高频选频放大器

1 Z r 1 j (CR p ) Lp Z( ) ( )
Rp
π 2
( ) ( ) 0
π 2
π 2
Z( )

0
π 2

(a) 串联谐振回路的阻抗特性
(b) 并联谐振回路的阻抗特性
单/双LC,晶体、陶瓷、声表面波滤波器
谐振系统的作用：
选择有用信号，抑制干扰
3
2.1 小信号调谐放大器概述
典型的小信号谐振放大器
共射单回路谐振放大器
2.1 小信号调谐放大器概述
主要技术指标
Vo 谐振增益： 电压增益： AVo Vi
f fo
通频带：BW0.7 选择性：BW0.1
14
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
LC串联谐振回路
L r C
(1) 回路总阻抗：
Z
I
1 Z r j L C (2) 谐振频率：
LC串联谐振回路
0
1 LC
(3) 回路Q值(空载):
(4) 通频带：
Q
0 L
r
f0 BW0.7 Q
15
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
16
2.2单谐振回路－阻抗变换
信号源内阻及负载对谐振回路的影响
等效
图(a )
图(b)
（b）图中： RT RS // RP // RL QL RT 0 L Q0
CT CS C CL
1 0 ' LCT
0
17
2.2单谐振回路－阻抗变换
(1)接入系数 p 定义为接入电压V2与回路总电压V1的比值
35
2.4 单管小信号谐振放大器
接入系数(折合到全回路两端)
N12 p1 N13
利用等效电路分析,可得
为了增大Av0, 要求负载电阻大。 而谐振电阻取决于回路空载Q值, 且成正比。
N 45 p2 N13
Av0与p1、p2有关, 而p1和p2会影响回路有载Q值，并进一步影响通 频带,所以p1与p2的选择应全面考虑, 选取最佳值。
2.4 单管小信号谐振放大器
1.输入信号频率为LC谐振频率时，谐振回路呈现很大的纯电阻，放大器 增益最大（放大器增益与负载成正比） 2.信号频率偏离谐振频率，回路失谐，阻抗变小，放大器增益减小 3.放大器放大谐振频率附近的信号，抑制其他信号，为选频放大器 4.工作频率高，所以旁路电容的容量较小（相比较低频放大工作时）
BW 2 f0 Q
BW0.1 2 4 99
f0 Q
K0.1 3.15
K0.1(单谐振回路 ) 9.95
28
2.3 耦合谐振回路
电容耦合谐振回路
传输阻抗Zt的幅频特性曲线
29
2.4 单管小信号谐振放大器
小信号谐振放大器概述
线性放大器：线性模型的等效电路分析法 窄带放大：负载为谐振回路 调谐放大器和频带放大器
R 60103 QL 47.8 6 6 0 L 2 10 20010 f0 106 BW 20.92KHz. QL 47.8
25
2.3 耦合谐振回路
单谐振回路存在选择性和通频带的矛盾 解决：两个单谐振回路耦合
(a)互感耦合谐振回路 (b)电容耦合谐振回路 两种常见的耦合谐振回路
当S 0.1 时,BW0 .1
BW0.707
f0
Q
f0 f 99 9 .95 0 Q Q
13
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
BW0.707 f0 Q
BW0 .1
f0 9.95 Q
BW0.1 K 0.1 9.95 BW0.707
LC回路的Q越高，谐振曲线越尖锐，选择性越好， 但通频带却越窄 通频带与选择性 矛盾
实际放大器的设计是要在满足通频带和选择性的前提下, 尽可能提高电压增益。
Rp
ω0＝
1 LpC
Q＝Rp / 0 Lp Rp0C
1 0 L p 0 C
Z ( j ) 1 ＋j (
Lp C
Rp

特性阻抗 (谐振时, 容抗或感抗值 )
Rp 1 j
0 )Q 0
ω ω0 失谐系数 : ξ＝ ( )Q ω0 ω
10
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
2
V2 RL
2
V1 RL'
2
2
V2 V1 RL RL'
图( e)'
RL ' (
V1 2 R ) RL L V2 p2
20
2.2单谐振回路－阻抗变换
求CS’和IS’
同理 : C s' p Cs , ' pI I
2 s s
2.2单谐振回路－阻抗变换
例 : 下图中电容分压式并联 谐振电路。信源内阻 Rg 5 KΩ， 负载 RL 100K，r 8，L 200H，C1 140pf， C 2 1400pf，求谐振频率 f 0和通频带 BW。
U p 2 U 1
1 C j C 2 1 C2 I k j C I k
图(d) 电容分压式
CC 总电容 : C 1 2 C1 C2
p
C1 C1 C2
19
2.2单谐振回路－阻抗变换
(2)负载阻抗的部分接入
R L吸收功率: R 'L吸收功率:
图(e )
相位特性：
＝ arct g
0
11
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
Z Rp 1 (Q 2
0
)2
Q↑
＝ arctg( Q
2
0
)
谐振时， - 回路纯电阻，为最大值RP - 回路端电压达最大值； - 电感和电容交换能量，与 信号源没有能量交换
0时，回路呈感抗 0时，回路呈容抗
ω0 L 2π 106 200106 Q0 157 r 8
C1 p 0.091 C1 C2 5 103 Rg' 2 604kΩ 2 p 0.091 Rg
24
Rp rQ0 8 1572 197KΩ
2
2.2单谐振回路－阻抗变换
R Rg'//Rp //RL 60KΩ
31
2.4 单管小信号谐振放大器
Y参数等效电路
小信号放大，工作于线性区 窄带信号
b
b I
＋
c I
＋
c
b
b I
＋ yie
c I
＋
c
b U
e －
c U
－ e
b U
e －
c yreU
b yfeU
yo e
c U
－ e
(a)
(b )
受控电流源yreUc表示输出电压对输入电流的控制作用（反 向控制）。yre越大, 表示晶体管的内部反馈越强。
第二章 高频选频放大器
通信工程
高频选频放大器：窄带 本章主要内容
小信号调谐放大器
接收设备 窄带高频小信号放大 → 谐振回路
高频功率放大器
发送设备 丙类谐振功率放大器 丁类谐振功率放大器
2
2.1 小信号调谐放大器概述
作用：
选频+放大
电路组成：
谐振系统＋放大器
谐振系统的形式：
R X
2 p 2 Rp
2 p
Rp
R X
2 p
2 p
Xp
转换后电抗元件的性 质不变，即电感转换 后仍为电感，电容转 换后仍为电容。
9
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
并联谐振回路
Z( j ) 1 1 1 j (C ) Rp L p
＝ Rp 1 j (CR p ) L p
Rs2 X s2 Rp Rs Rs2 X s2 Xp Xs
Rs Xs
2 Xp
无功功率 X s R p Q 有功功率 Rs Xp
R p (1 Q 2 ) Rs 1 X p 1 2 X s Q
当Q>>1时
R p Q 2 Rs X p Xs
耦合系数
k
M L1 L2
C0 k (C C1 C0 C2 C0 ) C
26
2.3 耦合谐振回路
频率特性分析
互感耦合谐振回路
互感耦合等效电路
耦合因数
kQ

输出电流I2的幅频特性曲线
27

输出电流I2的幅频特性曲线 ＜1，松耦合，通频带窄，峰值小 ＞1，强耦合，出现双峰，谐振时出现凹陷，越大，凹陷越大，带 宽更大，但通带内曲线起伏对信号有影响。当凹陷处值小于0.707时 失去应用价值 ＝1，临界耦合，接近理想曲线，最佳工作状态
超外差收音机中频放大器465KHz,电视机图像中频 放大器38MHz,伴音中频放大器为31.5MHz
主要要求：
对有用信号增益高； 选择性好； 工作稳定可靠
30
2.4 单管小信号谐振放大器
晶体管混合参数等效电路
构成反馈通道，集电极负载随频率变化时，反馈也剧 烈变化，从而严重影响放大器的频率特性
类似也可得：
(a )
2 Xp
(b )
2 Rp
Z p Rp // jX p Z s Rs jX s
R X
2 p
2 p
Rp j
R X
2 p
2 p
Xp
Rs Xs
2 Xp
R X
2 p 2 Rp
2 p
Rp
R X
2 p