高頻小信號諧振放大器設(shè)計(湖南工程學(xué)院)

1、等級:湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱 高頻電子線路課程設(shè)計 課題名稱 高頻小信號諧振放大器設(shè)計專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級 1202 班 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 劉正青 2014 年 12 月 31 日 湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程名稱 高頻電子線路課程設(shè)計 題 目 高頻小信號諧振放大器設(shè)計 專業(yè)班級 電科1202班 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)老師 劉正青 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期： 2014 年12月22日 星期一設(shè)計完成日期： 2015年01月2 日 星期五 設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求 一、設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計高頻小信號諧振放大器：+Vcc=+9V，晶體管為3DG100C，=50，查手冊得

2、rb,b=70,Cb,c=3pF。當(dāng)IE=1mA時，Cb,e=25pF，L4uH，測得N2=20匝，p1=0.25，p2=0.25，RL=1k。技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數(shù)AVO20dB，通頻帶BW=1MHz二、設(shè)計要求：1、 通過具體計算，選擇器件給出設(shè)計電路；2、 給出最終實現(xiàn)電路；3、 進(jìn)行仿真效驗4、 寫出設(shè)計報告； 主要設(shè)計條件提供計算機(jī)和必要的實驗儀器 說明書格式1 課程設(shè)計報告書封面；2 任務(wù)書；3 說明書目錄；4 電路具體設(shè)計計算；5 仿真結(jié)果及結(jié)論；6 最終電路的確定；7 設(shè)計體會；8 參考文獻(xiàn)。 進(jìn) 度 安 排第一周：星期一 ： 安排任務(wù)、講課；

3、 星期二 星期五： 查資料、設(shè)計； 第二周：星期一星期二：實驗系統(tǒng)調(diào)試； 星期三星期四：寫總結(jié)報告 星期五：答辯。 參 考 文 獻(xiàn)電子線路設(shè)計實驗測試 謝自美 主編 華中科技大學(xué)出版高頻電子線路（第三版） 高吉祥 主編電子工業(yè)出版社電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 康華光 主編高等教育出版社目錄1電路的基本原理11.1電路結(jié)構(gòu)11.2高頻小信號放大電路等效電路12主要性能指標(biāo)及測量方法32.1諧振頻率32.2電壓增益32.3通頻帶33計算參數(shù)43.1 設(shè)置靜態(tài)工作點43.2計算諧振回路參數(shù)44電路仿真與調(diào)試54.1電路仿真圖54.2調(diào)試方法與注意事項64.3結(jié)果分析6參考文獻(xiàn)91電路的基本原理1.1電

4、路結(jié)構(gòu)如圖所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號單級調(diào)諧回路諧振放大器，它不僅要放大高頻小信號，而且還要有一定的選頻作用，因此，晶體管的集成電極負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻，及決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。圖 1 高頻小信號單級調(diào)諧回路諧振放大電路1.2高頻小信號放大電路等效電路 高頻小信號放大電路等效電路圖如下：圖 2 諧振放大器的高頻等效電路晶體管的4個參數(shù)分別為輸入導(dǎo)納 輸出導(dǎo)納 正向傳輸導(dǎo)納 反向傳輸導(dǎo)納 式中，為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流關(guān)系為 gbe為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)及有關(guān)，其關(guān)系為 為基極電阻，一般為幾十歐姆；為集電極電容，一般為幾

5、十皮法；為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。P1為晶體管的集成電極接入系數(shù)，即 P2為輸出變壓器的副邊與原邊的比，即 2主要性能指標(biāo)及測量方法2.1諧振頻率放大器的諧振回路諧振是所對應(yīng)的頻率稱為諧振頻率。 的表達(dá)式為：式中，為諧振回路電感線圈的電感量；為諧振回路的總電容, 的表達(dá)式為。 式中，為晶體管的輸出電容；為晶體管的輸入電容。并聯(lián)回路諧振時，直流毫安表的指示值為最小，電壓表的指示值達(dá)到最大，且輸出波形無明顯失真。這時回路的諧振頻率就等于信號發(fā)生器的輸出頻率。 2.2電壓增益諧振回路諧振時所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)稱為諧振放大器的電壓增益。2.3通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧

6、振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的0.707倍時所對應(yīng)的 頻率范圍稱為放大通頻帶，其表達(dá)式為： 。式中， 為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。3計算參數(shù)3.1 設(shè)置靜態(tài)工作點 取，則 取標(biāo)稱值18 3.2計算諧振回路參數(shù) 下面計算4個y參數(shù)， 因為，所以 因為，所以 故模。 先由下式計算求回路電容 再求回路電容 取標(biāo)稱值 求出輸出耦合變壓器的原邊抽頭匝數(shù)及副邊匝數(shù)，即 匝 匝4電路仿真與調(diào)試4.1電路仿真圖將元件參數(shù)值進(jìn)行安裝。先調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點，然后再調(diào)諧振回路使其諧振。圖 3高頻小信號放大器測試電路圖4.2調(diào)試方法與注意事項調(diào)整靜態(tài)工作點，不加輸入

7、信號，將的 左端接地，將諧振回路的電容開路，這時用萬用表測量電阻兩端的電壓，調(diào)整電阻使。在放大器處于諧振狀態(tài)下測量各項技術(shù)指標(biāo)，若將這些指標(biāo)的測量值與設(shè)計要求相差較遠(yuǎn)，則根據(jù)它們的表達(dá)示進(jìn)行分析。如果電壓放大倍數(shù)較小，則可以通過調(diào)整靜態(tài)工作點Q或接入系數(shù)P1使增大或更換較大是晶體管。4.3結(jié)果分析以下是利用Multisim軟件仿真高頻諧振放大器電路的效果圖。輸入輸出波形：Auo=20lg(vo/vi)=20*lg(205.478/13)=24db=20db波特圖測試： 諧振頻率f0=10.67MHzBw=(11.10410.201)MHZ=0.903MHz根據(jù)以上可知設(shè)計符合要求。5心得體會為

8、期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這兩周的時間我收獲了許多。剛開始拿到課題頭腦里毫無思緒，通過看書查資料，把一些知識弄清楚后，知道了電路的原理，同時對理論知識有了更深刻的理解：高頻小信號放大器的主要功能都是從接收的眾多電信號中,選出有用信號并加以放大,同時對無用信號,干擾信號,噪聲信號進(jìn)行抑制,以提高接收信號的質(zhì)量和抗干擾能力。仿真過程中也遇到了許多麻煩，首先不熟悉軟件的使用，找不到各種元件等，但我還是慢慢地摸索，漸漸的熟悉軟件的使用。在仿真的過程中，發(fā)現(xiàn)諧振頻率不是10.7MHz，相差較大；通頻帶寬也太窄，不符合要求，通過詢問老師，才恍然大悟，將C變成可變電容，通過調(diào)節(jié)電容使諧振頻率出現(xiàn)在10.7M

9、Hz。每當(dāng)出現(xiàn)問題，老師都會根據(jù)理論分析：是什么導(dǎo)致了問題的出現(xiàn)，如通頻帶B=f0/Q,而諧振回路R值和Q相關(guān)，并一個可變電阻即可使通頻帶符合要求。聽了老師的指導(dǎo)，我懂得了要利用課堂所學(xué)理論知識調(diào)整電路，理論聯(lián)系實踐。在做課程設(shè)計的過程中，遇到困難的時候不要退縮，堅持下去就能成功。參考文獻(xiàn)電子線路設(shè)計實驗測試 謝自美 主編 華中科技大學(xué)出版高頻電子線路（第三版） 高吉祥 主編電子工業(yè)出版社電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 康華光 主編高等教育出版社9電氣信息學(xué)院課程設(shè)計評分表項 目評 價優(yōu)良中及格差設(shè)計方案合理性與創(chuàng)造性（10%）開發(fā)板焊接及其調(diào)試完成情況*（10%）硬件設(shè)計或軟件編程完成情況（20%）硬件測試或軟件調(diào)試結(jié)果*(10%)設(shè)計說明書質(zhì)量(20%)答辯情況(10%)完成任