射频模拟电路No2第一章1上课讲义.ppt

射频模拟电路No2第一章11-1 谐振电路的基本特性谐振电路的基本特性 v主要内容：主要内容：串并联谐振回路（简单谐振回路）的主要特性两种谐振回路的阻抗互换及抽头变换了解双调谐耦合谐振回路v作用：作用：选频、滤波、作负载、移相网络、相频转换网络 电子科技大学电子科技大学 2 电子科技大学电子科技大学 31-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 1、电路：由信号源、电容、电路：由信号源、电容C、电感、电感L构成构成。2、适用情况：信号源内阻、适用情况：信号源内阻Rs小（恒压源）以及负载电阻小（恒压源）以及负载电阻RL不太大不太大 的情况：的情况：有载品质因数有载品质因数QL不能够太小不能够太小 回路具有较好的选择性！回路具有较好的选择性！其中r：代表电感L的损耗电阻 电子科技大学电子科技大学 41-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 阻抗3、谐振条件：电抗其中：电子科技大学电子科技大学 51-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性(初相角为零初相角为零)模相角回路电流(复数)：设设 电子科技大学电子科技大学 61-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 X 电子科技大学电子科技大学 71-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 若令那么，当时，有此时回路电抗X=0，回路电流最大，电路谐振。因此：称为串联谐振电路的谐振频率 电子科技大学电子科技大学 81-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 定义品质因数：实际工程电路中，总是满足 品质因数反映了回路中平均储能与平均耗能之间的关系 电子科技大学电子科技大学 91-1-1 串联谐振电路的基本特性串联谐振电路的基本特性 谐振时电感、电容两端的电压：电感L：电容C：谐振时电感线圈上的电压大小和电容两端的电压大小均为信号源电压的 倍。因此串联谐振称为电压谐振电压谐振 电子科技大学电子科技大学 101-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 阻抗工程中总是满足 电子科技大学电子科技大学 111-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 其中 电子科技大学电子科技大学 121-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 并联谐振回路的端电压：电子科技大学电子科技大学 131-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 B 电子科技大学电子科技大学 141-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 定义并联谐振回路的谐振电阻 定义并联谐振回路的谐振频率此时，并联谐振回路阻抗为纯电阻，并且其模的值达到最大。电子科技大学电子科技大学 151-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 定义并联谐振回路的品质因数 注意，这些等式成立的条件是：结合 可以得到并联谐振品质因数的几个变形：电子科技大学电子科技大学 161-1-2 并联谐振回路的基本特性并联谐振回路的基本特性 并联谐振时的端电压 谐振时流过电容和电感的电流 谐振时流过电感线圈和电容上的电流大小均为信号源电压的 倍。因此并联谐振称为电流谐振电流谐振电容C：电感L：1-1-3 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 电子科技大学电子科技大学 17品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之间的关系。设设其中其中1-1-3 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 电子科技大学电子科技大学 18电容两端的电压电容两端的电压电容上存储的能量电容上存储的能量电感上存储的能量电感上存储的能量系统存储的总能量系统存储的总能量1-1-3 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 电子科技大学电子科技大学 19电阻消耗的平均功率电阻消耗的平均功率一个周期中电阻消耗的能量一个周期中电阻消耗的能量1-1-3 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 电子科技大学电子科技大学 20系统储能与周期耗能的比系统储能与周期耗能的比因此品质因素因此品质因素进一步将进一步将 代入品质因素的表达式，得代入品质因素的表达式，得1-1-3 品质因数的物理意义品质因数的物理意义 电子科技大学电子科技大学 21 定义特性阻抗 那么那么v品质因素品质因素特征阻抗反映了系统存储能量的能力，而电阻r则反映了系统消耗能量的能力在线圈损耗相同的条件下，Q正比于特性阻抗为了保证高Q值，谐振回路必须保证足够的电感量为了保证电路稳定，谐振回路电容不能太小1-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐 电子科技大学电子科技大学 22为了更好的描述简单谐振电路的频率特性，定义为了更好的描述简单谐振电路的频率特性，定义参数：参数：归一化抑制比归一化抑制比v在串联谐振回路中，归一化抑制比定义为任意频率在串联谐振回路中，归一化抑制比定义为任意频率下的回路电流与谐振时回路电流的比值下的回路电流与谐振时回路电流的比值v在并联谐振回路中，归一化抑制比定义为任意频率在并联谐振回路中，归一化抑制比定义为任意频率下的回路端电压与谐振时回路端电压的比值下的回路端电压与谐振时回路端电压的比值1-1-4归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐串联谐振归一化抑制比串联谐振归一化抑制比 电子科技大学电子科技大学 231-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐并联谐振归一化抑制比并联谐振归一化抑制比 电子科技大学电子科技大学 241-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐 电子科技大学电子科技大学 25串联谐振与并联谐振的归一化抑制比具有相同的形式，串联谐振与并联谐振的归一化抑制比具有相同的形式，为了进一步定义为了进一步定义广义失谐系数广义失谐系数串联谐振广义失谐系数串联谐振广义失谐系数并联谐振广义失谐系数并联谐振广义失谐系数1-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐v归一化抑制比的意义归一化抑制比的意义（幅频）（幅频）适用于任何一种简单的谐振回路只与频率和品质因素有关，其最大值始终为1曲线的锐度只与Q值相关，Q值越大，曲线越尖锐 电子科技大学电子科技大学 261-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐v归一化抑制比的意义归一化抑制比的意义（相频）（相频）任何一种简单谐振回路相频特性一样谐振时回路的电流（电压）相移为零相频特性的陡度与Q值有关，Q值越大，曲线越陡 电子科技大学电子科技大学 271-1-4 归一化抑制比与广义失谐归一化抑制比与广义失谐v广义失谐广义失谐广义失谐与相对频率偏移成正比相频特性的陡度与Q值有关，Q值越大，曲线越陡广义失谐实际上就是回路阻抗虚部跟实部的比 电子科技大学电子科技大学 28 实际工作中工作频率总是接近谐振频率的，实际工作中工作频率总是接近谐振频率的，因此因此 电子科技大学电子科技大学 291-1-4 谐振电路的通频带与选择性谐振电路的通频带与选择性 定义谐振回路的定义谐振回路的3dB带宽为带宽为 定义谐振回路的定义谐振回路的6dB带宽为带宽为 电子科技大学电子科技大学 301-1-4 谐振电路的通频带与选择性谐振电路的通频带与选择性 根据根据3dB带宽的定义，有带宽的定义，有 从而从而3dB带宽带宽 因此因此3 dB带宽与谐振回路品质因素成反带宽与谐振回路品质因素成反比，品质因素越高，比，品质因素越高，3dB带宽越窄带宽越窄 电子科技大学电子科技大学 311-1-4 谐振电路的通频带与选择性谐振电路的通频带与选择性 谐振回路的选择性是谐振回路的选择性是指选择有用信号排除指选择有用信号排除干扰信号的能力干扰信号的能力 定义定义矩形系数矩形系数 电子科技大学电子科技大学 321-1-4 谐振电路的通频带与选择性谐振电路的通频带与选择性v矩形系数是描述谐振回路（滤波器）选频能力的矩形系数是描述谐振回路（滤波器）选频能力的一个重要概念，一个重要概念，Kr1v矩形系数矩形系数Kr越接近于越接近于1，选频能力越好，选频能力越好v对于简单回路，矩形系数与对于简单回路，矩形系数与Q值无关值无关 是一个常数是一个常数 电子科技大学电子科技大学 331-1-5 有载品质因素有载品质因素QL 串联型谐振回路有载品质因数 电子科技大学电子科技大学 341-1-5 有载品质因素有载品质因素QL 并联型谐振回路有载品质因数 1-1-5 有载品质因素有载品质因素QL v有载品质因素有载品质因素有载品质因素QL总是小于空载品质因素Q0由于QL1，那么 电子科技大学电子科技大学 39 电子科技大学电子科技大学 401-1-6 串并联阻抗互换串并联阻抗互换 1-1-7 回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系采用部分接入一方面可采用部分接入一方面可降低信号源内阻及负载降低信号源内阻及负载电阻对谐振回路的影响，电阻对谐振回路的影响，提高回路的有载品质因提高回路的有载品质因素；另一方面也可进行素；另一方面也可进行阻抗匹配。阻抗匹配。电子科技大学电子科技大学 41 电子科技大学电子科技大学 421-1-7 电感抽头时阻抗的变比关系电感抽头时阻抗的变比关系忽略电感忽略电感L1与与L2之间的互感，那么总的电感量之间的互感，那么总的电感量L=L1+L2图图(a)可以看成一个由可以看成一个由L、r、C 组成的串联谐振电路，从组成的串联谐振电路，从而谐振频率而谐振频率 电子科技大学电子科技大学 431-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系于是于是其中其中串联谐振电路串联谐振电路(a)可以用并联谐振电路可以用并联谐振电路(b)来等效电路来等效电路(b)的谐振频率的谐振频率 电子科技大学电子科技大学 441-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系谐振时从端口谐振时从端口ab看进去的阻抗看进去的阻抗谐振时从端口谐振时从端口db看进去的阻抗看进去的阻抗 电子科技大学电子科技大学 451-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系定义定义接入系数接入系数从而谐振时从而谐振时由低抽头(Zab)向高抽头(Zdb)转换时，等效阻抗提高 倍。反之，由高抽头向低抽头转换时，等效阻抗降低至 倍。电子科技大学电子科技大学 461-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系 电子科技大学电子科技大学 471-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系 电子科技大学电子科技大学 481-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系谐振时谐振时因此接入系数因此接入系数 电子科技大学电子科技大学 491-1-7回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系 电子科技大学电子科技大学 501-1-7 回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系 电子科技大学电子科技大学 511-1-7 回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系 电子科技大学电子科技大学 521-1-7 回路抽头时阻抗的变比关系回路抽头时阻抗的变比关系1-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路v简单调谐回路元件少、结构简单，但是矩形系数简单调谐回路元件少、结构简单，但是矩形系数远大于远大于1，选频能力差，选频能力差v使用两个或两个以上的简单谐振回路通过一定形使用两个或两个以上的简单谐振回路通过一定形式的耦合，可以有效提高选频能力，这种回路称式的耦合，可以有效提高选频能力，这种回路称为为耦合谐振回路耦合谐振回路v两个简单调谐回路的耦合谐振回路称为两个简单调谐回路的耦合谐振回路称为双调谐耦双调谐耦合谐振回路合谐振回路 电子科技大学电子科技大学 53 电子科技大学电子科技大学 541-1-8双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路的两种基本形式双调谐耦合谐振回路的两种基本形式互感耦合靠互感耦合靠M，M变化回路谐振频率也变化变化回路谐振频率也变化互容耦合靠互容耦合靠CM，一般，一般CM C1，CM C2，因此因此CM对回路谐振频率影响较小对回路谐振频率影响较小根据耦合程度可分为：强、临界、弱三种种耦合根据耦合程度可分为：强、临界、弱三种种耦合 电子科技大学电子科技大学 551-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路定义定义耦合系数耦合系数其中其中表示耦合元件电抗表示耦合元件电抗表示与耦合元件同性质的初级回路中的总电抗表示与耦合元件同性质的初级回路中的总电抗表示与耦合元件同性质的次级回路中的总电抗表示与耦合元件同性质的次级回路中的总电抗 电子科技大学电子科技大学 561-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路互感耦合：互感耦合：若若则则互容耦合：互容耦合：若若则则且且 电子科技大学电子科技大学 571-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路定义定义耦合因子耦合因子双调谐次级回路的归一化抑制比双调谐次级回路的归一化抑制比1-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路v耦合因子耦合因子 时，归一化抑制比曲线出现两个时，归一化抑制比曲线出现两个值为值为1的峰，并且关于的峰，并且关于 对称，此时双调谐耦合对称，此时双调谐耦合称为称为强耦合强耦合。v耦合因子耦合因子 时，归一化抑制比曲线只有一个峰，时，归一化抑制比曲线只有一个峰，并且其峰值为并且其峰值为1，此时双调谐耦合称为，此时双调谐耦合称为临界耦合临界耦合。v耦合因子耦合因子 时，归一化抑制比曲线也只有一个时，归一化抑制比曲线也只有一个峰，并且其峰值小于峰，并且其峰值小于1，此时双调谐耦合称为，此时双调谐耦合称为弱耦弱耦合合，在实际电路中基本不会出现这种情况。，在实际电路中基本不会出现这种情况。电子科技大学电子科技大学 581-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路 电子科技大学电子科技大学 59v临界耦合的通频带与矩形系数临界耦合的通频带与矩形系数通频带通频带矩形系数矩形系数1-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路 电子科技大学电子科技大学 60v强耦合的通频带与矩形系数强耦合的通频带与矩形系数通频带通频带矩形系数矩形系数1-1-8 双调谐耦合谐振回路双调谐耦合谐振回路 电子科技大学电子科技大学 61v与简单调谐回路相比，双调谐回路与简单调谐回路相比，双调谐回路更宽的通频带更好的矩形系数，也就是更好的频率选择性更多的元件和更复杂的结构第一次作业第一次作业 电子科技大学电子科技大学 621-11-41-51-61-71-9谢谢大家！谢谢大家！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢