1、9.2 选频网络,9.2.1 RC选频网络,9.2.2 LC选频网络,第9章 集成振荡电路,选频网络是由电抗性元件构成，常用的有RC电路和LC电路。因为电抗性元件对不同频率信号的阻抗不同，对不同频率信号传输性能也就有所差异，从而实现振荡频率的单一性。,9.2.1.1 RC串并联选频网络,9.2.1 RC选频网络,1. RC串并联选频网络的构成,图9.2.1 RC串并联选频网络,RC串并联选频网络图中的C1、R1支路是串联臂，C2、R2支路是并联臂。,从物理概念上看，当随着频率的降低，串联臂C1的阻抗不断加大，输出不断减小；当随着频率的增加，并联臂C2的阻抗不断减小，输出也不断减小。,所以，在频
2、率低时和频率高时，输出都会减小，只有在高低频之间的某个频率，会有较大的输出，RC串并联网络呈现出选频特性。,RC串并联网络的反馈系数,2. RC文氏桥选频网络的选频特性,定义虚部等于0时，即反馈系数复数表达式为实数时，称电路处于谐振状态。谐振时网络为实数，即输入电压和电流无相位差。所以式(9.2.1)的虚部为0，可得谐振频率为,(9.2.1),(9.2.2),当R1 = R2=R，C1 = C2=C时，谐振角频率和谐振频率分别为,(9.2.3),RC串并联网路的频率响应,幅频特性 ：,相频特性：,(9.2.4),(9.2.5),幅频特性 ：,相频特性：,图 9.2.2(a) 幅频特性,图 9.
3、2.2(b) 相频特性,当满足R=R1=R2，C=C1=C2条件，且当 f = f0时反馈系数,此时反馈系数与频率f0的大小无关，相角 F=0 。,当满足R=R1=R2，C=C1=C2条件时，反馈系数等于1/3，与频率无关。也就是说当调节R、C 改变频率时，反馈系数不变，放大电路的放大倍数不变，输出信号的幅度不变。,图 9.2.2(a) 幅频特性,当频率很低时，并联臂C2的容抗很大，与R2并联可忽略其影响，而对串联臂C1的作用是主要的，此时RC串并联网络在低频时近似一阶RC高通环节，相角最多超前90o。 当频率很高时，并联臂C2的容抗很小，并联时其影响是主要的，串联臂C1的容抗很小，因其处于串
4、联臂中，影响可以忽略，RC串并联网络近似一阶RC低通环节，相角最多滞后90o，如图9.2.2(b)所示。,图 9.2.2(b) 相频特性,9.2.1.2 双T型RC选频网络*,双T型RC选频网络如图9.2.3所示，它由二个T型RC网络并联而成。一个是R-2C-R支路，另一个是C-R/2-C支路。当低频时，信号通过R-2C-R支路传输，当高频时，信号通过C-R/2-C支路传输，所以幅频特性曲线呈凹陷形，具有选频特性。,(a) 选频网络 (b)等效电路 图9.2.3 双T型RC选频网络,(a) 幅频特性曲线 (b) 相频特性曲线 图9.2.4 双T网络的频率响应,双T型RC选频网络的幅频特性曲线和
5、相频特性曲线如图9.2.4所示。,9.2.2.1 LC并联谐振选频网络 1. LC并联谐振选频网络的构成,9.2.2 LC选频网络,LC并联谐振电路如图9.2.5(a)所示。其中LC并联谐振电路的损耗用电阻R来代表,主要是电感的电阻损耗，是输入电流，是流经电感支路的电流。下面分析它的谐振频率,图9.2.5(a) 并联谐振电路,从物理概念上看，两个并联支路，所呈现的特性由阻抗低的那一个支路决定。当频率低时容抗大，感抗小，并联电路的 特性由电感支路决定；当频率高时容抗 小，感抗大，并联电路的特性由电容支 路决定。,所以无论频率低还是高，LC并联电路均呈现低阻抗，其端电压较低，只有处于低频和高频之间
6、的某一个频率，LC并联电路呈现高的阻抗，其端电压会较高，,2谐振频率,从图9.2.5(a)输入端向右看进去的复数导纳是,(9.2.7),由虚部为0可得,(9.2.9),(9.2.9),令,(9.2.10),Q值称为品质因数，它是LC并联回路的重要指标。通常Q 1，因此式（9.2.9）可近似化简为,(9.2.11),3谐振阻抗,由式(9.2.7)可知，对于谐振频率，LC并联电路的阻抗是,(9.2.12),由式(9.2.8)可得,所以,(b) 阻抗频率特性 (c) 相频特性 图9.2.5 并联谐振电路及其谐振曲线,(9.2.13),电感中的R越小，Q值越大，谐振时的阻抗值也越大，如图9.2.5(b
7、)所示。,谐振时LC并联电路的阻抗呈纯阻性。,Q值越大，LC并联电路阻抗角随频率变化的程度越大，选频效果越好。这意味着，Q值较小时，一定的相移就对应一定的频偏，而Q值较大时，同样的相移则对应较小的频偏，频偏小意味着频率稳定性好 。,4输入电流和回路电流的关系,LC并联回路谐振时的输入电流是,谐振时电容电流的模是,将式(9.2.8)代入上式，可得,则上式可化简为,(9.2.16),LC并联电路的回路电流比输入电流大Q倍，而总电流却很小，即谐振回路对外界的影响可忽略,图9.2.6 LC并联谐振电路的相量图,9.2.2.2 LC串联谐振选频网络,LC串联谐振选频网络如图9.2.7所示，由电容和电感串
8、联构成，其中的电阻主要反映电感的损耗。,图9.2.7 串联谐振选频网络,从物理概念上看，电感电容串联支路，所呈现的特性由阻抗高的那一个元件决定。当频率低时容抗大，感抗小，串联电路的特性由电容决定；当频率高时容抗小，感抗大，串联电路的特性由电感决定。,所以无论频率低还是高，LC串联电路均呈现高阻抗，LC串联电路两端的电压较高，只有处于低频和高频之间的某一个频率，LC串联电路会呈现较低的阻抗，其两端的电压会较低，,图9.2.8 串联谐振电路的阻抗频率特性曲线,根据图9.2.7可列出下列方程,(9.2.17),谐振时式(9.2.17)的虚部等于零，电流与电压同相，令串联谐振的角频率为0，则由式（9.2.17）可得,(9.2.18),谐振时的阻抗最小,(9.2.19),串联谐振电路的品质因数与并联谐振电路一样，由式(9.2.20)定义,(9.2.20),LC串联谐振电路，当谐振时，由于谐振阻抗很小，串联谐振电路两端电压很小，而电流很大。电感上的电压相量和电容上的电压相量大小相等，方向相反，得以抵消，仅剩电阻上的很小的电压相量。,图9.2.9 LC串联谐振电路的相量图,
