高频电子系统课件-选频网络ppt.ppt
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1、第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第第2章章 选频网络选频网络2.1 串联谐振回路串联谐振回路2.2 并联谐振回路并联谐振回路2.3 等效互换与阻抗变换等效互换与阻抗变换 2.4 耦合回路耦合回路2.5 石英晶体滤波器石英晶体滤波器第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么l选频的基本概念:选频的基本概念:选出需要的频率分量,滤除不需要的频率分量。选出需要的频率分量,滤除不需要的频率分量。l选频网络在
2、本课程的用途选频网络在本课程的用途 前端选择性电路前端选择性电路 高频小信号放大器负载高频小信号放大器负载 中频放大器负载中频放大器负载 高频功率放大器负载高频功率放大器负载 混频器负载混频器负载 正弦波振荡器回路正弦波振荡器回路 调制电路负载调制电路负载引言引言第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么分分 类类 振荡回路(由振荡回路(由振荡回路(由振荡回路(由L L、C C组成)组成)组成)组成)单振荡回路单振荡回路单振荡回路单振荡回路 耦合振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路耦合振荡回路 各种滤波器
3、各种滤波器各种滤波器各种滤波器 LCLC集中滤波器集中滤波器集中滤波器集中滤波器 石英晶体滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器石英晶体滤波器 陶瓷滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器 声表面波滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器声表面波滤波器 第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1 串联谐振回路串联谐振回路l由电感线圈和电容器组成的由电感线圈和电容器组成的 单个振荡电路,称为单振荡单个振荡电路,称为单振荡 回路。信号源与电容和电感回路。信号源与电容和电感 串接,就构成串联振荡回路。串接,就构成串
4、联振荡回路。l串联振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值,串联振荡回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值,而偏离这个特定频率的时候阻抗将迅速增大。单振荡而偏离这个特定频率的时候阻抗将迅速增大。单振荡回路的这种特性称为谐振特性,这个特定频率就叫做回路的这种特性称为谐振特性,这个特定频率就叫做谐振频率。谐振频率。l谐振回路具有选频和滤波作用。谐振回路具有选频和滤波作用。第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1.2 谐振及谐振条件谐振及谐振条件1.阻抗:谐振频率谐振频率串联谐振串联谐振第第2 2章章
5、 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.品质因数品质因数第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么结论:结论:电感线圈与电容器两端的电压模值相等,且
6、等于外加电感线圈与电容器两端的电压模值相等,且等于外加电压的电压的Q倍倍。Q值一般可以达到几十或者几百,故电容或者电感两端值一般可以达到几十或者几百,故电容或者电感两端的电压可以是信号电压的几十或者几百倍,称为电压的电压可以是信号电压的几十或者几百倍,称为电压谐振,在实际应用的时候要加以注意。谐振,在实际应用的时候要加以注意。串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向量图串联谐振时电路中的电流或者电压可以绘成向量图注意:损耗电阻是包含在线圈中注意:损耗电阻是包含在线圈中第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算
7、不了什么3.3.第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1.3 能量关系能量关系电容和电感的伏安特性方程电容和电感的伏安特性方程 电容和电感的瞬时功率电容和电感的瞬时功率电容和电感的瞬时储能电容和电感的瞬时储能(设起始储能为零设起始储能为零)第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么T/43T/4T/2T0LC第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自
8、己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么小结:小结:l电感上储存的瞬时能量的最大值与电容上储存的瞬时能量的最大电感上储存的瞬时能量的最大值与电容上储存的瞬时能量的最大值相等值相等l W 是一个不随时间变化的常数。回路中储存的能量是不变的,只是一个不随时间变化的常数。回路中储存的能量是不变的,只是在线圈与电容器之间相互转换。是在线圈与电容器之间相互转换。l电抗元件不消耗外加电动势的能量。外加电动势只提供回路电阻电抗元件不消耗外加电动势的能量。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。所消耗的能量,以维持回路的等幅振荡。l谐振时回路电流最大。谐振时回路电流最大。电阻电阻R上消耗
9、的平均功率为:上消耗的平均功率为:每一周期时间内消耗在电阻上的能量为:每一周期时间内消耗在电阻上的能量为:第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么l谐谐振振曲曲线线:串串联联谐谐振振回回路路中中电电流流幅幅值值与与外外加加电电动动势势频频率之间的关系曲线率之间的关系曲线 在任意频率下的回路电流与谐振电流之比为在任意频率下的回路电流与谐振电流之比为:2.1.4 谐振曲线和通频带谐振曲线和通频带j第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许
10、你认为浪费这一点点算不了什么串联谐振回路的谐振曲线 谐振时的电流、电压关系 Q值不同时,对曲线有很大影响,值不同时,对曲线有很大影响,Q值大曲线尖锐,选择性好,值大曲线尖锐,选择性好,Q值小曲线钝,通带宽值小曲线钝,通带宽 第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么l通频带通频带 定义:定义:回路外加电压的幅值不变时,改变频率,回路电流回路外加电压的幅值不变时,改变频率,回路电流 I 下下降到降到 Io 的的 时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带。时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带。用用B 表示
11、表示当当 时时而而通频带与回路的品质因数通频带与回路的品质因数Q成反比,两者存在矛盾成反比,两者存在矛盾第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么通用谐振曲线通用谐振曲线 Q越大,谐振曲线越尖。当稍微偏离谐振点时,曲线就越大,谐振曲线越尖。当稍微偏离谐振点时,曲线就急剧下降,电路对非谐振频率下的电流具有较强的抑急剧下降,电路对非谐振频率下的电流具有较强的抑制能力,所以选择性好。制能力,所以选择性好。Q=10Q=1Q=0.51 2 10.7070 第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以
12、看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.1.5 相频特性曲线相频特性曲线定义:回路电流的相角定义:回路电流的相角 随频率随频率 变化的曲线变化的曲线 回路电流的相角回路电流的相角 为阻抗幅角的负值,为阻抗幅角的负值,=回路电流回路电流 的相角是与外加电压相比较而言的。的相角是与外加电压相比较而言的。若超前,则若超前,则 0若滞后,则若滞后,则 p 时时 0 回路呈容性回路呈容性 0 回路呈感性回路呈感性 第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么3.通频带通
13、频带回路端电压下降最大值的回路端电压下降最大值的 时所对应的频率范围称为并联谐振时所对应的频率范围称为并联谐振回路的通频带。回路的通频带。第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么并联回路总负载:并联回路总负载:回路有载品质因数回路有载品质因数2.2.4信号源内阻与负载电阻对并联回路的影响信号源内阻与负载电阻对并联回路的影响信号源内阻与负载电阻使回路品质因数变化。信号源内阻与负载电阻使回路品质因数变化。第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪
14、费,也许你认为浪费这一点点算不了什么有信号源内阻与负载电阻的对并联回路有信号源内阻与负载电阻的对并联回路RsCLRpRLCLRRLRs注意:等效电路注意:等效电路第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么结论:信号源内阻与负载电阻越小,有载品质因结论:信号源内阻与负载电阻越小,有载品质因 数下降越多,因此回路通频带加宽,选择数下降越多,因此回路通频带加宽,选择 性变坏。性变坏。信号源内阻与负载电阻对回路的影响(续)信号源内阻与负载电阻对回路的影响(续)第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处
15、都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例例2.4 有一并联谐振回路如图,并联回路的无载有一并联谐振回路如图,并联回路的无载Q值值 Qp=80,谐振电阻,谐振电阻 Rp=25k,谐振频率,谐振频率fo=30MHz,信号源电流幅度信号源电流幅度 Is=0.1mA(1)若信号源内阻若信号源内阻Rs=10k,当负载电阻,当负载电阻RL不接时,不接时,问通频带问通频带B和谐振时输出电压幅度和谐振时输出电压幅度Vo是多少?是多少?(2)若若Rs=6k,RL=2k,求此时的通频带,求此时的通频带B和和Vo 是多少是多少第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活
16、中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么对偶:对偶:R L C 串联串联G C L 并联并联+_GCL串联回路与并联回路比较(串联回路与并联回路比较(1)+_LCRVs第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么串联回路与并联回路比较(串联回路与并联回路比较(2)|Z|0 0O OR 0 OI()U/R p OU()IS/G|Y|pO OG第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认
17、为浪费这一点点算不了什么电压谐振电压谐振电流谐振电流谐振UL(0)=UC(0)=Q0UIL(p)=IC(0)=QpIS 串联回路与并联回路比较(串联回路与并联回路比较(3)有载品质因数有载品质因数注意注意第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么两类回路相同之处:两类回路相同之处:1)谐振频率)谐振频率2)谐振曲线)谐振曲线3)广义失谐)广义失谐 4)通频带)通频带5)相频特性曲线)相频特性曲线 串联回路与并联回路比较(串联回路与并联回路比较(4)第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可
18、以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2.3 等效互换与阻抗变换等效互换与阻抗变换 为为了了电电路路分分析析方方便便,经经常常要要进进行行串串联联电电路路与与并并联联电路等效阻抗的互换。电路等效阻抗的互换。所谓等效是指所谓等效是指AB两端的阻抗相等,如下图所示。两端的阻抗相等,如下图所示。RsXsRpXp第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为
19、浪费这一点点算不了什么2.3.1串联、并联电路的等效互换(串联、并联电路的等效互换(1)并联电路等效为串联电路并联电路等效为串联电路 串联电路等效为并联电路串联电路等效为并联电路 第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么串联电路的品质因数串联电路的品质因数 2.3.1串联、并联电路的等效互换(串联、并联电路的等效互换(2)并联电路的品质因数并联电路的品质因数 推导得到:推导得到:第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一
20、点点算不了什么2.3.1 串联、并联电路的等效互换(串联、并联电路的等效互换(3)等效互换关系为:等效互换关系为:近似等效互换关系为:近似等效互换关系为:第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么小结小结l小的串联电阻化为大的并联电阻小的串联电阻化为大的并联电阻l串联电抗化为同性质的并联电抗串联电抗化为同性质的并联电抗 l串、并联电路的品质因数相同串、并联电路的品质因数相同第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不
21、了什么2.3.2并联谐振回路的其他形式并联谐振回路的其他形式并联电路的广义形式:并联电路的广义形式:Z1Z2Zp假设并联电路满足:假设并联电路满足:并联电路谐振满足:并联电路谐振满足:第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么带入谐振条件,得:并联谐振回路的总阻抗并联谐振回路的总阻抗第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么并联谐振回路的其他形式并联谐振回路的其他形式CLR2R1Zp两个支路都有电阻的情况,得
22、:两个支路都有电阻的情况,得:第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么不不改改变变回回路路参参数数,只只改改变变抽抽头头位位置置,就就可可以以改变改变ab两端的等效阻抗。两端的等效阻抗。2.3.3抽头式并联电路的等效互换抽头式并联电路的等效互换CL1R1L2R2abbVabdVdbZab电感抽头式并联谐振回路电感抽头式并联谐振回路第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么令令抽头式并联电路的等效互换(续)抽
23、头式并联电路的等效互换(续)则则因此因此p代表的物理意义:代表的物理意义:称为接入系数称为接入系数第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么由低抽头向高抽头转换时,等效电阻提高由低抽头向高抽头转换时,等效电阻提高 倍;倍;由高抽头向低抽头转换时,等效电阻降低由高抽头向低抽头转换时,等效电阻降低 倍;倍;抽头式并联电路的等效互换(续)抽头式并联电路的等效互换(续)第第2 2章章 选频网络选频网络在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么对于电
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