四川信息职业技术学院文本高频电子技术的元器件_高频电子技术项目一.doc_大学文库

A四川信息职业技术学乾《高颜电手技本》籍品贵源共享漂流保护元件，又可组成C电路作为版萄、滤波、旁路、微分、积分和时间常数元件等。对于实际的电阻器，在低领应用时主要表现为电阻特性，而在高领应用时不仅表现有电阻特性，还有电抗特性，它反晚的就是电阻器的高频特性。频率感高，电阻器的高顿特性表现越明显。在实际应用时，要尽量减小电阻器的高颜特性的影响，使之表现为纯电阻。实际电阻器R的高顿等效电路如图12-1所示。其中，G为分布电容，，为引线电感，R为等效电阻。图1-21电阳的高疑等效电路分布电容和分布电感越小，表明电阻的高频转性越好。电阻墨的高频特性与制造电阻的材料，电阻的封装形式和尺寸大小有密切的关系。一般米说，金属顾电阻比碳膜电阻的高规特性要好，而碳膜电I比饶线电阳的高频特性要好：表面封装(D)电阳比绕线电阻的高顿特性要好：小尺寸的电阳比大尺寸的电凰的高顿特性要好。 (2)电容得由介质隔开的两导体可构成电容器，在电子线路中通常起滤波、旁路、糯合、去鼎、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。理想电容墨C工作在角频率w上的容抗为1/心C]。实际电容C的高频等效电路如图1-2-2)所示，其中凡为损耗电阻，4为引线电感。容抗与频率的关系如图122(6)实线所示，其中了为工作角频率，山=2寸. a 创 a等效电路 6}阻抗特性图1-2-2电容器的高频等嫩电麻及阳航特性 (3)电感器在高颜电子技术中，电感器一般与电容卷构成C谐叛回路，起调诺、选颜、滤波作用，也可用于开关电源或升压电路中起储能作用。理想电感墨L工作在角频率上的感抗为L。实际的高频电感器除表现出电够L的特性外，还具有一定的视耗电阻？和分布电容。在分析一般的长、中，短波频段时，通常可忽略分布电容的影响。因而，电感器的等效电路可以表示为电感上和电阻r串联。如图12习所示。 www.scite.com.cn 2/12 《高频电子技术》精品蜜源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 2 / 12 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课流保护元件，又可组成 RC 电路作为振荡、滤波、旁路、微分、积分和时间常数元件等。对于实际的电阻器，在低频应用时主要表现为电阻特性，而在高频应用时不仅表现有电阻特性，还有电抗特性，它反映的就是电阻器的高频特性。频率越高，电阻器的高频特性表现越明显。在实际应用时，要尽量减小电阻器的高频特性的影响，使之表现为纯电阻。实际电阻器 R 的高频等效电路如图 1-2-1 所示。其中，CR为分布电容，LR为引线电感，R 为等效电阻。 R C LR R 图 1-2-1 电阻的高频等效电路分布电容和分布电感越小，表明电阻的高频特性越好。电阻器的高频特性与制造电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切的关系。一般来说，金属膜电阻比碳膜电阻的高频特性要好，而碳膜电阻比绕线电阻的高频特性要好；表面封装（SMD）电阻比绕线电阻的高频特性要好；小尺寸的电阻比大尺寸的电阻的高频特性要好。 (2) 电容器由介质隔开的两导体可构成电容器，在电子线路中通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。理想电容器 C 工作在角频率 ω 上的容抗为 1/(jωC)。实际电容 C 的高频等效电路如图 1-2-2(a)所示，其中 Rc为损耗电阻，Lc为引线电感。容抗与频率的关系如图 1-2-2（b）实线所示，其中 f 为工作角频率，ω=2πf。 R C LC R f X O (a) (b) C (a)等效电路 (b)阻抗特性图 1-2-2 电容器的高频等效电路及阻抗特性 (3) 电感器在高频电子技术中，电感器一般与电容器构成 LC 谐振回路，起调谐、选频、滤波作用，也可用于开关电源或升压电路中起储能作用。理想电感器 L 工作在角频率 ω 上的感抗为 jωL。实际的高频电感器除表现出电感 L 的特性外，还具有一定的损耗电阻 r 和分布电容。在分析一般的长、中、短波频段时，通常可忽略分布电容的影响。因而，电感器的等效电路可以表示为电感 L 和电阻 r 串联，如图 1-2-3 所示。 L r

四川信息职业技孝学院《高频电子技术》将品贵源共享课 L.=L1+1/Q2) (1-2-5) 一般情况下，Q>1,此时有 k,*Qir (1-2-6) Lp年L (1-2-7) 上述结果表明：高电感线圈的等效电路低可表示为串联形式。也可表示为并联形式。两种形式中，电感值近似不变而并联电阳值为Q。这实际上可以作为串并联等效电路的转换公式，它具有广泛意义，即电抗与电阻审联电路等效变换为并联电路时，并联电阻约于申联电阻的1+Q2倍，面电抗值不变。 Q也可以用并联形式的参数表示，由式(1-2-6》可得日 r (12-8) R 将上式代入(122》可得 g (1-2-9) l 上式表明，若以并联形式表示Q,则为并联电阻与感抗之比。 2.有源器件从原理上看，用于通信电路的各种有源器件，与用于低顾或其它电子线路的器件没有本质区别，仍是各种半导体二极管、品体管，场效应管以及半导体集成电路。这些器件的物理机制和工作原理，在有关课程中己详细讨论过。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满是高规应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件， (1)二极管高频电子技术中的二极管主要有非线性变换二极管、变容二极管、PW管等三类。非找性变换二极管。主要用于调制、检波（解调）及混频等电路中，一般工作于低电平。它们的极间（结）电容小，工作频率高，常用点接触式二极管（如24P系列，工作频率可到100一200W) 和表面势垒二极管（又称肖特基二极管，工作规率可高至微波范围）。变容二极管常用于直接调顿电路域构成压控振落器，如电视接收机的高规头，它除了具有基木的二极管特性外，其主要特点是电容随所加反向偏置电压变化，表现为结电容大、结电容变化范围较宽、工作于反偏状态。 PN二极管是在W结中间增加了一层本征()半导体，因此凡有较强的正向电荷储存能力。其主要特性是高顿等效电阻受正向直流电流的控制，一般用于开关、限幅、衰减和移相电路中。 www.scitc.com.cn 4/12 《高频电子技术》精品赏源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 4 / 12 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课 (1 1/ ) 2 LP = L + QL （1-2-5）一般情况下，QL>>1，此时有 r L R Q r P L 2 2 2   = （1-2-6） LP  L （1-2-7）上述结果表明：高 QL电感线圈的等效电路既可表示为串联形式，也可表示为并联形式。两种形式中，电感值近似不变而并联电阻值为 QL 2 r。这实际上可以作为串并联等效电路的转换公式，它具有广泛意义，即电抗与电阻串联电路等效变换为并联电路时，并联电阻约于串联电阻的 1+QL 2 倍，而电抗值不变。 QL也可以用并联形式的参数表示，由式（1-2-6）可得 RP L r 2 2   （1-2-8）将上式代入（1-2-2）可得 L R Q P L  = （1-2-9）上式表明，若以并联形式表示 QL，则为并联电阻与感抗之比。 2．有源器件从原理上看，用于通信电路的各种有源器件，与用于低频或其它电子线路的器件没有本质区别，仍是各种半导体二极管、晶体管、场效应管以及半导体集成电路。这些器件的物理机制和工作原理，在有关课程中已详细讨论过。只是由于工作在高频范围，对器件的某些性能要求更高。随着半导体和集成电路技术的高速发展，能满足高频应用要求的器件越来越多，也出现了一些专门用途的高频半导体器件。 (1) 二极管高频电子技术中的二极管主要有非线性变换二极管、变容二极管、PIN 管等三类。非线性变换二极管，主要用于调制、检波（解调）及混频等电路中，一般工作于低电平。它们的极间（结）电容小，工作频率高，常用点接触式二极管（如 2AP 系列，工作频率可到 100～200MHz）和表面势垒二极管（又称肖特基二极管，工作频率可高至微波范围）。变容二极管常用于直接调频电路或构成压控振荡器，如电视接收机的高频头。它除了具有基本的二极管特性外，其主要特点是电容随所加反向偏置电压变化，表现为结电容大、结电容变化范围较宽、工作于反偏状态。 PIN 二极管是在 PN 结中间增加了一层本征(I)半导体，因此具有较强的正向电荷储存能力。其主要特性是高频等效电阻受正向直流电流的控制，一般用于开关、限幅、衰减和移相电路中

四川信息职业技求学乾《高颜电手技本》籍品贵源共享漂 (2)三极管在高频中应用的三极管仍然是双极品体管和多种场效应管，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面也有所不同。高顿品体管有两大类型：一类是酸小信号成大的高频小功率管，对它们的主要要求是高增盒和低噪声：另一类为高顿功率政大管，除了增益外，要求其有较大的高频功率输出。目前双极型小信号放大管，工作频率可达几G,噪声系数为几分具。小信号的场效应管也能工作在同样高的领率，且噪声更低。一种称为砷化镓的场效应管，其工作频率可达十几G收以上。在高频大功率品体管方面，在几百兆替盐以下频率，双板型品体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦，而金属氧化物场效应管(MOSFET),甚至在几G收的顿率上还能输出儿瓦功率。有关品体管的高频等效电路，性能参数及分析方法将在以后章节中透行详细描述。 (3)集成电路用于高规的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多，主要分为通用型和专用型两种，目前通用型的宽箭集成放大器，工作频率可达一二百光解兹，增益可达五六十分贝甚至更高。用于高频的品体管榄拟乘法器。工作频率也可达一百兆赫整以上。面着集成技术的发展。也生产出了一些高颜的专用集成电路〔AC),主要包括集成锁相环、集成调顾信号解调器、单片集成接收机以及电视机中的专用集成电路等。二，LC诺振回路及其特性 LC著振目路由电感L和电容〔组成，是高频电子技术中应用最广的无源网铬。是构成高规收大器、振荡馨以及各种滤波器的主要部件。起调活减透频、滤波作用。也可直接作为负载使用。 1,G串并联谐振回路的基本特性贝有一个止回路的诺振日路称为简单谐叛回路或单谐影回路，根据使用环境中的信号源、电感、电容三者相联关系，简单谐振回路可分为串联谐振回路和并联谐振国路两种，其基本特性如表121 所示。表1-21LG希并联蓝报区脑的基本特性串联回路井联回路电路形式阻抗或导纳 z+a-之 Y-+Rec- 谐振频率 a=VVLC a-VVLC 谐振电阻 1 L -olc k-0E 品质因数 4L.1.1E r Cr rVC R-0CR-GI 以 www.scite.com.cn 5/12 《高频电子技术》精品蜜源共享课建设项目组

www.scitc.com.cn 5 / 12 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课 (2) 三极管在高频中应用的三极管仍然是双极晶体管和多种场效应管，这些管子比用于低频的管子性能更好，在外形结构方面也有所不同。高频晶体管有两大类型：一类是做小信号放大的高频小功率管，对它们的主要要求是高增益和低噪声；另一类为高频功率放大管，除了增益外，要求其有较大的高频功率输出。目前双极型小信号放大管，工作频率可达几 GHz，噪声系数为几分贝。小信号的场效应管也能工作在同样高的频率，且噪声更低。一种称为砷化镓的场效应管，其工作频率可达十几 GHz 以上。在高频大功率晶体管方面，在几百兆赫兹以下频率，双极型晶体管的输出功率可达十几瓦至上百瓦。而金属氧化物场效应管（MOSFET），甚至在几 GHz 的频率上还能输出几瓦功率。有关晶体管的高频等效电路，性能参数及分析方法将在以后章节中进行详细描述。 (3) 集成电路用于高频的集成电路的类型和品种要比用于低频的集成电路少得多，主要分为通用型和专用型两种。目前通用型的宽带集成放大器，工作频率可达一二百兆赫兹，增益可达五六十分贝甚至更高。用于高频的晶体管模拟乘法器，工作频率也可达一百兆赫兹以上。随着集成技术的发展，也生产出了一些高频的专用集成电路（ASIC），主要包括集成锁相环、集成调频信号解调器、单片集成接收机以及电视机中的专用集成电路等。二、LC 谐振回路及其特性 LC 谐振回路由电感 L 和电容 C 组成，是高频电子技术中应用最广的无源网络，是构成高频放大器、振荡器以及各种滤波器的主要部件，起调谐或选频、滤波作用，也可直接作为负载使用。 1．LC 串并联谐振回路的基本特性只有一个 LC 回路的谐振回路称为简单谐振回路或单谐振回路。根据使用环境中的信号源、电感、电容三者相联关系，简单谐振回路可分为串联谐振回路和并联谐振回路两种，其基本特性如表 1-2-1 所示。表 1-2-1 LC 串并联谐振回路的基本特性串联回路并联回路电路形式 L r C C Go L 阻抗或导纳 ) 1 ( C Z r j L  = +  − ) 1 ( 0 L Y G j C  = +  − 谐振频率 0 =1 LC 0 =1 LC 谐振电阻 C L Q r 1 = C L R0 = Q 品质因数 C L r Cr r L 1 1 0 0 = =   L C G CR L R 0 0 0 0 0 1 = = 

www.scitc.com.cn 10 / 12 《高频电子技术》精品资源共享课建设项目组《高频电子技术》精品资源共享课需要注意的是，对信号源进行折合时的接入系数为 p，而不是 p 2。 1.2.2 计划决策通过任务分析和对相关资讯的了解，讨论学习的计划并选定最优方案。计划和决策（参考）第一步了解高频电子技术中的元器件的类型、特性及有关概念第二步理解电阻器、电容器和电感器的物理特性、等效电路和基本计算方法第三步理解 LC 谐振回路的类型、特点和主要参数的计算过程第四步理解谐振回路的接入方法及接入系数的计算第五步利用实验、仿真或调研等手段，进一步加深对高频电子技术中的元器件及其特性的理解 1.2.3 任务实施学习型工作任务单学习领域高频电子技术学时 72（参考）学习项目项目 1 跨入高频电子技术之门---研究对象及方法学时 10 工作任务 1.2 高频电子技术中的元器件学时 2 班级小组编号成员名单任务描述 1．了解高频电子技术的基本元件及其特性； 2．掌握电阻器、电容器和电感器的物理特性、等效电路和基本计算方法; 3．掌握 LC 谐振回路的类型、特点和主要参数； 4．掌握谐振回路的接入方法及接入系数的计算。工作内容 1．了解高频电子技术中的元器件的类型、特性及有关概念； 2．理解电阻器、电容器和电感器的物理特性、等效电路和基本计算方法； 3．理解 LC 谐振回路的类型、特点和主要参数的计算过程； 4．理解谐振回路的接入方法及接入系数的计算。提交成果和文件等 1．电阻器、电容器和电感器的物理特性及其等效电路； 2．LC 谐振回路的类型、主要参数对照表； 3．LC 谐振回路的接入方法及接入系数的计算方法对照表； 4．学习过程记录表及教学评价表（学生用表）。完成时间

四川信息职业技术学院 文本 高频电子技术的元器件_高频电子技术项目一

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