[信息与通信]第一章中lc谐振回路.ppt

LC选频网络由选频网络由电感线圈和电容电感线圈和电容组成，当外界授予一定组成，当外界授予一定能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和能量，电路参数满足一定关系时，可以在回路中产生电压和电流的周期振荡回路若该电路在某一频率的交变信号作用电流的周期振荡回路若该电路在某一频率的交变信号作用下下,能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即能在电抗原件上产生最大的电压或流过最大的电流，即具有谐振特性，故该电路又称具有谐振特性，故该电路又称谐振回路谐振回路谐振回路按电路的形式分为：谐振回路按电路的形式分为：1.串联谐振回路串联谐振回路2.并联谐振回路并联谐振回路3.耦合谐振回路耦合谐振回路1.1 LC选频网络 用途：用途：1.利用他的选频特性构成各种谐振发大器利用他的选频特性构成各种谐振发大器2.在自激振荡器中充当谐振回路在自激振荡器中充当谐振回路3.在调制、变频、解调充当选频网络在调制、变频、解调充当选频网络 本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐 振特性和振特性和频率特性频率特性1.1.1 选频网络的基本特性 要要求求选选频频电电路路的的通通频频带带宽宽度度与与传传输输信信号号有有效效频频谱谱宽宽度度相相一致。

理想的选频电路通频带内的幅频特性一致理想的选频电路通频带内的幅频特性fof1f2理想实际α(f)=H(f ) / H(fo)f0.40.60.81.00.20通频带外的幅频特性应满足通频带外的幅频特性应满足 理想的幅频特性应是矩形，既理想的幅频特性应是矩形，既是一个关于频率的矩形窗函数是一个关于频率的矩形窗函数 矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，实，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形际选频电路的幅频特性只能是接近矩形  矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统矩形窗函数的选频电路是一个物理不可实现的系统，，实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形实际选频电路的幅频特性只能是接近矩形 定义矩形系数定义矩形系数K0.1表示选择表示选择性：性： 2Δf0.7称为通频带称为通频带 ：：显显然然，，理理想想选选频频电电路路的的矩矩形形系系数数K0.1=1，，而而实实际际选选频频电电路路的的矩形系数均大于矩形系数均大于1fof1f22Δf0.72Δf0.1理想实际α(f)=H(f ) / H(fo)f0.40.60.81.00.20 另另外外，，为为不不引引入入信信号号的的相相位位失失真真，，要要求求在在通通频频带带范范围围内选频电路的相频特性应满足内选频电路的相频特性应满足 即即理理想想条条件件下下信信号号有有效效频频带带宽宽度度内内的的各各频频率率分分量量都都延延迟迟一一个个相相同同时时间间τ，，这这样样才才能能保保证证输输出出信信号号中中各各频频率率分分量量之之间间的的相相对对关关系系与与输输入入信信号完全相同。

号完全相同 +π/2φ(f)f- π/20理想理想实际实际 实际选频回路的相实际选频回路的相实际选频回路的相实际选频回路的相频特性曲线并不是一条频特性曲线并不是一条频特性曲线并不是一条频特性曲线并不是一条直线，所以回路的电流直线，所以回路的电流直线，所以回路的电流直线，所以回路的电流或端电压对各个频率分或端电压对各个频率分或端电压对各个频率分或端电压对各个频率分量所产生的相移不成线量所产生的相移不成线量所产生的相移不成线量所产生的相移不成线性关系，这就不可避免性关系，这就不可避免性关系，这就不可避免性关系，这就不可避免地会产生相位失真，使地会产生相位失真，使地会产生相位失真，使地会产生相位失真，使选频回路输出信号的包选频回路输出信号的包选频回路输出信号的包选频回路输出信号的包络波形产生变化络波形产生变化络波形产生变化络波形产生变化 φo+π/2φ(f)f-π/20-φofof1f22Δf0．7理想理想实际实际1.1.2 LC 选频回路 RpLCRSiSRLCRSiSRLCRSuS 串联串联 LC谐振回路谐振回路RLCRSuSRLCRSuSZS串联串联LC谐振回路谐振回路仿真RLCRSuSRLCRSuSiiRLCRSuSRLCRSuS电容性电容性电感性电感性RQ2 > Q1Q11OQ2OQ1Q2同样定义串联谐振回路端电流的相位为同样定义串联谐振回路端电流的相位为RLCRSuS+ uC - -+ uL - -ii+ui- -+uR- -仿真1矩形系数:=9.96RLCRSuSRL仿真并联并联LC谐振回路谐振回路RpLCRSiSRLCRSiS 并联并联 LC谐振回路谐振回路仿真RLCRSiSZPRLCRSiSRpLCRSiSRpLCRSiS+ui-RLCRSiSRLCRSiS电感性电感性电容性电容性Rp仿真Q2 > Q1Q11OQ2OQ1Q2同样定义并联谐振回路端电压的相位为同样定义并联谐振回路端电压的相位为RpLCRSiSiiiCiRiL+ui- -仿真1RpLCRSiSRL仿真例例1 设一并联谐振回路，谐振频率设一并联谐振回路，谐振频率f0=10MHz，回路，回路电容电容C＝＝50pF，试计算所需的线圈电感，试计算所需的线圈电感L。

又若线又若线圈品质因素为圈品质因素为Q＝＝100，试计算回路谐振电阻及回路，试计算回路谐振电阻及回路带宽若放大器所需的带宽为带宽若放大器所需的带宽为0.5MHz,则应在回路则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？上并联多大电阻才能满足要求？解：解：（（1）计算）计算L值值（（2）回路的谐振电阻和带宽）回路的谐振电阻和带宽（（3）求满足）求满足0.5MHz带宽的并联电阻带宽的并联电阻设回路并联电阻为设回路并联电阻为 ，回路有载品质因数为，回路有载品质因数为将已知条件带入，可得：将已知条件带入，可得：RLCRSiS返回ZPRLCRSuSZSRLCRSuSRLCRSiSRpLCRSiSRLCRSuSRpLCRSiS+ui-iiRLCRSuSRLCRSiSRLCRSuSRLCRSiS电感性电感性电容性电容性电容性电容性电感性电感性RpRQ2 > Q1Q11OQ2或或OQ1Q2或或同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为同样定义并联（串联）谐振回路端电压（电流）的相位为RpLCRSiSiiiCiRiL+ui- -RLCRSuS+ uC - -+ uL - -ii+ui- -+uR- -RpLCRSiSRLRLCRSuSRL例例2(2(习题习题1.2)1.2)：：串联回路串联回路如下如下图所示。

图所示 信号源频率 f=1MHz电压振幅 V=0.1V将1-1端短接，电容C 调到100pF时谐振此时，电容 C 两端的电压为10V如1-1端开路再串接一阻抗 Z （电阻和电容串联），则回路失谐，电容 C 调到200pF时重新谐振此时，电容 C 两端的电压为2.5V试求：线圈的电感 L，，回路品质因数 Q 以及未知阻抗 Z 解：（解：（1）计算）计算L值值（（2）空载品质因数和有载品质因数）空载品质因数和有载品质因数电容：电容：（（3）计算阻抗）计算阻抗回路的谐振电阻回路的谐振电阻。