整理高频谐振放大器

1、精品文档第三章 高频谐振放大器3- 2 一晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知f=465kHz,晶体管经中和后的参数为：gie=0.4mS,Cje=142pF，ge=55 卩 S, Ce=18pF, Y =36.8mS,Yre =0,回路 等效电容C=200pF,中频变压器的接入系数 p1=N|/N=0.35 ,卩2=性川=0.035,回路无 载品质因数 Q=80，设下级也为同一晶体管，参数相同。试计算：（1）回路有载品质因数Ql和3 dB带宽B07; （2）放大器的电压增益；（3）中和电容值。（设 Cbc=3 卩卩）才题3- 1图精品文档解 3-2 :根据已知条件可知，能够忽略中和电

2、容和 yre的影响。得:回路总电容为C 二Cp；Coep；Cie =200 0.352 18 0.0352 142 202 pF固有谐振电导为go7.374S2二 f0C、 2二 465 103 202 10-12一 Qo一80回路总电导为2 .2 .g = P1 goe P2gieg026236= 0.3555 100.0350.4 107.374 1014.6S品质因数Ql二工465 1 03 2 02 1 0-12 ： 40.43dB带宽 B0.74耐=廻 11.51kHz Ql40.414.6 10谐振增益K0丽1 山 0.35 0.035 36.8 10 30.8814.6 10中和

3、电容Cnp.0.35一尤二卷兀二両3九615叶答：品质因数Q为40.4,带宽为11.51kHz,谐振时的电压增益为 30.88,中和电容值为1.615pF3- 3高频谐振放大器中，造成工作不稳定的王要因素是什么？它有哪些不良影响？为使放 大器稳定工作，可以采取哪些措施？集电结电容是主要引起不稳定的因素，它的反馈可能会是放大器自激振荡；环境温度的 改变会使晶体管参数发生变化，如 COe、Ce、gie、goe矢、引起频率和增益的不稳定。 负载阻抗过大，增益过高也容易引起自激振荡。一般采取提高稳定性的措施为：（1 ）采用外电路补偿的办法如采用中和法或失配法（2 ）减小负载电阻，适当降低放大器的增益（

4、3 ）选用fT比较高的晶体管（4 ）选用温度特性比较好的晶体管，或通过电路和其他措施，达到温度的自动补偿。3-4三级单调谐中频放大器，中心频率f0=465 kHz,若要求总的带宽 B0.7=8 kHZ,求每级回路的3 dB带宽和回路有载品质因数Q值。设每级带宽为B1,则:因为总带宽为Bo, =BiBo,123 -1则每级带宽为Bi80.509815.7kHz有载品质因数Qlf 29.6Bi15.7kHz,有载品质因数为29.6 。答：每级带宽为3-5若采用三级临界耦合双回路谐振放大器作中频放大器（三个双回路），中心频率为f =465 kHz ,o，频率10 kHZ解3-5设每级带宽为当要求3

5、dB带宽为8 kHz时，每级放大器的3 dB带宽有多大？当偏离中心 时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？得:B1,则:根据总带宽每级带宽为11.2kHz当偏离中心频率10kHz时，根据谐振特性，有:匚$ =2 亠 824 4（4 尸f82A1 (1 A2 - 2)24 2為2B1:0.027, 20log 0.027 =-31.4dBk / 后101.2 X103 /299答：每级放大器的 3 dB带宽为11.2kHz,当偏离中心频率10 kHZ时，电压放大倍数与中心 频率时相比，下降了多少31.4dB3- 11设一理想化的晶体管静特性如图所示，已知Ec=24 V, UC=21V

6、，基极偏压为零偏，Ub=3V,试作出它的动特性曲线。此功放工作在什么状态？并计算此功放的0、R、P。、n及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。解 3-111求动态负载线根据给定静态特性，得到晶体管的Eb =0.5v,dicgm1S,并得到如下方程组d*e皿訴UcCOS tic 二gm(UbCOS t Eb Ef =24 -21cos t lic 二 gm(3cos，t -0.5)(1) 当t =二时晶体管截止，因此 位于C点(2) 当-t -晶体管临界导通ic0.5因此 v - arccos -位于B点。当-1 -0B代入数值后得可以解出:题3- 11图ic = 0,但UceEc Uc =

7、24 235V，=0,且有 U b cosv - Eb = 0.5,cosv - 0.5,30.5UcEc-UcCOS*24-21 -y = 20.5V,38002、求2 2J - arccos 803口Uc21R LoIc1 ： 1(80 ) icmaxP0 =2f0E 1(80o) icmax Ec =0.286 2.5 24=17.16W 1782.5 0.472Pc = P。- R 二 17.16 - 12.39 二 4.77W3、符合要求的基极回路为P112.39P017.160.722ub =UbCOS tD3 - 12某高频功放工作在临界伏态，通角30 W, Ec=24 V，所用

8、高频功率管的0 =750” ,输出功率Sc=1.67V，管子能安全作。(1)计算此时的集电极效率和临界负载电阻;(2)为工若1 1 2=2 iScecuc iSCUcU-1SCE ： ( -1SCEC) -8二l1ScP1 EcUC-2 : iSc代入数值后得到集电极电压振幅为：iScEC 2Pi负载电阻、电源电压不变，要使输出功率不变。而提高工作效率，问应如何凋整？（3 ）输入信号的频率提高一倍，而保持其它条件不变，问功放的工作状态如何变化, 放的输出功率大约是多少？解 3-12(jQ)因为 Ic1 =dcmax =1SC(Ec - UC )1 1所以之得到1Uc VSc(Ec-Uc)Uc2

9、 302424所以 ZLn2 3060o12 _, 14412 _ 8.062 4r(75)1.67一， 0.455 1.67 一= 20.06V(取正值)集电极效率Uc 20.06 =C0.836Ec 24U2因为R 吆，所以2R Lcruc 20.062R k 竺:6.7 J2PiLcr2 30（2 ）可增加负向偏值，但同时增大激励电压，保证IC1不变，但这样可使导通角减小，效率增加。（3）由于频率增加一倍，谐振回路失谐，集电极阻抗变小，电路由原来的临界状态进入欠 压状态，输出幅度下降，故使输出功率和效率都下降。对于23的频率，回路阻抗为：(r +jcoL) +回路阻抗为Zl Cr j L

10、 一丄IQC1 jQrC co0在二 0时，Zl1rC在.=n，o时,ZLnrCZl11 jQ n -1l n丿21 jQ(n -1)ZLnZl11 Q(n2 -1)2Q(n2 -1)因此，输出功率下降到原来的2/3Q倍。第四章正弦波振荡器4- 1什么是振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件？振荡器输出信号的振幅和频率分别 是由什么条件决定？答4-1起振条件:T(j) 1即 T(j)1d(T) =2nir.n =0,1,2振幅条件相位条件.平衡条件:T(j ) =1 申(T )=2n霭n = 0,1,2振幅条件，相位条件T0Ui%：L0二 1T(j ),即稳定条件:振幅稳定条件相位稳定条件4-

11、2试从相位条件出发，判断图示交流等效电路中，哪些可能振荡，哪些不可能振荡。能振荡的属于哪种类型振荡器?D V S(b)(c)(f)(e)题4-2图答4-2(a) 可能振荡，电感三点式反馈振荡器，(b) 不能,(c) 不能，(d) 不能,(e) 可能振荡，振荡的条件是L1C1回路呈容性，L2C2回路呈感性，即要求f01ff02,这时 是一个电感反馈振荡器，(f) 可能振荡，振荡的条件是LC3支路呈感性，即要求 f03L2C?L3C3；(2) LiCiL2QL3G;(3) LiCi=L2OL3G;(4) LiCiL2C2=L3C3o试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f i与回路谐振频率有何关

12、系？题4-3图解4-3根据给定条件，可知(1 ) fo1f02f03,因此，当满足fo1f02ff02f03,因此，当满足fo1f02ff 03,就可能振荡，此时 LQ回路和L2G回路呈感性， 而L3G回路呈容性，构成一个电感反馈振荡器。(3) fo1=f02f03,因此，当满足fo1=f02ff02=f03不能振荡，因为在任何频率下，L3C3回路和L2G回路都呈相同性质，不可能 满足相位条件。4-4试检查图示的振荡器线路，有哪些错误？并加以改正。题4-4图解4-4 改正过的电路图如下何3)(c)(d)(e)卩4-5将图示的几个互感耦合振荡器交流通路改画为实际线路，并注明互感的同名端。题4-5

13、图解4-5，画出的实际电路如下-Ec4-6振荡器交流等效电路如图所示，工作频室为 画出实际电路。10 MHZ,（ 1）计算 C、C2取值范围。（2）10pHJ10 plBeb =2 二 f 10丄115eb2f 10（2二f）2 10少-139.4384 10-10,呈感性，所以（1）因为解4-62 二f 10题 4-6 2f 10BecSff =犁壬，也应呈感性，即 （2f）3 10%1-191“2 1go 二 +Kf RRi1丄9 500= 12.88 10；精品文档524- 10对于图示的各振荡电路；(1)画出交流等效电路，说明振荡器类型;4(2)估算振荡频率和反馈系数。15也 1 rC

14、Zb J5pF TL弋rnTTnuL题4-10图解 4-10(1 )交流等效图如下15pF-ILL二 8.2pF3.3pF5.1IQ2.2pFi510J57Hu1000pf11J严32kQ)47HC:74I12kQ -1000pF68 125pF50H(a)是一个西勒振荡器，当忽略15pF的电容后，是一个电容三点式反馈振荡器;电容三点式反馈振荡器(2)2.2对于(a)电路，反馈系数为 心=22 .2688.2(b)是一个精品文档&22.28.22.215&2 2.233 4.855pFTitleSizeBDate:File:58.2 2.212151精品文档对于（b）电路fo2min1丸 2.

15、014MHz 10-6 125 10J2f02max=12 - 50 10-6 68 10J22.731MHz因此，要电路振荡，振荡频率应该满足f1maxf02max,f1min f2min当LC串联支路的电容取68pF时，在回路电抗为0时振荡，即：1 1 1r 50 10臣9 =01 68 10 10 1 101 A(10$.1) 147 10, 一 1 47 10整理后得到：1598 1031 1 53.732 105 ；1.068 =0253.732 105 二 53.7322 10訣-4 1.068 1598 10色3196 1016邛53732 47)10315 1012(或 21

16、1012)所以f1max31961315 10122.826MHz,或者f1max112- 2 二1 2110120.73MHz:：f02max，2 二当LC串联支路的电容取125pF时,119=0 ，1 1047 10 卫因此在频率0.73MHz下不满足相位条件，不能振荡。-1 50 10 1 125 10 , 10将上式整理得：2 =206 1012(或 15 1012)1 12=、206 10122 二因此f1min或者f1min112 二112 -2.285MHz,=丄丁15汇1012 吒0.616MHz UiU3 . U2U3 3U3 a3a3a3224 Jcostcosco3t2

17、次频率分量和组合系数为2的频率分量为：:u-u2u21cos2ci +cos22 + cos2Q3ta2 |u；u2 cos(.；亠:、2)t ：7山2 cos( ，j：2)t Ia? U-U3cos( -3 )t U1U3 cos( 1 - 3 )t Ia U3U2cos( 3 亠心2)t U3U2 cos( 3a2-2 )t 13次频率分量和组合系数为3的频率分量匚 u；u2u3cos3, “tcos3，21cos3/ t444，- 2 256“ u；u283- - cos(2 i 2 )t - -cos(244a3一 2)tUzUcos(2 2-)t441cos(2 2 - i)tuU-

18、cos(2 3-)t4u2u3-cos(2 23)t4u2u2-cos(2 -2)t4 4分量的振幅为:23U3U13U1a3- - a3-2 42 1亠心2分量的振幅为:3a3U2U243a3U2U3u2u3一 cos(2 i 3)t - 一 cos(2 1j3)t 44u2u1 cos(2 3.1 )t4uU cos(2 2 -)t4u2u2 -cos(2 3 r 丫2 )t+3a3u1u2u3 Fs的2 +i + 国3)t +cos(U.求uo(t)的表示式，并与图Ui=UCOS w it ,5-7所示电路的输出相比较。+解5-4设变压器变比为 1: 1，二极管伏安特性为通过原点的理想特

19、性，忽略负载的影响，则 每个二极管的两端电压为：Um = Ui + 业皿=Ui _ U2当假设负载电阻rl时U。二 Rl Wd2t)UiU2 TdK( 2t -二)Ui -U2精品文档dRl _K(2t)-K(2t - 二)Ui叫K( 2t) K( 2) U29dRl IIK ( 2t)Ui U2I 4 cos 2t -44cos3 2tcos5 2tU i cos it精品文档这个结果和把 Ul、U2换位输入的结果相比较，输出电压中少了W 1的基频分量，而多了 3 2的基频分量，同时其他组合频率分量的振幅提高了一倍。5-5图示为二极管平衡电路，u仁U1C0S 3 It, u2=U2COS 3

20、 2t,且U2U1。试分析RL上的电压或流过RL的电流频谱分量，并与图 5 7所示电路的输出相比较。精品文档解5-5 设变压器变比为 1 : 1, 二极管伏安特性为通过原点的理想特性，忽略负载的影响，则每个 二极管的两端电压为：iD1 =gDK( 2t)(u 1 U2 )D2 二 TdK( 2t - 二)(UU2)Udi =Ui U2Ud2 =-(Ui U2)则负载电流为：L “D1 iD2 二|K( 2t) -K( 2i) (Ui U2) FdK ( pt)(U 1 U2)展开后为：44 4iL =gD cos 2tcos3 2tcos5 2t -In3兀5兀/ Uicos dU2cos 2

21、t.1i-cosfco )t + cos純一a )tKH1 1cos(3 +(0l)t cos(32 Jt 3兀3兀I cos +i)t +cos(502 )t j5兀5n1221cos22tcos2tcos62t.二 3 -15 二5 二和把这个结果与Ui、U2换位输入的结果相比较，输出电压中少了 流分量和3 2的偶次谐波分量。二g2Uig2U23 1的基频分量，而多了直5 6试推导出图5 17 （下图）所示单差分对电路单端输出时的输出电压表示式（从V2集电极输出）。题5-6图解5-6设：ua 二 U1cos 乙Ub U 2 COS“ ？tUB Ee _ ube3则：4(t) e3ReUbE

22、e Ee&ReUbEei _ I o(t)i C22Io(t)tanh 2Ua臥丿I (t)(1 -tanh_Ua臥丿Ee2ReVCOS.tEe丿(x)COS(2n iJ,式中 x =厶-VTUi当谐振回路对3 1谐振时，设谐振阻抗为 Rl,且3 1 3 2，则:FiC2Ee2Re1生 EeCOSCO 2t P1(X)CO01tUoEc Rl =EcEe i(X)2ReU21 + COSJ 2t COSJ itEe丿5-7试推导出图5- 18所示双差分电路单端输出时的输出电压表示式。OuA556V6o-UB1 0题5-7图解5-7设:Ua 二 Ui COS itUb = U2 COS 2t,i

23、2因为所以i4乞- tanh2 2tanh2 2io = (i2 i4)二i5i62Ua2VtUa2VtjtanhUa所以io =h2i5 -i = I 而i5i6 =IL_I0肿丿则在V2与V4集电极的输出电压Ub 甲./ 、Ua1 -tanh1 tanh 3 i,Ui很小，满足线性时变条件，输出回路谐振在(3 2- 3 i)上。解5-8Ube = u + Eb =Ui cos it - Eb,先将晶体管特性在静态工作 点展开为泰勒级数静态电流Io raolse*. unVt 2Vt 6Vtn !Vt2因为-2 u2乌 Ucos2 it = IoUL(cos2 it 1)2Vt2Vt4Vt2

24、 2I 0U 1 R0a0I sU 1 Ro VT2 cos2 J2 e T cos2 J4Vt所以U。24VtEb(2) Ube = u+ Eb = a u, Eb = Uccos ct U,】cos 1 t Eb 因为u c U满足线性时变条件，所以ic =怯0化)gm(t)u显然只有时变静态电流Eb ucl/t) =%甘lC0(t)才能产生c分量，因此将其展开为级数得 土l=屛=1。才人VT取一次和三次项，包含分量的如I。l 02 l 03“ l 0 n斫uc砺丄顾叫因此,厶 u；丄Uccos ct 土3Vt3 c VT c c3Vt313cos3 c tcos c t44M 4Vt3

25、丿Ebcosco ct = R0a0l seVT丄 UcUTM4Vt3 丿ube = q u2 Eb = U1 cos “t U2 cos 2t Eb因为U2 Ui满足线性时变条件，所以V1ic = lc0(t)gm(t)U1 =alse VtV a0lseVTEb U2VtEb U2VtU1Eb u2 其中线性时变静态电流lco(t)=a0lse Vt.Eb 缶21时变跨导 gm(t)二 V-a l se VtVT将gm(t)展幵为级数得1 亘 gm(t) alseVT VT22Vt 2Vt取一次和三次项，包含131 n3u2nu26Vtn !VtEbVt324Vt3cos 211旦而且一a

26、l seVTU2 UWt4ValsUi 左 _eVt2Vt33 U2 _u! 亦3COSJ 21 U1 cos 11cos( 2 - )t cos( 21 )t所以uo =a0| sU 1 R0VTe2VtU2 + u；3St 4Vt 丿COS( 2 一 1 )t5- 9场效应管的静态转移特性如图所示iD =Idss(4 -UG1)2Vpgm(t)二diDdMss21 DSS1 Egs * 业21 DSS1Egs * u2VpVp丿|Vp|3 1 ,U2Ui。 输出回路对w 2谐振，谐振阻抗为 Ro,带宽B=2Fi(Fi= 3 1/2 n)。(1) 不考虑输出电压的反作用，求输出电压u。的表示

27、式；(2 )考虑输出电压的反作用，求输出电压u。的表示式，并与(1)的结果相比较。题5-10图解 5-10(1)设变压器变比n为1 : 1,二极管为理想二极管，则开关函数1 222K( 2t)cos 2tcos3 2t cos5 / .2兀3兀5兀根据题意，只取空分量，则2cos dui 二cos 2tcos itJIu。=2RogDn2RgUlcos( 2i)t 2gDU1 cos( 2- i)t(2 )当考虑输出的反作用的时候反射电阻为Rf = n2R0 =% 因此，此时的跨导为1 1g =D RfD RoUo 二空业 cos 2tcos it兀吻遇(.2嗨沖(2-兀信号各分量的振幅降低了第六章振幅调制、解调及混频6- 1已知载波电压 =Ucsin 3 ct，调制信号如图所示，fc1/T分别画出 m=0.5及m=1两种情况下所对应的 AM波波形以及DSB波波形。8)r1 M题6-1图解6-1，各波形图如下3i11如=6-2某发射机输出级在负载Rl=100 Q上的输出信号为uo（t）=4（