高频电子线路复习题纲(知识点+选择填空+大题)

发布时间:2024年01月03日

文章目录

第一章 绪论

要求:

1. 了解无线通信系统的组成及原理

组成:发送设备(发信机)、接受设备(收信机)、无线信道

原理:

2. 掌握调幅广播发送机组成结构

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振荡器——>倍频器——>振幅调制器——>调制放大器

3. 掌握超外差式接收机组成结构

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4. 了解通信系统中的信号

基带(消息)信号:没有进行调制的原始信号,也称调制信号

高频载波信号:主要指用于调制的高频振荡信号(载波),以及用于解调的本地振荡信号(或恢复载波)

已调信号:调制信号对载波信号进行调制以后的信号

5. 了解无线电波的频段划分

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6. 理解“高频”的含义

狭义:短波波段。3~30MHz

广义:射频

7. 掌握无线电波的传播特性

传播方式:直射(视距)传播、绕射(地波)传播、折射、

反射(天波)、散射

决定方式:无线电信号的频率

PS:调制

概念:把信号变换成适合于信道(传输链路)中进行传输的形式的一种过程

  • 无线电波的传播方式以及应用

    image-20220626112919148

  • 波长与频率计算公式

    image-20220626104640187

光速: 3 × 1 0 8 3×10^8 3×108,其中, 1 M h z 1Mhz 1Mhz = 1 0 6 h z 10^6hz 106hz

第二章 高频电路基础

**1.**了解元器件的高频特性

主要元件:

  • 无源的线性元件:

电阻、电容、电感

  • 有源器件:

二极管,晶体管和场效应管

电阻

低频:电阻特性

高频:电抗特性(阻碍电流变换,被发现于电感和电容中**)**

电容

阻抗特性: 1 j w C {1}\over{jwC} jwC1?

**品质因素: Q = ** $ {wL}\over{R}$

Q值越高,表示电感储能作用越强,损耗越小

电感

阻抗特性:jwL

二极管

晶体管和场效应管

2.掌握高频振荡回路的特性

image-20220624103037100

(1) 并联谐振回路

并联谐振频率

概念:感抗和容抗相等的频率

符号: w 0 w_0 w0?(又称回路的中心频率)

  • 公式:

    振谐时: [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MvSjohwq-1687611826891)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613094255314.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WPV3n7ya-1687611826892)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220611105949204.png)]

品质因素:

概念:有功功率与总功功率之比

  • 公式:

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TplK7ZJm-1687611826893)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613094016277.png)]

    回路振谐时的阻抗为特性阻抗:

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LiijC6pU-1687611826893)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613094643279.png)][外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RxjeqXTA-1687611826894)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613094649099.png)][外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-LatRATdU-1687611826894)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613094717145.png)]

    • 在电感L的损耗电阻r相同的条件下,回路的品质因素Q特性阻抗ρ正比

    • 振谐时,回路阻抗R0最大(此时为纯电阻)

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gUxqnDWD-1687611826895)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\clip_image002-16550850248542.png)]

    🔺w = w – w0 ——>失谐

    • 谐振频率附近的阻抗(不是纯电阻)

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nSy7b4ya-1687611826895)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\clip_image003-16550850248553.png)]

(2) 串联谐振回路

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-WtKSC4bM-1687611826896)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613100842494.png)]

**3.**掌握高频振荡回路主要指标的计算及各个参数之间的关系

两个重要参数:通频带和矩形系数

  1. 3db通频带(回路带宽)频率范围:

公式:

img
  1. 矩形系数:

概念:

理想情况下放大器应对通频带内的各信号频谱分量予以同样的放大,而对通频带以外的邻近波道的干扰频率分量则应完全抑制,不予放大。谐振回路的幅频特性接近矩形的程度

性质:

矩形系数总是大于1的,愈接近1,则实际曲线愈接近矩形,滤除邻近波道干扰信号的能力愈强,其选择性也就越好

公式:

img
  • 并联谐振回路的相频特性
    w = w 0 , 回路相移为 0 ,回路阻抗最大且为纯电阻 失谐时,如果 w < w 0 , 回路呈感性,相移为正( x 轴以上); 如果 w > w 0 ,回路呈容性,相移为负( x 轴以下) w=w_0,回路相移为0,回路阻抗最大且为纯电阻\\失谐时,如果w<w_0,回路呈感性,相移为正(x轴以上);\\如果w>w_0,回路呈容性,相移为负(x轴以下) w=w0?,回路相移为0,回路阻抗最大且为纯电阻失谐时,如果w<w0?,回路呈感性,相移为正(x轴以上);如果w>w0?,回路呈容性,相移为负(x轴以下)

    图像:

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-jxnmg8GX-1687611826897)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613095809730.png)]

    由图可知:Q值越大,斜率越大;Q值越小,线性范围越宽

  • 串联谐振回路:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-o2QBs3NR-1687611826897)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613101007098.png)]

    与并联的图像相反,结论也相反

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-tmraHgpg-1687611826898)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613101317050.png)]

    • 信号源内阻与负载电阻接入谐振回路的影响

      信号源与负载使Q下降,通频带变宽,选择性变差,其值越大,对回路Q影响越小

**4.**了解石英谐振器的特性

  1. 物理特性

    具有压电效应

  2. 等效电路

    image-20220613215335719 image-20220613215310153

    其中,介入系数非常小,品质因素非常大

  3. 阻抗特性
    w < w q 呈容性 w 0 > w > w q 呈感性 w > w 0 呈容性 w<w_q呈容性\\w_0>w>w_q呈感性\\w>w_0呈容性 w<wq?呈容性w0?>w>wq?呈感性w>w0?呈容性

  • 晶体振谐器的特点

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YnQeSGpR-1687611826899)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613215727945.png)]

**5.**了解电阻热噪声的成因、特性及计算方法

  1. 成因

    导体或电阻中自由电子热运动而产生的起伏电压。

  2. 特性

    温度越高,自由电子的运动越激烈,产生的起伏电压越大,噪声功率越大。

    电阻热噪声功率与带宽成正比,单位频带内的最大噪声功率为kT(噪声功率谱密度),与频带无关。

    白噪声:功率谱不随频率变化的噪声

  3. 计算方法

    均方电压谱密度和均方电流谱密度(其中 k = 1.37 ? 1 0 ? 23 J / K , T 为绝对温度, B 为测量带宽 k= 1.37*10^{-23}J/K,T为绝对温度,B为测量带宽 k=1.37?10?23J/KT为绝对温度,B为测量带宽

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UH20lRVM-1687611826899)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613222054394.png)]

**6.**掌握噪声系统的定义,了解其计算方法

信噪比:信号/噪声

噪声系数

概念:输入端的信号噪声功率比/输出端的信号噪声功率比

公式:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-s3uM86Lm-1687611826900)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613223257858.png)]

注意:①噪声系数与输入信号大小无关,与输入噪声功率有关

②输出端阻抗匹配与否不影响噪声系数的大小,也就是说与输出端所接负载无关

只适用于线性或准线性电路

噪声温度

公式:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-geXCfPCF-1687611826900)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613224310706.png)]

噪声系数与灵敏度

灵敏度:保持接收机输出端信噪比一定时,接收机输入的最小信号电压或功率

公式:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-7PfpR32v-1687611826901)(C:\Users\kk\Desktop\期末\高频\images\高频电子线路\image-20220613224541548.png)]

  • 抽头回路

第三章 高频放大器

1.掌握单调谐回路谐振放大器的组成、工作原理和性能特点,了解其主要性能指标。

  • 组成

image-20220628110830250

  • 主要性能指标

    通频带:

    image-20220628110308172

    ? 其中:f0为回路谐振频率:

    image-20220628110513311

? L为回路电感;image-20220628110506825 为回路总电容

? QL为有载品质因素:image-20220628110521343

? $ g_∑$为回路总电导。

2.了解多级单谐振回路谐振放大器。

结论:

级数越多,谐振增益越大,选择性越好,通频带越窄。

3.了解谐振放大器的稳定性。

4.掌握谐振功率放大器的电路组成、工作原理和工作特点。

  • 电路组成:

    image-20220628112643650

  • 工作特点:

    以调谐回路做负载,完成滤波和阻抗变换

    工作在C(丙)类状态,以高效输出大功率

    工作在大信号状态:线性放大区和截至区

**5.**掌握谐振功率放大器输出功率和效率的估算。

  • 输出功率 P 1 P_1 P1?– 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平均功率)

image-20220628133600500

  • 集电极电源供给的直流输入功率 P 0 P_0 P0?

image-20220628133611289

  • 管耗功率 P c P_c Pc? – 晶体管集电极损耗功率

image-20220628133616960

  • 集电极效率η

image-20220628133951387

? η的物理意义:直流功率转换成交流功率的能力

6.理解谐振功放过压、欠压、临界工作状态的概念与特点。

三极管工作区间:放大区,晶体三极管的一个工作区域。在该区域内,发射结正偏,集电结反偏,基极电流控制集电极电流,两者近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,集电极有大信号电流输出,三极管有放大作用。

7.掌握丙类谐振功放的负载特性。

  • 负载特性

R L R_L RL?上升,使 U c U_c Uc?上升, u C E m i n u_{CEmin} uCEmin?下降,放大器从欠压区经临界状态过渡到过压区。

(1)临界状态( R L = R L c r R_L=R_{Lcr} RL?=RLcr?):输出功率最大,效率较高

(2)过压状态($ R_L>R_{Lcr}$ ):效率高,损耗小

(3)欠压状态( R L < R L c r R_L<R_{Lcr} RL?<RLcr?):输出电流受电阻RL的影响小,近似为交流恒流源特性。但是效率低,集电极损耗大

  • 高频功放的振幅特性

(1)如果对已调波放大,应使放大器工作在欠压区,保证包络不失真。(B类工作状态)
(2)如果作恒压输出,应使放大器工作在过压区,起到限幅的作用。

image-20220703151131072

8.了解UCC、UBB 、Ub对谐振功放工作状态及性能的影响。

  • 在欠压区,Uc基本上与UBB成线性关系,可完成基极调制。

  • 过压区可完成集电极调制

9.了解谐振功放的常用直流馈电电路及其特点。

  • 直流馈电线路

    1. 集电极馈电(串联和并联)
    2. 基极馈电
  • 馈电形式

    1. 串联馈电

      image-20220628180142655
    2. 并联馈电

      image-20220628180200806

10.了解谐振功放滤波匹配网络的作用,了解常用滤波匹配网络的组成、分析与设计方法。

第四章 正弦波振荡器

4.1 掌握反馈式振荡电路的组成及工作原理——振荡三条件

  • 组成

    image-20220630193308367

    其中放大器通常是以某种选频网络(如谐振回路)作负载,是一调谐放大器, 反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。

    反馈系统的环路增益:

    image-20220630194615870

    当 T ( j w ) = 1 时,回路自激;当 ∣ T ( j w ) ∣ > 1 时,振荡器为增幅振荡;当 ∣ T ( j w ) ∣ < 1 时,振荡器为减幅振荡 当T(jw)=1时,回路自激;当|T(jw)|>1时,振荡器为增幅振荡;当|T(jw)|<1时,振荡器为减幅振荡 T(jw)=1时,回路自激;当T(jw)>1时,振荡器为增幅振荡;当T(jw)<1时,振荡器为减幅振荡

  • 工作原理 —— 振荡三条件

    自激振荡条件:image-20220630195735899

    振幅平衡条件决定了振荡器输出振幅大小。 条件-- image-20220701235045163

    相位平衡条件决定了振荡器输出信号频率的大小。 条件-- image-20220701235141747

image-20220701235151297

持续振荡需满足:起振条件,平衡条件,稳定条件

放大器在小信号时工作于甲类,以保证起振时有较大的环路增益

4.2 掌握三端式振荡器的组成原则、工作原理、典型电路、、

  • 分类

    • 电容反馈振荡器

      image-20220701235734056
    • 电感反馈振荡器

      image-20220701235745386
  • 组成原则

    ①变压器耦合–> 靠同名端保证

    ②三点式 --> 靠电容、电感的正确接法来保证正反馈的条件

    • 原理图:

      image-20220702000811286

    晶体管:射同余异(X1,X2同性质,X3性质相反)

    电路中三个电抗元件不能同时为感抗或容抗,应由两种不同性质的电抗元件组成。

4.3 了解振荡电路起振条件分析,拆环原则,掌握工程估算

  • 起振条件

    当f02<f<f03,则电路可能振荡,属于电容反馈振荡器

    当f02>f>f03时,电路可能振荡属于电感反馈振荡器

    当f01=f02<f<f03时,电路可能振荡属于电容反馈振荡

    当f01>f02=f03,此时电路不可能振荡。

  • 电路振荡频率——振荡频率可用回路谐振频率来近似

    image-20220702015519496

  • 反馈系数

    F = C1/C2

    F并非越大越好

4.4 理解属于电感反馈振荡器稳定度的概念,了解影响频率稳定度的主要因素及提高频率稳定度的措施

  • 电感反馈振荡器实际电路图

    image-20220702015730626

    w ≈ w 0 = 1 L C w ≈ w_0= \sqrt {\frac {1} {LC}} ww0?=LC1? ?

  • 与电感相比

    电容振荡频率可以更高,波形更好

  • 改进电路

    • 克拉拨振荡器

      image-20220702020513592

      改进之处:在谐振回路电感支路中串接一个电容

      C1、C2越大,p越小,耦合越弱;克拉拨振荡器的频率稳定度越高

    • 西勒振荡器

      image-20220702020710379
  • 总结

    image-20220702020853526
  • 频率稳定性因素—— w 0 , Q L , Ψ f + Ψ F ′ w_0,Q_L,\Psi_f+\Psi_F' w0?,QL?,Ψf?+ΨF?

    L、C的稳定度将影响ω1的稳定度

    Ψ f + Ψ F ′ \Psi_f+\Psi_F' Ψf?+ΨF? 的绝对值越小,频率稳定度越高。

    Q L Q_L QL?越大,频率稳定度越高

  • 具体措施

    提高振荡回路的标准性(采用温度系数较小的电感电容,加恒温槽);应选择fT较高的晶体管;应选择fT较高的晶体管

4.5 掌握典型石英晶体振荡器的组成、工作原理和性能特点

优点:频率稳定度高(标准性高,接入系数很小,品质因素极高)

  • image-20220702021630908

image-20220702021706369

4.6 了解负阻正弦波振荡器的组成与工作原理

  • 组成

    image-20220702021818542

  • 原理:电阻R0消耗的能量完全由负电阻-R0提供,LC振荡器将形成等幅振荡,一直持续下去。

第六章 调幅解调和混频

6.1 掌握振幅调制信号的表达式、波形特点、频谱结构、功率及带宽的计算;

  • 普通调幅波表达式:

    image-20220702235335886

  • 总结

    image-20220703000723503

6.2 掌握振幅调制信号的调制方法、熟悉电路形式及原理;

  • 振幅解调的方法:①包络检波(只适用于AM波)②同步检波(乘积型和叠加型)

6.3 掌握振幅调制信号的解调方法、熟悉电路形式及原理;

6.4 熟悉二极管峰值包络检波特有的两种失真现象及产生原因,了解避免失真的条件

  • 惰性失真

    原因:RC过大,放电过慢

    image-20220702170910964

  • 底部切削失真(负峰失真)

    原因:检波电路的交流负载电阻和直流负载电阻相差太大

    image-20220702171010566

6.5 理解混频的含义,掌握振幅调制、解调和混频的异同;

含义:

又称变频,是使信号自某一频率变换成另一频率的过程。

6.6 了解混频器的干扰现象、成因,及抑制方法。

中频 $ f_I(中频信号) = f_L(本振信号)- f_c(输入信号)$

  • 解法

    干扰频率和中频一样 ——中频干扰

    干扰频率=中频*2+干扰 —— 镜像干扰

第六章例题:

image-20220703001054526

R I = R L / 2 = 2.35 K Ω U D = 8.5 V R_I=R_L/2 = 2.35KΩ\\U_D=8.5V RI?=RL?/2=2.35KΩUD?=8.5V

image-20220703001111230

第七章 角度调制与解调

调频波和调相波的比较:image-20220703142413351

image-20220703142453507
  • $已知最大频偏▲f_m,带宽B = 2▲f_m $

选择/填空题

  1. 在调谐放大器的 LC 回路两端并上一个电阻 R ,可以(加宽放大器的通频带)

  2. image-20220704002752549
  3. 通频带越大矩形系数越小

  4. 高频小信号放大器的主要技术指标有(选择性)(增益)(通频带)

  5. 小信号谐振放大器的主要特点是以(LC谐振回路)作为放大器的交流负载,具有(放大)和(选频)功能

  6. 谐振功放中,LC谐振回路的作用是(选频)和(阻抗匹配)

  7. 谐振功放电路的组成特点(谐振回路作为负载)(基极反偏)(放大器工作在丙类)–原因:效率高

  8. 当f = fs(石英串联谐振频率)时,石英晶体呈阻性,可构成串联型晶体振荡器;

    当f > fp(石英并联谐振频率)时,等效阻抗呈容性

  9. (a) 并联型晶体振荡器,石英晶体在回路中起电感作用。

    (b) 串联型晶体振荡器,石英晶体串联谐振时等效为短路元件接入正反馈电路

  10. 并联式晶振电路中的石英晶体必须作为振荡回路中的电感元件(串联中为短路)

  11. 自动相位控制简称APC

    自动增益控制简称AGC –作用使输出信号幅度保持恒定或仅在很小的范围变化

    AFC电路的作用是 维持工作频率稳定

  12. 振幅调制,检波,变频电路属于线性频率变换电路,而调频,调相,鉴频,鉴相电路择时域非线性频率变换电路

  13. 锁相环由(鉴相器)(环路滤波器)和(压控振荡器)三部分组成

  14. 相位鉴频器是由(频相转换网络)和(鉴相器)组成

  15. 在抑制载波的双边带信号的基础上,产生单边带信号的方法有(滤波法)和(相移法)

  16. 为了提高效率,高频功率放大器多工作在(丙类)或(丁类)状态

  17. image-20220704113733929

    522.2;4k

简答题

  1. 调制的原因?常用的模拟调制方式有哪些?

    原因:①信号不进行调制发射天线太长,无法假设②信号不调制传播会互相干扰,无法接收

    方式:调相,调幅,调频

  2. 石英晶体有什么特点?为什么用它制作的振荡器频率较高?

    ①晶体的谐振频率较稳定,具有非常高的稳定性,接入系数非常小,晶体在工作频率附近阻抗变化较大,有很高的并联谐振阻抗

    综上所述,频率高

  3. LC谐振回路是高频电路中应用最广泛的无源网络,主要在电路中完成哪些功能?

    阻抗变换,信号选择与滤波,相频转换和移相

  4. 当谐振功率放大器的输入激励信号为余弦波时,为什么集电极电流为余弦脉冲波形?但放大器为什么又能输出不失真的余弦波电压?

    因为谐振功率放大器在丙类状态(导通时间小于半个周期),所以集电极电流为周期性余弦脉冲电流;但其负载为调谐回路振谐在基波频率,可以选出ic的基波分量,故在负载两端得到的电压仍然与信号同频的完整正弦波。

  5. Ucc、Ubb、Ubm、RL四个外界因素只变化其中的一个时,高频功放的工作状态如何变化?

    Ucc 增大,Ubb 反向增大,过压——>临界——>欠压

    Ubm,RL,Re 增大,欠压——>临界——>过压

  6. 基极——欠压,集电极——过压;功放放大振幅调制信号——欠压,且乙类工作;功放放大等幅度——临界

  7. 为什么晶体振荡器的频率稳定度高?

    回路标准性高,外电路接入系数小,Q值高

  8. 振荡器的起振条件、平衡条件和稳定条件分别是什么?image-20220704002012545

  9. image-20220704161146468

特点:欠压输出功率和效率都比较低,临界输出功率和效率都比较高,过压输出电压基本不发生变化,电压利用率较高

判断题

  1. 调频波的总功率与未调载波功率是相等的(√)

  2. RC相移振荡器由于采用RC相移网络作为选频网络,故具有相位稳定作用(√)

  3. 非线性器件二次幂以上的项,将使混频器发生非线性失真,并且输入高频信号越大,非线性失真也越大(√)

  4. 克拉泼振荡电路较考毕兹振荡电路(基本型电容反馈三端式振荡电路)的频率稳定度高,是因为接入了一个小的电容C3,从而减小晶体管输入,输出电容对振荡回路的影响(√)

  5. 调谐功率放大器采用的是折线近拟分析法(√)

  6. 在调频波中,频偏越大,频带也越宽(√)

重要公式

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P C 集电极功耗; P 0 直流输入功率 ( m a x ) ; P 1 高频一周功率 P_C集电极功耗;P_0直流输入功率(max);P_1高频一周功率 PC?集电极功耗;P0?直流输入功率(max)P1?高频一周功率

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计算题

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  1. image-20220704153437115

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  1. image-20220704154626423

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  1. 由高频功率晶体管2SC3102组成的谐振功率放大器,其工作频率f=520MHz,输出功率P1=60W,Vcc=12.5V。(1)当集电极效率η=60%时,试计算集电极功耗Pc和集电极电流直流分量Ico; (2)若保持P1不变,将η提高到80%,试问此时Pc减少了多少?

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  2. 一晶体管组成的单回路中频放大器,如图所示。已知fo=465kHz,晶体管经中和后的参数为:gie=0.4mS,Cie=142pF,goe=55μS,Coe=18pF,Yfe=36.8mS,Yre=0,回路等效电容C=200pF,中频变压器的接入系数p1=N1/N=0.35,p2=N2/N=0.035,回路无载品质因数Q0=80,设下级也为同一晶体管,参数相同。试计算:(1)回路有载品质因数 QL和 3dB带宽 B0.7;(2)放大器的谐振电压增益。img

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文章来源:https://blog.csdn.net/KInda2333/article/details/131366492
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