高频电路备课笔记(3)

2019-03-22 10:24

x JT1 ?p ?2 JT1 Lq JT1 z3 z4 z2 z4 (a) (b) CN z1 C z5 z5 z3 z5 C0 rq Cq 输出 C O ?1 ?q 1 ?CN

3.6.3 陶瓷滤波器

利用某些陶瓷材料的压电效应构成,常用材料锆钛酸铅Pb(ZrTi)O3(简称PZT)。

陶瓷片两面用银作为电极,经过直流高压极化,具有和石英晶体相类似的压电效应,等效电路与晶体相同。 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。

等效品质因数为几百,比石英晶体低但比LC滤波高

四端陶瓷滤波器:由多个谐振子组成四端滤波器。谐振子数目愈多,滤波器的带外衰减性能愈强。 电路组成原则:中心频率是串臂的串联谐振频率和并臂的并联谐振频率,

截止频率分别对应串臂的并联谐振频率和并臂的串联谐振频率。

2L1 2L2 (a)

(b )

3.6.4 表面声波滤波器

表面声波滤波器SAWF(Surface Acoustic Wave Filter):

在经过研磨抛光的极薄压电材料(铌酸锂、石英或锆钛酸铅)基片上,用蒸发、光刻、腐蚀等工艺制成两组叉指状电极,与信号源连接的一组称为发送叉指换能器,与负载连接的一组称为接收叉指换能器。

电信号→压电衬底振动→表面声波传播。

入 (a) 出

换能器可分为n节(n+1)个电极或N?n/2个周期段,指状电极宽度a、指状电极间隔b。 换能器频率f0?v/d,声速v,周期段长d?2(a?b) 。

f?f0时,声波振幅最大,输出电压最大。

总振幅As?nA0,A0为每节振幅。 振幅-频率特性曲线:sinx/x曲线。

外加信号频率

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表面声波滤波器体积小、重量轻、工作频率高(10MHz~3GHz)、相对频带较宽(带宽为0.5%~40%)、矩形系数接近于1,动态范围达100dB,抗辐射能力强,温度稳定性好,插入损耗6dB(最低1dB以下)。

R2 C1 输入 R1 91k? L R5 470? L1 C2 9.1k? 0.1nF T 3DG80 SAWF VCC C1 C3 至主中放 匹配电路 R3 1k? R4 33k?

L的作用是提高晶体管的输入电阻(在中心频率附近与晶体管输入电容组成并联谐振电路),以提高前级(对接收机来说是变频级)负载回路的有载QL值。

输出端一般经过匹配电路接到有宽带放大特性的主中频放大器。

12

4 高频小信号放大器

4.1 概述

高频小信号放大器:中心频率在几百kHz到几百MHz,频谱宽度在几kHz到几十MHz,几十μV~几mV

普通调幅无线电广播所占带宽应为9kHz,电视信号的带宽为6MHz左右。 工作在线性范围 (甲类放大器)。

按负载性质可以分为:

谐振放大器: 采用谐振回路作负载的放大器,具有放大、滤波和选频的作用。

有调谐放大器(高频放大器)与频带放大器(中频放大器)。

非谐振放大器:由阻容放大器和各种滤波器组成(具有谐振放大功能),便于集成。

按频带宽度分为:

窄带放大电路:频带宽度在几千赫到几十兆赫

宽带放大电路:频带宽度几兆赫至几百兆赫,下限截止频率低(有些要求到直流),上限截止频率很高。

高频小信号放大器的质量指标: 1.增益: 电压增益:Av

2.通频带2?f0.7:放大器的电压增益下降到最大值的1/VoV Av?20lgodB ViViPP 功率增益:Ap?o Ap?10lgodB

PiPi?

2倍时,所对应的频率范围,也称3分贝带宽。

放大器所放大的一般都是已调制的信号,包含一定频带宽度,所以放大器必须有一定的通频带。

Av/Av0 Av 理想 Av0 1 1

0.7 0.7 实际 2?f0.7 2?f0.7

f 0.1 f f0 2?f0.1

3.选择性: 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。

常用矩形系数和抑制比表示。

① 矩形系数:表示实际曲线接近理想曲线的程度,反映对邻道干扰的抑制能力。理想谐振曲线应为矩形。

Kro?1?

2?f0.12?f0.01 Kr0.01?

2?f0.72?f0.7 Av Av0 Avn fn f0 f Kr愈接近于1越好。

② 抑制比(抗拒比):表示对某个干扰信号

fn的抑制能力。

d?Av0 Avn4.工作稳定性:

电源电压、器件参数、环境工作变化→工作状态变化(直流偏置)→主要性能变化→自激 5.噪声系数:

放大器的噪声性能可用噪声系数表示:Fn?Psi/Pni输入端信噪比P/P? Fn?10lgsinidB

Pso/Pno输出端信噪比Pso/Pno

Fn越接近1越好

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在多级放大器中,前二级的噪声对整个放大器的噪声起决定作用,因此其噪声系数应尽量小。

质量指标相互之间有联系又有矛盾。增益和稳定性是一对矛盾,通频带和选择性是一对矛盾。

4.2 晶体管高频小信号等效电路与参数

4.2.1 y参数等效电路

放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成,采用导纳分析比较方便。

b.Ib+.Icc?b?yieV?b?yreV?cI

???Ic?yfeVb?yoeVc?bIyie??V?c?0称为输出短路时的输入导纳

Vb?Iyre??bV?b?0称为输入短路时的反向传输导纳

Vc?cIyfe??V?c?0称为输出短路时的正向传输导纳

Vb?cIyoe??V?b?0称为输入短路时的输出导纳

Vc

4.2.2 混合π等效电路

把晶体管内部的物理过程用集中元件RLC表示。

跨导gm??0?b'e?IC(mA)26(mV)

.Vb_eyie.yreVcb'.yfeVyoeb.Vc+_b.Ib+rbb'rb'eCb'c.Ic.Vb_erb'cCb'ecgmV.rceb'e.Vc+_ Cb?c将输出的交流电压反馈一部分到输入端.可能引起自激?bb'在共集电极电路中引起高频反馈,降低晶体管的电流放大系数

简化模型:rb'crce可忽略。

4.2.3 y参数等效电路y参数的获得

混合π→y参数转换:在混合π等效电路中,根据y参数定义,求出y参数。

yie?gie?j?Cie yoe?goe?j?Coe yfe?|yfe|??fe yre?|yre|??re

y参数与静态工作点和工作频率有关。

4.2.4 晶体管的高频特性参数

???01?j截止频率

ff0f?:?下降到低频值的1/2倍时的工作频率。

特征频率fT:?下降到1时的工作频率。fT??0f? 最高振荡频率fmax:功率增益Ap?1时的工作频率。

(晶体管输出功率等于输入功率是保证它自激振荡的必要条件。)

fmax?

12?gm, f?fmax时,晶体管不振荡。

4rbb'Cb'eCb'c14

4.3 单调谐回路谐振放大器

+Vcc+VccR1C+aN1cb.Vo_+R1C+aN1Lbcd.VR2CbL1NL2N2C1NC2+i.V_i.VoR2ReCeRe_Ce_

b.Ib+.cIc.yoeVcGp.yfeV_i+bd+.R1Vi_ebR2yiecIcCLabcyi2Ib.Vo_

.Ib+_cIc.Vieyie.yoeVcGp.yfeV_i+CLac2p2yi2.Vo_+.Vi e+_yie.yfeVyoeY'Li.Vc_

+p1?

4.3.1

NcaN1NN,p2?da?2(设L1、L2间紧耦合,k?1) ?NNNN电压增益

?cp2V???c Vo?p2Vab?p2?Vp1p1YL??12?Y?? , YL??G?j?C??pyL2i2?2?pp1j?L???op2V?cp2yfep1p2yfep1p2yfeVAv???

?i??p1?yoe?YL????p12yoe?YL??'1Vip1VGp?j?C??j?Lyoe?goe?j?Coe yi2?gi2?j?Ci2

2'2Ci2 Gp?p12goe?p2gi2?Gp C??C?p12Coe?p2p1p2yfe1?C??时谐振,Av0?? '?LGp最大功率传输时:负载导纳与晶体管输出导纳匹配,Gp

2?p12goe?p2gi2

15


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