射频模拟电路复习-100页-1.1M

第1章选频放大器1.1谐振电路的基本特性谐振回路用途：选频网络、移相网络、相频转换网络、作负载。•简单串并联谐振电路的基本特性tVvSscos1()ZrjLrjXC电压谐振工程近似1()PCrYjCGjBLLPCrGLLCB1CrLGRPP1电流谐振并联谐振回路的谐振电阻容性感性P1XLC0100CLLC10串联谐振时的谐振频率0XZr纯阻性10BCLLCP1并联谐振回路的谐振频率PPRCrLZ纯阻性1()svIrjLC串联谐振时的电流00SVIIr1()sPIVGjCL谐振时的端电压CrLIGIVSPSP00LSVjQV00CSVjQVCPSPIjIQLPsPIjIQ0001LQrCr1PPPPPPPPPPLCQCRrGRLLG并联谐振回路的品质因数串联谐振回路的品质因数有载品质因数rRRLQLSL0)(1LSPPLGGGLQ有载品质因数广义失谐0001111()jjQ211||arctg)(000Q0(谐振点)时取最大值1回路的品质因数愈高，曲线愈尖锐。CL0111PLLQLrrrCLC2Q回路储能每周耗能品质因数实际上描绘的是系统储能与耗能之间的关系。特性阻抗•品质因数的物理意义•串并联谐振回路的通频带与选择性•三分贝通频带(半功率点通频带)，即下降到0.707或时的通频带。||2102LfQfLQff0707.02谐振回路的通频带与成反比，愈大，通频带愈窄。LQLQ矩形系数707.01.01.022ffKr愈接近1，选择性愈好。1.0rK简单谐振回路0.19.95rK•谐振回路的相频特性——群延时特性各频率分量通过系统的延时都为以为载频的调幅波通过谐振回路后引起的群延时可由式计算。P回路品质因数愈高，相频特性愈陡峭，变大。LQ||0t0tdd波形包络的形状不变，不会产生相位失真。合成的信号包络也仅延时0t0t•串并联阻抗等效互换串并联互换前后的品质因数不会发生变化LQXRRX2211221(1)LRQR2121(1)LXXQ1LQ122RQRL12XX•回路抽头时阻抗的变比关系接入系数NNLLP1121NNN211CCCP02abdbZpZ电流源SSPII'部分接入的作用：阻抗匹配、提高谐振回路的有载品质因数。对信号有极大的增益，信号带宽外，增益迅速减小。因此，谐振放大器具有很好的选频能力。1.2高频小信号调谐放大器谐振放大器，用串联或并联谐振回路或耦合谐振回路作为放大器的负载，谐振回路的谐振频率(考虑晶体管影响后)位于输入信号的中心频率，信号带宽与谐振回路的通频带基本一致。高频小信号放大器工作于放大器的线性区，放大器可用线性四端网络来等效。•高频晶体管小信号等效电路模型与参数高频晶体管网络参数模型112212ierefeoeIyVyVIyVyV频率的函数ieieieygjCoeoeoeygjCrerereyyfefefeyy•晶体管的高频参数•截止频率：f下降到时对应的频率。||2/0•特性频率：下降到l所对应的频率。Tf||120ffT10ffT0ff工作工作工作ffffffTT//||•最高振荡频率：晶体管功率增益时的工作频率。maxf1PAmaxTfff1.2.4晶体管高频小信号单调谐回路谐振放大器1.放大器的输入导纳：'LoefereieibiyyyyyVIY2.放大器的调谐回路的谐振频率LCf2103.电压增益1212012[1]fefeVLppyppyAQfgjCgjjLf22122PoeiegGpgpg22122oeieCCpCpC回路的有载品质因数gCQL0广义失谐02LfQf0f0120feVPPyAg谐振时归一化抑制比011VVAjA最佳接入系数01(1)2PLoptoeQGQpg02(1)2PLoptieQGQpg0max02(12feLvoeieyQAQgg）4．功率增益谐振时22001ievPiegAAg222210||41(1)4(1)1fePLPoeiePyPQAggPQ匹配条件：1PP22122oeiePgPg2)1(4PPPP失配损耗：表征的是负载与晶体管的失配，最大值为1。插入损耗：20)1(QQL回路本身的损耗，表征回路固有损耗使功率增益降低的比例。PA回路本身损耗为零0Q20(1)1LQQ回路对功率增益无影响PA谐振状态时的最大增益12max04ieoefePggyA5．小信号单调谐回路谐振放大器的通频带与选择性•3dB通频带与简单谐振回路相同LQffB0707.07.021200.70722fevppyAfC增益带宽积当晶体管选定，电路完全确定以后，放大器的带宽增益乘积是一个常数，带宽愈窄，增益愈高，反之亦然。与成反比，愈小，带宽增益积愈大。CC22221ieoeCPCPCC不稳定必须外接—定值的电容•矩形系数95.9110222707.01.01.0ffKr•高频小信号单调谐回路谐振放大器级联1.级联放大器的电压增益12VVVVnAAAA由完全相同的单级放大器组成1nVVAA2．级联放大器的通频带与选择性100.707221nLffQ121n：级联放大器3dB带宽的缩小因子1211011707.01.01.0nnrffK•高频小信号调谐放大器的稳定性放大器的输入导纳为：'LoefereieiyyyyyY第—项反映晶体管的输入导纳，第二项表示由反向传输导纳引入的输出回路对输入回路的影响，因此是一种“反馈”。rey稳定性系数2()()||||[1cos()]sieoeLSfereferegggGKyy不稳定1SK1SK1SK稳定临界状态输入、输出回路都是部分接入的2221021||2ppyCggKfereSresfeVCKyA00||22．提高放大器稳定性的措施为保证放大器的稳定，增益不能太高，为保证稳定的高增益，应选大且小的晶体管。||feyreC在晶体管选定后在电路上采取措施，抵消的影响。fey(1)中和法(2)失配法例：一并联回路，其通频带B过窄，在L、C不变的条件下，怎样能使B增宽?解：通频带0LfBQ要使B增宽，应增大或减小。0fLQ本题要求L、C不变，故不能增大，只能减小。0fLQ并联回路的品质因素0LRQL应减小R在回路两端并联一电阻就可使B增宽。例：如图所示电路，fey例：如图所示[解题思路]将图(a)简化为图(b)，画出其输出同路等效电路如图(c)所示，再化简为图(d)即可进行计算：注意：下一级放大器的输入导纳就是上一级放大器的负载导纳，而本例小放大管为同—型号，故有21ieiegg1p1p2p2p22p21p120fevppyAgg122201()feiepieppygAggC2gBC0LBfQ200(1)QQ或001PQLG01LQLg0LPQgQG01006.1114.442.4PLQGQg046532.314.4LfBKHzQ1.4高频谐振功率放大器与低频功放的比较工作频率相对带宽工作状态负载效率低频功放低（20Hz-20KHz）宽甲类、推挽乙类无调谐负载阻性低高频功放高（一个工作频率）窄百分之零点几到百分之几丙类选频网络高maxmin/1000ff0f0/ff共同点：输出功率大、效率高不同点：•高频谐振功率放大器的基本工作原理在基极回路加入合适的偏置电压谐振功放工作于丙类可正可负BBV丙类可提高集电极效率的原因:因为晶体管仅在部分时间内有电流流通，大部分时间内是无集电极电流的，集电极耗散功率等于集电极电压与集电极电流之乘积，因而大部分时间是无集电极耗散功率的。谐振回路的基本功用:作为负载接受、储存和传送高频能量，具有阻抗匹配和滤波作用。正是其滤波作用因而晶体管可以工作于丙类状态。输出集电极电流虽然失真，但输出信号的谐波分量由于谐振回路的作用而被抑制和滤除。电源提供的功率输出的交流功率集电极耗散功率dcP0PcP0dccPPP集电极效率dccdccdcdccPPPPPPP101coscoscCPcmvIRtVt1cmCPVIRcosceCCcmvVVt放大器输出的交流功率22011111222cmccmcPPVPIVIRR电源输入的直流功率(平均功率)001TdcccccccPiVdtIVT0cdcPPP1101001112/22ccmccmcdcccccccIVIVPPgkIVIV波形系数011ccIIg电压利用系数cmCCVkV•高频谐振功率放大器折线近似分析法BZbecBZbeBZbeccVviVvVvgi0)(导通角：一个周期内导通角度的1／2。CbBBBZCVVVcos尖顶余弦电流脉冲用傅里叶级数展开tItIIicccc2coscos2100max0()ccCIi1max1()ccCIimax()cncnCIi)(1c)(2c)(cn尖顶余弦电流分解系数结论1.0~180c某个最大)(cn2.作倍频器时60c2倍频40c3倍频3.乙类工作无三次谐波)()()()()(010max1max011ccccccccciiIIg4.波形系数5.最佳导通角在左右70兼顾效率与功率•高频谐振功率放大器的动态特性负载线的做法•截距式直线方程0()cdceigvV090tceCCvVbeBBvVQBZBBcCIVVgi)(虚拟工作点电流•虚拟工作点Q00tminceCCcmcevVVVmaxbeBBbbevVVVPRtg1'180c甲类负载线的斜率与低频放大器负载线的斜率公式是一致的•欠压工作状态尖顶余弦电流脉冲恒流源区•临界工作状态尖顶余弦电流脉冲负载线为双折线负载线为双折线最佳工作状态•过压工作状态电流波形出现凹坑负载线为三折线恒压源状态PRCCV•的影响CCV在过压区与的关系基本是线性的——集电极调幅cmVCCV•的影响BBVBBV与基本成线性关系—基极调幅在欠压状态cmVBBV•放大特性bV高频谐振功率放大器的馈电线路•高频谐振功率放大器工作在丙类，它的馈电线路除了保证集电极合适的工作电压外，还要保证基极偏置。馈电原则•交流等效电路还要考虑到负载是谐振回路，交流分量必须通过谐振回路,以获得交流信号的放大。•谐振功放工作在大电流状态，为减少功耗，外电路应对直流近似短路，但又不能对交流短路。•外电路为保证输出波形不失真，对交流谐波应近似短路。集电极电路对不同频率电流的等效电路•高频谐振功率放大器的输出匹配网络与级间匹配网络滤波度：11//cncnLnLIIII中介回路效率01LkPP•输出匹配网络LP最大状态接近临界工作状态末级射频谐功放应工作在略欠压状态型匹配网络的计算T型匹配网络的计算•级间耦合回路答：输出功率等于输出电压与输出电流的乘积。当集电极供电电源电压VCC一定时，输出电压便增大，要增大输出功率只能增大输出电流。而要增大输出电流，必须在增大激励电压的同时，减小负载电阻。为了保持放大器的导通角不变，必须在增大激励电压的同时，调整偏置电压。正向偏压减小或反向偏压增大。例：在集电极