《通信电路》1-4(沈伟慈)第5讲.ppt
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1.3.71.3.7接收灵敏度接收灵敏度接收灵敏度是指接收机正常工作时,输入端所必须得到的最小信号电压或功率。
灵敏度越高,能够接收到的信号越微弱。
设灵敏度电压为EA,接收天线等效电阻为RA,参照式(1.3.9)和(1.3.10),则接收机输入端额定信噪比为假设正常工作时接收机输出额定信噪比D=Pso/Pno,则有所以结结论论:
(1):
(1)灵敏度主要取决于接收机内部噪声NF的大小。
NF越小,则EA越小,灵敏度越高。
(2)
(2)超外差式接收机的灵敏度一般在0.11V之间。
1.41.4反馈控制电路反馈控制电路l反馈控制电路是一种自动调节电路,它可以通过负反馈的方式,改善和提高电子系统的性能指标,或者实现某些特定的技术要求。
l在通信系统中,反馈控制电路是一种不可缺少的组成部分。
1.反馈控制分类(根据控制对象参量的不同):
l自动增益控制AGCAGC电路用于小信号放大器和功率放大器之中,可以使输出信号的振幅或功率稳定或满足一定的要求.(ch2)(ch3)(ch6)l自动频率控制AFCAFC电路可以在调幅接收机中稳定中频,也可以在调频振荡器中稳定载频,或者在调频接收机中改善解调质量.(ch7)l自动相位控制APCAPC电路又称为锁相环(PhaseLockLoop,简称PLL)电路,它的应用更为广泛。
(ch8)2.反馈控制原理反馈控制电路的组成如图所示。
在反馈控制电路中,误差信号提取电路、控制信号发生器、可控器件和反馈网络四部分构成了一个负反馈闭合环路。
注意:
(1)误差信号提取电路可以是电压比较器、鉴频器或鉴相器三种,所以对应的r(t)和f(t)可以是电压、频率或相位参量。
(2)误差信号e(t)和控制信号c(t)一般是电压。
可控器件的可控制特性一般是增益或频率,所以输出信号y(t)的量纲是电压、频率或相位。
(3)根据参考信号的不同状况,反馈控制电路的工作情况有两种。
.参考信号r(t)不变(恒定为0)假定电路已处于稳定状态,输入信号x(t)恒定为x0,输出信号y(t)恒定为y0,误差信号恒定为e0。
现由于输入信号x(t)或可控器件本身的特性发生变化,导致输出信号y(t)发生变化,产生一个增量y,从而产生一个新的反馈信号f(t),经与恒定的参考信号r0比较,必然使误差信号发生变化,产生一个增量e。
误差信号的变化将使可控器件的工作状况发生变化,从而使y(t)变化的方向与原来变化的方向相反,也就是使y减小。
经过不断循环反馈,最后环路达到新的稳定状态,输出y(t)趋近于原稳定状态0。
结论:
反馈控制电路在这种工作情况下,可以使输出信号y(t)稳定在一个预先规定的参数上。
.参考信号r(t)变化由于r(t)变化,无论输入信号x(t)或可控器件本身特性有无变化,输出信号y(t)一般均要发生变化。
从y(t)中提取所需分量并经反馈后与r(t)比较,如果二者变化规律不一致或不满足预先设置的规律,则将产生误差信号,使y(t)向减小误差信号的方向变化,最后使y(t)和r(t)的变化趋于一致或满足预先设置的规律。
结论:
这种反馈控制电路可使输出信号y(t)跟踪参考信号r(t)的变化。
章末小结章末小结l串并联等效转换lLC谐振回路的选频特性串/并联谐振回路lLC谐振回路的阻抗变换特性l集中选频网络l电噪声电阻热噪声晶体管/场效应管噪声额定功率PA/噪声额定功率PnA噪声系数NF等效输入噪声温度e接受灵敏度EAl反馈控制电路作业作业1:
lP.28习题:
1.1、1.3、1.4、1.6、1.7、1.9第二章高频小信号放大器2.1概述2.1.1高频小信号放大器的特点2.1.2高频小信号放大器的分类2.1.3高频小信号放大器的质量指标2.1.4晶体管的高频小信号等效电路2.2谐振放大器2.3宽频带放大器2.1概述1.高频小信号放大器的特点高频小信号放大器的特点频率较高频率较高中心频率在几百KHZ到几GHZ小信号小信号信号较小,工作在线性范围内(甲类放大器)2.高频小信号放大器的分类高频小信号放大器的分类l按所用的器件:
按所用的器件:
晶体管(BJT)、场效应管(FET)、集成电路(IC)l按频谱宽度:
按频谱宽度:
窄带放大器和宽带放大器l按电路形式:
按电路形式:
单级放大器和级联放大器l按负载性质:
按负载性质:
谐振放大器和非谐振放大器,谐振放大器是采用谐振回路作负载的放大器,具有放大、滤波和选频的作用。
3.高频小信号放大器的质量指标高频小信号放大器的质量指标1)增益增益(放大系数)电压增益Au=Uo/Ui功率增益Ap=Po/Pi分贝表示:
Au=20log(Uo/Ui)Ap=10log(Po/Pi)2)通频带通频带放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时,所对应的频率范围称为放大器的通频带,用BW=2f0.7表示。
2f0.7也称为3分贝带宽。
l为什么要求通频带?
为什么要求通频带?
放大器所放大的一般都是已调制的信号,已调制的信号都包含一定谱宽度,所以放大器必须有一定的通频带,让必要的信号频谱分量通过放大器。
l与谐振回路相同,放大器的通频带决定于回路的形式和回路的等效品质因数Qe。
此外,放大器的总通频带,随着级数的增加而变。
并且通频带愈宽,放大器增益愈小。
3)选择性选择性从各种不同频率的信号的总和(有用的和有害的)中选出有用信号,抑制干扰信号的能力称为放大器的选择性。
选择性常采用矩形系数矩形系数来表示。
l什么叫矩形系数?
按理想情况,谐振曲线应为一矩形。
为了表示实际曲线接近理想曲线的程度,引入“矩形系数”,它表示对邻道干扰的抑制能力。
4)工作稳定性:
工作稳定性:
指在电源电压变化或器件参数变化时以上三参数的稳定程度。
为使放大器稳定工作,必须采取稳定措施,即限制每级增益,选择内反馈小的晶体管,应用中和中和或失配方法失配方法等。
5)噪声系数:
噪声系数:
放大器的噪声性能可用噪声系数表示:
NF=输入信噪比/输出信噪比NF越接近1越好在多级放大器中,前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用,因此要求它的噪声系数应尽量小。
结论:
l以上这些质量指标,相互之间即有联系又有矛盾。
增益和稳定性是一对矛盾,通频带和选择性是一对矛盾。
l应根据需要决定主次,进行分析和讨论。
4、晶体管的高频小信号等效电路晶体管的高频小信号等效电路l形式等效电路(网络参数等效电路)包括:
Y参数、h参数、z参数、s参数等效电路l混合混合型型等效电路(物理模拟等效电路)1)晶体管的晶体管的Y参数等效电路参数等效电路以共发射极接法的晶体管为例,将其看作一个四端口网络,如下图所示l相应的参数方程为(其中两个电压为自变量,两个电流为因变量)晶体管共发射极Y参数等效电路l四个Y参数:
输入导纳yi输出导纳yo正向传输导纳yfe反向传输导纳yrel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)lyfeUb表示输入电压对输出电流的控制作用(正向控制)lyfe越大,表示晶体管的放大能力越强;yre越大,表示晶体管的内部反馈越强。
lyyrere的存在对实际工作带来很大危害的存在对实际工作带来很大危害,是谐振放大器自激的根源,同时也使分析过程变得复杂,因此应尽可能使其减小或削弱它的影响l晶体管的参数可以通过测量得到晶体管的参数可以通过测量得到根据参数方程,分别使输出端或输入端交流短路,在另一端加上直流偏压和交流测试信号,然后测量输入端或输出端的交流电压及交流电流的振幅和相位,将这些测量值代入式Y参数方程中就可求得四个导纳参数。
所以,Y参数又称为短路导纳参数.l通过查阅晶体管手册也可得到各种型号晶体管的参数通过查阅晶体管手册也可得到各种型号晶体管的参数为了分析方便,晶体管参数中输入导纳和输出导纳通常可写成用电导和电容表示的直角坐标形式直角坐标形式,而正向传输导纳和反向传输导纳通常可写成极坐标形式极坐标形式,即yie=gie+jCieyoe=goe+jCoeyfe=|yfe|feyre=|yre|re图中,若c、e极之间接有负载YL,现利用Y参数推导晶体管b、e极之间的输输入入导导纳纳YYii。
因为Ic=-YLUc,代入式(2.2.1)后,经过整理,可求得此时晶体管的输入导纳:
结论结论:
由于反向传输导纳反向传输导纳yreyre的存在,晶体管输入导纳不仅与yie有关,还与其他Y参数和负载有关。
2)混合混合参数等效电路参数等效电路(物理模拟等效电路物理模拟等效电路)l把晶体管内部的物理过程用R、C表示。
用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是混合参数等效电路。
l混合参数等效电路也叫做物理模拟等效电路物理模拟等效电路晶体管共发射极混合型等效电路b:
有效基极bb:
基区体电阻be:
发射结电阻re折合到基极回路的等效电阻bc:
集电结电阻ce:
集电极发射极电阻Cbe:
发射结电容Cbc:
集电结电容(反馈交流电压,导致自激!
)m:
晶体管跨导l集电结电容Cbc跨接在输入、输出端之间,构成双向传输元件,因此使电路的分析更加复杂。
l利用“密勒效应密勒效应”对电路进行化简晶体管的集电结工艺电容,相当于内部在基极和集电极之间并联了一个电容(即图中所描述的Cbc),该电容会影响器件的频率特性;并且从be两端看进去,跨接在bc之间的电容和一个并联在be两端的、电容值为CM的电容等效,这就是“密密勒效应勒效应”。
gm是晶体管跨导RL是考虑负载后的输出端总电阻CM称为密勒电容(2.3.1)另外,由于rce和rbc较大,一般可以将其开路,这样,利用密勒效应后的简化高频混合型等效电路如图2.3.2所示。
图2.3.2简化混合型等效电路
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