北京邮电大学《通信电子电路》第2章_高频放大电路(2)_唐恬

通信电子电路——高频放大电路(2)北京邮电大学——信息与通信工程学院唐恬[e-mail]2009-2010学年第2学期2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)2本次教学内容2.3小信号谐振放大电路总结2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)3本次教学重点2.3节都很重点。2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)42.3小信号谐振放大电路——综述小信号谐振放大器主要用于接收机，起选频、放大作用：负载：具有谐振或选频特性放大器工作状态：甲类放大选频放大选频集中选择滤波器集成宽带放大器fAv(f)f00分类：分散选频、集中选频2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)52.3小信号谐振放大电路——主要技术指标小信号谐振放大电路的主要技术指标包括：谐振增益、通频带、选择性、矩形系数、稳定性、噪声系数fAv(f)f0Av00.707Av00.1Av0BW0.7BW0.10M(f)=Av(f)/Av0通信电子电路中宽带与窄带的定义2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)62.3.1分散选频小信号谐振放大电路——LC谐振回路选频特性并联谐振回路端电压以及谐振时端电压为：以V0为参考值，可得归一化频率特性：1S0SCrjCLLLCrIVVI200001()1()arctanMMQQ其中称为广义失谐：ξ00Q2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)72.3.1分散选频小信号谐振放大电路——LC谐振回路选频特性依据上页公式作图可见：频率特性曲线与Q和相对值ω/ω0有关Q越大，幅频曲线越陡峭：选择性增强，通频带变窄Q越大，相频曲线越陡峭。在ω0附近相频特性近似呈线性，可构成线性移相电路2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)82.3.1分散选频小信号谐振放大电路——LC谐振回路选频特性谐振回路选频特性的数字表征：3dB带宽BW0.7：20dB带宽BW0.1:矩形系数(可见是定值，与回路参数无关，由此也可以看出通频带与选择性的矛盾)：2001121Q00000.70,22/HLHLffffffQQBWfffQ0.109.9/BWfQ0.70.1/0.1DBWBW因Q1，推导中假定了：0020022009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)92.3.1分散选频小信号谐振放大电路——单调谐回路、并联谐振负载以单级放大电路为例：iV2bR1bRbCeReCTC12L45LY0VCCV3iV11y21iyV22yC12345LY0VL121inyVCGCC02VnL11213/nNN24513/nNN2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)102.3.1分散选频小信号谐振放大电路——单调谐回路、并联谐振负载单调谐谐振放大电压增益表达式如下：121inyVCGCC02VnL11213/nNN24513/nNN0122120000()|()||()|()1()arctanCviLALVnnyRAVQQ其中：0001/,/CLCCCLCQRLCR则谐振增益为：0012210122100()|()||()|LvvCCQnnyRnnyCAA2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)112.3.1分散选频小信号谐振放大电路——单调谐回路、并联谐振负载单调谐并联谐振负载回路总结：放大性能(谐振增益)通过改变电阻改变QL时，谐振增益与QL成正比。通过改变电容、电感改变QL时，谐振增益不变级间电容Cb‘c会造成严重影响，因此只做定性计算选频性能只取决于谐振负载的选频特性(3dB带宽，选择性等放大器选频特性数字表征由谐振负载决定)0012210122100()|()||()|LvvCCQnnyRnnyCAA2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)122.3.1分散选频小信号谐振放大电路——多级放大电路简单地，多级放大电路即是将n级单调谐回路级联总增益：总选择性：3dB带宽：20dB带宽：总矩形系数：0f0fnMn增加()[()]nvnvAA21/1nnnMM1/00.721nLfBWQ100.11001nLfBWQ1/1/0.7210.11001nnBWDBW结论n变大时，BW0.7、BW0.1降低，选择性增强，矩形系数增大(其增大不是线性的，上限值约0.39)另一重要结论为保持多级级联后通频带不变，总增益将急剧下降2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)132.3.1分散选频小信号谐振放大电路——参差调谐电路以双参差调谐为例：将2级单调谐放大器调谐在信号中心频点附近两个不同频点上，组成参差调谐电路。该电路中两个单调谐放大器幅频特性互相补偿，虽然降低了增益，但是展宽了通频带Δf1=Δf2=f0/2QL时，幅频特性具有最平坦特性。0f1f2ff2f1f()vAf0ff()vAf2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)142.3.1分散选频小信号谐振放大电路——参差调谐电路每组参差调谐电路的选择性为：m=2时BW0.7为1.12f0/QL，可见比单级放大电路通频带还宽。利用三参差调谐还可进一步扩展通频带m级双参差调谐放大器的谐振增益情况？如何理解p58第4段内容？424M00.72LfBWQm组参差调谐电路的选择性为：424mmM1/400.7221mLfBWQ0.32D2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)152.3.1分散选频小信号谐振放大电路——双耦合谐振回路作为负载参考p58定义的耦合系数k，耦合因数=kQ有归一化频率特性：1C1L2V2C2LM1VSRSILR1C1L2V2C2L1VSRSILRMC2222()1()(1)4ttmZMZ当=1时，矩形系数约为0.34，大于单谐振回路。若保持不变，矩形系数与Q无关2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)162.3.1分散选频小信号谐振放大电路——双耦合谐振回路作为负载实际放大器常取=1或略大于1iV2bR1bRbCeReCT1C1LLY0VCCV2C3C2LM2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)17总结——谐振放大电路简单比较单调谐双调谐双参差调谐三参差调谐通频带较窄，多级时变窄很快较宽与双调谐近似性能更好选择性较差，多级时增加不多较好。D=0.34制作结构简单，制作方便制作、调整比较复杂制作较简单，但要求调整精确调整困难场合要求不高的场合要求通频带较宽的场合2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)182.3.1集中选频小信号谐振放大电路分散选频谐振放大电路的缺点：晶体管输入输出阻抗变化的影响晶体管结电容的影响安装调整麻烦，不适合大量生产和不易集成化集中选频的小信号谐振放大电路由宽带线性放大电路和集中选择性滤波器构成：集中选择滤波器集成宽带放大器2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)192.3.1集中选频小信号谐振放大电路——陶瓷滤波器由锆钛酸铅压电陶瓷材料(简称PZT)制成，器件符号和等效电路图如下：0CqLqCqr()a()b12sqqfLC000112qpsqqqCffCCCLCC三端陶瓷滤波器连接图及符号如下：()a()b特点是：Q值高，矩形系数高，工艺一致性差，通频带不够宽，工作频率较低2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)202.3.1集中选频小信号谐振放大电路——声表面滤波器(SWAF)特点：体积小、重量轻、工作频率高，尤其适合于高频、超高频工作。通频带宽，频响曲线一致性好，制造简单声表面波滤波器的结构及信号传递过程：声表面波滤波器的中心频率与通频带等性能决定于压电晶体及在其表面形成的叉指换能器的指条数目、疏密和长度等结构参数压电基片输入电信号负载AB吸声材料2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)212.3.1集中选频小信号谐振放大电路——集成宽带放大电路实例输入23186输出74EEVCCV调零端1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T1CM2CM3CM4CM5CM6CM2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)222.3.1集中选频小信号谐振放大电路——设计时的注意事项选择性滤波器和宽带集成放大电路的位置：通常情况下，先滤波后放大追求低噪声系数时，放大-滤波-放大关于电源的滤波(去耦)：避免寄生反馈(由Cb’c引起)L直流电源芯片的电源管脚小容值电容大容值电容2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)23总结放大器指标谐振增益BW0.1/BW0.7(通频带)选择性矩形系数单调谐双调谐双参差调谐级联(分散选频小信号谐振放大)阻抗归一化选择性MBW0.1/BW0.7(通频带)矩形系数211M0.70/LBWfQ0.1DnnMM带宽缩减系数：1/21n当η=1时，D约为0.34424M0.702/LBWfQmmMM带宽缩减系数：41/21m集中选择性滤波+宽带集成放大=集中选频小信号谐振放大2009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)24作业2.3.1，该题增加一问：不改变其他元件参数情况下，若r变大，将对f0和BW0.7产生何种影响？2.3.22.3.32009-2010学年第2学期通信电子电路——高频放大电路(2)25谢谢！