Chapter+高频电路基础知识ppt课件

Charpter 1+ 高频电路基础知识,内容： 1.1 串联回路的特性 1.2 并联回路的特性 1.3 串并联阻抗的等效变换 1.4 部分接入耦合与接入系数 1.5 石英晶体谐振器 1.6 其它滤波器,1,1.电路形式：,2.阻抗：,其中：,1.1串联 LC 谐振回路,电抗随频率变化规律： 当 = 0 时, |z| = r， x = 0 ，电流达到最大。 当 0 时, |z| r， 0 ，x 0 呈感性， 0 ，x 0 呈容性，,3.谐振频率：串联回路电流达最大时的频率为之。,2,5.串联回路广义失谐量 ：（衡量回路失谐大小的量）,* 谐振时的感抗或容抗，称之为特性阻抗。用表示,当 0即失谐不大时：,当谐振时： = 0，随失谐的增大， 也增大,4.品质因素Q 谐振时，回路感抗或容抗值与回路电阻R 的比值称之。它表示回路损耗的大小。,3,6.回路电流频率响应与通频带,归一化 ：,电流响应的幅频特性 ：,1）电流响应,电流响应的相频特性 ：,4,2）电流响应的通频带,临界点,5,7.信号源内阻及负载对谐振回路的影响,其中 R为回路本身的损耗，RS为信号源内阻，RL为负载,1）通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值）。,2）把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值，用QL表示。,6,例1 已知串联谐振回路如图。 求：谐振时回路电流和各元件上的电压。,解：,7,串联谐振回路小结,1.电路形式： 2.阻抗： 3.谐振频率： 4.品质因素Q ： 5.串联回路广义失谐量 6.电流的频率响应 7.信号源内阻及负载对谐振回路的影响,8,一般 L r ， 上式可近似为 ：,1.电路形式：,等效并联谐振回路,2.阻抗：,1.2并联回路的特性,9,5.并联回路广义失谐量 ：（衡量回路失谐大小的量）,4. 品质因素Q （谐振时回路感抗值或容抗值与回路电阻r 的比值称为回路的品质因数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。）,3.谐振频率：（并联回路 B=0 时的频率）,图2 4 串联震荡回路及其特性,当 0即失谐不大时：,串、并联回路的 讨论：,10,6. 阻抗随频率变化特性：,当变化时，R 也变化； 当 0时, |Y| G , |Z| 0 呈感性， o ，B 0 呈容性， 当 = 0时,|Y| = G，B = 0达到并联谐振。,11,归一化 ：,幅频特性 ：,相频特性 ：,1）电压的频率响应,7.回路端电压的频率响应及其通频带,12,2）通频带：,13,3）对回路的Q值和通频带的影响：,通频带变宽,8. 信号源内阻及负载对谐振回路的影响,其中G为回路本身的损耗，GS为信号源内阻，GL为负载,2）把接入信号源内阻和负载电阻的Q值叫做有载Q值。用QL表示：,1）通常把没有接入信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q（空载Q值）。,有载Q值小于空载Q值。即：,14,例2 已知并联谐振回路如图。 求：该回路谐振频率和谐振电阻RP； 若此时并入一电阻RL=10k，该回路通频带为多少？ 谐振时端电压及各支路电流为多少？。,解：,解:若此时并入RL,解：,15,1.电路形式： 2.阻抗： 3.谐振频率： 4.品质因素Q ： 5.串联回路广义失谐量 6.阻抗的频率特性： 7.电流的频率响应 8.信号源内阻及负载对谐振回路的影响,并联回路的特性,16,1.3 串并联阻抗的等效变换,所谓等效就是指电路工作在某一频率时，不管其内部的电路形式如何，从端口看过去其阻抗或者导纳是相等的。,因等效,故：,17,因为等效，串联电路有载品质因数与并联电路的有载品质因数相等：,等效互换 关 系 为：,当 Q 很高（大于10或者更大）时， 则有:,18,几种常见抽头振荡回路,1.4 部分接入耦合与接入系数 1. 耦合形式,19,2. 等效变换分析,根据能量等效原则：,-以信号源电路部分接入为例,20,阻抗由低抽头端向高抽头端转换时，等效阻抗提高1/p2 倍。,p讨论：,2）,4）部分接入电路作用： 减小外电路影响 阻抗匹配,1）,电感抽头耦合时，,3)电容分压耦合时，,21,根据能量等效原则：,-负载电路的部分接入,22,题3图,习题3： 图示电路为一等效电路， 其中 L = 0.8H， Q0100， C = 5pF， C120pF， C220pF ，R10k， RL 5k 。 求：画全并联等效电路；计算回路谐振频率 ；计算该电路的有载QL 。 该回路带宽为多少？通带临界点处会产生多大相移？,解: (1) 等效电路如图,(3)：,(4)：,(5)：,通带临界点处=1，,(2)：,23,电阻R1的接入系数:,等效到回路两端的电阻：,端电压:,回路端电压为,输出电压为,解: 忽略了回路本身固有损耗, 可认为 Q0。 等效电路如图, 回路电容为,回路谐振角频率:,回路工作在谐振状态,例4 抽头回路由电流源激励,试忽略回路本身的固有损耗, 求回路两端电压u(t)和输出电压u1(t) 。,24,1) 石英晶体振谐器的构成与振谐原理,沿着不同的轴切下，有不同的切型：X切型、Y切型、AT切型、BT、CT,2) 石英晶体振谐器的符号和等效电路,C0：静态电容， Lq：动态电感， Cq：称动态电容， rq：称动态电阻.,1.5石英晶体滤波器 （参教材P88）,4) 石英晶体振谐器的阻抗特性,3) 石英晶体振谐频率,C0 Cq， p 比q 稍大，两频差很小。,25,等效电感Lq特别大、一般可从几十毫亨到几亨甚至几百亨；等效电容Cq特别小，其电容量一般10-3PF量级； rq动态电阻值一般几欧至几百欧。石英晶体的Q值为：,5) 石英晶体振谐器的特点,Q很大，一般在105 一106量级。普通LC电路无法比拟。,C0电容量一般在几PF。 ，则 。这意味着等效电路中的接入系数 p 很小，因此外电路影响很小。,26,1. LC耦合电路,由两个以上 LC 单谐振电路采用不同耦合方式组合而成。,常用的两种耦合回路,电感耦合回路,电容耦合回路,耦合回路幅频特性,1.6 其它滤波器：,27,2、LC集中选择性滤波器：,LC集中选择性滤波器可分为低通、高通、带通和带阻等形式。,28,3.陶瓷滤波器 利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器.这种陶瓷片的两面用银作为电极，经过直流高压极化之后具有和石英晶体相类似的压电效应。,1)符号及等效电路,2) 陶瓷滤波器电路 四端陶瓷滤波器：将陶瓷滤波器连成如图所示的形式，即为四端陶瓷滤波器。图(a)由二个谐振子组成的滤波器;图(b)由五个谐振子组成四端滤波器。谐振子数目愈多，滤波器的性能愈好。,3)优点： 容易焙烧，可制成各种形状；适于小型化；且耐热耐湿性好。 它的等效品质因数QL为几百，比石英晶体低但比LC滤波高。,29,4.声表面波滤波器 SAWF（Surface Acoustic Wave Filter）,是一种以铌酸锂、石英或锆钛酸铅等压电材料为衬底（基体）的一种电声换能元件。,1）结构与原理： 在经过研磨抛光的极薄的压电材料基片上，用蒸发、光刻、腐蚀等工艺制成两组叉指状电极，其中与信号源连接的一组称为发送叉指换能器，与负载连接的一组称为接收叉指换能器。当把输入电信号加到发送换能器上时，叉指间便会产生交变电场。,2）符号及等效电路,3）特点 工作频率高，中心频率在10MHz1GHz之间，且频带宽，相对带宽为0.5%25%。 尺寸小，重量轻。动态范围大，可达100dB。 由于利用晶体表面的弹性波传送，不涉及电子的迁移过程，所以抗辐射能力强。 温度稳定性好。 选择性好，矩形系数可达1.2。,30,建议本章从以下方面去小结：,1. LC回路的电路形式、特点、作用；有哪些重要参数。 2.串并变换、部分接入等效的方法与公式 3. 各类电子器件应用于高频时有何特点 4.石英晶体振子的等效电路形式、特点、作用； 5.其它滤波器件的特点、作用,31,思考题：,1. LC回路串联谐振的特点是什么？在电路中有何作用？ 2. LC回路并联谐振的特点是什么？在电路中有何作用？ 3. 当LC 串联谐振回路在谐振于fo时，回路阻抗 且为 ；失谐时阻抗 ；当ffo时呈 性，ffo时 性。 4.当LC 并联谐振回路在谐振于fo时，回路阻抗 且为 ；失谐时阻抗 ；当ffo时呈 性，ffo时 性。 5.在普通收音机的输入回路中，靠改变 来选台？自动调谐选台用 代替可变电容器来调谐选台，该电路应于电视机的高频头。 6. LC组成一个并联谐振回路，谐振频率 ，把它串联在电路中就能阻止信号通过的频率为 ，把它并联在电路中，信号最易通过的频率为 。,7.部分接入等效变换： R R； G G； X X； B B； L L ； C C ； I I ； U U 。,32,思考题：,8.如某电台的调频广播频率为99.3MHz，LC选频网络只要让该频率通过就可以接收到该电台了，此话对么？ 9. 石英晶体谐振器工作在 时的等效阻抗最小。 10. 石英晶体与电感并联，串联谐振频率，并联谐振频率。,11. 试定性分析题图2所示电路在什么情况下呈现串联谐振或并联谐振状态。,33,习题1：有一简单串联振荡回路的回路电感C=5 pF,信号源频率为fs = 10MHz 时回路谐振, 信号源电阻 RS=50，负载电阻RL=50。 求： (1) 试计算回路线圈的电感值； (2) 若谐振时线圈品质因数为Q0 =100, 试计算回路有载QL; (3) 若信号源电压为1V，则各元件电压为何? (4) 计算回路通频带,题1图,34,习题2：有一单并联振荡回路的回路电容C=51 pF, 信号源中心频率为 fs = 10MHz，RL=10K 求：(1) 试计算谐振时所需电感值; (2) 若线圈品质因数为Q=100, 试计算回路谐振电阻; (3) 若信号源输出电流为1mA，则各支路电流为多少? (4) 计算其通频带；若想增宽通频带可采取何措施？,题2图,习题3：图示电路为一等效电路, 其中 L=0.8H, Q0100, C=5pF, C120pF， C220pF ，R10k， RL5k 。 求：画全并联式等效电路；计算回路的谐振频率 ；计算该电路的有载QL 。,题3图,35,下节课内容:,Charpter 2 高频小信号放大器,请先预习 复习低频小信号放大器,36,