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高频电子线路知识点整理
第二章选频网络
.基本概念
咼频电子线路重点
,就是选出需要的频率分量和滤除不需要的频率分量。
1
)+感抗(wL)
©C
阻抗的模把阻抗看成虚数求模二•串联谐振电路1
1.谐振时,(电抗)Xh'oL_打&=0
=R,电流最大
2.当w 是感性; 3.回路的品质因素数差大小等于外加电压的 所谓选频(滤波) 电抗(X)=容抗( oL1Rco0CR Q倍,相位相反 1 阻抗=电阻(R)+j电抗(•丄一——) 国C ,电容、电感消失了,相角等于0,谐振频率: 」0二LC,此时|Z|最小 0,X<0阻抗是容性;当w>wo时,电压超前电流,相角大于0,X>0阻抗 (除R),增大回路电阻,品质因数下降,谐振时,电感和电容两端的电位 1 1jQ(——-0«o越大,曲线越尖,选频作用越明显,选择性越好 4.回路电流与谐振时回路电流之比 -二NDei—(幅频),品质因数越高,谐振时的电流越大,比值) CO 5.失谐△w=w(再加电压的频率)-W。 (回路谐振频率),当w和wo很相近时,2-E=X/R=QX2^w/wo是广义失谐,回路电流与谐振时回路电流之比N「)二 0.7 1二 曲+匕2—^2— w2-wi为通频带,W2,w1为边界频率/半功率点,广义失谐为土1 2込飞—0 品质因数越高,选择性越好,通频带越窄 LR 7. 8.通频带绝对值2f07- 6.当外加电压不变,w=w1=w2时,其值为1/V2, = Q通频带相对值2"0.7 Q 9•相位特性 屮=一arctanQ— 二-arctan Q越大,相位曲线在wo处越陡峭 10.能量关系 电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量,消耗能量的只有损耗 回路总瞬时储能 电阻。 w=wLwC二丄CQ2Vsm2sin2‘t-CQ2Vsmcos2-CQ2Vsm 2222 1Vsm112 wR=2n2n? CQVsm -2、,20 -1Q,所以Q=2冗回路储能表示回路或线圈中的损耗。 2nQ所以Q冗每周期耗能 回路一个周期的损耗 122 一CQVSm二2 2n—CQVsm2 2 就能量关系而言,所谓“谐振”,是指: 回路中储存的能量是不变的,只是在电感与电容之间相互转换;外加电动 势只提供回路电阻所消耗的能量,以维持回路的等幅振荡,而且谐振回路中电流最大。 wLWC Wr 11. 电源内阻与负载电阻的影响 QL: +昱: 臣 RR 三.并联谐振回路 1•一般无特殊说明都考虑wL>>R,Z” 1 1 jC-- L」.L CR 反之Wp=V: 1/LC-(R/L)2]=1/VRC1-Q2 2.丫(导纳)=CR —+jcoCI电导(G)= L-況丿 1 3.谐振时B=C0,•'p二 coLp 4.品质因数QppL1 CR L 回路谐振电阻Rp= 电纳(B)=国C \lc RaUpC(乘Rp) RpCRpL 5.当w 1 . ©L丿 L =QpWpL=Qp/WpC CR (看电纳) 与串联不同 Q倍,相位相反 6信号源内阻和负载电阻的影响 Qp 1上电 RsRl 由此看出,考虑信号源内阻及负载电阻后, Ql=灼pL(Gp+Gs+Gl厂 Rp Qp- BpL pL 品质因数下降,并联谐振回路的选择性变坏,通频带加宽。 四.串并联阻抗等效互换 1.并联T串联 2 R_ Rs_22 Rpx2 2.串联t并联 Rp~RsQ2Xp=Xs 3.抽头式并联电路 为了减小信号源或负载电阻对谐振回路的影响,信号源或负载电阻不是直接接入回路,而是经过一些简单的变换电 路,将它们部分接入回路。 Xs 2 RpXp r2Xp Q=Rp/Xs Q=Xs/Rs + Rl R. RlVl b) a) Vl RLV c士 b) Rl 考虑接入后等效回路两端电阻和输出电压的变化 第三章高频小信号放大器 一■.基本概念 1.高频放大器与低频放大器主要区别: 工作频率范围、频带宽度,负载不同; 低频: 工作频率低,频带宽,采用无调谐负载;高频: 工作频率高,频带窄,采用选频网络 2.谐振放大器又称(调谐)/高频放大器: 靠近谐振,增益大,远离谐振,衰减 3.高频小信号放大器的主要质量指标 1)增益: (放大系数) VoPoVoPo A-Apo代=20log」Ap=10log」 ;.VipPiypP (2—3dB,0.5—(-3dB) 2)通频带1 增益下降到时所对应的频率范围为2」f07 3)选择性2Q 从各种不同频率信号的总和(有用的和有害的)中选出有用信号,抑制干扰信号的能力 a)矩形系数Kr01,=竺0丄或Kr0.01=3°01 2也f0.72^f0.7 Kt1,滤除干扰能力越强,选择性越好 b)抑制比表示对某个干扰信号fn的抑制能力 4)工作稳定性不稳定引起自激 5)噪声系数 二•晶体管高频小信号等效电路与参数 1•形式等效电路(网络参数等效电路) h参数系 输出电压、输入电流为自变量,输入电压、输出电流为参变量z参数系 输入、输出电流为自变量,输入、输出电压为参变量 y参数系(本章重点讨论) 输入、输出电压为自变量,输入、输出电流为参变量 _Ao Avn 输入导纳yi 正向传输导纳 Ii ■ Vi yf V2zz0 _I2"v! (输出短路) 输出导纳 (放大倍数下降到0.1或0.01) y。 (输入短路) yr V2$ (输出短路) yfe越大,表示晶体管的放大能力越强; yreyfe =_L■ V2Vlre越大,表示晶体管的内部反馈越强。 yreyfeV Av 反向传输导纳 yfe Y=yie。 八e…— y°e+Ylyie+YsV1yoe+Yl 缺点: 虽分析方便,但没有考虑晶体管内部的物理过程,物理含义不明显,随频率变化参考书本62页例题 2•混合 优点: 缺点: 3•混合 yie=gie+joCieyfe=|yfe|^$fe 4.晶体管的高频参数 1)截止频率fB 1fP 放大系数B下降到B0的 2)特征频率飞fT当B下降至1时的频率 3)最高振荡频率fmax晶体管的功率增益为1时的工作频率注意: f>fmax后,GpVl,晶体管已经不能得到功率放大。 Yo=yoe n等效电路 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 分析电路不够方便。 n等效电路参数与形式等效电路y参数的转换 yoe=goe+jcoCoeyre=|yre|Z$re 1 —2的频率 ff二f厂丐T,当Bo>>1时,f 频率参数的关系: fmax- rj\p\ A 、 Lj 卞/ 三•单调谐回路谐振放大器 4.片 £ A 负较% 1.电压增益 谐振时A0 2.功率增益 Po Apo话=(Avo) =P1P2yfe PlP2yfe Gp 2gie2 gie1 Gp-P;g°e1-Pfgie2 匹配时 (Avo)max yfe 1)如果设LC调谐回路自身元件无损耗,且输出回路传输匹配 那么最大功率增益为Ap0maxyfe— 4gie1goe1 2)如杲LC调谐回路存在自身损耗,且输出回路传输匹配 Gp=0 22P19oe1=P2gie2 Gp式0 22卫goe1=p2gie2 引入扎入损耗心=回路无损耗时的输出功率(Pi)/回路有损耗时的输出功率(P') (其中釘爭■佥有◎' (1 1 Ql)2Q0) 那么最大功率增益为Apomax= 2 Ql2 (1)4gie1goe1Q0 yfe (1-丁)2二(1-为2AP0max Qo 此时的电压增益为(Avo)max Ql I——(1-T 2.g°1gi2Q0 |yfe| 3.通频带与选择性 2銜07=_直(通频带) Ql 选择性无论Q值为多大,其谐振曲线和理想的矩形相差甚远,选择性差( Kr01>>1) 4.级间耦合看书76页例题 四•多级单调谐回路谐振放大器.. 1.放大器的总增益Av=AZ1A2宀代n=代1" 2.m级放大器的通频带 2可0.7「2m-1f0「2矗-12・讦0.7单级 Ql 五.谐振放大器的稳定性 1•稳定系数 (其中g2=g1g2)如果s=1,放大器可能产生自激振荡; 如果S>>1,放大器不会产生 自激。 S越大,放大器离开自激状态就越远,工作就越稳定。 一般要求S=5~10 2•单向化 什么是单向化: 讨论如何消除yre(反向传输导纳)的反馈,变“双向元件”为“单向元件”为什么单向化: 由于晶体管内存在y「e的反馈,所以它是一个“双向元件”引起放大器工作的不稳定。 如何单向化: 1)失配法 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配;晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。 的过程。 。 作为放大器工作时,y「e的反馈作用可能 注意: 失配法以牺牲增益为代价换取稳定性的提高。 2)中和法(不做讨论) 六.放大器中的噪声 1•内部噪声的来源于特点 由元器件内部带电粒子的无规则运动产生,大多为有不同频率点上能量相等的随机噪声) 2•电阻热噪声 功率谱密度S(f)=4kTR噪声电压的均方值 {其中k-1.381023J/K,波尔兹曼常数 白噪声(在整个频域内,功率谱密度均匀分布的噪声;亦即: 所 22 Vn=4kTRfn噪声电流的均方值in=4kTG」fn T为绝对温度(=摄氏温度+273),单位为K R(或G)为■"': fn内的电阻(或电导)值,单位为Q} 3•晶体管噪声 1) 2) 3) 4) 热噪声: 主要存在于(基区体电阻)内 散粒噪声(主要来源) 分配噪声 闪烁噪声(1/f噪声) 白噪声 4.场效应管的噪声(比晶体管低得多) 1)热噪声: 由漏、源之间的等效电阻产生;由沟道内电子不规则运动产生。 2)散粒噪声: 由栅、源之间PN结的泄漏电流引起。 3)闪烁噪声 七.噪声系数的表示和计算 1.信噪比 有用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值TPs/Pn=S/N=SNR信号功率/噪声功率2•噪声系数: Fn反映了信号经过放大后,信噪比变坏的程度 P./P. 输入信噪比与输出信噪比的比值Fn里巴 FSo/Pno输出噪声Pn。 =Pn0I+Roil=Pni'Ap+Pn0II 分贝Fn(dB)=10lgFn Fn(dB) Fn=1010 输入端的噪声经放大后在输岀端呈现的功率 放大器自身的噪
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