高频电子线路2-1(2012)

第二章高频小信号放大器第一节概述一、高频小信号放大器的功能1.高频：放大器的工作频率在几百KHz~几百MHz，必须考虑放大器件的极间电容。2.小信号：放大器的输入信号小，放大器件在线性范围内工作。3.功能：高频小信号放大器的功能是对微弱高频信号进行不失真放大。二、高频小信号放大器的分类1.按频带宽窄分：窄带放大器和宽带放大器。2.按负载性质分：谐振式放大器和非谐振式放大器三、高频小信号放大器的主要技术指标1.电压增益Au和功率增益Ap：输入功率输出给负载的功率输入电压输出电压iopiouppAuuA2.通频带定义：放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的宽度。常用来表示7.02f0uuAA10.7077.02ff0f0.7HLBWffAu/Au010.7070.1fLf0fHBW0.7BW0.1理想实际f图2.1谐振放大器的幅频特性曲线3.矩形系数（选择性）：(1)选择性：选取有用信号抑制无用信号的能力。(2)矩形系数：表征选择性的一个参量,其定义为7.01.01.022ffKr(3)理想放大器的频率响应特性曲线为矩形，矩形系数等于1。0uuAA10.7077.02ff0.11.02f(4)实际放大器与矩形有差异，矩形系数大于1。0uuAA10.7077.02ff0f0.11.02f(5)矩形系数表示实际曲线接近矩形的程度。矩形系数越小，选择性越好。第二节高频电路的基础知识一、滤波器的分类按频率特性分：低通、高通、带通、带阻按所用器件分：有源滤波器、无源滤波器按处理信号分：模拟滤波器、数字滤波器、抽样数字滤波器。二、LC串并联谐振回路的特性（一）电感线圈的高频特性高频电路中电感元件的损耗不能忽略，等效电路中应考虑损耗电阻LQ0Lr0Lg0电感电感的两种等效电路0000001LQgQLr，（二）电容线圈的高频特性：损耗电阻小可忽略（三）LC串联谐振回路LCr0等效电路(1)阻抗：)1(0CLjrZ(2)谐振频率：LC10(3)空载品质因数：0002020rLrILIQ谐振时有功功率谐振时无功功率+-)(jU)(jI(4)串联负载后：LCr0rLLrrr0)1(CLjrZ阻抗:有载品质因数：rLQL0+-)(jU)(jILCLC串联谐振回路(7)频率特性：)(11)()(000LjQjIjI(5)回路电流：)1()(CLjrUZUjI(6)谐振电流：rUjI)(0模：20020)(11)()(LQII)()(0II01LQ2LQ21LLQQ幅频特性相角：)(arctan)(00LQ0相频特性)(2LQ1LQ21LLQQ品质因数越大，曲线越尖锐，通频带越小，选择性越好LC串联谐振回路的补充内容：一、阻抗：jseZjXrCLjrZ)1(1、电抗:CLX1容性时感性时纯阻时,,,0002、阻抗模的幅频特性：2002022)()(1)1(rLrCLrZs0时，阻抗模最小。故LC串联谐振回路常用来消除噪声，也称陷波器。二、通频带公式：2020020)211)(11)()(LLQQII（则00000002020002))(2())((时，有当由通频带定义：10.7077.020)()(0II注：此通频带定义同样适用于并联谐振回路LQff07.02,2,21)()(07.00LQII得令三、负载的影响有载品质因数：LLrrLQ00空载品质因数：000rLQLCr0rL有载通频带LQff07.02空载通频带007.02Qff可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、选择性变差。且负载越大，品质因数下降越严重，故串联谐振回路适宜带小负载。例1：已知LC串联谐振回路的00,5,5.1,100QLrMHzfpFC和试求谐振时电阻解：，得：由LCf2102.2120rLQ)(6.11210100)105.12(1)2(1122620uHCfL例2：某电感线圈L在MHzf10时测得80,30QuHL。试求与L串联的等效电阻r。36.28010310102660000QLrrLQ得：由解：（四）LC并联谐振回路(1)导纳：222022200000)()()()(1LrLCBLrrGjBGCjLjrY(3)谐振频率：)/(1111)(10020020LCQQLrLCpp时，(2)空载品质因数：000210210rLrILIQ有功功率无功功率LCr0等效电路LCLC并联谐振回路+-)(jI)(jU1I(4)谐振电阻RpLCr0等效电路LCR0并联等效电路2Y1Y22200001)(),()(:LrrGjBGY已知LjCjRY1102020020022200021)1()(1rQrQrLrGRYY由LQrLrQRrLQ0002200200000:代入上式得将LQRRp000:谐振电阻LRrLQ00000:注意比较(5)并联负载后：gRRRRRLL100有载品质因数：CRLRRULUQL00202/)/(有功功率无功功率LCR0LCR并联电路RL+-)(jI)(jU导纳：)](1[)1(00LjQgLCjgY谐振频率：)/(10LCp(6)频率特性：)](1[:00LjQgY已知YZ1)(arctan)()(100002LLQQRZZ0R幅频特性0相频特性)(220时，阻抗模最大，故LCR并联电路常作选频器且Q越大,曲线越尖锐,通频带越小,选择性越好。(6)负载的影响有载品质因数RRRRRLRQLLL00,空载品质因数LRQ000有载通频带LQff07.02空载通频带007.02Qff可见：负载使品质因数下降、通频带变宽、选择性变差。且负载越小，品质因数下降越严重，故并联谐振回路适宜带大负载。LC串并联相比较例3：已知LC并联谐振回路的电感L在MHzf30时测得100,10QuHL，试求谐振频率MHzf300时的C和并联谐振电阻pR解：pFFLfC14.28)(1014.28101)10302(1)2(11262620)(85.181011030210066000kLQRRp例4：已知LCR并联谐振回路，谐振频率MHzf100,电感L在，并联电阻KRQuHL10,100,30试求回路谐振时的电容C,谐振电阻和回路的有载品质因数LQ时测得MHzf10pR解：等效电路如下：pFFLfC43.84)(1043.84103)10102(1)2(1)1(1262620LCR0等效电路R（2）)(85.181031010210066000kLQR)(534.600kRRRRRp66.341031010210534.6)3(6630LRQpL例5：LCR并联谐振回路如下图，已知谐振频率为,100,4,1000QuHLMHzfkR4，试求：(1)通频带(2)若要增大通频带为原来的2倍，还应并联一个多大的电阻。7.02f)(12.2510410102100)1(66000kLQR)(450.300kRRRRR解：等效电路如下：LCR0等效电路R74.131041010210450.36630LRQL)(728.0)(10728.074.13101026607.0MHzHzQffL若要求通频带增大一倍,则有载品质因数应减小一倍87.621LLQQ(2)设并联电阻为R对应的R应减小一倍)(725.121kRR)(45.3)(108.28911)11(1160kRsRRRRRR例6：AM调幅广播的频段范围为535kHz~1605kHz,设计一个选频网络，其中L固定,C可调,现有两种可调电容，C1变化范围为12pF~100pF,C2变化范围为15pF~450pF,问:为覆盖整个波段,应选哪个电容。解：35351605minmaxff由题意，93015450,933.812100,9,21min2max2min1max1minmaxCCCCCCLCf而应有根据可见应该选择电容C2例7：已知L1+L2=400uH,要求过滤输入电压中的二次谐波分量2w,同时保证输出基波分量w，问L1和L2应该怎样取值分析：滤除2w要利用串联谐振的陷波器作用，故L2C串联电路应谐振于2w.保留w要利用并联谐振的选频作用，故总的LC并联电路应谐振于w解：3)(1,2121212LLCLLCL由,40011uHLL又uHLuHL100,30021