 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 图2.11晶体管的y参数等效电路 由y参数方程可得高频晶体管的y参数等效电路 如图2.11所示： 单元二单元二 高频电路基础高频电路基础 四川信息职业技术学院电子工程系 若为共发射极电路则: 单元二单元二