- 研究高頻小信號(hào)諧振放大電路時(shí)域與頻域分析
- 采用時(shí)域的分析方法
- 采用頻率分析方法
引言
在通信電子電路中，對(duì)于微小的信號(hào)需要進(jìn)行一定增益的放大。通信中的微小信號(hào)都屬于高頻信號(hào)，所以電路的分析都是基于期間的非線性特性進(jìn)行的。非線性電路的輸出中不同頻率分量的信號(hào)分量較多，所以需要采用具有頻率選擇功能的諧振網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行頻率的選擇。諧振網(wǎng)絡(luò)頻率選擇的性能直接決定了諧振放大電路的性能。采用時(shí)域波形的觀測(cè)以及頻域不同頻率的頻譜進(jìn)行對(duì)比分析，可以清晰地對(duì)諧振放大電路進(jìn)行分析。
1 諧振放大電路概述
諧振電路原理圖中的LC并聯(lián)諧振回路用電阻Rc代替，就是典型的共發(fā)射極電路。它的電壓放大倍數(shù)是Au=βRc／rbe(這里是其絕對(duì)值，沒(méi)有考慮相位問(wèn)題)。由于Rc對(duì)所有的頻率分量都呈現(xiàn)出相同的阻值(阻抗)，故這個(gè)電路沒(méi)有頻率選擇作用(即在很寬的頻率范圍內(nèi)，其放大倍數(shù)是一樣的)。若Rc用LC并聯(lián)諧振回路代替，由于諧振阻抗的頻率特性，使得在諧振頻率點(diǎn)及左右極小的頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出很高的阻抗，使電路的電壓放大倍數(shù)很高，而離開(kāi)諧振點(diǎn)的其他頻率范圍都呈現(xiàn)出極低的阻抗(理想狀態(tài)下可以看做為零)，使電壓放大倍數(shù)接近于零，于是這個(gè)放大器就有了對(duì)某一頻率有選擇性的放大特性，稱為諧振放大器。
在小信號(hào)諧振放大中，電路的輸入信號(hào)中除了所需要的信號(hào)外還有不需要的信號(hào)，它們的頻譜往往不同，所以用選頻的方法，選取需要的頻率分量，抑制不需要的頻率分量。另外，其中有用信號(hào)的幅度往往也很小，處理這種信號(hào)必須具有選頻和放大雙重功能。小信號(hào)諧振放大器電路中晶體管集電極負(fù)載是LC并聯(lián)諧振電路，其阻抗是隨頻率而變化的，回路諧振頻率f0上的阻抗為純電阻并且是最大的，因此諧振放大器在負(fù)載回路的諧振頻率上具有最大的電壓放大增益，稍離開(kāi)此諧振中心頻率，電壓增益就會(huì)迅速減小。在分析中采用仿真軟件來(lái)測(cè)試諧振放大電路的時(shí)域的輸入輸出波形。分析測(cè)試電路如圖2所示。
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3 小信號(hào)諧振放大電路的時(shí)域分析
在頻域分析中就是以頻率作為分析的變量，分析信號(hào)中不同的頻率分量構(gòu)成。在頻率分析中，較為重要的概念就是電路的通頻帶與選擇性，作為諧振放大電路一方面要通過(guò)所需的頻率成分，因而對(duì)其具有通頻帶的要求，另一方面，要抑制不需要的信號(hào)的頻率成分，這種通過(guò)有效成分抑制無(wú)效成分的性質(zhì)稱為選擇性。但在實(shí)際應(yīng)用中往往要求通頻帶以內(nèi)傳輸系數(shù)盡可能大，通頻帶以外傳輸系數(shù)盡可能小，這樣信號(hào)失真小，抑制干擾能力強(qiáng)，由此可見(jiàn)通頻帶與選擇性相矛盾，故用矩形系數(shù)K0．1說(shuō)明。理想諧振放大器的頻率特性曲線，其矩形系數(shù)K0.1應(yīng)等于1，實(shí)際的諧振放大器的矩形系數(shù)總是大于1的。應(yīng)用軟件的傅里葉分析的頻譜圖如圖4所示。
在對(duì)電子線路的性能分析中，采用時(shí)域的分析方法比較簡(jiǎn)單直接，能夠直觀分析電路的輸入輸出，以及各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的波形。但是時(shí)域分析不能確定電路對(duì)于不同頻率的響應(yīng)，也無(wú)法準(zhǔn)確了解不同頻率的信號(hào)對(duì)電路的干擾。頻率分析為分析頻率對(duì)電路的影響提供了直接的方法，在對(duì)現(xiàn)代電子線路的分析中，發(fā)揮了越來(lái)越大的作用。
