《小信号调谐放大器》PPT课件.ppt

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1、1,第二章,小信号调谐放大器,2,第二章 小信号调谐放大器,2.1 概述2.2 LC谐振回路（全书重点）2.3 单调谐放大器2.4 晶体管的Y参数等效电路（本章重点）2.5 高频调谐放大器（本章重点）2.6调谐放大器的级联2.7 高频调谐放大器的稳定性,3,本章知识点及结构,小信号 调谐放大器,调谐基础（LC谐振回路特性、接入方式）2.2,调谐放大器电路分析（电路组成、等效电路分析、评价指标）2.3，2.5，2.6,电路设计（晶体管参数选择，放大器稳定性设计）2.4，2.7,4,本节问题：,2.1 概述,一、小信号调谐放大器在超外差接收机中的位置?,三、小信号调谐放大器电路构成？,四、小信号调

2、谐放大器的典型电路,二、小信号调谐放大器的作用?,5,2.1 概述,一、小信号调谐放大器在超外差式接收机中 的位置,6,小信号：输入信号,二、小信号调谐放大器的作用,有选择地对某一频率的信号进行电压放大的放大器。,7,植入概念三,实质：滤波（本课程中指“带通滤波”）,在输入的多个频率信号中，仅选出满足要求的某个频率信号（一般具有一定带宽）进行处理的过程。,关键词：选频，调谐,应用1：无线接收机（如收音机）天线端，有选频电路，用来在众多的载波信号中（不同的载波频率代表不同的电台），选出所需要的载波频率（所需电台）。,8,植入概念三,关键词：选频，调谐,应用2：无线接收机（如收音机）前端的小信号调

3、谐放大器中，有选频电路，用来进一步巩固天线选频的效果，同时对选出的弱（小）信号进行（电压）放大。,实质：滤波（本课程中指“带通滤波”）,9,三、小信号调谐放大器的电路构成,功能2.选频谐振回路,功能1.电压放大放大电路,（由晶体管及其外围电路构成）,（由电感L和电容C构成）,“选频”功能是通过“谐振回路处于谐振状态”来完成的，因此，也把“选频”称为“调谐”,*电路功能电路结构,决定,10,四、小信号调谐放大器的典型电路,11,2.2 谐振回路（重点）,一、谐振回路的类型及其电路构成？,二、谐振回路为什么具有选频（或叫滤波）作用？,三、如何评价谐振回路的选频性能？(重点）,第一组问题：,12,2

4、.2 谐振回路,四、影响谐振回路选频性能的因素有哪些？,五、如何改善谐振回路的选频性能？(重点）,第二组问题：,负载和信号源内阻,阻抗变换（部分接入）,13,电路结构,适用于电源内阻为低内阻（如恒压源）的情况或低阻抗的电路（如微波电路）。,适用于电源内阻很高（如恒流源）的情况。,回路阻抗,一、谐振回路的类型及其电路构成,14,回路总阻抗（它是信号源频率的函数）,谐振回路的特征：,2.并联回路谐振时，出现的特殊值：,回路阻抗达到最大谐振电阻谐振频率回路电压达到最大值,仿照此思路，推导串联谐振回路的(写在作业本上)回路总阻抗 3.选频特性曲线及其评价指标回路谐振条件及谐振时的特殊值，Q值。,15,

5、*品质因数,并联谐振回路：,空载品质因数：,16,二、谐振回路为什么具有选频（或叫滤波）作用？,谐振回路的幅频特性 具有带通滤波器的滤波特征,17,三、如何评价谐振回路的选频性能？,(2)抑制无用信号的能力,(1)通过有用信号的能力,即具有一定的通频带2f0.7,即有足够的选择性,(3)综合评价以上两方面能力的指标,即：矩形系数K0.1,对谐振曲线（）的分析：,18,总结谐振回路通频带=被选择信号的带宽品质因数Q值越大，通频带越窄，选择性越好。矩形系数理想值为1。单调谐回路矩形系数太大，因此选频性能不理想，有待改进。,三、如何评价谐振回路的选频性能？,19,分析问题：分析如图并联谐振回路，评价

6、其选频性能。并回答以下问题：,1.回路总导纳Y=？2.谐振频率？3.谐振电阻R=？4.品质因数Q=？5.通频带2f0.7=？,20,四、负载和信号源内阻 对谐振回路选频性能的影响,谐振频率,有载品质因数,谐振电阻,通频带,21,植入概念四,关键词：品质因数Q,空载品质因数Q0：与谐振回路中电感的值L及电感的等效损耗电阻R0有关，因此，可利用Q表，直接测量电感的Q值而得到。,实质：衡量谐振回路储能与耗能之比,有载品质因数QL：指谐振回路带负载后的Q值，一般比Q0小。,22,谐振回路有载时与空载时相比，回路通频带,选择性。,即，谐振回路的选频性能下降。,引出问题：,空载品质因数,有载品质因数,比较

7、：,与,结果：,结论：,如何改善谐振回路的选频性能？,23,下节课前问题,1.Q表的主要用途有哪些？即可以完成对哪些参数的测量？,3.用Q表测量电感Q0原理及方法？,2.Q表的工作原理？,提示：上网查看懂简单扼要文字表达准确完整的语言表述,24,使信号源或负载，不直接并入谐振回路两端，而是以“部分接入”方式与回路相连。,五、如何改善谐振回路的选频性能？(重点）,阻抗变换,谐振电阻,有载品质因数,谐振回路的选频性能得到提高。,25,a.互感变压器 接入方式,等效电路,“部分接入”电路的分析：,26,b.自耦变压器 接入方式,等效电路,27,c.电容抽头接入方式,等效电路,28,互感变压器接入电路

8、,自耦变压器接入电路,电容抽头接入电路,结论：,1、,可调节 改变折算电阻数值。越小，与回路接入部分越少，越大,对回路影响越小。,2、当外接负载不是纯电阻，包含有电抗成分时，上述等效变换关系仍适用。,3、当信号源也“部分接入”电路时，等效变换关系式为：,29,等效变换的前提条件，外接部分的阻抗被接入部分的阻抗,定义：“部分接入”系数n，n1,30,谐振回路选频性能的分析方法：,（4）如果需要，画出相应的谐振曲线，进一步分析。,（1）如果带有“部分接入”的谐振回路，根据部分接入方式，确定接入系数n(n1)。,（2）根据接入系数，写出相应元件等效变换后的值。,总结：,（3）计算谐振频率，谐振电阻，

9、品质因数，通频带.,例：,31,公式总结,谐振频率,注意：R0的计算方法，通过已知的Q0来求解，即,谐振电阻,品质因数,通频带,例：,32,例：电路图如下所示，问欲实现阻抗匹配，,33,2.3 单调谐放大器,一、小信号调谐放大器的基本电路形式（构成）？,二、调谐放大器如何完成它的功能（选频+放大）（即它的工作原理）?,三、如何评价调谐放大器的性能（选频+放大）（即电路的性能指标）？,问题：(以共射极放大器为例),34,回顾问题：（模拟电子技术中的放大器内容）,1.放大器的作用？,2.基本(电压)放大电路的构成？,3.基本放大器（三极管组成的放大电路）的组态？,35,一、小信号调谐放大器的基本电

10、路形式（构成）？,选频谐振回路,放大放大电路,（由晶体管及其外围电路构成）,（由电感L和电容C构成）,谐振回路作为放大器的集电极负载。,谐振回路与放大电路如何结合为一体，成为 调谐放大器？,36,绘制交流等效电路的原则：,把直流电源看作短路把交流旁路电容一律看作短路把隔直耦合电容一律看作短路,d.技术性元件可以删去，以简化交流等效电路。,e.原理性元件不能随便删除或变更位置。,例：,三、如何绘制电路的交流等效图？（重点）,37,38,二、调谐放大器如何完成它的功能（选频+放大）（即它的工作原理）?,39,调谐放大器的选频性能，取决于构成调谐放大器的谐振回路的选频性能。,三、如何评价调谐放大器的

11、性能（选频+放大）（即电路的性能指标）？,（1）电压放大倍数K（或电压增益）,（2）选频性能,评价指标：通频带，选择性、矩形系数,放大器的选频性能取决于谐振电路的选频性能,40,单调谐放大器(只有一个谐振回路)，电路简单，调试容易。选频性能差（矩形系数大，离理想值1较远），增益（放大倍数）和通频带的矛盾比较突出。,结论：,2.6 调谐放大器的级联,41,2.6 调谐放大器的级联,一、当单级调谐放大器的性能（选频+放大），不能满足要求时，可采用的方法？,二、调谐放大器级联的方式有哪些？,问题：,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,多级单调谐放大器连接在一起,42,2、参差调谐放大器,3、双调谐

12、回路放大器,1、调谐于同一频率的多级放大器,二、调谐放大器级联的方式有哪些？,43,特点：多级单调谐放大器级联后，各级的谐振回路，均谐振于同一频率。,1、调谐于同一频率的多级放大器,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,44,1、调谐于同一频率的多级放大器,三、每种级联方式下，电路的性能怎样?,K总=K1K2Kn,45,结论：与单级调谐放大器相比，调谐于同一频率的多级放大器的放大倍数提高,选择性提高，但总的通频带变窄。,1、调谐于同一频率的多级放大器,46,2、参差调谐放大器,3、松耦合双调谐回路放大器,47,2、参差调谐放大器,结论：与调谐于同一频率的多级放大器相比，参差调谐放大器的放大倍数

13、下降，选择性下降，但总的通频带变宽。,3、双调谐回路放大器,结论：与参差调谐放大器相比，双调谐放大器的放大倍数下降较小，矩形系数小，更接近于1，所以选频性能好。,48,课后问题：,晶体管（或叫晶体三极管）的主要参数有哪些？（提示：模拟电子技术课程教材中）,49,一、如何选择晶体管？,二、晶体管的等效电路？,问题：,三、如何绘制电路的交流等效图？（重点）,50,一、如何选择晶体管？,1.晶体管的用途,2.晶体管主要参数值的范围,（LF，IF）PA，（LF，IF）A，RF，SW，HF，MIX，CONV，OSC，等。,晶体管,51,2.晶体管的主要参数,晶体管的参数是用来表征管子性能优劣和适应范围的

14、，它是选择晶体管的依据。,极限参数（PCM，ICM，V(BR)CBO，V(BR)CEO 等）,直流参数（ICBO，VCES，hFE(0)等）,交流参数(fT,Nf,hfe()等),晶体管的极性,52,2.4 晶体管的频率参数,即:描述晶体管的高频特性的参数,(1)截止频率（共射极）,(3)截止频率（共基极）,(2)特征频率,(4)最高振荡频率,53,a.参数关系：,b.时，由 可推出 值,结论：,54,a.为使 不至过小，应选,应用提示：选用晶体管时，,b.为使电路工作稳定，且有一定的功率增益，应选,55,查以下型号的晶体管（或叫晶体三极管）的主要用途，极性（NPN，PNP），产地（国产，其他

15、）主要参数值，（提示：常用晶体三极管参数手册）S9013，S8050，8050，9011-8，2N3904 3DG100A-D（3DG6A-D）3DG130A-D（3DG12A-D）3DGA1A-E,56,二、晶体管的等效电路？,2、混合型等效电路,1、H参数等效电路,物理意义明确，且低频范围内，各参数为实数，因此，多用于低频电路的等效分析。(几百k几MHz的小信号调谐放大电路),等效电路比较复杂，计算繁琐。,3、Y参数等效电路,多用于高频电路的等效分析，使分析、运算简便。(几十MHz的小信号调谐放大电路),57,说明：晶体管各种等效电路之间，可以相互转换。详见式（2-68、69、70、71）

16、,58,输入导纳 说明了输入电压对输入电流的控制作用。,输出导纳 说明了输出电压对输出电流的控制作用。,前向传输导纳 说明了输入电压对输出电流的控制作用。,反向传输导纳 说明了输出电压对输入电流的反作用。,3、晶体管的Y参数等效电路,以共射极的晶体管为例,59,2.5 高频调谐放大器,一、晶体管的Y参数等效电路(回顾),二、单级调谐放大器的高频等效电路（重点+难点）,三、单级调谐放大器的性能指标计算（重点+难点）,问题：,60,单级调谐放大器 交流等效电路 高频等效电路（晶体管用Y参数等效）,（1）绘制交流等效电路的原则,二、单级调谐放大器的高频等效电路,（2）交流等效电路 Y参数等效电路的绘

17、制,将交流等效电路中的晶体管用其Y参数等效电路代替，其它部分保持不变。,交流等效电路,分析方法：,61,三、单级调谐放大器的性能指标计算,1.电压放大倍数（谐振电压放大倍数）,2.通频带,3.选择性,62,1.电压放大倍数（谐振电压放大倍数）,谐振电导,谐振回路总电容,谐振电压放大倍数,2.通频带,63,单级调谐放大器的性能指标计算步骤：,1.画出已知调谐放大器的高频等效电路（即晶体管用Y参数等效电路代替后的交流等效图）,2.根据接入系数，将所有元件等效至谐振回路两端（即谐振回路电容和电感的两端）,3.根据第2步得到的等效谐振回路，计算相关参数（等），并代入 的计算式求解。,总结：,64,是回

18、路输入输出折合到回路两端的总电导。它是一个很灵活的参量，要根据实际电路来求。,注意：,65,例：已知晶体管Y参数,调谐放大器工作频率为10.7MHz,66,2.7 高频调谐放大器的稳定性,下节课前问题,自学提纲：1.晶体管的反向输入导纳对放大器工作有什么影响？2.如何解决上述影响？有何方法？,67,本章小结,概念：谐振，回路谐振时的特性（谐振频率、谐振电阻、通频带、选择性）计算：不同接入方式下的阻抗变换 用Y参数等效电路分析计算单调谐放大器的性能指标（电压增益，选频特性参数）了解：晶体管的频率参数 调谐放大器稳定性的概念,68,本章小结,植入概念：选频，调谐品质因数Q阻抗变换，部分接入交流等效

19、图放大器的稳定性,69,1、画出交流等效电路2、写出表示晶体管VT输入输出关系的y参数网络方程，并作出y参数等效电路3、写出LC选频回路的总的导纳Y（包括负载、与晶体管输出的等效导纳，以及接入系数n1、n2的具体表达式）,70,小信号调谐放大器的典型电路,71,反问题：如何设计一个小信号调谐放大器？,1.已知（或确定）调谐放大器的性能指标的值。,2.根据性能指标的要求，确定电路形式（单级或多级级联）,3.确定电路参数（晶体管、静态偏置电阻、谐振回路等）,如：根据输入信号幅度与输出信号幅度确定电压放大倍数是多少？根据被放大信号频率，确定谐振回路的谐振频率（即放大器的工作频率），晶体管特征频率等？根据被放大信号带宽，确定放大器的通频带？,72,课后问题（第3章预备问题）：低频功率放大器的工作方式（甲类、甲乙类、乙类）是如何定义的？效率如何？,