《谐振回路》PPT课件.ppt
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1、第一章第一章 谐振回路谐振回路(选频网络)概论n1、选频网络的作用n2、选频网络的分类:n谐振回路n滤波器n3、谐振回路的形成n4、谐振回路的定义概论n5、谐振回路的种类:简单谐振回路n 复杂谐振回路n6、谐振回路的应用:n谐振放大器n自激振荡器7、本章主要内容:n1)L、C的高频特性。n2)串并联谐振回路的谐振特性,串并联谐振的对偶关系。n3)谐振回路的品质因数Q对谐振特性曲线的影响,通频带和选择性问题。n4)信号源内阻、负载对串并联谐振回路的影响。n5)并联谐振回路的耦合方式与接入系数。1.1 高频电路中的元器件n无源元件:电阻、电容、电感n有源器件:二极管、晶体管、集成电路n无源网络:变
2、压器、谐振器、滤波器一、电阻的高频特性n电阻特性n电抗特性:分布电容 引线电感 相关因素:制作电阻的材料:金属膜、碳模、线绕 电阻的封装形式:表面封装、线绕 电阻的尺寸:小尺寸、大尺寸 工作频率:二、电感线圈的高频特性:n1、实际电感:n电感线圈等效为电感L和电阻r 串联。n损耗电阻与工作频率密切相关:集(趋)肤效应2、品质因素n定义:无功功率与有功功率之比n定义:高频电感的感抗与其串联损耗电阻之比n Q值越高,线圈的损耗越小。3、电感与电阻的串联形式转换成并联形式的等效电路和相应的量值关系:n等效电路:n图(a)和图(b)可互换。互换的量值关系:n一般有 Q 1,所以有:结论:n1)一个高Q
3、值电感线圈,其等效电路可表示为L和r的串联形式也可表示为L、R并联形式。n2)两种形式的量值关系为:3)串联的:并联的:三、电容的高频特性:n实际电容的串联或并联表示形式:1、电容的品质因数大小及其损耗关系:由定义式可推得:nQ 定义为容抗与串联电阻之比nQ 越大,表征电容的损耗越小。2、电容的损耗电阻串并联等效线路变换公式:n当满足Q 1则:结论:n1一个实际电容,其等效电路可以表示为串联形式,也可以表示为并联形式。n2两种形式电容量不变:n并联电阻1.1.2 高频电路中的有源器件n1、二极管:n1)非线性变换二极管:检波、调制、解调、混频等n2)变容二极管:压控振荡器、混频、倍频等n3)P
4、IN二极管:电可控开关、限幅器、电调衰减器等2、三极管n1)高频小功率管和小信号场效应管:n主要用于:小信号放大器、振荡电路、调制与解调电路、混频电路等n主要要求:高增益、低噪声n2)高频大功率管和场效应功率管:n主要用于:功放电路n主要要求:高增益、大输出3、集成电路:n通用型集成电路:n宽带集成放大器、模拟乘法器等n专用型集成电路:n集成锁相环、集成调频解调器、单片集成接收机、电视专用集成电路等1.2 简单谐振回路n高频振荡回路的功能:阻抗变换n 信号选择与滤波n 相频转换和移相n构成:L、C 串联或并联n分类:n简单振荡回路n复杂振荡回路1.2.1 简单振荡回路n简单振荡回路的定义:只有
5、一个回路的电路n谐振的定义:简单振荡回路的阻抗在某一特定频率上有最大值或最小值的特性,这个特定频率就叫谐振频率。n分类:串联谐振回路 并联谐振回路一、串联谐振回路n1、电路形式:串联谐振回路2、谐振条件及谐振频率n串联阻抗为:n当X=0时,发生谐振 谐振条件谐振频率:特性阻抗:3、谐振特性n1)谐振时:,X=0,n非谐振时:,X0,n ,容性n ,感性n2)谐振时电流最大n3)电感及电容两端电压模值相等,且等于外加电压的Q倍。4、能量关系n谐振的物理意义:谐振回路中储存的能量保持不变,只在线圈与电容器之间相互转换。发生谐振时,电容和电感中储存的最大能量相等。5、谐振曲线和通频带n1)谐振曲线:
6、n回路中电流或电压幅值与外加电压频率之间的关系曲线就叫谐振曲线。串联谐振回路的谐振曲线不同Q值对谐振曲线的影响 2)通频带n当回路的外加信号电压的幅值保持不变,频率改变为 或 时,回路电流等于谐振值的 ,所对应的频率范围 就叫回路的通频带,通常用 表示,叫半功率点。n串联谐振回路的通频带为:通频带6、信号源内阻及负载对串联谐振回路的影响n由于信号源内阻及负载的接入将使回路的总电阻增加,从而使Q下降,故此时的等效品质因数为:n显然,这会使回路的选择性变坏,通频带加宽。n因此,串联谐振回路通常适用于信号源内阻和负载电阻都较小的情况。0QQL二、并联谐振回路n1、电路形式:n等效电路:2、谐振条件及
7、谐振频率n谐振条件 或n谐振频率:n结论:当容抗和感抗相等时,电路产生谐振。3、谐振特性n1)谐振时:,B=0,n非谐振时:,B0,n ,感性n ,容性n2)谐振时回路两端电压最大。n3)谐振时电感及电容中的电流幅值相等,且等于外加电流源的Q倍。谐振时的电路特性 n品质因数:n特性阻抗:n谐振电导:n谐振电阻:4、谐振曲线和通频带nUf的关系曲线谐振曲线。n由电路可见:n模值:4、谐振曲线和通频带n进一步可写成:并联谐振曲线结论n1),U有最大值 。n2)f,或 f ,U均下降,偏离越大,下降得越多。n3)由此可推断,L、C并联谐振回路具选频特性并联振荡回路的通频带不同Q值对谐振曲线的影响 n
8、结论:回路的值越高,回路的通频带越窄。相频特性n相角:n相频特性:n证明:变化既受 影响,变化快慢受Q值影响。相频特性5、信号源内阻及负载对并联谐振回路的影响n电路为:5、信号源内阻及负载对并联谐振回路的影响n由于信号源内阻及负载的接入将使回路的Q下降,故此时的等效品质因数为:n由此可见:并联谐振通常用于信号源内阻很大和负载电阻也较大的情况。1.2.2 复杂振荡回路n1)信号源的内阻和负载的接入使回路Q值下降n2)根据电路传输理论:当负载与信号源阻抗匹配时,可获得最大的功率传输,失配时则造成传输功率减小。n3)信号源中的电抗分量也会影响回路的谐振频率。n采用阻抗变换阻抗变换的方法1.2.2 复
9、杂振荡回路n分类:n抽头并联振荡回路n耦合振荡回路一、抽头并联振荡回路n1、基本概念n1)电路形式:用信号源或负载与回路电感或电容部分连接的并联振荡回路就叫抽头并联振荡回路。n2)主要功用:nA.实现阻抗匹配或进行阻抗变换nB.避免外接电路的影响n3)接入系数p:定义:与外电路相连的那部分电抗与本回路参数分压的同性质总电抗之比。电压比:表示抽头点电压与回路端电压之比 2、自偶变压器耦合连接n1)信号源部分接入谐振回路:已知回路两端电阻为R0设回路处于谐振或失谐不大时,所以:从等效变换前后功率相等的关系看,有:所以:结论:由高抽头向低抽头转换时,等效阻抗减小倍。2、自偶变压器耦合连接n或已知输入
10、端电阻为n则折合到谐振回路两端的电阻为:结论:由低抽头向高抽头转换时,等效阻抗提高了 倍。n总结论:全体接部分则变小 部分接全体则变大2、自偶变压器耦合连接n2)负载部分接入谐振回路:2、自偶变压器耦合连接nRL折合到回路的电阻RL:n同样依据等效变换前后功率相等的原则:n可见:调节p的大小,就可以改变折合电阻 的数值:p越小,与回路的接入部分越少,就越大。这种方法的优缺点n优点:n1)实现了阻抗变换n2)绕制简单,使用方便n缺点:n回路与负载有直流回路3、电容抽头连接n接入系数P:n对于图(b):P=n对于图(b):n对于图(c):这种方法的优缺点n优点:n1)实现了阻抗变换n2)避免了绕制
11、变压器和线圈抽头的麻烦,调整方便n3)可起到隔直流作用n缺点:多接入了一个电容元件另一个重要结论n负载电阻和信号源内阻小时,应采用:串联谐振方式n负载电阻和信号源内阻大时,应采用:并联谐振方式n负载电阻和信号源内阻不大不小时,应采用:抽头接入方式4、电源的折合n电压源:由定义式:n电流源:由等效变换前后功率不变5、负载电容的折合n由电路可知:二、耦合振荡回路n1、概述n单振荡回路:频率选择、阻抗变换n1)耦合回路的主要功用频率特性更好、阻抗变换更方便、可以隔直流n2)耦合系数k:n定义:在耦合回路中,耦合电路元件电抗绝对值与初级、次级回路中同性质的电抗值的几何平均值之比值。n定义式:耦合系数n
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