调谐放大器

到目前为止，我们讨论的放大器类型无法在射频下有效工作，尽管它们擅长音频频率。此外，这些放大器的增益在很宽的范围内不会根据信号频率而变化。这允许在一定频率范围内同样良好地放大信号，并且不允许在拒绝其他频率的同时选择特定的期望频率。

因此，需要一种既可以选择又可以放大的电路。因此，放大器电路与选择（例如调谐电路）一起构成了调谐放大器。

什么是调谐放大器？

调谐放大器是用于调谐目的的放大器。调整意味着选择。在一组可用频率中，如果需要选择特定频率，同时拒绝所有其他频率，这样的过程称为选择。这种选择是通过使用称为调谐电路的电路来完成的。

当放大器电路的负载被调谐电路代替时，这种放大器可以称为调谐放大器电路。基本调谐放大器电路如下所示。

调谐器电路只不过是一个LC电路，也称为谐振或储能电路。它选择频率。调谐电路能够在以谐振频率为中心的窄频带上放大信号。

当电感的电抗与电容器的电抗平衡时，在调谐电路中的某个频率下，这样的频率可称为谐振频率。_它由fr表示。

共振的公式是

$$2 \pi f_L = \frac{1}{2 \pi f_c}$$

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

调谐电路的类型

根据与主电路的连接类型，调谐电路可以是串联调谐电路（串联谐振电路）或并联调谐电路（并联谐振电路）。

串联调谐电路

电感和电容串联构成串联调谐电路，如下电路图所示。

在谐振频率下，串联谐振电路提供低阻抗，允许高电流通过。串联谐振电路对远离谐振频率的频率提供越来越高的阻抗。

并联调谐电路

电感和电容并联构成并联调谐电路，如下图所示。

在谐振频率下，并联谐振电路提供高阻抗，不允许高电流通过。并联谐振电路对远离谐振频率的频率提供越来越低的阻抗。

并联调谐电路的特性

发生并联谐振（即电路电流的无功分量变为零）的频率称为谐振_频率fr。调谐电路的主要特性如下。

阻抗

电源电压与线路电流之比就是调谐电路的阻抗。LC 电路提供的阻抗由下式给出

$$\frac{电源\:电压}{直线方程} = \frac{V}{I}$$

谐振时，线电流增加，而阻抗减小。

下图表示并联谐振电路的阻抗曲线。

对于高于和低于谐振频率fr_的值，电路的阻抗会降低。因此，选择特定频率并拒绝其他频率是可能的。

为了获得电路阻抗的方程，让我们考虑

线路电流 $I = I_L cos \phi$

$$\frac{V}{Z_r} = \frac{V}{Z_L} \times \frac{R}{Z_L}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{Z_L^2}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{L/C} = \frac{CR}{L}$$

因为，$Z_L^2 = \frac{L}{C}$

因此，电路阻抗 Z _r为

$$Z_R = \frac{L}{CR}$$

因此，在并联谐振时，电路阻抗等于 L/CR。

电路电流

在并联谐振时，电路或线路电流 I 由所施加的电压除以电路阻抗 Z _r即给出，

线路电流 $I = \frac{V}{Z_r}$

其中 $Z_r = \frac{L}{CR}$

因为Z _r很高，所以线电流I 会很小。

品质因数

对于并联谐振电路，谐振曲线的尖锐程度决定了选择性。线圈的电阻越小，谐振曲线越尖锐。因此，线圈的感抗和电阻决定了调谐电路的质量。

谐振时线圈的感抗与其电阻之比称为品质因数。它由Q表示。

$$Q = \frac{X_L}{R} = \frac{2 \pi f_r L}{R}$$

Q值越高，共振曲线越尖锐，选择性越好。

调谐放大器的优点

以下是调谐放大器的优点。

L 和 C 等无功元件的使用最大限度地减少了功率损耗，从而使调谐放大器更加高效。
通过在谐振频率下提供更高的阻抗，所需频率的选择性和放大率很高。
较小的集电极电源 VCC 就可以了，因为它在并联调谐电路中的电阻很小。

重要的是要记住，当集电极电阻负载较高时，这些优点不适用。

调谐放大器的频率响应

为了使放大器高效，其增益应该很高。该电压增益取决于 β、输入阻抗和集电极负载。调谐放大器中的集电极负载是调谐电路。

这种放大器的电压增益由下式给出

电压增益 = $\frac{\beta Z_C}{Z_{in}}$

其中 Z _C = 有效集电极负载，Z _in = 放大器的输入阻抗。

_{Z C}的值取决于调谐放大器的频率。由于 Z _C在谐振频率处最大，因此放大器的增益在此谐振频率处最大。

带宽

调谐放大器的电压增益降至最大增益的 70.7% 时的频率范围称为其带宽。

_{f 1}和f ₂之间的频率范围称为调谐放大器的带宽。调谐放大器的带宽取决于LC电路的Q值，即频率响应的锐度。Q值与带宽成反比。

下图详细介绍了调谐放大器的带宽和频率响应。

Q 与带宽的关系

带宽品质因数Q定义为谐振频率与带宽之比，即

$$Q = \frac{f_r}{BW}$$

一般来说，实际电路的Q值大于10。

在这种情况下，并联谐振时的谐振频率由下式给出

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$