高频电路选频网络.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,2,章 选频网络,在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：,第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称,谐振回路,），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；,第二类是各种,滤波器,，如,LC,集中参数滤波器，石英晶,体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。,谐振回路按电路的形式分为：,1.,串联谐振回路,2.,并联谐振回路,3.,耦合谐振回路,本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐振特性和频率特性。,滤波器,：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无,用频率信号的电子装置。,分类,低通（,LPF,）,高通（,HPF,）,带通（,BPF,）,带阻（,BEF,）,全通（,APF,）,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,i,S,R,L,C,R,S,u,S,串联,LC,谐振回路,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,u,S,Z,S,仿真,2.1,串联谐振回路,R,L,C,R,S,u,S,R,L,C,R,S,u,S,i,i,品质因数：,R,L,C,R,S,u,S,+,u,C,-,+,u,L,-,i,i,+,u,i,-,+,u,R,-,仿真,R,L,C,R,S,u,S,2.1.2,串联谐振回路的谐振曲线和通频带,通频带：当,下降为,0.707,时对应的频率范围。,Q,2,Q,1,Q,1,Q,2,0,I,/,I,0,矩形系数,:,=9.96,等效,品质因数：,通频带：,电源内阻与负载电阻的影响,空载,2.1.3,串联谐振回路的相位特性曲线,o,+,/2,(,f,),f,-,/2,0,-,o,f,o,f,1,f,2,2,f,07,理想,实际,电容性,电感性,R,2.2,并联谐振回路,2.2.1,基本原理及特性,谐振频率：,品质因数：,R,L,C,R,S,i,S,回路阻抗,R,L,C,R,S,i,S,R,p,L,C,R,S,i,S,R,p,L,C,R,S,i,S,+,u,i,-,2.2.2,并联谐振回路的谐振曲线、相位特性曲线和通频带,通频带：,Q,2,Q,1,Q,1,1,O,Q,2,O,Q,1,Q,2,相频特性：,电感性,电容性,R,p,等效,品质因数：,通频带：,2.2.3,电源内阻与负载电阻的影响,R,p,L,C,R,S,i,S,R,L,例,1,设一并联谐振回路，谐振频率,f,0,=10MHz,，回路电容,C,50pF,，试计算所需的线圈电感,L,。又若线圈品质因素为,Q,100,，试计算回路谐振电阻及回路带宽。若放大器所需的带宽为,0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？,解：,（,1,）计算,L,值,（,2,）回路的谐振电阻和带宽,（,3,）求满足,0.5MHz,带宽的并联电阻,设回路并联电阻为 ，回路有载品质因数为,将已知条件带入，可得：,2.3,串并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换,2.3.1,串、并联阻抗的等效互换,（高,Q,情况）,2.3.2,并联谐振回路的其它形式,谐振时,谐振阻抗,2.3.3,抽头式并联电路的阻抗变换,一、自耦变压器耦合连接,R,s,C,N,1,N,2,R,L,R,s,L,L,C,R,L,1,2,3,1,3,V,2,接入系数，以,p,表示：,或,二、双电容抽头耦合连接,R,s,L,C,1,C,2,R,L,C,1,C,2,R,Ls,C,1,C,2,1,2,1,2,C,R,L,三、变压器形式耦合连接,L,C,R,s,L,C,L,R,s,部分变全部,全部变部分,i,S,R,S,L,1,C,2,C,1,R,L,i,S,R,S,L,2,L,1,C,2,C,1,R,L,a,b,b,a,c,d,c,d,L,2,例,4,应用部分接入法的选频电路,接入系数,对回路,有,载品质因数,影响明显减小。,例,5,如图，抽头回路由电流源激励,忽略回路本身的固有损耗,试求回路两端电压,u,(,t,),的表示式及回路带宽。,解 由于忽略了回路本身的固有损耗,因此可以认为,Q,。由图可知,回路电容为,谐振角频率为,电阻,R,1,的接入系数,等效到回路两端的电阻为,由于回路两端电压,u,(,t,),与,i,(,t,),同相,电压振幅,U,=,IR,=2 V,故,输出电压为,回路有载品质因数,回路带宽,电路如图所示。已知,L,=500,H,，,C,1,=,C,2,=40PF,Q,0,=40,I,S,=20mA,R,S,=50k,。,求谐振时回路的总电流,I,及电容,C,1,两端的电压,V,C1,。,2.4,耦合回路,u,s,u,s,i,s,i,s,互感耦合和电容耦合回路及其选频特性,1,）石英晶体的物理特性：,石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是,SiO,2,，,其形状为结晶的六角锥体。图,(a),表示自然结晶体，图,(b),表示晶体的横截面。,连接两个角锥顶点的一根轴,ZZ,，,称为光轴，在图,(b),中沿对角线的三条,XX,轴，称为电轴，与电轴相垂直的三条,YY,轴，称为机械轴。,Y,X,1,X,Y,Z,Y,Y,X,X,Y,Y,X,X,Y,Y,X,X,(a),(b),2.5,滤波器的其它形式,2.5.2,石英晶体滤波器,钟振：（小型圆筒式）,品质因素：,工作温度范围：,o,o,负载电容：，,激励电平：,(20KHZ,150KHZ),贴片式,16.000MHZ-54.000MHZ,石英晶振,HC-49/S,3.5MHZ-80.000MHZ,压电效应：,某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。,逆压电效应：,当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。,压电材料如：,石英（,quartz,）、陶瓷、闪锌矿（,zincblende,）、,钠氯酸盐（,sodiumchlorate,）、电气石（,tourmaline,）、,酒石酸（,tartaricacid,）、蔗糖（,canesuger,）、方硼石（,boracite,）、,异极矿（,calamine,）、黄晶（,topaz,）及若歇尔盐（,Rochellesalt,）。现代可以人工合成高分子压电性效应材料,2,）,石英晶体振谐器的等效电路和符号,石英片相当一个串联谐振电路，可用集中参数,L,q,、,C,q,、,r,q,来模拟。,L,q,相当于晶体的质量（惯性），为零点几至几亨。,C,q,相当于,弹性模数，为百分之几,PF.,r,g,相当于,摩擦损耗，为几至几百欧姆。,C,0,称为静态电容，为几至几十,PF.,其容量主要决定于,石英片尺寸和电极面积。,C,0,r,q,C,q,L,q,J,T,b,a,r,q,L,q,C,q,C,o,a,b,石英晶体的特点是：,等效电感,L,q,特别大、等效电容,C,q,特别小，因此，石英晶,体的,Q,值 很大，一般为几万到几百万。,由于 ，这意味着等效电路中的接入系数很小,因此外电路影响很小。,石英晶振的频率稳定度极高。,如,10MHz,的晶振，一日内的频率变化小于,0.10.01Hz,甚至还小于,0.0001Hz.,接入系数,p,很小，一般为,10,-3,数量级，所以,p,与,q,很接近。,并联谐振频率,串联谐振频率,石英谐振器的主要参数：,1.,标称频率：在石英晶体上并联一定的负载电容条件下测得的，在该频率处，,频稳度最高。,2.,负载电容：,低负载电容：与晶体串联，几十,PF,。,高负载电容：与晶体并联。,3.,激励电平：谐振器工作时消耗的有效功率。大小适中。,过大则频率稳定度变差,过小则使振荡幅度减小和不稳定，甚至不起振。,4.,温度频差：在工作温度范围内的工作频率相对于基准稳定下工作频率的,最大偏离值。,若频率和体积符号要求，很多晶振元件可以互换使用。,利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它常用锆钛酸铅,Pb(zrTi)O,3,压电陶瓷材料（简称,PZT,）,制成。,这种陶瓷片的两面用银作为电极，经过直流高压极化之后具有和石英晶体相类似的压电效应。,优点：容易焙烧，可制成各种形状；适于小型化；且耐热耐湿性好。,它的等效品质因数,Q,L,为几百，比石英晶体低但比,LC,滤波高。,2.5.3,陶瓷滤波器,1),陶瓷片的“压电效应”与“反压电效应”,2),两端陶瓷滤波器（外形及符号,）,两个谐振频率：,陶瓷滤波器,465KHz,收音机用,10.7MA5,收音机专用,陶瓷贴片,450-470KHZ,滤波器仅能通过频带为（,4655,）,kHz,的信号。,压电陶瓷蜂鸣片：声响可达,120dB,体积小，重量轻，厚度薄，,省电，可靠性高，价格低。,压电陶瓷蜂鸣器：多谐振荡器、阻抗匹配器、压电蜂鸣片构成。,频率：（,1.52.5,）,Hz,。,国产直流电压,：（,615,）,V,超声波探头,压电传感器,水晶医疗,其它应用：,2.5.4,表面声波滤波器,(SAWF),314.925315.075MHZ,彩电中放用声表面波滤波器的幅频特性,声表面波滤波器应用实例：,V,1,是预中放部分，起前置放大作用；,Z,1,为,SAWF,起集中选频作用；,TA7680AP,为彩电图像中频放大器,IC,。,