射頻模擬電路復(fù)習(xí)-100頁-1.1M

1、第1章 選頻放大器1.1 諧振電路的基本特性諧振回路用途：選頻網(wǎng)絡(luò)、移相網(wǎng)絡(luò)、相頻轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)、作負(fù)載。簡單串并聯(lián)諧振電路的基本特性tVvSscos1()ZrjLrjXC電壓諧振工程近似1()PCrYjCGjBLLPCrGLLCB1CrLGRPP1電流諧振并聯(lián)諧振回路的諧振電阻 容性感性P1XLC0100CLLC10串聯(lián)諧振時的諧振頻率 0X Zr純阻性 10BCLLCP1并聯(lián)諧振回路的諧振頻率PPRCrLZ純阻性 1()svIrjLC串聯(lián)諧振時的電流 00SVIIr1()sPIVGjCL諧振時的端電壓 CrLIGIVSPSP00LSVjQ V00CSVjQ V CPSPIj I QLPsPIj

2、I Q 0001LQrCr1PPPPPPPPPPLCQCRrGRLLG并聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)串聯(lián)諧振回路的品質(zhì)因數(shù)有載品質(zhì)因數(shù) rRRLQLSL0)(1LSPPLGGGLQ有載品質(zhì)因數(shù) 廣義失諧0001111()jjQ211|arctg )(000 Q0(諧振點)時取最大值1 回路的品質(zhì)因數(shù)愈高，曲線愈尖銳。 CL0111PLLQLrrrCLC2Q回路儲能每周耗能品質(zhì)因數(shù)實際上描繪的是系統(tǒng)儲能與耗能之間的關(guān)系。特性阻抗 品質(zhì)因數(shù)的物理意義串并聯(lián)諧振回路的通頻帶與選擇性三分貝通頻帶(半功率點通頻帶)，即 下降到0.707或 時的通頻帶。|2102LfQfLQff0707. 02諧振回路的通頻帶與

3、 成反比， 愈大，通頻帶愈窄。LQLQ矩形系數(shù)707. 01 . 01 . 022ffKr愈接近1，選擇性愈好。 1 . 0rK簡單諧振回路0.19.95rK諧振回路的相頻特性群延時特性各頻率分量通過系統(tǒng)的延時都為以 為載頻的調(diào)幅波通過諧振回路后引起的群延時可由式 計算。P回路品質(zhì)因數(shù) 愈高，相頻特性愈陡峭， 變大。LQ|0t0tdd波形包絡(luò)的形狀不變，不會產(chǎn)生相位失真。 合成的信號包絡(luò)也僅延時0t0t串并聯(lián)阻抗等效互換串并聯(lián)互換前后的品質(zhì)因數(shù)不會發(fā)生變化LQXRRX2211 221(1)LRQR2121(1)LXXQ1LQ122RQRL12XX回路抽頭時阻抗的變比關(guān)系接入系數(shù) NNLLP11

4、21NNN211CCCP02abdbZp Z電流源 SSPII 部分接入的作用：阻抗匹配、提高諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。對信號有極大的增益，信號帶寬外，增益迅速減小。因此，諧振放大器具有很好的選頻能力。 1.2高頻小信號調(diào)諧放大器諧振放大器，用串聯(lián)或并聯(lián)諧振回路或耦合諧振回路作為放大器的負(fù)載，諧振回路的諧振頻率(考慮晶體管影響后)位于輸入信號的中心頻率，信號帶寬與諧振回路的通頻帶基本一致。高頻小信號放大器工作于放大器的線性區(qū)，放大器可用線性四端網(wǎng)絡(luò)來等效。高頻晶體管小信號等效電路模型與參數(shù)高頻晶體管網(wǎng)絡(luò)參數(shù)模型112212ierefeoeIy Vy VIy Vy V 頻率的函數(shù)ieieieygj

5、 Coeoeoeygj Crerereyyfefefeyy晶體管的高頻參數(shù)截止頻率 ： f下降到 時對應(yīng)的頻率。|2/0 特性頻率 ： 下降到l所對應(yīng)的頻率。 Tf| 120ffT10ffT0ff工作工作工作ffffffTT/|最高振蕩頻率 ： 晶體管功率增益 時的工作頻率。maxf1PA maxTfff1.2.4 晶體管高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放大器 1. 放大器的輸入導(dǎo)納：LoefereieibiyyyyyVIY2. 放大器的調(diào)諧回路的諧振頻率 LCf2103.電壓增益 12120121fefeVLp p yp p yAQfgj Cgjj Lf 22122PoeiegGp gp g2212

6、2oeieCCp Cp C回路的有載品質(zhì)因數(shù) gCQL0廣義失諧 02LfQf0f0120feVPP yAg諧振時 歸一化抑制比011VVAjA最佳接入系數(shù)01(1)2PLoptoeQGQpg02(1)2PLoptieQGQpg0max02(12feLvoeieyQAQg g）4功率增益諧振時 22001ievPiegAAg222210|41(1)4(1)1fePLPoeiePyPQAg gPQ匹配條件： 1PP 22122oeieP gP g2)1 (4PPPP失配損耗 ： 表征的是負(fù)載與晶體管的失配，最大值為1。插入損耗 ： 20)1 (QQL回路本身的損耗，表征回路固有損耗使功率增益 降

7、低的比例。 PA回路本身損耗為零 0Q20(1)1LQQ回路對功率增益 無影響PA諧振狀態(tài)時的最大增益 12max04ieoefePggyA5小信號單調(diào)諧回路諧振放大器的通頻帶與選擇性3dB通頻帶與簡單諧振回路相同 LQffB0707. 07 . 021200.70722fevp p yAfC 增益帶寬積 當(dāng)晶體管選定，電路完全確定以后，放大器的帶寬增益乘積是一個常數(shù)，帶寬愈窄，增益愈高，反之亦然。 與 成反比， 愈小，帶寬增益積愈大。 CC22221ieoeCPCPCC不穩(wěn)定 必須外接定值的電容 矩形系數(shù)95. 9110222707. 01 . 01 . 0ffKr高頻小信號單調(diào)諧回路諧振放

8、大器級聯(lián) 1.級聯(lián)放大器的電壓增益 12VVVVnAAAA由完全相同的單級放大器組成 1nVVAA2級聯(lián)放大器的通頻帶與選擇性 100.707221nLffQ 121n：級聯(lián)放大器3dB帶寬的縮小因子 1211011707. 01 . 01 . 0nnrffK高頻小信號調(diào)諧放大器的穩(wěn)定性 放大器的輸入導(dǎo)納為： LoefereieiyyyyyY第項反映晶體管的輸入導(dǎo)納，第二項表示由反向傳輸導(dǎo)納 引入的輸出回路對輸入回路的影響，因此是一種“反饋”。 rey穩(wěn)定性系數(shù) 2()()|1cos()sieoeLSfereferegggGKyy不穩(wěn)定1SK 1SK 1SK 穩(wěn)定 臨界狀態(tài) 輸入、輸出回路都是

9、部分接入的 2221021|2ppyCggKfereSresfeVCKyA00|22提高放大器穩(wěn)定性的措施 為保證放大器的穩(wěn)定，增益不能太高，為保證穩(wěn)定的高增益，應(yīng)選 大且 小的晶體管。|feyreC在晶體管選定后在電路上采取措施，抵消 的影響。 fey (1)中和法(2)失配法例：一并聯(lián)回路，其通頻帶B過窄，在L、C不變的條件下，怎樣能使B增寬?解：通頻帶 0LfBQ要使B增寬，應(yīng)增大 或減小 。0fLQ本題要求L、C不變，故不能增大 ，只能減小 。 0fLQ并聯(lián)回路的品質(zhì)因素 0LRQL應(yīng)減小 R在回路兩端并聯(lián)一電阻就可使B增寬。例：如圖所示電路，fey例：如圖所示解題思路 將圖 (a)簡

10、化為圖 (b) ，畫出其輸出同路等效電路如圖 (c)所示，再化簡為圖 (d)即可進行計算：注意：下一級放大器的輸入導(dǎo)納就是上一級放大器的負(fù)載導(dǎo)納，而本例小放大管為同型號，故有21ieiegg1p1p2p2p22p21p120fevp p yAg g122201()feiepiep p ygAggC2gBC0LBfQ200(1)QQ或001PQLG01LQLg0LPQgQG01006.1114.442.4PLQ GQg046532.314.4LfBKHzQ 1.4 高頻諧振功率放大器 與低頻功放的比較工作頻率 相對帶寬 工作狀態(tài)負(fù)載效率低頻功放 低（20Hz-20KHz） 寬甲類、推挽乙類無調(diào)諧

11、負(fù)載阻性低高頻功放高（一個工作頻率 ） 窄 百分之零點幾到百分之幾丙類選頻網(wǎng)絡(luò)高maxmin/1000ff0f0/ ff共同點：輸出功率大、效率高不同點： 高頻諧振功率放大器的基本工作原理 在基極回路加入合適的偏置電壓諧振功放工作于丙類可正可負(fù)BBV丙類可提高集電極效率的原因:因為晶體管僅在部分時間內(nèi)有電流流通，大部分時間內(nèi)是無集電極電流的，集電極耗散功率等于集電極電壓與集電極電流之乘積，因而大部分時間是無集電極耗散功率的。 諧振回路的基本功用:作為負(fù)載接受、儲存和傳送高頻能量，具有阻抗匹配和濾波作用。正是其濾波作用因而晶體管可以工作于丙類狀態(tài)。輸出集電極電流雖然失真，但輸出信號的諧波分量由于

12、諧振回路的作用而被抑制和濾除。電源提供的功率輸出的交流功率 集電極耗散功率dcP0PcP0dccPPP集電極效率dccdccdcdccPPPPPPP101coscoscCPcmvIRtVt1cmCPVIRcosceCCcmvVVt放大器輸出的交流功率 22011111222cmccmcPPVPI VI RR電源輸入的直流功率(平均功率) 001TdcccccccPiV dtI VT0cdcPPP1101001112/22ccmccmcdcccccccIVIVPPgkI VIV波形系數(shù) 011ccIIg 電壓利用系數(shù) cmCCVkV高頻諧振功率放大器折線近似分析法 BZbecBZbeBZbecc

13、VviVvVvgi0)(導(dǎo)通角 ：一個周期內(nèi)導(dǎo)通角度的12。 CbBBBZCVVVcos尖頂余弦電流脈沖用傅里葉級數(shù)展開tItIIicccc2coscos2100max0()ccCIi 1max1()ccCIi max()cncnCIi )(1c)(2c)(cn尖頂余弦電流分解系數(shù)結(jié)論1.0 180c某個 最大)(cn2. 作倍頻器時60c2倍頻40c3倍頻3.乙類工作無三次諧波)()()()()(010max1max011ccccccccciiIIg4. 波形系數(shù)5.最佳導(dǎo)通角在 左右70兼顧效率與功率高頻諧振功率放大器的動態(tài)特性負(fù)載線的做法截距式直線方程 0()cdceigvV090tce

14、CCvVbeBBvVQBZBBcCIVVgi)(虛擬工作點電流 虛擬工作點Q00tminceCCcmcevVVVmaxbeBBbbevVVVPRtg1180c甲類負(fù)載線的斜率與低頻放大器負(fù)載線的斜率公式是一致的 欠壓工作狀態(tài) 尖頂余弦電流脈沖恒流源區(qū)臨界工作狀態(tài) 尖頂余弦電流脈沖負(fù)載線為雙折線負(fù)載線為雙折線 最佳工作狀態(tài)過壓工作狀態(tài) 電流波形出現(xiàn)凹坑負(fù)載線為三折線 恒壓源狀態(tài)PRCCV 的影響CCV 在過壓區(qū)與 的關(guān)系基本是線性的集電極調(diào)幅 cmVCCV 的影響 BBVBBV 與 基本成線性關(guān)系基極調(diào)幅在欠壓狀態(tài)cmVBBV放大特性 bV高頻諧振功率放大器的饋電線路高頻諧振功率放大器的饋電線路

15、高頻諧振功率放大器工作在丙類，它的饋電線路除 了保證集電極合適的工作電壓外，還要保證基極偏置。饋電原則交流等效電路還要考慮到負(fù)載是諧振回路，交流分量必須通過諧振回路,以獲得交流信號的放大。諧振功放工作在大電流狀態(tài)，為減少功耗，外電路應(yīng)對直流近似短路，但又不能對交流短路。外電路為保證輸出波形不失真，對交流諧波應(yīng)近似短路。 集電極電路對不同頻率電流的等效電路高頻諧振功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與級間匹配網(wǎng)絡(luò)濾波度：11/cncnLnLIIII中介回路效率01LkPP輸出匹配網(wǎng)絡(luò)LP最大狀態(tài)接近臨界工作狀態(tài)末級射頻諧功放應(yīng)工作在略欠壓狀態(tài) 型匹配網(wǎng)絡(luò)的計算T型匹配網(wǎng)絡(luò)的計算級間耦合回路答：輸出功率等于輸

16、出電壓與輸出電流的乘積。當(dāng)集電極供電電源電壓VCC一定時，輸出電壓便增大，要增大輸出功率只能增大輸出電流。而要增大輸出電流，必須在增大激勵電壓的同時，減小負(fù)載電阻。為了保持放大器的導(dǎo)通角不變，必須在增大激勵電壓的同時，調(diào)整偏置電壓。正向偏壓減小或反向偏壓增大。例：在集電極供電電源電壓VCC一定的情況下，要提高輸出功率，但不得改變放大器的導(dǎo)通角，應(yīng)如何調(diào)整放大的工作參數(shù)(包括集電極負(fù)載、輸入信號幅度、偏置電壓)？ 答：工作于臨界狀態(tài)下的丙類功率放大器，當(dāng)增大集電極供電電源電壓時，進入欠壓狀態(tài)；當(dāng)減小集電極供電電源電壓時，進入過壓狀態(tài)?；鶚O正偏增大(或反偏減小)，進入過壓狀態(tài)；反之、進入欠壓狀態(tài)。

17、例：工作于臨界狀態(tài)下的丙類功率放大器，改變集電極供電電壓，其他電路參數(shù)不變，則放大器工作狀態(tài)將如何變化？改變基極偏壓而其他參數(shù)不變，放大器工作狀態(tài)又如何變化？例：例：改正圖（a）線路中的錯誤，不得改變饋電形式，更新畫出正確的線路。 題意分析題意分析：這是一個兩級功放，分析時可以一級一級地考慮，且要分別考慮輸入回路、輸出回路是否滿足交流要有交流通路，直流要有直流通路，而且交流不能流過直流電源的原則。 解：第一級放大器的基極回路；輸入的交流信號將流過直流電源，應(yīng)加扼流圈和濾波電容；直流電源被輸入互感耦合回路的電感短路，應(yīng)加隔直電容。 第一級放大器的集電極回路；輸出的交流將沉過直流電源，應(yīng)加扼流圈，

18、加上扼流圈后，交流沒有通路，故還應(yīng)加一旁路電容。第二級放大器的集電極回路；輸出的交流將流過直流電源，應(yīng)加扼流圈及濾波電容。此時，直流電源將被輸出回路的電感短路，加隔直電容。第二級放大器的基極回路：沒有直流通路，加一扼流圈。RFCRFCRFCRFC第3章 波形發(fā)生與變換電路 3.1 LC反饋正弦波振蕩器工作原理正弦波振蕩器：不需要外加輸入信號，只要接上電源就可以輸出一定振幅、一定頻率的正弦波信號的裝置。增幅振蕩 000阻尼振蕩等幅振蕩3.1.1 自激振蕩的建立過程及起振條件構(gòu)成LC振蕩器所必須的條件：CCV決定振蕩頻率的儲能回路，例如LC或RC回路、石英晶體等；控制合適補充能量的系統(tǒng)，一般由晶體

19、管及反饋電路構(gòu)成；能源，就是直流電源 。振蕩平衡條件| 112(0,1,)ABABABnn| |ifififVVVV由變壓器變比保證由同名端保證起振條件2(0,1,)1| 1ABnnABAB1| 1fiffiiVVVV振蕩器振幅平衡的穩(wěn)定條件0平衡點iVA振蕩器相位平衡的穩(wěn)定條件 0提高諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，有利于提高振蕩器的頻率穩(wěn)定度。通過放大器從小信號線性放大器轉(zhuǎn)變?yōu)楸惞ぷ鳡顟B(tài)的限幅放大器完成的。振蕩器從起振時的增幅振幅（輸出幅度越來越大）轉(zhuǎn)變成輸出等幅振蕩（幅度不再增大）的原因？反饋型晶體管LC振蕩器電路 晶體管振蕩器的饋電原則：與高頻諧振功率放大器、小信號調(diào)諧放大器等相同。直流通路：保

20、證晶體管合適的偏置電壓，把直流電壓加到各極上去。交流通路： 保證反饋信號移相，從輸出端反饋到輸入端，輸出信號加到負(fù)載回路等。LC三端式振蕩器相位平衡條件的判別準(zhǔn)則 和 具有相同性質(zhì)的電抗與 性質(zhì)相反ceXbeXbcXceX3.3.1 頻率穩(wěn)定度的定義 頻率準(zhǔn)確度 0fff 頻率的相對準(zhǔn)確度 000fffff時間頻率穩(wěn)定度溫度頻率穩(wěn)定度 頻率穩(wěn)定度的分類長期頻率穩(wěn)定度短期頻率穩(wěn)定度( )1()2vnnsSSP3.5石英晶體振蕩器 (1)具有極高的空載品質(zhì)因數(shù)，可達(dá)百萬數(shù)量級。 (2)具有極小的接入系數(shù)，有載品質(zhì)因數(shù)也很高。電路特性：石英晶體振蕩器具有很高的頻率穩(wěn)定度物理性質(zhì)：石英晶體的材料的物理

21、化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定正壓電效應(yīng)反壓電效應(yīng)石英諧振器串聯(lián)支路的諧振頻率 1qqqL C并聯(lián)諧振頻率 001pqqqC CLCC感性區(qū)容性區(qū)容性區(qū)石英晶體振蕩器電路 晶體振蕩器的電路形式主要分為兩類：石英晶體在電路中作為等效電感元件使用并聯(lián)型晶體振蕩器；石英晶體作為串聯(lián)諧振元件使用，工作在串聯(lián)諧振頻率上，稱為串聯(lián)型晶體振蕩器 。與電信號諧波的差別在于：基音與泛音不能同時存在基音與泛音大體上成奇數(shù)倍的關(guān)系并聯(lián)型晶振 1(n2) n2基音頻率基音頻率1111LC泛音晶體振蕩器 泛音：石英晶片振動的機械諧波第4章 頻譜搬移電路 實質(zhì)上是將輸入信號頻譜沿頻率軸進行不失真的搬移頻譜線性變換。普通振幅調(diào)制波： 振

22、幅應(yīng)正比于信息 ( )f t ( )cos1cosacmaccmccmkv tVk f ttVf ttV調(diào)制信號為單音余弦波 ( )cosf tVtc ( )1coscoscmacv tVmtt調(diào)幅指數(shù) aacmk VmV212avOTaOTOTSBPPm PPP頻帶寬度：max2BF調(diào)幅波中的功率關(guān)系雙邊帶調(diào)制(DSB)單邊帶調(diào)制(SSB)( )( )cosDSBcmcvtVf tt頻帶寬度maxmax222DSBBF頻帶寬度 maxSSBBF振幅調(diào)制電路在AM、DSB及SSB信號中，均有 或 分量，而該分量是由調(diào)制信號 與載波從相乘產(chǎn)生的。無論是非線性電路還是線性時變電路，要完成調(diào)制功能，

23、關(guān)鍵看該電路是否有兩個信號的乘積項。由于非線性電路和線性時變電路要產(chǎn)生大量的組合頻率分量，必須要有濾波器將所需頻率分量選出，濾除其它的不需要的分量；否則，這些不需要的頻率分量將對有用信號形成干擾或失真。cfFcfF高電平調(diào)幅：集電極調(diào)幅和基極調(diào)幅 低電平調(diào)幅 1. 模擬乘法器振幅調(diào)制電路2平方律調(diào)幅器3斬波調(diào)幅 單向開關(guān)函數(shù)122( )coscos323ccS ttt雙向開關(guān)函數(shù) *24( )coscos33ccS ttt振幅調(diào)制波的解調(diào)模型及電路 解調(diào)是調(diào)制的逆過程從頻譜搬移的角度看，解調(diào)是頻譜從高頻端搬到基帶的過程。普通振幅波的解調(diào)常常稱為檢波。二極管包絡(luò)檢波器的工作原理 電壓傳輸系數(shù)(或

24、稱檢波效率) 12idLRR133()dcLRR133coscos()cddciLvRKVR( )(1cos)cosiiacv tVmtt0( )(1cos)diav tK Vmt大信號二級管包絡(luò)檢波器的失真 頻率失真非線性失真 惰性失真 過大使在二極管截止期間C通過 放電的速度過慢，跟不上輸入調(diào)幅波包絡(luò)變化的速度，輸出的平均電壓就會不沿著包絡(luò)走，而產(chǎn)生惰性失真。 LR CLR不產(chǎn)生隋性失真的條件2max1aLamR Cm負(fù)峰切割失真 ()(0)LaLZjmZ當(dāng)交流負(fù)載與直流負(fù)載相等時，不會產(chǎn)生負(fù)峰切割失真( )，交直流負(fù)載相差越遠(yuǎn)，越容易產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。 1am 直流負(fù)載不相等，因而可能產(chǎn)生負(fù)峰切割失真 不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件 4.3 混頻混頻電路其作用是將載頻為 的已調(diào)信號(或單頻載波)不失真地變頻為 的信號。sfIfIsLfffIsLfff()sLffILsfff()Lsff上混頻 高本振下混頻 低本振下混頻 晶體管混頻器 LsVV線性時變分析法變頻跨導(dǎo) ：cgII中頻電流