丙类高频谐振放大器-工作状态分析
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5
2.1 小信号调谐放大器概述
2.1 小信号调谐放大器概述
问：三个放大器的通频带和选择性曲线如下，哪 个放大器的性能好
7
2.2 单谐振回路－LC谐振回路
电抗、电阻的串并联等效转换
Xs Zp (j ) Rp Xp Zs (j ) Rs
Rs2 X s2 Rp Rs Rs2 X s2 Xp Xs
幅频特性和相频特性曲线
12
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
谐振曲线、通频带、选择性和矩形系数K0.1
回路电压 : V I s Z
S |V |
谐振时： V 0 I s Rp
1 1 2 2 1 (Q )
|V | 0
Z Rp
1 2
0
1 Q 当S 时, 1, ξ 2 Δω 2 ω0
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Biblioteka Baidu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
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
图(a) 自耦变压器 .
图(b)变压器.
N2 p N1
18
2.2单谐振回路－阻抗变换
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
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
2 p
Xp
8
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
由Q值的定义可知：
--电压增益下降3dB或最大值的0.7倍时， 对应的频带宽度;要求大于信号带宽 --从各种频率信号中选出信号的能力,也 即选频电路对无用信号的抑制能力。 输出下降20dB或最大值的0.1倍时对应 的频带宽度
矩形系数：K0.1 BW0.1 / BW0.7 稳定性：温度变化时，AV0, f0，BW0.7 的稳定程度
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：
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
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
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
2 2 ω ω0 0 （＋0 ） （ －0 ） 失谐系数 : ξ＝ ( )Q Q＝ Q ω0 ω 0 0
2 （－0 ） 2 当ω ω0时， Q＝ Q
0
0
Rp Z 2 1 j 1 jQ
Rp
0
幅频特性： Rp Rp Z ＝ 2 2 2 1 1 (Q )
1 Z r j L C
Z( ) ( ) Z( )
Z＝ Rp 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
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
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
2.1 小信号调谐放大器概述
2.1 小信号调谐放大器概述
问：三个放大器的通频带和选择性曲线如下，哪 个放大器的性能好
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2.2 单谐振回路－LC谐振回路
电抗、电阻的串并联等效转换
Xs Zp (j ) Rp Xp Zs (j ) Rs
Rs2 X s2 Rp Rs Rs2 X s2 Xp Xs
幅频特性和相频特性曲线
12
2.2单谐振回路－ LC谐振回路
谐振曲线、通频带、选择性和矩形系数K0.1
回路电压 : V I s Z
S |V |
谐振时： V 0 I s Rp
1 1 2 2 1 (Q )
|V | 0
Z Rp
1 2
0
1 Q 当S 时, 1, ξ 2 Δω 2 ω0
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
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2.1 小信号调谐放Biblioteka Baidu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
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。
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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
图(a) 自耦变压器 .
图(b)变压器.
N2 p N1
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2.2单谐振回路－阻抗变换
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
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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
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
2 p
Xp
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2.2单谐振回路－ LC谐振回路
由Q值的定义可知：
--电压增益下降3dB或最大值的0.7倍时， 对应的频带宽度;要求大于信号带宽 --从各种频率信号中选出信号的能力,也 即选频电路对无用信号的抑制能力。 输出下降20dB或最大值的0.1倍时对应 的频带宽度
矩形系数：K0.1 BW0.1 / BW0.7 稳定性：温度变化时，AV0, f0，BW0.7 的稳定程度
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：
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
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
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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
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2.2单谐振回路－ LC谐振回路
2 2 ω ω0 0 （＋0 ） （ －0 ） 失谐系数 : ξ＝ ( )Q Q＝ Q ω0 ω 0 0
2 （－0 ） 2 当ω ω0时， Q＝ Q
0
0
Rp Z 2 1 j 1 jQ
Rp
0
幅频特性： Rp Rp Z ＝ 2 2 2 1 1 (Q )
1 Z r j L C
Z( ) ( ) Z( )
Z＝ Rp 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
相位特性：
＝ arct g
0
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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
当S 0.1 时,BW0 .1
BW0.707
f0
Q
f0 f 99 9 .95 0 Q Q
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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