高频电子线路_ppt课件

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需要注意: 回路的Q越高,
谐振曲线越尖锐,回 路的B0.707越窄,但其 Kr0.1并不改变。
这说明,对于简单并联谐振回路,回路Q 对回路的通频带和高的选择性的矛盾不能兼顾。
.
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第2章 高频电路基础
1、简单振荡回路 (1)并联谐振回路
并联阻抗: 谐振频率: 品质因数: 并联谐振电阻:
通频带宽与矩形系数: 幅频特性与相频特性:
.
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第2章 高频电路基础
2. 抽头并联振荡回路
在实际应用中,常用到激励源或负载与回路电感或电 容部分连接的并联振荡回路,即抽头并联振荡回路。
作用:实现回路与信号源的阻抗匹配或者进行阻抗变换。
(1)接入系数 p (或称抽头系数):
与外电路相连的那部分电抗 与本回路参与分压的同性质总 电抗之比。
/0C
i2r
1
0Cr
Zp Cr R0并联谐振回路的等效电路?
.
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第2章 高频电路基础
并联谐振回路的等效电路
等效电路
L
并联阻抗:ZP
r
C
j(L
1
)
谐振阻抗:
C
Zp
L Cr
R0
.
23
第2章 高频电路基础
(a)谐振频率 (b)特性阻抗 (c)品质因数
0L10C
L C
用 r 表示
Q0L 1 r 0Cr r
为射频扼流圈 RFC)。
高频等效电路:
电感线圈的损耗:在高频电路中是不能忽略的。
分布电容的影响:在分析一般的长、中、短波频段 电路时,通常可以忽略。
.
9
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
3、高频电感
高频等效电路:
如何表示高频电感的损耗性能?
Q0
L
r
品质因数 Q
Q 定义:高频电感器的感抗与其串联损耗电阻之比。
(2)矩形系数 K r0.1
衡量谐振回路幅频特性接近矩形的程度。
分析: ①理想矩形
Kr0.1
B0.1 B0.707
B0 .1B0.7 0 7
②并联谐振回路
Kr 0 .1 1
B0.1
102 1 f0 Q
Kr0.1 102 1
结论: 单谐振回路的选择性很差。
.
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第2章 高频电路基础
Q Kr0.1 B0.707 三者关系
.
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第2章 高频电路基础
并联谐振回路幅频特性 求通频带宽:
B
.
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第2章 高频电路基础
求矩形系数:
并联谐振回路 幅频特性
Kr0.1
B0.1 B0.707
0.1
B0.707
B0.1
.
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第2章 高频电路基础 当 考 虑 到 信 号 源 内 阻 R s 及 负 载 R l 对 回 路 的 影 响 时
高频电路中的元件主要是电阻器、电容器和 电感器,它们都属于无源的线性元件。
高频电路中的有源器件主要是二极管、晶体 管和集成电路,完成信号的放大、非线性变换等
功能。
.
2
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
一、高频电路中的元件 1、高频电阻
高频等效电路:
CR为分布电容,LR为引线电感,R为电阻。
(1)并联谐振回路
L
并联阻抗:ZP
r
C
j(L
1
)
(a)谐振频率
C
0
1 LC
1
f0 2 LC
(b)特性阻抗
0L10C
L C
.
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第2章 高频电路基础
L
并联阻抗:ZP
(a)谐振频率
r
C
j(L
1)
C
i
(b)特性阻抗
0L10C
L C
(c)品质因数
谐振条件下,回路储存能量与消耗能量之比。
(d)谐振阻Q抗i2i2Q Lr0Lr0Lr0L01CrQri2
2
f012C106 2f052C330
将f0=fs=10 MHz代入, 得
L5.0u 7 (2) 回路谐振电阻和带宽。由式(2 — 12)
R0Q 0L102 01705.0 710 63.1 8140
3.8 1k
.
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第2章 高频电路基础
回路带宽为
B f0 100kHz Q
(3) 求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。 设回路上
iS
RS C
Rp
L RL
并 联 谐 振 回 路 的 有 载 Q 值 : 空载Q值:
QL
Rs
// R0 //
oL
RL
QO
二者关系:
QL
1
Q0 GS GLR0Βιβλιοθήκη oLG0.
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第2章 高频电路基础
例 2-1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载,信 号中心频率fs=10 MHz,回路电容C=50 pF,
试计算所需的线圈电感值。 (1) 若线圈品质因数为Q=100,试计算回路谐振电阻
.
16
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
一、高频振荡回路
是高频电路中应用最广的无源网络,它是构成高频 放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件。
完成功能:
阻抗变换、信号选择与滤波、相频转换和移相
等功能,并可直接作为负载使用。
下面分简单振荡回路、抽头并联振荡回路和耦合振荡 回路三部分来讨论。
.
30
第2章 高频电路基础
—— 谐振回路的两个重要参数 B0.707 (1)通频带 B0.707
又称3dB通频带,或半功率点通频带。
Kr0.1
定义:阻抗幅频特性下降为谐振值(中心频率处)的
1
2 时对应的频率范围。
计算: ZP 1 1
R0 12 2
得到:
1 B0.707
2f
f0 Q
.
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第2章 高频电路基础
阻抗相角: 相位特性:
Z arctan
.
29
第2章 高频电路基础
分析相频特性: Z arctan
① 当 > 0 时,即 0
Z 0 并联LC回路呈容性画。出感幅性频特性曲线:
② 当 < 0 时,即 0
Z 0 并联LC回路呈感性。
③ 当 =0 时,即 0
容性
回路谐振,呈纯电阻。
相频特性曲线呈负斜率特性, Q值越高曲线越陡峭。
分布电容和引线电感越小,表明电阻的高频特性越好。
.
3
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
1、高频电阻 频率越高,电阻器的高频特性表现越明显。
一般地,
➢ 金电属阻膜器电的阻高比频碳特膜性电与阻制的作高电频阻特的性材要料好、,电而阻碳的膜 封装电形阻式比和线尺绕寸电大阻小的有高密频切特关性系要。好;
及回路带宽。 (2) 若放大器所需的带宽B0.7=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?
.
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第2章 高频电路基础
L102 (2)12 f02C
将f0以兆赫兹(MHz)为单位, C以皮法(pF)为单位, L以 微亨(μH)为单位, 上式可变为一实用计算公式:
L( 1)2
需要在回路上并联7.97 kΩ的电阻。
.
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第2章 高频电路基础
(2)串联谐振回路 串联谐振回路是与并联谐振回路对偶的电路,
其基本特性与并联谐振回路呈对偶关系,通频带、 矩形系数与并联谐振回路相同。
电路组成:
电抗特性:
.
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第2章 高频电路基础
(2)串联谐振回路 阻抗的幅频特性:
归一化电流的幅频特性:
.
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第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
1、简单振荡回路
组成: 振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成
的回路。
作用: 具有谐振特性和频率选择作用,这是它在高
频电子线路中得到广泛应用的重要原因。
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第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
1、简单振荡回路
(1)并联谐振回路 (2)串联谐振回路
➢ 表面贴装(SMD)电阻比普通电阻的高频特性要好;
➢ 小尺寸的电阻比大尺寸电阻的高频特性要好。
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4
第2章 高频电路基础
电阻R随频率增高而增加,这主要是集肤效应 的影响。所谓集肤效应是指随着工作频率的增高, 流过导线的交流电流向导线表面集中这一现象,当 频率很高时,导线中心部位几乎完全没有电流流过, 这相当于把导线的横截面积减小为导线的圆环面积, 导电的有效面积较直流时大为减小,电阻r增大。工 作频率越高,圆环的面积越小,导线电阻就越大。
高频电路中的基本电路主要有:
高频振荡(谐振)回路 高频变压器 谐振器与各种滤波器
完成功能: 信号的传输、频率选择及阻抗变换等功能。
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第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
本节主要内容: 一、高频振荡回路
1、简单振荡回路 2、抽头并联振荡回路 3、耦合振荡回路
二、高频变压器和传输线变压器 三、石英晶体谐振器 四、集中滤波器
第2章 高频电路基础
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件 2.2 高频电路中的基本电路 2.3 电子噪声及其特性 2.4 噪声系数和噪声温度
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1
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
一、高频电路中的元件
高频电路中使用的元器件与在低频电路中使 用的元器件基本相同,但要注意它们在高频使用 时的高频特性。
并联电阻为R1, 并联后的总电阻为R1∥R0, 总的回路有 载品质因数为QL。 由带宽公式, 有
QL
f0 B
此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故
回路总电阻为
Q L 20
.
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第2章 高频电路基础
RR 00RR 11 Q0L2021075.071066.37k
R16R.0376.3R077.97k
(1)目前通用型的宽带集成放大器,工作频率可达 一二百兆赫兹,增益可达五六十分贝, 甚至更高。 用于高频的晶体管模拟相乘器,工作频率也可达一 百兆赫兹以上。
(2)专用集成电路(ASIC): 集成锁相环、集成调频 信号解调器、单片集成接收机以及电视机中的专用 集成电路等。
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14
第2章 高频电路基础
2.2 高频电路中的基本电路
Q 值越高,表明该电感器的储能作用越强,损耗越小。
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第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
二、高频电路中的有源器件
主要是:
二极管
晶体管
集成电路
完成信号的放大、非线性变换等功能。
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第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
1、晶体二极管
主要用于检波、调制、解调及混频等非线性变换 电路中,工作在低电平。
并联回路谐振时的电流、电压关系
谐振时IL、IC与 I 的关系: IL IC QI
结论:通过电感线圈的电流 IL 或电容器的电流 IC 比外部电流 I 大得多。
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第2章 高频电路基础
(1)并联谐振回路
分析并联回路在谐振频率附近的阻抗特性:
L
ZP
r
C
j(L
1
)
因为 R0 1C LrjQ(R0r2 CQ o ) 0LQ/0C
.
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第2章 高频电路基础
(1)并联谐振回路
谐振特性:
振荡回路的阻抗在某一特定频率上具 有最大或最小值的特性称为谐振特性。
并联阻抗:(r jL) 1
Zp
r
jL
jC
1
jC
( 当Lr时 ) L
C
谐振条件:r
j
(L
1
C
)
当 回 路 总 电 抗 X = 0 时 , 回 路 呈 谐 振 状 态
.
20
第2章 高频电路基础
.
7
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
2、高频电容
电容器阻抗特性 阻 抗
f
频率
每个电容器都有一个自身谐振频率。
① f工作 f谐振 :电容器呈正常的电容特性, ② f工作 f谐振 :电容器等效为一个电感。
.
8
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
3、高频电感 主要用作谐振元件、滤波元件和阻隔元件(称
用 R0表示
Q R0
0L
R00C
(d)谐振阻抗 R0C Lrr2Q0LQ/0C
.
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第2章 高频电路基础
并联回路谐振时的电流、电压关系 ①流过 L 的电流是感性电流,它落后于回路两端电压90°。 ②流过 C 的电流是容性电流,超前于回路两端电压90°。 ③流过R0的电流与回路电压同相。
.
25
第2章 高频电路基础
目前双极型小信号放大管,工作频率可达几千兆赫兹, 噪声系数为几分贝。
小信号的场效应管也能工作在同样高的频率,且噪声更 低。
②高频功率放大管
要求除了增益外,要有较大的输出功率。
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第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
3、集成电路(IC)
用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成 电路少得多,主要分为通用型和专用型两种。
高频中常用二极管: ①点接触式二极管、表面势垒二极管(又称肖特基二极管)。
特点:它们的极间电容小、工作频率高。 ②变容二极管
特点:电容随偏置电压变化。
.
12
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
2、晶体三极管与场效应管(FET)
高频晶体管有两大类型:
①小信号放大的高频小功率管
要求:增益高和噪声低;
.
5
第2章 高频电路基础
2.1 高频电路中的元器件
2、高频电容
高频电路中常常使用片状电容和表面贴装电容。
高频等效电路:
电感LC为分布电感或(和)极间电感。
电在阻高R频C为电极路间中绝缘,电电阻容,的它损是耗由于可两以导忽体略间不的计介质,的但非如 理果想到(非了完微全波绝波缘段)所,致电; 容中的损耗就必须加以考虑。
定义广义失谐量:o
2Q2Qf
0
f0
.
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第2章 高频电路基础
广义失谐量:
2Q 0
并联阻抗:
ZP 1
R0
jQ(
0 )
R 1
0
j
分析:
0
当 = 0 时,ZP 达最大值:R0
阻抗模值:
ZP
R0
1 2
阻抗相角: Z arctan
.
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第2章 高频电路基础
阻抗特性: 阻抗模值:
ZP
R0
1 2
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