高频电子电路设计

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1、目录摘要31谐振电路41.1串联谐振回路41.2并联谐振回路52谐振放大器及其主要技术指标62.1谐振放大器及组成62.2高频小信号放大器72.3高频小信号放大器的主要质量指标83影响谐振放大器的稳定因素93.1影响放大器稳定的主要因素93.2反馈对谐振放大器的影响113.2.1自激113.2.2电磁干扰124谐振放大器稳定性措施134.1中和法134.2失配法15总结与体会17主要参考文献17-17-摘要所谓谐振放大器,就是采用谐振回路(串、并联及耦合回路)作负载的放大器。根据谐振回路的特性,谐振放大器对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益;对于远离谐振频率的信号,

2、增益迅速下降,所以,谐振放大器不仅有放大作用,而且也起着滤波或选频的作用。工作稳定性是指放大器的工作状态(直流偏量)、晶体管参数、电路元件参数等发生可能的变化时,放大器的主要特性的稳定程度。一般的不稳定现象是增益变化、中心频率偏移、通频带变宽、谐振曲线变形等。极端的不稳定状态时放大器自激,致使放大器完全不能正常工作。其内部原因与反馈有关,反馈的途径有两种:一是晶体管内部的反馈(自激),二是晶体管外部电磁干扰。因此,根据这些影响因素提出了减少传输导纳,单向化,减少噪声与干扰等稳定电路的方法。-17-1谐振电路在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压

3、与其中电流相位一般是不同的。如果我们调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们相位相同,整个电路呈现为纯电阻性。电路达到的这种状态我们称之为谐振。在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振之分。1.1串联谐振回路如图1.1.1:在电阻R、电感L及电容C所组成的串联电路中,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈纯电阻性,这种现象叫串联谐振。图1.1.1串联谐振回路-1

4、7-当电路发生串联谐振时,电路的阻抗Z=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。当X=ωL-1/ωC=0时,即有φ=0,此时电路发生了谐振,并且通过谐振可以使有用的电信号通过,即当电路的激励的频率等于电路的固有频率时,电路的电磁振荡的振幅也将达到峰值,这也是它的选择性。同时它还必须满足一定的频带宽度。1.2并联谐振回路如图1.2.1:在电感线圈L,电容器C与外加信号源相互并联的振荡电路中,当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位,即电源电能全部为电阻消耗,成为电阻电路时,叫作并联谐振。并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率。谐振

5、时,电路的总电流最小,因此,并联谐振也称为电流谐振。图1.2.1并联谐振回路-17-2谐振放大器及其主要技术指标2.1谐振放大器及组成所谓谐振放大器,就是采用谐振回路(串、并联及耦合回路)作负载的放大器。根据谐振回路的特性,谐振放大器对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益;而对于远离谐振频率的信号,增益迅速下降。所以,谐振放大器不仅有放大作用,而且也起着滤波或选频的作用。谐振放大器有又可分为调谐放大器(通称高频放大器)和频带放大器(通称中频放大器)。前者的调谐回路需对外来不同的信号频率进行调谐;后者的调谐回路的谐振频率固定不变。谐振放大器组成大致有:单调谐回路谐振放大

6、器(原理电路图如图2.1.1)、多级单调谐回路谐振放大器、双调谐回路谐振放大器、参差调谐放大器和集中选择性放大器等。图2.1.1单调谐回路谐振放大器-17-2.2高频小信号放大器对高频小信号放大器来说,由于信号小,可以认为它工作在晶体管(或场效应管)的线性范围内。这就允许把晶体管看成线性元件,因此可作为有源线性四端网络来分析。它主要用在各种无线电接收设备及高频仪表中,其主要作用是放大微弱的高频有用信号,同时抑制无用干扰信号。其电路如图2.2.1图2.2.1晶体管放大器图2.2.2y参数等效电路-17-电路图2.2.2为晶体管的y参数等效电路。此等效电路不仅与晶体管有

7、关,而且与外电路有关,(1)(2)(3)通过(1)~(3)可得:(4)+(5)由上式说明:输入导纳YI与负载导纳YL有关,这反映了晶体管有内部反馈,而这个内部反馈是由反向传输导纳YRE所引起的;输出导纳YO与信号源导纳YS有关,这也反映了晶体管存在内部反馈,而这个内部反馈也是由YRE引起;晶体管的正向传输导纳越大,则放大器的增益也越大。2.3高频小信号放大器的主要质量指标对于高频小信号放大器,它有以下主要质量指标:1.增益:放大器输出电压(或功率)与输入电压(或功率)之比,称为放大器的增益或放大倍数,用AV(或AP)。我们希望每级放大器的增益尽量大,使满足总增益

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