并联谐振回路+阻抗变换+高频小信号放大器.ppt

第2章小信号选频放大器概述高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。高频小信号放大器可分为两类：一类是以谐振回路为负载的谐振放大器；另一类是以滤波器为负载的集中选频放大器。它们的主要功能都是从接收的众多电信号中，选出有用信号并加以放大，同时对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制，以提高接收信号的质量和抗干扰能力。
谐振放大器常由晶体管等放大器件与LC并联谐振回路或耦合谐振回路构成。它可分为调谐放大器和频带放大器，前者的谐振回路需调谐于需要放大的外来信号的频率上，后者谐振回路的谐振频率固定不变。集中选频放大器把放大和选频两种功能分开，放大作用由多级非谐振宽频带放大器承担，选频作用由ＬC带通滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器等承担。目前广泛采用集中宽频带放大器。
高频小信号放大器主要性能指标有：谐振增益、通频带、选择性及噪声系数等。
1.谐振增益
放大器的谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，记为Au0，其值可用分贝(dB)表示。放大器的增益具有与谐振回路相似的谐振特性，如图２.１所示。图中f0表示放大器的中心谐振频率，Au/Au0表示相对电压增益。当输入信号的频率恰好等于f0时，放大器的增益最大。图2.1谐振放大器的幅频特性曲线2.通频带
通频带是指信号频率偏离放大器的谐振频率f0时，放大器的电压增益Au下降到谐振电压增益Au0的
时，所对应的频率范围，一般用BW0.7表示，如图２.１所示。
3.选择性
选择性是指谐振放大器从输入信号中选出有用信号成分并加以放大，而将无用的干扰信号加以有效抑制的能力。为了准确地衡量小信号谐振放大器的选择性，通常选用“抑制比”和“矩形系数”两个技术指标。
1)抑制比
抑制比可定义为：谐振增益Au0与通频带以外某一特定频率上的电压增益Au的比，用d(dB)表示，记为

2)矩形系数
假设谐振放大器是理想放大器，其特性曲线是如图2.1所示的理想矩形。该图表明在通频带内放大器的电压增益保持不变，而在通频带外电压增益为零。若干扰信号频率在放大器的频带之外，那么，它将被全部抑制。实际谐振放大器的特性曲线如图2.1所示的钟形曲线所示。为了评价实际放大器的谐振曲线与理想曲线的接近程度，引入矩形系数，定义为
式中，BW0.7是放大器的通频带；BW0.1是相对电压增益值下降到0.1时的频带宽度。K0.1值越小越好，在接近１时，说明放大器的谐振特性曲线就愈接近于理想曲线，放大器的选择性就愈好。
4.噪声系数
放大器的噪声系数是指输入端的信噪比Pi/Pni与输出端的信噪比Po/Pno两者的比值，即

式中，Pi为放大器输入端的信号功率；Pni为放大器输入端的噪声功率；Po为放大器输出端的信号功率；Pno为放大器输出端的噪声功率。
若放大器是一个理想的无噪声线性网络，那么，噪声系数
2.1.谐振回路图2.4LC并联回路(2─1)下面讨论并联回路阻抗的频率特性。
当回路谐振时，即ω=ω0时，ω0L-1/ω0C=0。并联谐振回路的阻抗为一纯电阻，数值可达到最大值|Z|=RP=L/CR，RP称为谐振电阻，阻抗相角为φ=0。从图2.5可以看出，并联谐振回路在谐振点频率ω0时，相当于一个纯电阻电路。
当回路的角频率ω＜ω0时，并联回路总阻抗呈电感性。当回路的角频率ω＞ω0时，并联回路总阻抗呈电容性。
图2.5并联谐振回路的特性曲线式中，GP=CR/L=1/RP，为电导;B=ωC-1/ωL，为电纳。
图2.6就是利用式(2─5)得出的。式(2─5)是我们常用的并联振荡回路的表达形式。
2)并联谐振回路端电压频率特性
谐振回路两端的电压为
(2─6)图2.6并联振荡回路图2.7电压-频率特性曲线3)并联谐振回路谐振频率
在实际应用中，并联谐振回路频率可以由式(2─2)近似求出4)品质因数
并联回路谐振时的感抗或容抗与线圈中串联的损耗电阻Ｒ之比，定义为回路的品质因数，用Ｑ0表示，

5)谐振曲线、通频带及选择性
将式(2─6)与式(2─8)相比，得
图2.8并联回路谐振曲线由式(2─14)可以绘出并联回路谐振曲线，如图2.8所示。这曲线适用于任何ＬＣ并联谐振回路。
对ξ进行如下变换：(2─15)从式(2─16)可以看出，在谐振点,Δf=0，U/U0=1。随着|Δf|的增大，U/U0将减小。对于同样的偏离值Δf，Q0越高，U/U0衰减就越多，谐振曲线就越尖锐，如图2.9所示。下面利用谐振曲线求出通频带。
由式(2─16)，令U/U0=0.707，如图2.10所示，可得回路的通频带BW0.7为

例1已知并联谐振回路谐振频率f0＝1MHz，Ｑ0＝100。求频率偏离10kHz时，电压相对于谐振点的衰减比值U/U0。又若Ｑ0＝50，求U/U0。
图2.10通频带解（１）Ｑ0=100时,根据上面计算结果可画得图