08版模拟集成电路原理与应用--射频电路部分课后习题全解.docVIP

08版模拟集成电路原理与应用--射频电路 思考题与习题 已知一个信号为V＝ V1cosω1 t＋V2cosω2 t＋V3cosω3t，试画出该信号的时域表现形式和频域表现形式。 试求出题图1.1（a）并联LC电路的阻抗—频率响应以及电路的谐振频率，并画出题图1.2（b）谐振频率曲线随电阻R的变化。 （a） （b） 题图1.1 试求出题图1.2（a）串联LC电路的阻抗—频率响应以及电路的谐振频率，并画出题图1.2（b）谐振频率曲线随电阻R的变化。 （a） （b） 题图1.2 举出几种非线性电阻、非线性电容、非线性电感的例子。 分析电阻（器）的射频特性 一个电阻器的高频等效电路如图1.3.1所示，图中：两个电感L等效为引线电感；电容Cb表示电荷分离效应，Ca表示为引线间电容，与标称电阻相比较，引线电阻常常被忽略。从图1.3.1可见，在低频时电阻的阻抗是R；随着频率的升高，寄生电容的影响成为引起电阻的阻抗下降的主要因素；然而随着频率的进一步升高，由于引线电感的影响，电阻的总阻抗上升。在很高的频率时，引线电感会成为一个无限大的阻抗，甚至开路。一个金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系如图1.3.2所示。 目前，在射频电路中主要应用的是薄膜片状电阻，该类电阻的尺寸能够做得非常小，可以有效的减少引线电感和分布电容的影响。片状电阻的形式有0603、0805、1206、2010、2512，功率范围从1/10W～1W,阻值范围0.1Ω～10MΩ， 0603的封装尺寸仅1.60（长L）×0.8（宽W）×0.45（高H）mm3。 图1.3.1 电阻的高频等效电路 图1.3.2 一个金属膜电阻的阻抗绝对值与频率的关系 分析电容（器）的射频特性 一个电容器的高频等效电路如图1.3.3所示，图中：电感L等效为引线电感，电阻Rs表示引线导体损耗，电阻Re表示介质损耗。如图1.3.3可见，电容器的引线电感将随着频率的升高而降低电容器的特性。如果引线电感与实际电容器的电容谐振，这将会产生一个串联谐振，使总电抗趋向为 0Ω。由于这个串联谐振产生一个很小的串联阻抗，所以非常适合在射频电路的耦合和去耦电路中应用。然而，当电路的工作频率高于串联谐振频率时，该电容器将表现为电感性而不是电容性。一个电容器的阻抗绝对值与频率的关系如图1.3.4所示。 片状电容器有高频用(高Q)多层陶瓷片状电容器、X7R介质片状电容器、NPO介质片状电容器、Y5V介质片状电容器、固体钽质片状电容器等多种形式。目前，多层陶瓷片状电容器在射频电路中广泛使用，它们可用于射频电路中的各个部分，使用频率可以高达15GHZ。例如一种型号为CDR系列的片状电容器，最小封装尺寸仅2.00（L）×1.25（W）×1.30（H）mm3，电容值范围从0.1pF～470 000pF，电压100V。 图1.3.3 一个电容器的高频等效电路 图1.3.4 一个电容器的阻抗绝对值与频率的关系 分析电感（器）的射频特性 一个电感器的高频等效电路如图1.3.5所示，图中：电容Cs等效分布电容，Rs等效电感线圈电阻。从图1.3.5可见，分布电容Cs与电感线圈相并联，这也意味着，一定存在着某一频率，在该频率点线圈电感和分布电容产生并联谐振，使阻抗迅速提高。通常称这一谐振频率点为电感器的自谐振频率（SRF，Self Resonant Frequency）。当频率超过谐振频率点时，分布电容Cs的影响将成为主要因素。一个射频线圈的阻抗绝对值与频率的关系如图1.3.6所示。 图1.3.5 一个电感器的高频等效电路 图1.3.6 一个射频线圈的阻抗绝对值与频率的关系 线圈电阻的影响通常用品质因数Q来表示： （1.3.1） 式中：X是电抗，Rs是线圈的串联电阻。品质因数表征无源电路的电阻损耗，通常希望得到尽可能高的品质因数。 目前片式电感也在射频电路中被广泛使用。片式电感器有绕线型片式电感器、陶瓷叠层片式电感器、多层铁氧体片式电感器、片式磁珠等多种形式。例如一种FHW系列的绕线型片式电感器有0603、0805、1008、1210、1812形式，电感范围3.3nH～100 000nH，0603的封装尺寸仅1.70（L）×1.16（W）×1.02（H）mm3。 试举例说明非线性器件的应用。 Smith圆图的基本结构 试设计一个LC的低通、高通滤波器，画出电路结构和特性图，分析比较低通、高通滤波器特性。 试设计一个LC的带通、带阻滤波器，画出电路结构和特性图，分析比较带通、带阻滤波器特性。 思考题与习题 调谐放大器的特点是什么？采用调谐放大器的主要目的是