1、第2章 选频网络,在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐振回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种滤波器，如LC集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。,本章讨论各种谐振回路在正弦稳态情况下的谐振特性和频率特性。,滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。,分类,低通（LPF）,高通（HPF）,带通（BPF）,带阻（BEF）,全通（APF）,串联 LC谐振回路,仿真,2.1 串联谐振回路,品质因数：,+ uC -,+ uL -,+ui-,+ uR -,仿真,2.1.2 串联谐振
2、回路的谐振曲线和通频带,通频带：当下降为0.707时对应的频率范围。,矩形系数:,=9.96,等效 品质因数：,通频带：,电源内阻与负载电阻的影响,空载,2.1.3 串联谐振回路的相位特性曲线,电容性,电感性,2.2 并联谐振回路,2.2.1 基本原理及特性,谐振频率：,品质因数：,回路阻抗,+ ui -,2.2.2 并联谐振回路的谐振曲线、相位特性曲线和通频带,通频带：,相频特性：,电感性,电容性,等效 品质因数：,通频带：,2.2.3 电源内阻与负载电阻的影响,例1 设一并联谐振回路，谐振频率f0=10MHz，回路电容C50pF，试计算所需的线圈电感L。又若线圈品质因素为Q100，试计算回
3、路谐振电阻及回路带宽。若放大器所需的带宽为0.5MHz,则应在回路上并联多大电阻才能满足要求？,解：（1）计算L值,（2）回路的谐振电阻和带宽,（3）求满足0.5MHz带宽的并联电阻,设回路并联电阻为 ，回路有载品质因数为,将已知条件带入，可得：,2.3 串并联阻抗的等效互换与回路抽头时的阻抗变换,2.3.1 串、并联阻抗的等效互换,（高Q情况）,2.3.2 并联谐振回路的其它形式,谐振时,谐振阻抗,2.3.3 抽头式并联电路的阻抗变换,一、 自耦变压器耦合连接,Rs,C,N1,N2,RL,Rs,L,L,C,RL,1,2,3,1,3,V2,接入系数，以p表示：,或,二、 双电容抽头耦合连接,三
4、、变压器形式耦合连接,部分变全部,全部变部分,例4 应用部分接入法的选频电路,接入系数,对回路有载品质因数,影响明显减小。,例5 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u(t)的表示式及回路带宽。,解 由于忽略了回路本身的固有损耗, 因此可以认为Q。 由图可知, 回路电容为,谐振角频率为,电阻R1的接入系数,等效到回路两端的电阻为,由于回路两端电压u(t)与i(t)同相, 电压振幅U=IR=2 V, 故,输出电压为,回路有载品质因数,回路带宽,电路如图所示。已知L=500H，C1=C2=40PF, Q0=40, IS=20mA, RS=50k。 求谐振时回路
5、的总电流I及电容C1两端的电压VC1。,2.4 耦合回路,us,us,is,is,互感耦合和电容耦合回路及其选频特性,1） 石英晶体的物理特性：石英是矿物质硅石的一种（也可人工制造），化学成分是SiO2，其形状为结晶的六角锥体。图(a)表示自然结晶体，图(b)表示晶体的横截面。 连接两个角锥顶点的一根轴ZZ，称为光轴，在图(b)中沿对角线的三条XX轴，称为电轴，与电轴相垂直的三条YY轴，称为机械轴。,2.5 滤波器的其它形式,2.5.2 石英晶体滤波器,钟振：（小型圆筒式）,品质因素： 工作温度范围：oo 负载电容：， 激励电平： ,(20KHZ150KHZ),贴片式16.000MHZ-54.
6、000MHZ,石英晶振,HC-49/S 3.5MHZ-80.000MHZ,压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。 逆压电效应：当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。,压电材料如：石英（quartz）、陶瓷、闪锌矿（zincblende）、钠氯酸盐（sodiumchlorate）、电气石（tourmali
7、ne）、酒石酸（tartaricacid）、蔗糖（canesuger）、方硼石（boracite）、异极矿（calamine）、黄晶（topaz）及若歇尔盐（Rochellesalt）。 现代可以人工合成高分子压电性效应材料,2）石英晶体振谐器的等效电路和符号,石英片相当一个串联谐振电路，可用集中参数Lq、Cq、rq来模拟。 Lq相当于晶体的质量（惯性），为零点几至几亨。 Cq相当于弹性模数，为百分之几PF. rg相当于摩擦损耗，为几至几百欧姆。 C0称为静态电容，为几至几十PF. 其容量主要决定于石英片尺寸和电极面积。,C,0,r,q,C,q,L,q,J,T,b,a,r,q,L,q,C,q,
8、C,o,a,b,石英晶体的特点是：等效电感Lq特别大、等效电容Cq特别小，因此，石英晶体的Q值 很大，一般为几万到几百万。 由于 ，这意味着等效电路中的接入系数很小,因此外电路影响很小。,石英晶振的频率稳定度极高。 如10MHz的晶振，一日内的频率变化小于0.10.01Hz, 甚至还小于0.0001Hz.,接入系数p很小，一般为10-3数量级，所以p与q很接近。,并联谐振频率,串联谐振频率,石英谐振器的主要参数： 1.标称频率：在石英晶体上并联一定的负载电容条件下测得的，在该频率处，频稳度最高。 2.负载电容： 低负载电容：与晶体串联，几十PF。 高负载电容：与晶体并联。 3.激励电平：谐振器
9、工作时消耗的有效功率。大小适中。过大则频率稳定度变差过小则使振荡幅度减小和不稳定，甚至不起振。 4.温度频差：在工作温度范围内的工作频率相对于基准稳定下工作频率的最大偏离值。,若频率和体积符号要求，很多晶振元件可以互换使用。,利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器，称为陶瓷滤波器。它常用锆钛酸铅Pb(zrTi)O3压电陶瓷材料（简称PZT）制成。,这种陶瓷片的两面用银作为电极，经过直流高压极化之后具有和石英晶体相类似的压电效应。优点：容易焙烧，可制成各种形状；适于小型化；且耐热耐湿性好。它的等效品质因数QL为几百，比石英晶体低但比LC滤波高。,2.5.3 陶瓷滤波器,1) 陶瓷片的“压电效应”
10、与“反压电效应”,2) 两端陶瓷滤波器（外形及符号）,两个谐振频率：,陶瓷滤波器465KHz 收音机用,10.7MA5 收音机专用,陶瓷贴片 450-470KHZ,滤波器仅能通过频带为（4655）kHz的信号。,压电陶瓷蜂鸣片：声响可达120dB,体积小，重量轻，厚度薄，省电，可靠性高，价格低。,压电陶瓷蜂鸣器：多谐振荡器、阻抗匹配器、压电蜂鸣片构成。频率：（1.52.5）Hz。国产直流电压： （615）V,超声波探头,压电传感器,水晶医疗,其它应用：,314.925315.075MHZ,彩电中放用声表面波滤波器的幅频特性,声表面波滤波器应用实例：,V1是预中放部分，起前置放大作用；Z1为SAWF起集中选频作用；TA7680AP为彩电图像中频放大器IC。,
