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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
所谓选频(滤波)
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
电抗(X)=容抗(
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)X='丄一蔦6
=R,电流最大
2.当w 3.回路的品质因素数差大小等于外加电压的 0L1 R0CR Q倍,相位相反 1 阻抗=电阻(R)+j电抗(•丄一丄)©C ,电容、电感消失了,相角等于0,谐振频率: ''^: 7lc,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 N'jJe(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W0很相近时,2二「、E=X/R=QX2^w/w0是广义失谐,回路电流与谐振时回路电流之比N「)二 6.当外加电压不变,w=w1=w2时,其值为1/V2, 0.7=2_' 1=1 w2-wi为通频带,W2,w1为边界频率/半功率点,广义失谐为土1 0 7.-2E07- Q 8.通频带绝对值2f07- ,品质因数越高,选择性越好,通频带越窄 Q通频带相对值0.7 Q 9•相位特性 R =-arctanQ 10.能量关系 f、 =-arctanE Q越大,相位曲线在W0处越陡峭 go国」 0Q 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 =wLwC=1CQ2V,WR=2n£習 电阻。 sm2sin2‘t1CQ2Vsmcos2tCQ2Vsm 22 11 冗二CQVsm2 ■02 回路储能 所以Q=2n储能一表示回路或线圈中的损耗。 每周期耗能 回路一个周期的损耗 〔CQP =_2 2ngcQVsm? 2 就能量关系而言,所谓“谐振”,是指: 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 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 11. 3LDD RR 三.并联谐振回路 L C 1.一般无特殊说明都考虑wL>>R,Z1 RjL CR 1、 CR f1\ +j U电导(G)= L 电纳(B)= 咛』与串联不同 反之Wp=V: 1/LC-(R/L)2]=1/VRC1-Q2 2.Y(导纳)=CR L 3•谐振时B=•C0, ©L 4.品质因数Qp丄二」 R(0pCR(OpL •‘p: 回路谐振电阻Rp= 讥「C(乘Rp) =QpWpL=Qp/WpC CR 5.当w Q倍,相位相反 (看电纳) ql_1 Qp COpL(Gp+Gs+Gl: 1++i IRsRl丿 6信号源内阻和负载电阻的影响 由此看出,考虑信号源内阻及负载电阻后, Qp十」 wpLWpL 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 ‘RpXp R= Rpx2 2•串联t并联 2 Rp~RsQXp=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 _RpXp 22 r2Xp Q=Rp/Xs Q=Xs/Rs + V c丄 RlVl a) b) Rlv a) ■I V 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 Rl —■.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)代乂 Vi 2)通频带增益下降到 3)选择性 A丄 pp(2—3dB,0.5—(-3dB) 宁时所对应的频率范围为2商°7= 2 A=20logV0 Ap=10log琴 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 ^矩形系数KW佥或心0八眾 Kt1,滤除干扰能力越强,选择性越好 (放大倍数下降到0.1或0.01) 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 输入导纳yi 正向传输导纳 打 ■ yf V2三 」2 "Vi (输出短路) 输出导纳 y。 (输入短路) yr Vim V2z0 (输出短路) yfe越大,表示晶体管的放大能力越强; YreYfe Y二yie Yo=y°e 1 =■ V2 re越大,表示晶体管的内部反馈越强。 yreyfe 反向传输导纳 yoe+Ylyie+YsV1 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|上$fe 4.晶体管的高频参数 1)截止频率和B=—— 1fP 放大系数B下降到B0的 2)特征频率飞fT当B下降至1时的频率 3)最高振荡频率晶体管的功率增益为1时的工作频率注意: f>fmax后,GpVl,晶体管已经不能得到功率放大。 三•单调谐回路谐振放大器 n等效电路 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 分析电路不够方便。 n等效电路参数与形式等效电路y参数的转换 yoe=goe+jcoCoeyre=|yre|/$re 1 ~2的频率 fT二fB」02 T,当Bo>>1时,fT: " 频率参数的关系: fmax- yoeYl (时尊效电路 输A信石 ] 4T 等效变换 品ft住 1.电压增益 谐振时A0=-P^ 2.功率增益 P。 2gie2 APo仝二(Av。 )2豎 Pgie1 PlP2yfe Gp 22 Gp-P1goe1-P2gie2 匹配时 (Avo)max= yfe 2go1gi2 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AP0max空一 4gie1goe1 2)如果LC调谐回路存在自身损耗,且输出回路传输匹配 "Gp=0 22P1goe1=p2gie2 IO 22口9od=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') (其中加守盏严詰 (1 那么最大功率增益为IAP0max= 3.通频带与选择性 0(通频带) 2 yfe 4gie! goe! =(1-訝漏喰此时的电压增益为(j iax 2%7Ql 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) 1_ Ql)2q0) |yfe| (1-为 2”go1gi2Q0 4.级间耦合看书76页例题 四•多级单调谐回路谐振放大器,,n 1.放大器的总增益Av-A/1・人2・Avnh'A/1 2.m级放大器的通频带 2可0.7」.2m-1‘0「.2m-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”的过程。 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”。 作为放大器工作时,y「e的反馈作用可能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。 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,大多为白噪声(在整个频域内,功率谱密度均匀分布的噪声;亦即: 所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 {其中二 噪声电压的均方值波尔兹曼常数 噪声电流的均方值二 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 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) 1) 2) 3) 4) 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Fnsini 输出噪声Pno输入端的噪声经放大后在输岀端呈现的功率 FSo/Pno -Pn0I'Roil-PniApPn0II 分贝Fn(dB)=10lgFn Fn(dB) Fn=1010 放大器自身的噪声 经放大后在输岀端 呈现的功率 Fn=1 3•噪声温度Ti=(Fn-1)T 4•灵敏度 当系统的输出信噪比给定时, P'si=Fn(kT△fn)(P'o/P'no) 5•等效噪声宽度 6•减小噪声系数的措施 选用低噪声元、器件;正确选择晶体管放大级的直流工作点;选择合适的信号源内阻用合适的放大电路;降低主要器件的工作温度 有效输入信号功率 ===lgP'=lgFn+lg(kT△fn)+lg(P'/P'。 ) P'称为系统灵敏度,与之相对应得输入电压称为最小可检测信号书上116页例题 Rs;选择合适的工作宽度;选 第五章高频功率放大器 —.基本概念 1•谐振(高频)功放与非谐振(低频)功放的比较相同: 要求输出功率大,效率高 不同1: 工作频率与相对频宽不同 不同2: 负载不同 低频功放,采用无调谐负载; 高频功放,一般采用选频网络作为负载;新型宽带功放采用传输线作为负载。 不同3: 工作状态不同 低频功放,工作于甲类(360度)、甲乙类或乙类(180度)(限于推挽电路)状态;高频功放,一般工作于丙类(<180度) 二.工作原理 (某些特殊情况下可工作于乙类)。 E -vcc十 C RB 输出 COS BE 特性 理想化 输出功率 二旦 直流电源提供的直流功率=P= Po 巳Pc P==RPc P=(直流电源供给的直流功率) P。 (交流输出信号功率) PC(集电极耗散功耗) 直流功率: P_=「cch 输出交流功率: 尸严呦 £ =筈士心% 集电扱效率;°1 l.r■/ p-*匚豪cinlI 1二JCCJd)T 集电扱电压利用系数;E卡 *CC 波形系数;g佩)七 三•晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 欠压 临玄压界 结论: 欠压: 恒流, *m变化, P0较小, nc低,Pc较大 过压: 恒压, Icm1变化, Po较小, nc可达最咼 临界: P0取大 nc较咼 (最佳工作状态) 4.Vcc对工作状态的影响 欠压临过压心界 第六章正弦波振荡器 —.基本概念 振荡器: 不需要激励信号,而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用振荡器通常工作于丙类,是非线性的 二.LCR回路中的瞬变现象 回路的衰减系数回路的固有角频率 『-: (R: : : 2 等幅捉蕩 增幅振荡 三.基本工作原理一套振荡回路;一个能量来源; 一个控制设备 四.由正反馈的观点决定振荡的条件 \AF|=1 五.振荡器的稳定与平衡条件 1. 起振平衡 起撮条件]越殆f他小(由弱到强) •叫)+睜(叫》三 2.平衡状态的稳定条件 1)振幅 2)相位 振幅稳定条件: —A0 Mmbom%Q : 0 互感耦仟调隼撮荡器 至感耦存调发屯路 互感耦介调基屯路 2.电感反馈式三端振荡器(哈特莱振荡器 ) (»)腿电番0)零效电瞎 3•电容反馈式三端振荡器(考毕兹振荡器) 书264页例题 4.LC三端式振荡器相位平衡条件的判断准则: 射同集反七•振荡器的频率稳定问题 1•绝对准确度: f= 相对准确度: 旦=f_fo fofo 2•频率稳定度可分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度三种 3•方均根值法: 指定时间间隔内,测得各频率准确度与其平均值的偏差的方均根值来表征 -n 八•石英晶体振荡器(作为电感用) 九•负阻振荡器 (b)井联型负阻振荡器线路 负阻振荡器是把一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振回路相接,以产生等幅振荡 第七章振幅调制与解调 •基本概念 1•调制: 在传送信号的乙方(发送端)将所要传送的信号(f低)“附加”在高频振荡上,再由天线发射出去2•解调: (反调制)也叫做检波 3•调制的原因 从切实可行的天线出发;便于不同电台相同频段基带信号的同时接收;可实现的回路带宽二.检波 三.调幅波的性质 五•斩波调幅 实现的两种电路 1)斩波调幅器 相移法 修正的移相滤波法 n 带通濾波器 {中心频翠叫1) S1(t)二kcos爲 号的变化规律四•平方律调幅 七•高电平调幅 1•集电极调幅 Foe 过压 欠压 hi 2•基极调幅 2.质量指标 p输出低频交流电压振幅二上旦 Ad 3二R R 1)电压传输系数(检波效率) 二—TrKd=COS日 d V 2)等效输入电阻Rid=沁 RC太大 ②负峰切割失真(底边切割失真)
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