(整理)第三章高频谐振放大器.

1、精品文档第三章高频谐振放大器32 晶体管组成的单回路中频放大器，如图所示。已知fo=465kHz,晶体管经中和后的参数为：gie=0.4mS,Cie=142pF, goe=55pS, Coe=18pF, Yie =36.8mS,Yre =0,回路 等效电容C=200pF,中频变压器白接入系数 p1=N1/N=0.35 , p2=N2/N=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 Cb C=3 pF）题3 1图解 3-2 :根据已知条件可知，能够忽略中和电容和

2、yre的影响。得:回路总电容为Cy =Cp12coe p；Cie =200 0.352 18 0.0352 142 202 pF固有谐振电导为2二 f0C% 2二 465 103 202 10-12一 Q 一807.374 lS回路总电导为22g% = P1 goe P2gieg0= 0.352 55 10“ 0.0352 0.4 10， 7.374 10” 14.6S品质因数Ql3dB带宽 B0.72二 fC2 二 465 103 202 10-12一 g 一 14.6 10上f0465=11.51kHzQl 40.440.4谐振增益KoR P2 | yfe |一 g%0.35 0.035

3、36.8 10 =一 14.6 10,=30.88中和电容CnPl1 - Pl-0.355何父”1.615精品文档答：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1.615pF精品文档33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 Ce、Ce、gie、goe、f 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

4、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(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。34三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。解 34:设每级带宽为B1,则：因为总带宽为Bo.7 =Bi则每级带宽为Bi =0=15.7kHz10.509823 -1有载品质因数Ql 29.6Bi答：每级带宽为15.7kHz,有载品质因数为29.6。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

5、 o=465 kHz ,当要求3 dB带宽为8 kHz时，每级放大器的 3 dB带宽有多大？当偏离中心频率10 kHZ时，电压放大倍数与中心频率时相比，下降了多少分贝？解3-5-设每级带宽为B1,则：根据总带宽B0.7 =814/2 -1得：每级带宽为B1 = B0.7 14123 -1心频率,10kHz.时，根据谐振特性，有:K_l _ 28_880.714K1 二K01 一11.2kHz2A0IK01-4444)厂 4 2Q244 。(1 A2- 2)24 22-4=解 3-11精品文档.心2B1-8-0.027,2010g 0.027 =-31.4dB2 2 104299J1.2 M10

6、3 ,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,基极偏压为零偏，Lb=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、P1、P。、Y及负载阻抗的大小。画出满足要求的基极回路。精品文档精品文档1、求动态负载线根据给定静态特性，得到晶体管的Eb =0.5v,gm =dUbe= 1S,并得到如下方程组%=E -Uc cos t ce c cic =gm(Ubcos t - Eb EU uce =24 -21cos

7、tic =gm(3cos 6t -0.5)(1)当切t =油寸晶体管截止，因此位于C点(2)当时=e时晶体管临界导通ic代入数值后得可以解出:题3 11图ic = 0jluce = Ec+UC =24 + 21 =35V, cce c c=0,且有 U b cosO = Eb = 0.5,cos0 =0.5因止匕 1 = arccos 80 30.5T,0.5Uce=EUccos”24 21 号=20.5%位于B点。(3)当 st =0时IC11(80 ) icmax 2.5 0.472Pc = P0 - Pi = 17.16 -12.39 = 4.77WPi12.39=一 =0.7223、符

8、合要求的基极回路为Po17.16ub =UbCOS tD3-12某高频功放工作在临界伏态，通角30 W, Ec=24 V,所用高频功率管的0 =75。，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(1) 因为 IC1 =Ct1icmax = C(1Sc(Ec - Uc ) 11_ _ 1 1_2所MP= i2IC1UC = 2 ：1SC(ECUC)U C

9、= 2 SCECUC -2-：SCUCUc1S SC E C 二 ( 1S SCEC )-8、工 1SCP12 iScEC 2P1代入数值后得到集电极电压振幅为Uc24+2 一22422 30411(75)1.6760=12_,14412,8.060.455 1.67=20.06V(取正值) 集电极效率UC 20.06=0.836EC 24 C因为Pi =RLcruC2RLcr _UC 一2巳20062 6.72 302 3的频率，回路阻抗为:(r j L)回路阻抗为Zl:r j 卜 L -1cC1 j硼C1 jQL rC E。0 公在缶=处时，ZliLrCZLnLrC1 jQ1in所以ZLn

10、ZL11T1 jQ n n_21 jQ(n -1)ZLnZl11 Q(n2 -1)2Q(n2 -1)23Q(2)可增加负向偏值，但同时增大激励电压，保证Ici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)1 (T) =2n 二,振幅条件n= 0,1,2.相位条件.平衡条件：

11、T(j-.)=1,即T(j ) =1(T) =2n 二，n =0,1,21 10振幅稳定条件I ；U i Ui U iA 稳定条彳t：i iI型0相位稳定条件振幅条件，相位条件4-2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？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 f03L2C2L3G;(2) LiCiL2QL3G;

12、(4) L1C1L2c2=L3G。试分析上述四种情况是否都能振荡，振荡频率f 1与回路谐振频率有何关系？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L1C1回路和L2G回路呈感性，而L3。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=f02ff 02=f 03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 45将图

13、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图解4-5 ,画出的实际电路如下46振荡器交流等效电路如图所示，工作频室为 10 MHZ, (1)计算C、G取值范围。(2) 画出实际电路。Beb =21f 10” 1-12f 10(2 二f)2 10f-1 39.4384 10工-1(1)因为解4-62小10工题4-6 _12 二f 10, f02max ,f 1min :，f02min当LC串联支路的电容取68pF时，在回路电抗为。时振荡，即：1111 50 10 立港-j =01 68 109. _145_2-1,-45 _ 247 10 (2 二心)1853.6

14、 10 31 109-(1016)1 147 101 一 1 47 10工整理后得到:1598X10% 式-53.732X105 002 黑 ”068=02 53.732 10* 二 53.7322 10融一4 1.068 1598 10印.-1 -33196 10一_ 16= (533二但i315M1012(或 21M1012)3196所以 f1max =2 1 =315 10122.826MHz,2 二 2 二或者 f1max =-1 M&1M1012 比 0.73MHz f02max，2 二因此在频率0.73MHz下不满足相位条件，不能振荡。当LC串联支路的电容取125pF时，上111

15、1 50 10 -32 - 一=01 125 1010911 1011 47 106将上式整理得：点 =206 父1012(或 15 黑 1012)1 112因止匕 Gmin 1=206 10122.285MHz,2 二2 二或者 f1min =；叫 W J15M1012 0.616MHz t44422U1U2U1U2cos(2 12)tcos(2 144U2Ui 一U2Uicos(2 2 i)t 441 cos(2 2 - I)t3a3U2U3 八 ,、，, U2U3 小、，-cos(2 i 3)tcos(2 i f 3)t4J2Ui 4 出54*U2U24cos(2 3 i)tcos(2

16、23)tcos(2 3)tU2Ui4U2U34*U2Ucos(2 3 - i )tcos(2 3 -，,2 )t+3a3U1U2U3 fos的2 十侍 +3)t +cos的2 十a-3)t 121+ cosg2 必 +3)t +cos*2 01 03)t从上面可以看出：直流分量是由i的表达式中的常数项和2次项产生各频率的基频分量是由i的表达式中的1次和3次项产生各频率的3次谐波分量和组合系数之和等于3的组合频率分量是由i的表达式中的3次项产22八 f 4U2U1 U3U1的分重的振幅为： ai Ui+a3+a3a3必4生222。十处分量的振幅为：3a3UlU24加十曲-03分量的振幅为：3a3

17、UlU2U35- 2若非线性器件的伏安特性哥级数表示i=a 0+aiu+a2U2,式中ao ai、+a2是不为零的常数，信号u是频率为150 kHz和200 kHz的两个正弦波，问电流中能否出现50 kHz和350 kHz的频率成分？为什么？答5-2能出现50 kHz和350 kHz的频率成分，因为在 u2项中将会出现以下 2次谐波和组合 频率分量。200 kHz-150 kHz=50 kHz200 kHz+150 kHz=350 kHz2x200 kHz=400 kHz5-3 一非线性器件的伏安特性为2x150 kHz=300 kHzgDUu 0i = 0 u 0式中，u= Eq+ Ui +

18、 U2= Eq+ UCOSo it + U2COSJ 2t。若Ui很小，满足线性时变条件，则在Eq=-U2/2 时，求出时变电导 gm(t)的表示式。解5-3 ,根据已知条件，,U112二由+U2 cos%t =0得：cos2t = 一, 62t =arccos(-) = -，所以22239nU一 2 二 .22 二2n - - 2t 2n 二一i 二=?3302 二 2n 二一4 ：.三 2t 2n二33精品文档设一个开关函数1K(W2t)= 02 i2 一2n-：- , 2t ;2n二二 332n 7： , 2t ： 2n 二n 33将K(02 t)进行展开为富式级数为K( 21) 2-

19、sin2n-cosn 2t =2 cos 2t 31n二 33 二3cos2 2t3cos4 2t 3cos5 2t2 二4 二5 二所以U2i =K( 2t)gDU =K( 2t)gD(-2 UiCOS it U 2 cos 2t)U2=K( 2t)gD(2- U2 cos 2t) K( 2t)g dUi COS it时变跨导g(t) =K( 2t)gD =gD-十空 cos02t 3 H+J cos402t -U1.求U0 的表示式，并与图解5-4二极管伏安特性为通过原点的理想特性，忽略负载的影响，则设变压器变比为 1:1, 每个二极管的两端电压为：UD1 = U1U2、Ud2 = UiU

20、2当假设负载电阻Rl时Uo = Rl |l_gDK(2t) U1U2 -gDK( 2t -) U1 -U2精品受翱Rl _K(2t)-K(2t- ) Ui +K(2t) K( 2t- ) U29dRl K ( 2t)u1 U2U 1 cos 1t | 4 cos 2t - -4cos3 2t _4cos5 2t精品文档这个结果和把 Ui、U2换位输入的结果相比较，输出电压中少了3 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。55图示为二极管平衡电路，u1=U1COS co it, u2=U2COS 3 2t,且U2U1 。试分析RL上的电压或流过RL的电流频谱

21、分量，并与图57所示电路的输出相比较。题5-7图精品文档解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：4udi =山 U2UD2 =-（Ui %） 则负载电流为：-j-iD1 =gDK( 2t)(U 1 U2 )JD2 = gD 2t - )(Ul U2)iL 丸1 iD2=gD凶 2t) - K(2t7J)(。5)=gpK(23 15)展开后为：444iL =gD cos 2t 一一cos3 2t ,cos5 2t ,3 二5 二:、：Uicos- it -U2cos 2t.一 11, 一一 cosfc02 飞)t + cos的

22、2 _g )tJl=gD251-1-cos(32 +g)t cos(32 G)t 3n3n +-cos(5啜 +i)tcos(矽2 -1)t-5n5n12_2.1 一gD2U2cos2 2t -cos4 2tcos6 2 t 二 3 二15 二5 二和把这个结果与U1、U2换位输入的结果相比较，输出电压中少了3 1的基频分量，而多了直流分量和3 2的偶次谐波分量。56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）。精品文档精品文档解5-6设：uA = U1 cos 1tuB = U2 cos 2t则：Io(t) y3uB Ee -ube3Ub Ee

23、ftReReEeuBBEe.I o(t) iC2 - -2-Io(t)2tanhuA2VTjI 0(t) 一(1 - tanhUa2VjEe2Rej U2,1 cos 2tEeoO_y p2nn =1(x)cos(2n 1)切 1t L式中 x = U1一Vt当谐振回路对31谐振时，设谐振阻抗为 RL,且3132,则：Ee ； U2.ic2 = - 1 +cos 8 2t A1(x)cosco 1t2Re Ee J匚.，口 匚 ,Eep1(x) ,U2/,Uo = Ec Ic2Rl = Ec + 1 + cosw 2t cosht2Re CO 1,U1很小，满足线性日变条件，输出回路谐振在 （

24、32-31）上。解5-8Ube = u + Eb =Ui costM +Eb,先将晶体管特性在静态工作点展开为泰勒级数Eb静态电流10 = a。I拎Tn入 d icbnnn!duben ube=Ebn!VT(n =0,1,2,3)ic =b0biub2U2b3U3 bnunI 0 I 02 I 03I 0 n=I0- U 2 U 3 U nUVt2Vt6Vtn!VT2I 02 I 022. I 0U 1 .因为2 u2 U1 cos t2(cos2 1t 1)2Vt2Vt4Vt所以Uocos2心 4Vt2 、 a0I sU 1 R024VtEbvte T cos21t(2) Ube = u+

25、Eb uuc u Eb vUcCOS ct U 】cos t Eb因为Uc U 满足线性时变条件，所以ic =ico(t) gm(t)u显然只有时变静态瀛Ico(t)才能产生。C分量，因此将其展开为级数得1 021 02 Uc 32VT2 3VT3Eb UcIco(t) =*2 I=I0e T = I0 ucVt310nUc -n Ucn!VTn cI。wUccos3 ct cos ct 44取一次和三次项，包含曲分量的如上 u3 =JUccos .ct 鸣3VT3 c VT c c3VT3因此,Uo - Ro10UcU+3Vt 4Vt3 JEbcosct = R0a0I SeVT1U3Uc

26、+TM4Vt3 )cosact(3) ube = 5 u2 Eb = U1 cos 1t U2 cos 2t Eb因为U2 Ui满足线性时变条件，所以Eb U2VtUiEb U2,V-1ic = Ic(t)gm(t)U =a(JsesdseVTEb U2其中线性时变静态电流Ic0(t)=a0Ise4,Eb U21/_时变跨导gm(t) = ,aIseVT111U22Vt2Vt将gm(t)展开为级数得1Ebgm(t) aIseVTVT131 n3U2nU26Vtn !Vt取一次和三次项，包含外分量的为J-aJseVTsEbVt3U2 U； 十Vt4Vt3cos 21U2 +U3_ 一 _ 3M4

27、Vtcos。21 U1 cos、111 E而且a0I SeVTVtaIsU1 vb - e3U2 U3 1 2Vt所以Uo =VTEb a0| sU 1 R0 VT e2Vt4Vt3cos( 2 - 1 )t cos( 2U2 + U；r _ 一 _ 33 1,U2Ul。输出回路对3 2谐振，谐振阻抗为 R0,带宽B=2F1(F1=3 1/2Tt)。(1)不考虑输出电压的反作用，求输出电压u。的表示式；(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。VDt精品文档解 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) = c

28、os2t 一 cos32t cos5 2t.2 二23二25二根据题意，只取切2分量，则24R0 gDU1Uo =2RogD cos 2tmi =cos 2tcos “tJI2/52弧5cos( 2 i)t cos( 2 - i)t(2)当考虑输出的反作用的时候反射电阻为Rf = n2R0 =R0因此，此时的跨导为rDRfrDRouo =4R0 gUl cos 2tcos，1tn2R0gU12R0gU1cos( 2i)t cos( 2 - i )t兀信号各分量的振幅降低了JI第六章振幅调制、解调及混频6- 1已知载波电压 Uc=Ucsinct,调制信号如图所示，fc1Q。分别画出 m=0.5

29、两种情况下所对应的 AM波波形以及DSB波波形。m=1(切题6-1图解6-1,各波形图如下产AM（加=05）62某发射机输出级在负载Rl=100 上的输出信号为U0（t）=4（1-0.5cos at）cosco ct V。求总的输出功率Pav、载波功率Pc和边频功率P边频。解6-2显然，该信号是个 AM调幅信号，且 m=0.5，因此上 0.08W 2 100Pav=Pc12、 +m_2 J= 0.08 1十A .2、 0.5=0.09WP边频=PavPc =0.09 0.08 = 0.01W63试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图（1） AM波；（2） DSB信号（3） SSB 信

30、号。解6-36 4在图示的各电路中，调制信号ut）=UQ cosQ t,载波电压 Uc=U ccosco ct,且3 cQ,UcUq,二极管VD1和Vd2的伏安特性相同，均为从原点出发，斜率为gD的直线。（1）试问哪些电路能实现双边带调制？ （2）在能够实现双边带调制的电路中，试分析其输出电流的频率分量。精品文档精品文档解6-4题6-4图iLb = ii i2 =gDK( ct)(Uc u ) gDK( ct -五)(Uc u )= gDK ( ct)(Uc u )4，4 c ，=gD cos ct cos3 ct3 二 Uccos ct Uost29DU-nos(CCc +f)t +cos(

31、0c -f)t11cos(3c +o)t cos(3cct 6f)t +332gDUc21.- -cos2 2tcos4 2t 二33=ii -i2=gDK(ct)(u iUc) -gDK(ct 一二)(u；厂Uc)二gD |K(ct) -K(ct -4u. ： gD |K(ct) K(cti。Uc= 9dK ( ct)U gD Uc4.4_ .二 gD cos ct cos3 ctc 3 二 cU, cos , t gDUccos ctJIcos(Oc +)t +cos僮 c Of)tI11|+gDUccosat-cos(3曲 +6座-3 cos(30c -f)t +.iLd =。1 i2 ) = gDK( ct)(Uc uj 9dK( ct)(uc - u,)-2gDK( ct)uc-12,2-,= 2gD cos ctc033 ct . Uc cos ct2 二3 二所以，（