《LC振荡电路》PPT课件

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1、1.1概述1.2ＬＣ谐振回路的选频特性1.3变压器或LC分压式阻抗变换电路1.4LC选频匹配网络1.5章末小结第1章LC谐振回路返回主目录第1章LC写真1.1概述LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络，包括并联回路和串联回路两种结构类型。利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性，不仅可以进行选频，即从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声(例如在选频放大器和正弦波振荡器中)，而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换(例如在斜率鉴频和相位鉴频电路里)。另外，用L、C元件还可以组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路。所以，LC谐振回路虽然结构

2、简单，但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分，在本书所介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它。1.2LC谐振回路的选频特性1.2.1并联谐振回路图1.21(a)是电感L、电容C和外加信号源组成的并联谐振回路。r是电感L的损耗电阻，电容的损耗一般可以忽略。(b)图是其等效转换电路，ge0和Re0分别称为回路谐振电导和回路谐振电阻。根据电路分析基础知识，可以直接给出LC并联谐振回路的某些主要参数及其表达式：(1)回路谐振电导(2)回路总导纳Y=(3)谐振频率ω0=(4)回路两端谐振电压U00=(5)回路空载Q值Q0=(6)单位谐振曲线。

3、谐振时，回路呈现纯电导，且谐振导纳最小（或谐振阻抗最大）。回路电压U与外加信号源频率之间的幅频特性曲线称为谐振曲线。谐振时，回路电压U00最大。任意频率下的回路电压U与谐振时回路电压U00之比称为单位谐振函数，用Ｎ（ｆ）表示。Ｎ（ｆ）曲线称为单位谐振曲线。Ｎ（ｆ）＝由Ｎ（ｆ）定义可知，它的值总是小于或等于１。由式（１．２．３）和式（１．２．５）可得:所以Ｎ(f)=定义相对失谐ε=，当失谐不大时，即ｆ与ｆ0相差很小时,ε＝所以N(f)=根据式（１．２．１０）可作出单位谐振曲线Ｎ（ｆ）。该曲线如图１．２．２所示。(7)通频带、选择性、矩形系数。由图１

4、．２．２可知，Ｑ0越大，谐振曲线越尖锐，选择性越好。为了衡量回路对于不同频率信号的通过能力，定义单位谐振曲线上Ｎ（ｆ）≥所包含的频率范围为回路的通频带，用ＢＷ0.7表示。在图上ＢＷ0.7＝ｆ2－ｆ1，取可得将式（１．２．１１）减去式（１．２．１２），可得到:所以BW0.7=f2-f1=(1.2.13)可见，通频带与回路Ｑ值成反比。也就是说，通频带与回路Ｑ值(即选择性)是互相矛盾的两个性能指标。选择性是指谐振回路对不需要信号的抑制能力，即要求在通频带之外，谐振曲线Ｎ（ｆ）应陡峭下降。所以，Ｑ值越高，谐振曲线越陡峭，选择性越好，但通频带却越窄。一个理想

5、的谐振回路，其幅频特性曲线应该是通频带内完全平坦，信号可以无衰减通过，而在通频带以外则为零，信号完全通不过，如图１．２．２所示宽度为ＢＷ0.7、高度为１的矩形。为了衡量实际幅频特性曲线接近理想幅频特性曲线的程度，提出了“矩形系数”这个性能指标。矩形系数Ｋ0.1定义为单位谐振曲线Ｎ（ｆ）值下降到０．１时的频带范围ＢＷ0.1与通频带ＢＷ0.7之比，即:由定义可知，Ｋ01是一个大于或等于１的数，其数值越小，则对应的幅频特性越理想。例１．１求并联谐振回路的矩形系数。解：取利用图1.2.2，用类似于求通频带ＢＷ0.7的方法可求得:由上式可知，一个单谐振回路的矩

6、形系数是一个定值，与其回路Ｑ值和谐振频率无关，且这个数值较大，接近１０，说明单谐振回路的幅频特性不大理想。1.2.2串联谐振回路图１．２．３是串联ＬＣ谐振回路的基本形式，其中ｒ是电感Ｌ的损耗电阻，ＲL是负载电阻。下面按照与并联ＬＣ回路的对偶关系，直接给出串联ＬＣ回路的主要基本参数。回路总阻抗Z＝RL+r+j回路空载Ｑ值Q0=回路有载Ｑ值Qe=谐振频率f0=单位谐振函数N(f)=通频带BW0.7=其中Ｉ是任意频率时的回路电流,Ioo是谐振时的回路电流。1.2.3串、并联谐振回路阻抗特性比较串联谐振回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性表达式分别

7、为：Z=r+j并联谐振回路空载时阻抗的幅频特性和相频特性表达式分别为：图１．２．４（ａ）、（ｂ）分别是串联谐振回路与并联谐振回路空载时的阻抗特性曲线。由图可见，前者在谐振频率点的阻抗最小，相频特性曲线斜率为正；后者在谐振频率点的阻抗最大，相频特性曲线斜率为负。所以，串联回路在谐振时，通过电流Ｉ00最大；并联回路在谐振时，两端电压U00最大。在实际选频应用时，串联回路适合与信号源和负载串联连接，使有用信号通过回路有效地传送给负载；并联回路适合与信号源和负载并联连接，使有用信号在负载上的电压振幅增大。串、并联回路的导纳特性曲线正好相反。前者在谐振频率

8、处的导纳最大，且相频特性曲线斜率为负；后者在谐振频率处的导纳最小，且相频特性曲线