第2章 高频电路基础课件.ppt

第2章 高频电路基础 ; 理解高频信号处理中的电阻、电容、电感、二极管等元器件的高频特性； 熟练掌握串并联谐振回路、抽头并联谐振回路的组成、工作原理、谐振特性分析和电路参数计算。 掌握石英晶体谐振器的等效电路、工作原理与谐振特性。;?2.1 高频电路中的元件 器件; 1） 电阻 (Resistance) 低频时：电阻器主要表现为电阻特性。 高频时：电阻器既有电阻特性又有电抗特性。 而电抗特性反映的就是其高频特性。 电阻高频等效电路如下图。 其中, CR：分布电容； LR：为引线电感；R：电阻。 ;高频特性影响因素：制作材料、封装形式、尺寸大小。 制作材料：金属膜－碳膜－线绕 封装形式：表面贴装－引线电阻 尺寸大小：小尺寸－大尺寸 ; 2） 电容(Capacitance) 电容一般只考虑其电容值， 而实际电容器也具有损耗电阻和分布电感。等效电路 理想电容器的阻（容）抗1/(jωC), 如电容器的阻抗特性图虚线所示。而实际阻抗特性随频率呈V形特性。 自身谐振频率（SRF)：当工作频率小于一个频率时，电容器呈正常的容性；当大于此频率时，电容器呈感性，则这个频率称为SRF (self resonent frequency )。; 3） 电感 (Inductance)  高频电感器其主要参数是电感量L，产生的感抗为jωL。具有直流电阻R。 频率越高时，电感产生越大的交流电阻，且为主要电阻。这是趋肤效应造成的。 品质因数Q：高频电感器的感抗与其串连的电阻之比。反映电感器损耗情况，品质因数越大，损耗就越小。其值为感抗与串联电阻之比，即: Q＝ ωL/r 高频电感器也具有自身谐振频率SRF。 在SRF上, 高频电感的阻抗的幅值最大, 而相角为零。 阻抗特性图; 2.1.2高频电路中的有源器件 1） 二极管(Diode) 作用：用于检波、 调制、 解调及混频等非线性变换电路中, 工作在低电平。 ;高频常用二极管： 点接触二极管（主要型号有2AP系列）和表面势垒二极管。 变容二极管：工作于反偏截止状态，主要用于振荡电路中。在振荡电路中可通过电压的改变来改变振荡信号的频率，叫压控振荡器。 PIN二极管：具有较强的正向电荷存储能力，其等效电阻受正向直流电流的控制，因此，其电阻可控。; 2） 晶体管与场效应管（FET） 高频晶体管两大类型: 高频小信号放大管： 要求高增益低噪声。 高频功率放大管：要求高增益和大输出功率。; 2. 2 高频电路中的组件 高频电路中的无源组件或无源网络主要有高频振荡（谐振）回路、 高频变压器、 谐振器与滤波器等, 它们完成信号的传输、 频率选择及阻抗变换等功能。 ; 1. 高频振荡回路 高频振荡回路是构成高频放大器、 振荡器以及各种滤波器的主要部件。 功能：阻抗变换、 信号选择, 并可直接作为负载使用。 ;1) 简单振荡回路 振荡回路：由电感和电容串联或并联形成的回路。 简单振荡回路或单振荡回路：只有一个回路的振荡电路。具有谐振特性和频率选择功能，分为串联和并联谐振回路。 谐振特性：阻抗在某一特定频率上具有最大或最小值的特性。此频率称为谐振频率。 ;（1） 串联谐振回路 (Series Resonant Circuit) 串联振荡回路 串联阻抗： X=wL－1/wC为电抗；|zs|:回路阻抗的模；φ：幅角。 当w＝w0 时，有|ZS| =r 最小，此时发生了串联谐振(series resonance)，其谐振频率：;若在串联振荡回路两端加一恒压信号 , 则发生串联谐振时因阻抗最小, 流过电路的电流最大, 称为谐振电流, 其值为;在任意频率下的回路电流 与谐振电流之比:; 其模: 谐振特性 : 恒压信号下的电流随频率变化而变化的特性。 ;品质因数Q：它是振荡回路的另一个重要参数。由谐振曲线可知：品质因数越高，谐振曲线越尖锐，说明回路的频率选择性好。 ;失谐(detuning)：外加信号的频率ω与回路谐振频率ω0之差Δω=ω-ω0表示频率偏离谐振的程度。 当ω与ω0很接近时, 有： ;为广义失谐(generalized detuning), 则式（2 — 5）可写成： ;回路的通频带（带宽）：当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将回路电流值下降为谐振电流值的 时对应的频率范围。 令式（2 — 9）等于 , 则有：ε =±1, 从而有带宽：;在串联谐振时，电感和电容电压最大，其值为电阻电压的Q倍，即恒压源电压值的Q倍，其相位却相反。谐振时电流和电压关系