第 2 章小信号选频放大器

1、高频电子线路高频电子线路首页上页下页退出第第 2 2 章章 小信号选频放大器小信号选频放大器 主要内容主要内容 ：2.1 谐振回路谐振回路2.2 小信号谐振放大器小信号谐振放大器2.3 集中选频放大器集中选频放大器2.4 故障排除故障排除高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页【目的和要求】【目的和要求】l掌握并联谐振回路的主要性能；l掌握常用的阻抗变换电路及其应用；l了解不同形式的滤波器及其应用；l熟悉单调谐回路放大器电路组成及工作原理；l掌握其增益、通频带、选择性的计算方法；l了解放大电路、谐振回路等故障诊断的方法。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页【重点和难点】n并联谐振回路的主

2、要性能、常用的阻抗变换电路及其应用n单调谐回路放大器增益、通频带、选择性的计算n单调谐回路放大器等效电路的变换过程 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n在无线电技术中，往往会遇到所接收到的有用信号很弱，而这样的有用弱信号又往往与干扰信号同时进入到接收机中。所以在接收端，我们希望将有用的弱信号选择出来并进行放大，而对其他无用的干扰信号进行抑制。n小信号选频放大器就是这样一种常用的选频放大器，它可以有选择地对某一频率的信号进行放大。n小信号选频放大器所谓的“小”是指放大器的输入信号小，而用于放大的有源器件（晶体管或场效应管）则是在线性范围内工作，即放大不产生失真。 高频电子线路高频电子线路退

3、出下页上页首页2.1 谐振回路谐振回路n谐振回路具有选频作用，当输入信号含有不同的频率分量时，经过谐振回路只选出特定的频率分量，而对其他频率分量则会产生不同程度的抑制作用。n在本节中，我们将对LC谐振回路的基本特性进行分析。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2.1.1 并联谐振回路的选频特性并联谐振回路的选频特性n谐振回路是由电感和电容元件所组成的振荡回路，按照电感、电容与外接信号源连接方式的不同，可分为串联谐振回路和并联谐振回路，前者适用于低内阻电源，而后者则适用于电源内阻较大的情况。n在谐振放大器中，LC并联谐振回路应用广泛，我们将重点分析并联谐振回路的基本特性。 高频电子线路高频

4、电子线路退出下页上页首页1并联谐振回路的基本原理并联谐振回路的基本原理n并联谐振又称为电流谐振。图2-1a为并联谐振回路，它由电感线圈L、电容C与电流源组成，r为电感线圈的等效损耗电阻，为并联谐振回路两端输出电压；n图2-1b为图2-1a的变换电路，图2-1a中L、r的串联支路变换为图2-1b中的L、RP的并联支路，RP为并联谐振回路谐振时的谐振电阻，其值比r值大很多。此时暂不考虑信号源内阻。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页图图2-1 并联谐振回路及其变换电路并联谐振回路及其变换电路 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页)1(/1)/1)(CLjrCLCjLjrCjLjrIUZs

5、o当 回路产生谐振，阻抗最大且为纯阻性CL1CrLRZpLCf21prCLrCrLQpp1谐振阻抗谐振阻抗为：谐振频率谐振频率为：品质因数品质因数为：ppf2（r 很小时） 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页图图2-2 并联谐振回路等效阻抗与角频率的关系曲线并联谐振回路等效阻抗与角频率的关系曲线 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页并联谐振回路的几个特性：并联谐振回路的几个特性：n1）并联谐振回路的谐振条件为C-1/L=0，此时谐振频率为 。n2）并联谐振回路谐振时，即 时，回路阻抗为纯电阻，且其值最大。n3）当 时，并联谐振回路处于失谐状态，即非谐振状态，此时回路的等效阻抗由电阻R

6、和电抗X两部分组成，当时 ，电抗X为容性； 时，电抗X为感性。LCf212PPPPPP 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2)2(1ppQRZpp2jQ1R Z)1(/1)/1)(CLjrCLCjLjrCjLjrIUZso阻抗阻抗（在谐振频率附近）（r 很小时）p)2arctan(pQ幅频特性幅频特性相频特性相频特性 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页幅频特性幅频特性)2arctan(pQ2)2(1ppQRZ相频特性相频特性p频偏0即谐振时，阻抗最大且为纯电阻，00回路呈容性，相移最大负值趋于o900回路呈感性，相移最大正值趋于o90 r 越小则Q越大，Rp就越大，幅频特性曲线更尖

7、锐，相移曲线在谐振频率附近变化更陡峭。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2并联谐振回路的谐振曲线、相位特性与通频带并联谐振回路的谐振曲线、相位特性与通频带)(j11j1)1( jPPPSPSSSOQIRrCLICrLCLrICLZIUPSPRIU)(j11)(j11PPPPPPPOffffQQUU输出电压输出电压谐振时输出电压谐振时输出电压归一化频率特性归一化频率特性 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2PP2PP22PPPPo211211211ffQQQUU)2arctan()2arctan(PPPPffQQ幅频特性幅频特性相频特性相频特性P频偏频偏 高频电子线路高频电子线路退

8、出下页上页首页2并联谐振回路的谐振曲线、相位特性与通频带并联谐振回路的谐振曲线、相位特性与通频带 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n1）并联谐振回路在谐振时，即 、=0（f =0）时，幅值最大，相移为零。n2）当 时，即0（f 0）时，回路呈容性，相移为负值，且最大负值趋于-90。n3）当 时，即0（f fp，或ffs时，电抗呈容性；而当fsffp时，电抗呈感性，其电抗曲线如图2-15c所示。n所以，石英晶体滤波器在工作时，石英晶体两个谐振频率之间的宽度通常决定了滤波器的通带宽度。nfp、fs一般相差很少，只有几十至几百赫兹，所以为了增加滤波器的通带宽度，可用外加电感与石英晶体串联或并

9、联来实现。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3陶瓷滤波器陶瓷滤波器 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n图2-16b为压片陶瓷的电路符号，图2-16c为其阻抗频率特性曲线，n由图可知，串联谐振时，陶瓷片的等效阻抗最小；并联谐振时，其等效阻抗为最大。n所以，若将不同频率的压电陶瓷片进行适当的组合连接，即可得到四端陶瓷滤波器，且谐振子数目越多，滤波器的性能就越好。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页在使用四端陶瓷滤波器时，要注意输入、输出阻抗必须与信号源、负载阻抗相匹配，否则其幅频特性将变坏，通带内的响应起伏增大，阻带衰减值变小。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4声表

10、面波滤波器声表面波滤波器n目前应用较为广泛的集中选频滤波器是声表面波滤波器（SAWF），它是一种对频率具有选择作用的无源器件，它自20世纪60年代中期问世以来就获得了非常迅速的发展。n声表面波是利用局部扰动来产生一种通过固体介质内和沿表面传送的波，其由换能器将电信号转换而成的，声表面波扰动产生的波动是很小的。n换能器将电信号转换为声表面波的；同理，它也可以将声表面波转换为电信号。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n声表面波滤波器具有体积小、重量轻、中心频率很高、相对带宽较宽、矩形系数接近于1、特性一致性好、抗辐射能力强、动态范围大等特点。n声表

11、面波滤波器可采用与集成电路工艺相同的平面加工工艺，其制造简单、成本低、重复性和设计灵活性高，可大量生产，因此是一种具有很好发展前途的滤波器。n基于以上特点，声表面波滤波器在电视、通信、卫星、宇航等领域都得到了广泛的应用。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2.3.2 集中选频放大器应用举例集中选频放大器应用举例n图2-19为用于电视机中放电路的声表面波滤波器实用电路。n其中晶体管VT为中频前置放大器，用以补偿声表面波中频滤波器的插入损耗。输入的中频信号在经过声表面波滤波器选频放大后送至集成中放电路，经过具有自动增益控制特性的中频放大级放大后，再送至同步检波电路。 高频电子线路高频电子线路

12、退出下页上页首页 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n图2-20为采用集成宽带放大器FZ1和陶瓷滤波器所构成的选频放大器。n其中，FZ1为共发-共基组合电路构成的集成宽带放大器；n陶瓷滤波器的输入端为采用变压器耦合的并联谐振回路，而输出端则接有由晶体管构成的射极输出电路，并联谐振回路调谐在陶瓷滤波器频率特性的主谐振频率上，滤除带外小谐振峰对邻近频道产生的干扰，使输入信号通过时获得选频放大。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2.4 故障诊断故障诊断n小信号选频放大器是无线电通信中接收设备的主要电路，其作用是对所选择信号进行放大，即放大高频小

13、信号。n选频放大则是指放大器将对谐振点的信号进行最强的放大，而对远离谐振点的信号进行抑制。n因此无论是选频、还是放大，对于无线电通信来说都非常重要，二者一旦发生故障，则将直接影响信号的接收，所以本节我们将对放大电路、谐振回路及滤波器的故障进行分析。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2.4.1 放大电路的故障诊断放大电路的故障诊断n在放大电路的故障分析中，我们以收音机中频放大电路为例来进行分析。单调谐中频放大电路在收音机中具有较为广泛的应用，中频放大级的好坏将直接影响收音机的特性指标，实际工作中，往往要求中频放大器具有如下特点：n1）具有较高的增益，以保证收音机一定的灵敏度。n2）具有较

14、高的选择性，以阻止干扰信号。n3）具有一定的频带宽度，以不失真地进行工作。n4）在中频放大器增益较高的情况下，要求其稳定性好，不自激。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 中放级可能出现的故障包括：n1）直流工作点不正常，集电极电流过大。若电流增大幅度较大，就会伴有啸叫。n故障主要原因是：稳压二极管内部断路，使集电极电流增大；中频变压器初、次级短路或漏电；晶体管损坏等，均可造成以上的故障现象。在进行故障检查时，首先关掉电源，然后对元件进行在路测量，若数据不正常则需拆下元件进行判断。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n2）工作点不正常，集电

15、极电流太小，此时收音机声音将会很小，且灵敏度降低，有时甚至根本收不到电台。n此故障可能原因主要是：稳压二极管或其中一只被击穿短路，使集电极电流变小；可调电阻接触不好；中频变压器内部烧断；或C8、C10严重漏电或者短路，晶体管损坏等。n3）中频频率调不准，也就是当旋转中周磁帽至最下端或最上端时，收音机仍无法达到最大音量。n出现此故障的可能原因是：谐振电容器变质，电容量发生了改变。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n4）中频啸叫，其主要原因可能是：集电极电流过大，滤波电解电容器损坏，C8损坏或容量减小，中周外壳接地不良。n5）中放电路灵敏度低，其可能原因是：基极旁路电容器或接有发射极旁路电

16、容器电路中，当电容量消失或失效时，交流通路被阻断，灵敏度自然降低。同时，集电极电流偏小、晶体管老化也同样会引起灵敏度降低。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页重要知识点n谐振条件 在并联谐振回路中L-1/C=0，即容抗等于感抗。n谐振频率 并联谐振回路的谐振频率：n幅频特性曲线 并联谐振回路输出电压的幅值与输入信号频率的关系曲线。n品质因数Q 评价谐振回路损耗大小的参数，Q越大，损耗越小，选频特性越好。n阻抗变换电路 当信号源内阻、负载电阻较小时，为了减小信号源和负载对回路的影响，常采用变压器、电感分压器和电容分压器的阻抗变换电路进行阻抗变换。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页n放大器的调谐电压增益 放大器谐振回路的谐振频率等于输入信号频率时放大器的电压增益。n放大器的通频带 放大器输出回路的 由谐振点最大值1.0下降为 （0.707）时所确定的频带宽度2f，通常用BW0.7表示。n放大器的