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高频电子线路课件:阻抗变换电路
图 1. 1.7 自耦变压器阻抗变换电路
图1.1.7(a)所示为自耦变压器阻抗变换电路,(b)图所示
为考虑次级负载以后的初级等效电路,RL′是RL等效到初级的
电阻。在图中,负载RL经自耦变压器耦合接到并联谐振回路上。
设自耦变压器损耗很小,可以忽略,则初、次级的功率P1、P2
近似相等,且初、次级线圈上的电压U1和U2之比应等于匝数之
第3次课
• 阻抗变换电路
• LC选频匹配电路
• 集中选频滤波器
1.1.2 阻抗变换电路
阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换 为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路。 阻 抗变换电路对于提高整个电路的性能具有重要 作用。
有载Qe值:
考虑信号源内阻Rs和负载电阻RL后,并联谐振回路的
电路如图1.1.6所示。
比。 设初级线圈与抽头部分次级线圈匝数之比N1∶N2=1∶
n,则有
P1 P2,
U1 1 U2 n
因为
P1
1 2
U12 R'L
,
P2
1 2
U22 RL
所以
RL' RL
U1 U2
2
1
2
n
RL'
1 n2
RL
或g
' L
n2gL
(1.1.28)
接入系数的定义?
对于自耦变压器,n总是小于或等于1, 所以, RL等效到
可见,Qe<Q0,且并联接入的Rs和RL越小,则Qe越
小,回路选择性越差。另外,由式(1.2.4)可知,谐振电 压U00也将随着谐振回路总电阻的减小而减小。实际上, 信 号源内阻和负载不一定是纯电阻,可能还包括电抗分量。如 要考虑信号源输出电容和负载电容,由于它们也是和回路电
容C并联的,所以总电容为三者之和,这样还将影响回路的
Xs Rs
(d)
对于图 1.1.11(a)所示电路,将其中X2与R2的串联形式等效
变换为Xp与Rp的并联形式,如图1.1.11(c)所示。在X1与Xp并联
谐振时, 有
根据式(1.1.6),有
初级回路后阻值增大,从而对回路的影响将减小。
n越小, 则RL′越大, 对回路的影响越小。n的大小反
映了外部接入负载(包括电阻负载与电抗负载)对回路影响 大小的程度,可将其定义为接入系数。
2) 变压器阻抗变换电路
1 N1 N2
2
1
Is
Rs C
L
RL
Is
Rs
C
RL
L
1
2
1
(a)
(b)
图 1.1.8 变压器阻抗变换电路 (a)所示为变压器阻抗变换电路 (b)图所示为考虑次级负载以后的初级等效电路
RL
1
L2 L1 L2
2
RL
1 n2
RL
(1.1.32)
其中n是接入系数,在这里总是小于1。
1
1
Is
Rs C
L1
2
Is
Rs C
L
RL
L2
RL
3
3
(a)
(b)
图1.1.10 电感分压式阻抗变换电路
例1.2 某接收机输入回路的简化电路如图例1.2所示。已
知C1=5pF,C2=15pF,Rs=75 Ω,RL=300 Ω。为了使电路匹 配,即负载RL等效到LC回路输入端的电阻RL′=Rs,线圈 初、次级匝数比N1/N2应该是多少?
倒L型网络是由两个异性电抗元件X1、X2组成的,常用的 两种电路如图 1.1.11(a)、 (b)所示,其中R2是负载电阻,R1是二 端网络在工作频率处的等效输入电阻。
▪ 2. LC选频匹配电路
X2
R1
X1
R2
R1
(a) X1
R1
X2
(b)
R2
R1
图 1.1.11 倒L型网络
X1 Xp Rp
(c) X1
L N2
N1
RL
Rs
RL
C1
C2
RL
图例 1.2
解:由图可见,这是自耦变压器电路与电容分压式电路的 级联。
R;
1 n22
RL
C1 C2 C1
RL
16RL
RL″等效到输入端的电阻
2
2
RL'
n12 RL
N1 N2
RL
16
N1 N2
RL
2
如要求RL′=Rs,则
16
N1 N2
R L′是RL等效到初级的电阻。若N1、N2分别为
初、次级电感线圈匝数,则接入系数n=N2/N1。
利用与自耦变压器电路相同的分析方法,将其作为无损耗
的理想变压器看待, 可求得RL折合到初级后的等效电阻为
RL'
1 n2
RL
或g
' L
n2gL
(1.1.29)
3) 电容分压式电路
图1.1.9(a)所示为电容分压式阻抗变换电路,(b)图 所示是RL等效到初级回路后的初级等效电路。
2
RL
1 n2
RL
(1.1.30)
其中n是接入系数,在这里总是小于1。如果把RL折合到回路
中1、2两端,则等效电阻为
2
RL''
C2 C1
RL
(1.1.31)
4) 电感分压式电路
图1.1.10(a)所示为电感分压式阻抗变换电路,它与自
耦变压器阻抗变换电路的区别在于L1与L2是各自屏蔽的,没 有互感耦合作用。 (b)图是RL等效到初级回路后的初级等 效电路,L=L1+L2。 RL折合到初级回路后的等效电阻为
RL
Rs
。所以
N1 Rs 0.125 N2 16RL
在以上介绍的四种常用阻抗变换电路中,所导出的接入系 数n均是近似值,但对于实际电路来说,其近似条件容易满足, 所以可以容许引入的近似误差。
2. LC选频匹配电路
LC选频匹配电路有倒L型、T型、π型等几种不同组成形式, 其中倒L型是基本形式。现以倒L型为例,说明其选频匹配原理。
1
1
C1
Is
Rs
LC 2
C1
Is
Rs
L RL
C2
RL
C2
3 (a)
3 (b)
图1.1.9 电容分压式阻抗变换电路
利用串、并联等效转换公式,先将RL和C2转换为串联形式, 再与C1一起转换为并联形式,在ω2R2L(C1+C2)2>>1时,可以推
导出RL折合到初级回路后的等效电阻为
RL
1
C1 C1 C2
Is
Rs
C
L Re0
RL
Is
R∑
CL
(a)
(b)
图 1.1.6
由式(1.1.14)可知,回路的空载Q值为
Q0
1
g e 00 L
Re0
0L
而回路有载Q值为
此时的通频带为
Qe
1
g 0 L
R
0L
BW0.7
f0 Qe
(1.1.27)
其中,回路总电导
g
gs
gL
ge0
1 R
,回路总电阻
RΣ=Rs∥RL∥Re0,gs和gL分别是信号源内电导和负载电导。
谐振频率。因此,必须设法尽量消除接入信号源和负载对回 路的影响。
利用LC元件的各自特性和LC回路的选频特性 可以组成两类阻抗变换电路: 纯电感或纯电容阻抗变换电路
LC选频匹配电路
1. 纯电感或纯电容阻抗变换电路 1) 自耦变压器电路
1
1
L
Is
Rs
C
N1
2 N2
Is
Rs
RL
C
RL L
3 (a)
3 (b)