高频电子线路chap3.6.ppt

3.6 滤波器的其他形式3.6.1 LC集中选择性滤波器集中选择性滤波器3.6.2 石英晶体滤波器石英晶体滤波器3.6.3 陶瓷滤波器陶瓷滤波器3.6.4 表面声波滤波器表面声波滤波器3.6.2 石英晶体滤波器 为了获得工作频率高度稳定、阻带衰减特性十为了获得工作频率高度稳定、阻带衰减特性十分陡峭的滤波器，就要求滤波器元件的品质因数分陡峭的滤波器，就要求滤波器元件的品质因数很高。很高。LC型滤波器的品质因数一般在型滤波器的品质因数一般在100200范围范围内，不能满足上述要求。内，不能满足上述要求。石英谐振器的品质因数石英谐振器的品质因数可达几万甚至几百万，可达几万甚至几百万，因而可以构成工作频率稳定度极高、阻带衰减特性因而可以构成工作频率稳定度极高、阻带衰减特性很陡峭、通带衰减很小的滤波器。很陡峭、通带衰减很小的滤波器。3.6.2 石英晶体滤波器l.压电效应和压电振荡压电效应和压电振荡 在石英晶体两个管脚加交变在石英晶体两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称产生交变电场，上述物理现象称为为压电效应压电效应。通常，压电效应并不明显通常，压电效应并不明显。但是，当交变电场的频率为某但是，当交变电场的频率为某一特定值时，机械振动和交变电场的振幅骤然增大，产生共振，一特定值时，机械振动和交变电场的振幅骤然增大，产生共振，称之为称之为压电振荡压电振荡。图图图图 3.6.2 3.6.2 石英谐振器的符号石英谐振器的符号石英谐振器的符号石英谐振器的符号和基频等效电路和基频等效电路和基频等效电路和基频等效电路3.6.2 石英晶体滤波器2.石英晶体的等效电路和振荡频率石英晶体的等效电路和振荡频率 当石英晶体不振动时，可等效为一个平当石英晶体不振动时，可等效为一个平板电容板电容C0，称为静态电容；其值决定于晶片称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积，一般约为几几十的几何尺寸和电极面积，一般约为几几十pF。当晶片产生振动时，机械振动的惯性等当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感效为电感Lq，其值为几，其值为几mH几十几十H。晶片的弹性等效为电容晶片的弹性等效为电容Cq，为，为0.010.1pF，因此因此Cq C0。晶片的摩擦损耗等效为电阻晶片的摩擦损耗等效为电阻rq，约为，约为100，理想情况下理想情况下rq=0。图图图图 3.6.2 3.6.2 石英谐振器石英谐振器石英谐振器石英谐振器基频等效电路基频等效电路基频等效电路基频等效电路3.6.2 石英晶体滤波器 当等效电路中的当等效电路中的Lq、Cq、rq支路产生串联谐振支路产生串联谐振时，该支路呈纯阻性，等效电阻为时，该支路呈纯阻性，等效电阻为R，谐振频率，谐振频率 此时，整个网络的阻抗等于此时，整个网络的阻抗等于R并联并联C0的容的容抗，因抗，因R C0的容抗，故可近似认为整体也呈的容抗，故可近似认为整体也呈纯阻性，等效电阻为纯阻性，等效电阻为R。当当f f s时，串联支路呈容性，石英晶体呈容性。时，串联支路呈容性，石英晶体呈容性。当当f f s时，时，L、C和和R支路呈感性，在某一频率将与支路呈感性，在某一频率将与C0产生产生并联谐振，石英晶体又呈纯阻性，谐振频率并联谐振，石英晶体又呈纯阻性，谐振频率3.6.2 石英晶体滤波器由于由于CqCq,它的接入系数它的接入系数p Cq/C0很小，大大减小了加到晶体两端的外很小，大大减小了加到晶体两端的外部电路元件对晶体的影响。部电路元件对晶体的影响。3.6.2 石英晶体滤波器4.石英晶体滤波器的应用石英晶体滤波器的应用 工作于串联谐振与并联谐振之工作于串联谐振与并联谐振之间的狭长感性区，电感是频率的函间的狭长感性区，电感是频率的函数，且随频率增加而剧烈增加，从数，且随频率增加而剧烈增加，从而遏制频率的进一步增加。而遏制频率的进一步增加。O 容性容性 容性容性 感感性性 4作电感用作电感用它具有很高的它具有很高的Q值。值。4工作于串联谐振状态工作于串联谐振状态注意：注意：一般不工作于一般不工作于容性区。容性区。3.6.2 石英晶体滤波器v还有一种泛音晶体，即工作在机械振动谐波上，它与电信号谐波不同，不是其基波的整数倍而是在整数倍的附近。泛音晶体必须配合适当线路才能工作在指定的频率上。3.6.2 石英晶体滤波器v石英晶体的谐波：又可称为谐频，泛音。v特点：泛音频率与基频不成整数倍，位于基频奇数倍附近。不与基频同时存在。v一般石英晶体最好为25MHz，泛音最高可达到250MHz