小信号选频放大器..
小信号调谐放大器
根据用途不同，放大器的BW差异较大。调幅广播6~8kHz， 而电视和雷达接收机中的中频放大器BW大概在6MHz左右。
第3章小信号调谐放大器-22
3.选择性
放大器从含有各种不同频率的信号总和（有用的和有害 的）中选出有用信号，排除有害（干扰）信号的能力，称 为放大器的选择性。
其工程量应按相应项目另行计算。 4. 消火栓按钮、手动报警按钮、气体灭火起/停
按钮： 以“只”为计量单位。
5. 控制模块(中继器): 按照其给出控制信号的数量，分为单输出和多
输出。执行时不分安装方式，以“只”为计量
单位。
第3章小信号调谐放大器-8
消防工程工程量计算
第3章小信号调谐放大器-9
消防工程工程量计算
第3章 小信号调谐放大器
主要内容： 小信号调谐放大器的基本概念、主要技术指标 晶体管高频小信号y参数模型 小信号调谐放大器电路组成及工作原理 单调谐放大器的性能指标计算方法 多级单调谐放大器的构成及性能指标计算 双调谐放大器的构成及性能指标计算 基本概念： 电压增益，功率增益，通频带，选择性，矩形系数，截止频率，特征频率， 最高振荡频率。
第3章小信号调谐放大器-1
3.1 概述
小信号调谐放大器是无线电接收设备的主要部 件，是一种窄带的选频放大器。
通常是指接收机中混频前的高频放大器和混频 后的中频放大器。
混频前，高频小信号放大器需要对外来不同的 信号频率进行调谐及放大，混频后，放大器只需 对中心频率固定的中频小信号谐振。
窄带：通频带在几千赫到几十兆赫之间。
第3章小信号调谐放大器-4
消防工程工程量计算
本章执行《全国统一安装工程预算定额》 中的第七册《消防及安全防范设备安装工程》。
第一章小信号调谐放大器
=
2π
1 LC
所以 C=1/[（2πf0）2L]=200PF
Rp=L/Cr=244KΩ
Q0=ω0L/r=142
BW0.7=f0/Q0=3.3KH 在失谐Δf=±10KH的选择性为
S
1
1
0.16
1 Q02 (2f / f0 )
1 (142 * 2 *10)2
465
1.2.3 信号源和负载对谐振回路的影响 1、 信号源及负载对谐振回路的影响
R1
M
+
V&1
L1 L2
–
Is G1
R2
L1
CM
+
L2
G2
C1
C2
-
C1
C2
互感耦合回路
电容耦合回路
图8 双调谐耦合回路
互感耦合系数
k=
电容耦合系数
M =M L1L2 L
k=
CM
= CM
(C1 + CM )(C2 + CM ) C + CM
次级电压
Ig
U 2= ω0C
kQ02 1 - ξ2 + k2Q02 2 + 4ξ2
BW0.7
Au/Auo 1 0.707
0.1
令： S = 0.1
fL fO fH
f
BW0.7
BW0.1
= 9.95 f0 Q0
BW0.1
= 9.95BW0.7
则：
K0.1 = BW0.1 = 9.95 BW0.7
1.2.2 并联谐振回路
下图是最简单的并联回路。 r近似为电感线圈L的 内阻，r通常很小，可以忽略，Ig为激励电流源。
频率较高时，Cb’c的容抗较小，可它并联的电阻 rb’c较大，相比之下rb’c可以忽略。
晶体管中频小信号选频放大器设计(高频电子线路课程设计)
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子1001班指导教师：韩屏工作单位：信息工程学院题目：晶体管中频小信号选频放大器设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：1.采用晶体管或集成电路完成一个调幅中频小信号放大器的设计；2.放大器选频频率f0＝455KHz，最大增益200倍，矩形系数不大于5；3.负载电阻R L＝1KΩ时，输出电压不小干0.5V，无明显失真；4.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。
时间安排：1．2013年12月10日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2．2013年12月11日至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)II Abstract ......................................................................................................1一、绪论.....................................................................................................二、中频小信号放大器的工作原理 (2)三、中频选频放大器的设计方案 (3)33.1 稳定性分析 ..................................................................................3.2 提高放大器稳定性的方法 (4)53.3中频选频放大 ...............................................................................63.4 信号负反馈 ..................................................................................7四、电路仿真与分析 ................................................................................4.1 multisim仿真软件简介 (7)4.2 中频选频放大部分仿真 (7)9五、实物制作及调试 ................................................................................12六、个人体会........................................................................................... 参考文献...................................................................................................1314 附录I 元件清单 .....................................................................................15附录II总电路图 ....................................................................................摘要本文对中频小信号选频放大器的工作原理进行了详细解析，通过对放大器的性能分析，确定最佳制作方案。
高频小信号放大器(选频网络)
,电容支路的分流作用强，回路呈现容性;
同理， p时,回路呈现感性.
3.3-3 品质因数Q
定义：Q 又由于 Rp
p
pL
R
1
pCR
L ，可得：
CR
Qp
为并
R Rp
pL
联振荡回
pCRp
路
品
质
因数
其中 Rp Qp p L ，说明谐振时，并联振荡回路的
谐振电阻等于感抗或容抗的Qp倍，而Qp通常远大于1。
注2：通频带对应的两个频率端点也称半功率点。
3.2-6 相频特性曲线
相频特性曲线:回路电流的相角 随频率变化的曲线。
I Io
1
1
j
1
1 j
x
R
i
arctg
x R
arctgQ
o
o
2
arctgQ
o
arctg
z
即
回
路
电
流
的
相
角i为
阻
抗
辐
角
的
z
负
值
i
说明：Q值不同时，相频特
Q2
Q1
2
性曲线的陡峭程度不同，Q值越 大，曲线越陡。图中Q 1>Q2
1
jQp
p
p
1
jQp
2 o
相 角 v
arctgQp
2 p
arctg
arctgQp
p
p
结论：并联谐振回路具有 负的相频特性曲线，且Q值越大， 相频特性曲线越陡峭。
v, z p
2
2
3.3-6 信号源内阻和负载对并联谐振回路的影响
有载QL
高频电子线路课后答案
说明所有习题都是我们上课布置的作业题，所有解答都是本人自己完成，其中难免有错误之处，还望大家海涵。
第2章 小信号选频放大器已知并联谐振回路的1μH,20pF,100,L C Q ===求该并联回路的谐振频率0f 、谐振电阻p R 及通频带0.7BW 。
[解] 90-6120.035610Hz 35.6MHz 2π2π102010f LCH F-===⨯=⨯⨯6312640.71010022.4k 22.361022.36k 201035.610Hz35.610Hz 356kH z100p HR Q Ff BW Q ρρ--===Ω=⨯Ω=Ω⨯⨯===⨯=并联谐振回路如图所示，已知：300pF,390μH,100,C L Q ===信号源内阻s 100k ,R =Ω负载电阻L 200k ,R =Ω求该回路的谐振频率、谐振电阻、通频带。
[解] 0465kHz 2π2π390μH 300PFf LC≈==⨯0.70390μH100114k Ω300PF////100k Ω//114.k Ω//200kΩ=42k Ω42k Ω371.14k Ω390μH/300 PF/465kHz/37=12.6kHzp e s p Lee e R Q R R R R R Q BWf Q ρρ===========已知并联谐振回路的00.710MHz,C=50pF,150kHz,f BW ==求回路的L 和Q 以及600kHz f ∆=时电压衰减倍数。
如将通频带加宽为300 kHz ，应在回路两端并接一个多大的电阻? [解] 6262120115105μH (2π)(2π1010)5010L H f C --===⨯=⨯⨯⨯⨯ 6030.7101066.715010f Q BW ⨯===⨯2236022*********.78.11010p oU f Q f U ••⎛⎫⎛⎫∆⨯⨯=+=+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 当0.7300kHz BW =时6030.746120101033.33001033.31.061010.6k 2π2π10105010e e e ef Q BW Q R Q f C ρ-⨯===⨯====⨯Ω=Ω⨯⨯⨯⨯g而471266.72.131021.2k 2π105010p R Q ρ-===⨯Ω=Ω⨯⨯⨯g 由于,p e pRR R R R =+所以可得10.6k 21.2k 21.2k 21.2k 10.6k e p p eR R R R R Ω⨯Ω===Ω-Ω-Ω并联回路如图所示,已知：360pF,C =1280μH,L ==100,Q 250μH,L = 12=/10,n N N =L 1k R =Ω。
第3章 高频小信号放大器
矩形系数Kr0.1定义：单位谐振曲线N（f）值下降到0.1时的频带 范围与通频带之比，即
BW0.1 K r0.1 BW0.7
理想谐振回路Kr0.1＝1，实际回路的Kr0.1总是大于1，而且其数 值越大，表示偏离理想值越大；其值越小，表示偏离理想值越小。 实际单级单调谐LC谐振回路的矩形系数： K r0.1 99 9.95 它是一个与回路的Q值以及谐振频率f0无关的定值，偏离理想回路 值较大。
第3章 高频小信号放大器
7
3.1 选频和滤波电路
选频和滤波电路在无线电接收设备的许多单元电路（如高频 放大器、混频器、中频放大器以及检波器）中起着举足轻重的作 用。
常见的选频电路是LC谐振回路，有串联回路和并联回路两种
类型。
常见的滤波电路是LC谐振回路和固体滤波器，有陶瓷滤波器、
石英晶体滤波器、声表面波滤波器等。
10
串联谐振回路
适合电源内阻小，负载电阻小的场合，应用最广。
谐振特性：电路的阻抗在某一特定频率上具有 最大或最小（或电流达到最大或最小）特性 。 谐振频率：上述作用的特定频率。
第3章 高频小信号放大器
X 容性 感性
11
+
US
L 0
-
0
r C (b)
(a)
ZS
/2 r
0 － /2
0
定义：在输入信号幅值不变的前提下改变其频率，使回路电流 1 幅度为谐振时的 时，对应的频率范围，用BW0.7表示。
2
BW0.7 f 2 f1 2 f 0.7
单位:赫兹
或 ： 0.7 2 1 20.7 单位:弧度/秒 BW 0.7 f 2Q0 2Q0 0.7 1 当 N f 1 2 , 1 0 f0 f 或 ： BW0.7 0 BW0.7 0 (3 — 9) Q0 Q0
魏俊平 高频电子线路 第2章 高频小信号选频放大器
R. S
Us
L rC
解：1. 计算不考虑 RS、 RL时的回路固
RL
有特性：f0、Q、RP、BW0.7
f0
2
1 LC
(
2
1
)Hz 465kHz
586 106 200 1012
586 106
Q
LC r
200 1012 12
143
RP
L Cr
(
586 106 200 1012
Is'U
' o
IsU12
I's
I sU 12 U 'o
U 12 U 13
Is
1 n1
Is
1mA 5
0.2 mA
Uo
U13 n2
U
' o
n2
I
' s
Re
0.2 30.6 V
n2
10
0.612 V
思考讨论题
1. LC并联谐振回路有何基本特性?说明Q对 回路特性的影响。
2.1 LC谐振回路
2.1.3抽头谐振回路 2.电容分压式
【例2-3、2-4】
第2章 高频电路基础
例 2-3 如图， 抽头回路由电流源激励，忽略回路本 身的固有损耗，试求回路两端电压 u1(t) 的表示式及 回路带宽。
29
例2.4 下图中，线圈匝数 N12 = 10 匝， N13 = 50 匝，N45 = 5 匝，L13= 8.4 mH, C = 51 pF, Q =100, Is = 1 mA , Rs =10 kW, RL= 2.5 kW, 求有载品质因数Qe、通频带BW0.7、谐振输出电压Uo。
高频电路
第1章 绪论 第2章 小信号选频放大器2.1.1 并联谐振回路的选频特性 一、网络函数的幅频特性 3dB 带宽（通频带）：指max21NN ≥对应的频率范围，其宽度用7.0BW 表示（3)21log(20-≈）。
20dB 带宽：指m a x1.0N N ≥对应的频率范围，其宽度用1.0BW 表示（201.0log 20-=）。
矩形系数：7.01.01.0BW BW K =。
一般情况下，通频带与选择性是一对相互矛盾的指标，矩形系数是反映通频带与选择性兼顾程度的参数。
K 0.1越小，则通频带与选择性的兼顾程度越高，其理想值为1。
二、并联谐振回路的特性并联谐振回路一般用电流源激励，如下图所示。
在选频放大器中，主要是利用并联谐振回路阻抗的幅频特性。
202022)2(1)2(1)1(11f f Q R Q R L C R Z ∆+=∆+≈-+=ωωωω。
LC 10=ω， LC f π210=， L C R RC Q ==0ω，Q f BW 07.0=， 7.001.01010BW Q f BW ==， 107.01.01.0==BW BW K 。
品质因数Q 越大，则RLC 并联电路的选择性越好，但通频带却越窄。
单级RLC 并联电路的矩形系数为1，说明其通频带与选择性的兼顾程度很低。
2.1.2 阻抗变换电路RLC 并联电路的品质因数与等效的谐振电阻R 有关，为了提高电路的选择性，一般采用阻抗变换电路。
一、全耦合变压器阻抗变换电路其中：2L LP R R ='，1212N N L L P ==，P 称为接入系数。
二、自耦变压器阻抗变换电路其中：2L LP R R ='，)(212N N N P +=。
三、电容分压式阻抗变换电路当谐振电路的品质因数较高时，L R 上的电流可以忽略，则L2L 2211)(R U R U C C C '=+，2L LP R R ='，)(211C C C P +=。
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L C
（2 - 5 ）
回路在谐振时的阻抗最大, 为一电阻Rp
r V ( j ) Z P ( j ) o I g ( j ) Cr L j L 1 j C L 1
L r
Cr Q 1 L
1 1 j C L
（2 - 12）
（回路端电压在信号源电流不变时与频率之间的关系）
通频带 U 当保持外加信号的幅值不变而改变其频率时, 将 U 下 降为 1 2 时对应的频率范围称为回路的通频带, 也称回路 带宽, 通常用B来表示。
. O . OMAX
B 2 0.7 2 1或B 2f 0.7 f 2 f1
（2 - 10）
0
Z arctan(2Q ) arctan 0
结论：
1、当 p时 : 0 V V0 1为最大， 0为纯阻性
p
Z P ( j )
（2 - 11）
1
RP
Z P ( j )
2、当 p时 : 0 V V0 1，V减小， 0呈感性 3、当 p时 : 0 V V0 1，V减小， 0呈容性
令式（2 - 10）等于
UO U OMAX
. .
1
,
2
, 则可推得
UO
. .
1 1 jQ
2
0
U OMAX
1 1 2 2 2 1 (Q )
2f 0.7 Qp 1 fo
BW 2f 0.7
f0 QP
f0 2f07 Qp
0
（2 - 13）
计算通频带BW0.7
例2.1.2 下图中，L = 586 H, C = 200 PF, r = 12 , RS = RL= 100 k ，试 分析信号源及负载对谐振回路特性的影响。 RS Us [解计算无 RS、 RL时回路的固有特性：f0、Q、RP、BW0.7
2. 计算有 RS、 RL时回路的特性：f0、Q、RP、BW0.7 由于L、C基本不变，故谐振频率 f0 仍为465kHz
UO U OMAX 1
. .
谐振曲线：
N( f )
I s/ Y I s / Gp
.
.
Gp Y 1
Gp 1 Gp j C L
Q1
Q2
p
Q1>Q1
p 1 jQ 2 p 1 jQp p p
在小失谐时：
P
（2-8）
0 0 0 2 ( )( ) 0 0 o
并联回路通常用于窄带系统, 此时ω与ω0相差不大, 式（2 7）可进一步简化为
RP Zp 2 1 jQ
（2-9）
0
对应的阻抗模值与幅角分别为
Zp RP 2 2 1 (Q )
将f0=fs=10 MHz代入, 得
L 5.07u
(2) 回路谐振电阻和带宽。由式(2 - 12)
R0 Q0 L 100 2 107 5.07 106 3.18 104 31.8k
回路带宽为
f0 B 100kHz Q
(3) 求满足0.5 MHz带宽的并联电阻。 设回路上并 联电阻为R1, 并联后的总电阻为R1∥R0, 总的回路有载品 质因数为QL。 由带宽公式, 有
须具有一定宽度的通频带，以便让信号中的各频率分量得到均匀 B 2f 0.7 的放大。 在均匀放大有用信号的同时又能有效地抑制频带以外的无用信号 ，这是对高频放大器提出的选择性要求。
① 矩形系数：
按理想情况，谐振曲线应为一矩形。为了表示实际曲线接近 理想曲线的程度，引入“矩形系数”，它表示对邻道干扰的抑 AV/AVo 制能力。 理想 2 f 0 .1 1 K ro 1 2 f 0 .7 0.7
(2 - 1
并联谐振频率ωp, 令Zp的虚部Xp(jω)为零, 求解方程的根就 是ωp, 可得
r 2 L
2
L 0 C
1 r 1 1 1 P 1 o 1 2 1 L LC L LC Q 2 r C
2
（2 - 2）
其中
Q
1 L o L 1 r C r oCr
2.1.1
并联谐振回路
储能元件（电感和电容）并联 电流驱动，电压输出 传输函数具有阻抗的量纲
回路电感元件的固有损耗电阻r
包括电感线圈导线的欧姆电阻、由趋肤效应引起的高频损耗电阻
固有损耗也可等效表示为并联谐振电阻Rp 负载电阻 RL
Ig
L
Z P ( j )
r
C
VO
RL
并联谐振回路的并联阻抗为
1 ( r j L) jC ZP 1 r j L jC
• 谐振
– 回路电压与输入激励电流同相位 – 回路呈纯阻特性
r
C
2
j
1 2 L 2 r L C C
2
1 r2 L C
RP ( j ) jX P ( j )
K0.1 = 10
并联谐振回路的等效电路
. U Z
L r
C
. U L C Z
Rp =L/rC
当r <<ωL时
L/C Z r j(L 1 / C ) 1 1 1 jC Rp jL
L r
C
. IC C
. I . IR R0
|z p|/R 0 1 . ＋ IL . U L － 0 1/ 2 Q1＞Q2 Q1 Q2
1BW0.7 = f 0 / Q1 2 BW0.7 2 Q 越高, 1 f0 越低， (Q ) 则通频带越窄, f 0
计算选择性BW0.1
0.1
BW0.1 = 10 f 0 / 1 Q
0
BW0, Q 越高, 通频带越窄 .1 2 1 (Q ) 选择性越好 f
计算矩形系数K 0.1
正常使用时，回路通常应调谐在 并联谐振回路的通频带和选择性 工作信号的中心频率上。
QL f0 B
此时要求的带宽B=0.5 MHz, 故
Q L 20
R0 R1 7 6 回路总电阻为 R R Q0 L 20 2 10 5.07 10 6.37k 0 1 R1 6.37 R0 7.97k R0 6.37
需要在回路上并联7.97 kΩ的电阻。
小信号选频放大器的质量指标
1). 增益：（放大系数）
Vo 电压增益： AV Vi V0 分贝表示： AV 20 log Vi
2) 通频带和选择性：
功率增益：
Po Ap 10 log Pi
P0 AP Pi
由于高频放大器的输入信号一般都为已调信号，有用信号的频 率分量对称地或不对称地分布于中心频率的两侧，因此放大器必
（2 - 3） （2 - 4）
o
1 LC
品质因数Q： 谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称为回路的品质因 数，以Q表示，它表示回路损耗的大小。
Q值很高时， Q 1
Qp
pL
r
LC r
并联谐振频率接近自由谐振频率 1 p 0 LC 1 L 1 L , 为谐振电路的特性阻抗，
Z PMAX RP
L Cr
o L
r
2
1
oC r
2
Q Q 0 L 0C
（2 - 6）
Zp
1 jQ( 0 ) 0
L Cr
（2 - 7 ）
式中 , Δω=ω-ω0 。为相对于回路中心频率的绝对频率 偏移，它表示频率偏离谐振的程度，称为失谐。
变换电路及其阻抗变换的计算，
2.1 LC谐振回路
高频振荡回路是高频电路中应用最广的无 源网络, 也是构成高频放大器、 振荡器以及各种 滤波器的主要部件, 在电路中完成阻抗变换、 信 号选择、滤波、相移转换等功能 , 并可直接作为 负载使用。
LC
振荡回路就是由电感和电容串联或并联形成 的回路。 只有一个回路的振荡电路称为简单振 荡回路或单振荡回路。
BW0.7
f 0 465kHz 19.4kHz QT 24
信号源内阻及负载电阻使回路品质因数下降, 导致回路的通频带变宽，选择性变差
二、 常用阻抗变换电路
1. 变压器阻抗变换电路
I +1 U 1
R’L– L1
I 2
设变压器为无耗的理想变压器 + –
L2 RL U 2
N2
2f0.7 实际 f 0.1
2f0.1为放大倍数下降至0.1
2f0.1
的带宽，显然，矩形系数越小，选择性越好，其抑制邻近无用 信号的能力就越强。
2.1 谐振回路
作用：滤除无用信号；阻抗变换
主要要求：
掌握并联谐振回路的选频特性及其主要参数的计算 理解回路Q值、信号源、负载等对回路特性的影响 掌握变压器、电感分压器、电容分压器等常用阻抗
N1
I N1 U 1 2 n I N2 U 2 1 U n U 1 2 2 R'L n R L I1 I 2 / n
阻抗变换：双电感抽头耦合电路
L1 L2
V2
V1
V1
RL
' RL
L1 + L2
负载电阻 RL 是通过双电感抽头接入并联谐振回路的, 称为部分接入法, 令接入系数P v2 1 P (P<1) P为抽头点电压与回路端电压的比 v1 n
＋
LC谐振回路