高频谐振放大器.ppt

第7章 高频谐振放大器,7.1 小信号选频放大器 7.2 高频谐振功率放大器,7.1 小信号选频放大器,7.1 .1. LC谐振回路小信号选频放大器 高频振荡回路是高频电路中应用最广的无源网络, 也是构成高频放大器、 振荡器以及各种滤波器的主要部件, 在电路中完成阻抗变换、 信号选择等任务, 并可直接作为负载使用。,1. LC并联谐振回路的基本特性 (1) 谐振频率、谐振电阻、品质因数和通频带,图7.1 并联谐振回路、 幅频特性和相频特性 (a) 并联谐振回路; （b）等效电路; （c）幅频特性; （d）相频特性,并联谐振回路的并联阻抗为,(7 1),定义使感抗与容抗相等的频率为并联谐振频率0, 令Zp的虚部为零, 求解方程的根就是0, 可得,式中, Q为回路的品质因数, 有,当 时, 。 回路在谐振时的阻抗最大, 为一电阻RP,（7 2）,（7 3）,（74）,并联回路通常用于窄带系统, 此时与0相差不大, 式（7 3）可进一步简化为（74）,式中, =-0。 对应的阻抗模值与幅角分别为,（7 5）,（76）,（7 7）,图7 - 2表示了并联振荡回路中谐振时的电流、 电压关系。,例 1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载, 信号中心频率fs=10MHz, 回路电容C=50 pF, (1) 试计算所需的线圈电感值。 (2) 若线圈品质因数为Q=100, 试计算回路谐振电阻及回路带宽。 (3) 若放大器所需的带宽B=0.5 MHz, 则应在回路上并联多大电阻才能满足放大器所需带宽要求? 解 (1) 计算L值。 由式(7 2), 可得,将f0以兆赫兹(MHz)为单位, 以皮法(pF)为单位, L以微亨（H）为单位， 上式可变为一实用计算公式:,将f0=fs=10 MHz代入, 得,(2) 回路谐振电阻和带宽。由式(7 2),回路带宽为,(3) 求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。 设回路上并联电阻为R1, 并联后的总电阻为R1R0, 总的回路有载品质因数为QL。 由带宽公式, 有,此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故,回路总电阻为,需要在回路上并联7.97 k的电阻。,（2）信号源和负载的接入方式,1）变压器阻抗变换电路,图7-3 变压器阻抗变换电路,（7 8）,（7 9）,2) 电感分压阻抗变换电路,L1 N1 M U1 L2 N2 ZL U2,或,（7-10）,图7-4 电感分压阻抗变换电路,式中， ，当ZL远大于L2时，满足：,（7-11）,式中，N1和N2分别为电感L1和L2线圈的匝数，n为相应的匝数比。,3）电容分压阻抗变换电路,当ZL 远大于 时，满足,即：,图7-5 电容分压阻抗变换电路,（7-12）,图7 6 几种常见抽头振荡回路,（7 13）,对于图7 6（b）的电路, 其接入系数p可以直接用电容比值表示为,（7 14）,（7 15）,定义接入系数： p=1/n,对于图7-6（a）的电路有：,谐振时的回路电流IL和IC与I的比值要小些, 而不再是Q倍。 由,图 7 7 电流源的折合,及,例 2 如图7 8， 抽头回路由电流源激励, 忽略回路本身的固有损耗, 试求回路两端电压u(t)的表示式及回路带宽。 ,（7 16）,可得,图 7 8 例2的抽头回路,解 由于忽略了回路本身的固有损耗, 因此可以认为Q。 由图可知, 回路电容为,谐振角频率为,电阻R1的接入系数,等效到回路两端的电阻为,回路两端电压u(t)与i(t)同相, 电压振幅U=IR=2 V, 故,输出电压为,回路有载品质因数,回路带宽,【例73】图7-9（a）所示为LC并联谐振回路的应用原理图。信号源以电感分压方式接入回路；负载以变压器方式接入回路。已知线圈绕组的匝数分别为N12=10，N13 =50，N45 =5，L13=10H ，回路固有品质因数Q0=100，C=100pF，RS=10K，IS=1mA，CS=100pF，RL=2k。试求实际回路的品质因素QT、通频带BW0.7和谐振时的输出电压U0 。,（a）,（b）,图 7 9 例3的LC谐振回路,解：,(K),(K),回路本身的谐振电阻为： K 回路考虑信号源内阻和负载效应时的等效谐振电阻用RT表示，则： K,回路的等效总电感不变仍为L13，而回路的等效总电容CT为：,(pF),此时，回路的等效品质因素，即实际品质因素称为有载品质因素用QT表示，则：,回路的实际谐振频率为： MHz,：实际回路的通频带为 KHz,谐振时的输出电压为：,V,通过本例分析可知，当LC并联谐振回路接入信号源和负载后，信号源的内阻抗和负载阻抗会对谐振回路的性能产生影响，使回路的实际等效谐振电阻变小、回路的实际品质因素下降和回路的谐振频率发生变化等。但经过阻抗变换电路后再接入，则只要适当选择接入系数（如本例中的n1和n2），就能降低这种影响，同时也能满足设计的要求。,2. 单谐振回路选频放大器,1) 晶体管Y参数等效电路模型,输出短路时的输入导纳； 输入短路时的反向传输导纳； 输出短路时的正向传输导纳； 输入短路时的输出导纳。,图 7 10 Y参数等效电路,C Ui GB gie Cie yfeUi goe Coe 2 GL Uo 3 4 - - （b）y参数等效电路 UiGB gie Cie C GP L13 - - （c）折算后的等效LC谐振回路,+ 1 5 +,+ +,图712 单调谐放大器的等效电路,由图得：,（7-17）,（7-18）, 中心频率（谐振频率）f0 （7-19） 有载品质因素QT （7-20） 通频带BW0.7 （7-21）, 谐振电压增益 因为谐振时回路呈纯阻，所以 ， 则： （7-22）,3）集成电路单谐振回路选频放大器 （共射、共基组合）,AGC C5 C6 C1 2 7 ui 1 5 uO C2 L1 MC1590 C4 L2 RL 3 6 C3 图713 集成电路单调谐放大器,Lc,+12V,频率高，不易自激，稳定性好。,4）多级单谐振回路选频放大器的特点,可以证明多级单谐振回路选频放大器的增益A和通频带BW0.7分别为：,（7-23）,（7-24）,5）参差调谐选频放大器,A(f) ui uO T1 f01 T2 f02 f f f O f01 f0 f02 （a）高频通路 （b）幅频特性曲线 图714 双参差调谐放大器,合成曲线,（7-25a）,（7-25b）,7.1.2 小信号集中选频滤波器,图 7 15 陶瓷滤波器电路,1) 陶瓷滤波器,1