高频电子线路(知识点整理)
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第二章选频网络
.基本概念
所谓选频（滤波） 咼频电子线路重点
，就是选出需要的频率分量和 滤除不需要的频率分量。 1 ）+感抗（wL ）
C
电抗（X ）=容抗（
阻抗的模把阻抗看成虚数求模 二?串联谐振电路
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1. 谐振时，（电抗）X ='丄一蔦6 =R ，电流最大
2. 当w 3. 回路的品质因素数 差大小等于外加电压的 0L 1 R 0CR Q 倍，相位相反 1 阻抗=电阻（R ）+j 电抗（?丄一丄） ?C ，电容、电感消失了，相角等于 0，谐振频率：''^：7LC ，此时|Z|最小 0, X<0阻抗是容性；当 w>w o 时，电压超前电流，相角大于 0, X>0阻抗 （除R ），增大回路电阻，品质因数下降，谐振时，电感和电容两端的电位 1 1 jQ （—— ?0 越大，曲线越尖，选频作用越明显， 选择性越好 4.回路电流与谐振时回路电流之比 N'jJe （幅频），品质因数越高，谐振时的电流越大，比值 ） CO 5.失谐△ w=w （再加电压的频率）-W 。（回路谐振频率），当w 和W 0很相近时，2二「、 E =X/R=Q X 2^w/w 0是广义失谐，回路电流与谐振时回路电流之比 N 「）二 6.当外加电压不变， w=w 1 =w 2 时，其值为1/V 2, 0.7 = 2 _ ' 1 = 1 w 2 -w i 为通频带，W 2, w 1为边界频率/半功率点，广义失谐为土 1 0 7. -2E 07 - Q 8. 通频带绝对值 2 f 0 7 - ，品质因数越高，选择性越好，通频带越窄 Q 通频带相对值 0.7 Q 9?相位特性 R =-arcta n Q 10.能量关系 f =-arctan E Q 越大，相位曲线在 W 0处越陡峭 g o 国」 0 Q 电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗能量的只有损耗 回路总瞬时储能 = w L w C =1CQ 2V, W R=2n ￡ 習 电阻。 sm 2 sin 2 ‘ t 1 CQ 2V s m cos 2 t CQ 2V s m 2 2 1 1 冗二 CQV sm 2 ■0 2 回路储能 所以 Q = 2 n ------- 储能一 表示回路或线圈中的损耗。 每周期耗能 回路一个周期的损耗 〔CQP =_2 ________ 2 n gcQV sm? 2 就能量关系而言，所谓“谐振”，是指： 势只提供回路电阻所消耗的能量 ，以维持回路的等幅振荡，而且谐振回路中 电流最大。 w L w C W R 回路中储存的 能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动 11. 3L D D R R 三.并联谐振回路 L C 1.一般无特殊说明都考虑 wL>>R , Z ------------------ 1 ------------------------------------------------------------ R j L CR 1、 CR f 1 \ + j U 电导(G) = L 电纳（B ）= 咛』与串联不同 反之 W P = V ： 1/LC-(R/L) 2] =1/V RC 1-Q 2 2.Y(导纳)= CR L 1 1 3?谐振时B = ? C 0 , ?L 4. 品质因数Q p 丄二」 R （0p CR （O p L ? ‘p ： ------- 回路谐振电阻R p = 讥「C （乘R p ） = Q P W P L=Q P /W P C CR 5. 当w 宽，选择性变坏 Q 倍，相位相反 （看电纳） Q L _ 1 Q p CO pL (Gp +Gs +G L : 1 + + i I Rs R L 丿 6信号源内阻和负载电阻的影响 由此看出，考虑信号源内阻及负载电阻后, Q p 十」 w p L W p L 品质因数下降，并联谐振回路的选择性变坏，通频带加宽。 四.串并联阻抗等效互换 1?并联T 串联 ‘ R pXp R = R p X 2 2?串联T 并联 2 R p ~ R s Q X p =X s 3?抽头式并联电路 为了减小信号源或负载电阻对谐振回路的影响，信号源或负载电阻不是直接接入回路，而是经过一些简单的变换电 路，将它们部分接入回路。 X s _ RpX p 2 2 R 2 Xp Q=R p /X s Q=X s /R s + V C 丄 R L V L a) b) R L V a) ■I V R L 考虑接入后等效回路两端电阻和输出电压的变化 第三章高频小信号放大器 R L —■.基本概念 1?高频放大器与低频放大器主要区别： 工作频率范围、频带宽度，负载不同； 低频：工作频率低，频带宽，采用无调谐负载；高频：工作频率高，频带窄，采用选频网络 2?谐振放大器又称（调谐）/高频放大器：靠近谐振，增益大，远离谐振，衰减 3?高频小信号放大器的主要质量指标 1） 增益：（放大系数） 代乂 V i 2） 通频带 增益下降到 3） 选择性 A 丄 p p (2 — 3dB ，0.5 —( -3dB ) 宁时所对应的频率范围为 2商° 7 = 2 A = 20 log V 0 A p = 10 log 琴 从各种不同频率信号的总和（有用的和有害的）中选出有用信号，抑制干扰信号的能力 ^ 矩形系数KW 佥或心0八眾 K T 1,滤除干扰能力越强，选择性越好 （放大倍数下降到 0.1或0.01） b ）抑制比 表示对某个干扰信号f n 的抑制能力 4） 工作稳定性 不稳定引起自激 5） 噪声系数 二?晶体管高频小信号等效电路与参数 1?形式等效电路（网络参数等效电路） h 参数系 输出电压、输入电流为自变量，输入电压、输出电流为参变量 z 参数系 输入、输出电流为自变量，输入、输出电压为参变量 y 参数系（本章重点讨论） 输入、输出电压为自变量，输入、输出电流为参变量 输入导纳 y i 正向传输导纳 打 ■ y f V 2三 」2 "V i （输出短路） 输出导纳 y 。 （输入短 路） y r Vi m V 2 z 0 （输出短路） y fe 越大，表示晶体管的放大能力越强; Y re Y fe Y 二 y ie Y o = y °e 1 = ■ V 2 re 越大，表示晶体管的内部反馈越强。 y re y fe 反向传输导纳 y oe +Y L y ie +Y s V 1 缺点：虽分析方便，但没有考虑晶体管内部的物理过程，物理含义不明显，随频率变化 参考书本62页例题 2?混合 优点： 缺点： 3混合 y ie =g ie +j o C ie y fe = |y fe |上$ fe 4.晶体管的 高频参数 1） 截止频率和 B =—— 1 f P 放大系数B 下降到B 0的 2） 特征频率飞f T 当B 下降至1时的频率 3） 最高振荡频率 晶体管的功率增益为1时的工作频率 注意:f > f max 后，G p Vl ，晶体管已经不能得到功率放大。 三?单调谐回路谐振放大器 n 等效电路 各个元件在很宽的频率范围内都保持常数。 分析电路不够方便。 n 等效电路参数与形式等效电路 y 参数的转换 y oe =g oe +j co C oe y re =|y re |/ $ re 1 ~2的频率 f T 二 f B 」02 T ，当 B o >>1 时，f T :" 频率参数的关系:f max - y oe Y L （时尊效电路 输 A 信 石 ] 4 T 等效变换 品ft 住 1. 电压增益 谐振时 A 0= -P ^ 2. 功率增益 P 。 2 g ie2 A P o 仝二（A v 。） 2 豎 P g ie1 P l P 2y fe G P 2 2 G p - P 1 g oe1 - P 2g ie2 匹配时 (A vo ) max = y fe 2 g o1g i2 1） 如果设LC 调谐回路自身元件无损耗，且输出回路传输匹配 那么最大功率增益为 A P 0 max 空一 4g ie1 g oe1 2） 如果LC 调谐回路存在自身损耗，且输出回路传输匹配 "Gp =0 2 2 P1 g oe1 = p 2g ie2 IO 2 2 口 9od = P2g ie2 引入扎入损耗 心=回路无损耗时的输出功率（P i ） /回路有损耗时的输出功率（P '） （其中加守盏严詰 (1 那么最大功率增益为I A P0 max = 3.通频带与选择性 0 （通频带） 2 y fe 4g ie!g oe! = （1 -訝漏喰此时的电压增益为（j iax 2%7 Q L 选择性无论Q 值为多大，其谐振曲线和理想的矩形相差甚远，选择性差（ K r01 >>1 ) 1_ Q L )2 Q 0) |y fe | ------- (1-为 2 ” g o1 g i 2 Q 4.级间耦合看书76页例题 四?多级单调谐回路谐振放大器， , n 1. 放大器的总增益 A v -A /1?人2 ?A vn h'A /1 2. m 级放大器的通频带 2可0.7」.2m -1 ‘0 「.2m -1 2.讦0.7 单级 Q L 五.谐振放大器的稳定性 1?稳定系数 （其中g 2=g 1g 2）如果S = 1 ,放大器可能产生自激 振荡; 如果S >>1 ,放大器不会产生 自激。S 越大，放大器离开自激状态就越远，工作就 越稳定。一般要求S=5~10, 2.单向化 什么是单向化：讨论如何消除 y re （反向传输导纳）的反馈，变“双向元件”为“单向元件”的过程。 为什么单向化：由于晶体管内存在 y 「e 的反馈，所以它是一个“双向元件”。作为放大器工作时，y 「e 的反馈作用可能 引起放大器工作的不稳定。 如何单向化： 1） 失配法 信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配；晶体管输出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。 注意：失配法以牺牲增益为代价换取稳定性的提高。 2） 中和法（不做讨论） 六?放大器中的噪声 1. 内部噪声的来源于特点 由元器件内部带电粒子的无规则运动产生，大多为白噪声（在整个频域内，功率谱密度均匀分布的噪声；亦即：所 有不同频率点上能量相等的随机噪声） 2. 电阻热噪声 功率谱密度 {其中 二 噪声电压的均方值 波尔兹曼常数 噪声电流的均方值 二 T 为绝对温度（=摄氏温度+273）,单位为K R （或G ）为'f n 内的电阻（或电导）值，单位为 Q } 3?晶体管噪声 热噪声：主要存在于 （基区体电阻）内 散粒噪声（主要来源） 分配噪声 闪烁噪声（1/f 噪声） 1） 2 ） 3） 4） 白噪声 4.场效应管的噪声（比晶体管低得多） 1） 热噪声：由漏、源之间的等效电阻产生；由沟道内电子不规则运动产生。 2） 散粒噪声：由栅、源之间PN 结的泄漏电流引起。 3） 闪烁噪声 七?噪声系数的表示和计算 1.信噪比 有用信号功率P s 与噪声功率P n 的比值T P S / P N =S/N=SNR 信号功率/噪声功率 2?噪声系数：F n 反映了信号经过放大后，信噪比变坏的程度 P ./ P . 输入信噪比与输出信噪比的比值 F n si ni 输出噪声P no 输入端的噪声经放 大后 在输岀端呈现 的功率 F So / P no -P n0I ' Roil - P n i A p P n0II 分贝 F n (dB) =10lg F n F n (dB) F n =10 10 放大器自身的噪声 经放大后在输岀端 呈现的功率 F n =1 3?噪声温度T i =（F n -1）T 4?灵敏度 当系统的输出信噪比给定时， P'si = F n （kT △ f n ） （ P 'o /P 'no ） 5?等效噪声宽度 6?减小噪声系数的措施 选用低噪声元、器件；正确选择晶体管放大级的直流工作点；选择合适的信号源内阻 用合适的放大电路；降低主要器件的工作温度 有效输入信号功率 ===lg P '=lgF n +lg(kT △ f n )+lg (P ' /P '。) P '称为系统灵敏度，与之相对应得输入电压称为最小可检测信号 书上116页例题 R s ；选择合适的工作宽度；选 第五章高频功率放大器 —.基本概念 1?谐振（高频）功放与非谐振（低频）功放的比较 相同：要求输出功率大，效率高 不同1： 工作频率与相对频宽不同 不同2:负载不同 低频功放，采用无调谐负载； 高频功放，一般采用选频网络作为负载；新型宽带功放采用传输线作为负载。 不同3:工作状态不同 低频功放，工作于甲类（360度）、甲乙类或乙类（180度）（限于推挽电路）状态; 高频功放，一般 工作于丙类（＜180度） 二.工作原理 （某些特殊情况下可工作于乙类）。 E -v cc 十 C RB 输出 COS BE 特性 理想化 输出功率 二旦 直流电源提供的直流功率=P= P o 巳P C P= = R P C P=（直流电源供给的直流功率） P 。（交流输出信号功率） P C （集电极耗散功耗） 直流功率：P_=「cch 输出交流功率：尸严呦 ￡ =筈士心％ 集电扱效率；° 1 l.r ■/ p-* 匚豪cinl I 1二J CC J d) T 集电扱电压利用系数；E卡 * CC 波形系数；g佩)七 三?晶体管谐振功率放大器的折线近似分析法 欠压临玄压界 结论: 欠压: 恒流，*m变化，P0较小，n c低，P c较大 过压: 恒压，I cm1变化，P o较小，n c可达最咼 临界: P0取大,n c较咼(最佳工作状态) 4. Vcc对工作状态的影响 1-花与临国同相f与叱包反相I M十I二邸沏1J脉冲葷大时"叱民卜； h &通瀚和先Endn越小"兀越小 1.为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，关键在于求出电流的直流分量 I i ( “)I i 「“)，.、I cml I co与基频分量cm1 1 Co 二i cmax、*0 ( ^c )I cmn = i C max 用n (飞 c )g(.? ) Icm1 .. 2.动态特性一一 一一直线 g1 (^c丿- I I c0 ：1^c) 〉o(K) 3.负载特性 欠压临过压心界 第六章正弦波振荡器 —.基本概念 振荡器：不需要激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用振荡 器通常工作于丙类，是非线性的 二. LCR回路中的瞬变现象 回路的衰减系数回路的固有角频率 五.振荡器的稳定与平衡条件 1. 起振平衡 起撮条件］越殆F他小（由弱到强） ?叫）+睜（叫》三 2. 平衡状态的稳定条件 1）振幅 『-： （R ：：:2 等幅捉蕩增幅振荡三.基本工作原理一套振荡回 路；一个能量来源; 一个控制设备 四.由正反馈的观点决定振荡的条件 \AF |=1 毎 平衡条件