高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

1、 高頻電子線(xiàn)路課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： _ 高頻小信號(hào)諧振放大器 _院 系：_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx_專(zhuān) 業(yè)：_電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： xxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxx 學(xué) 號(hào)： _ xxxxxxxxxxxxxxx _指導(dǎo)教師： xxxxxxxx 報(bào)告成績(jī)： 2016年12月16日目錄一 設(shè)計(jì)目的1二 設(shè)計(jì)思路12.1 電路的功能12.2 設(shè)計(jì)的基本要求1三 設(shè)計(jì)過(guò)程13.1 設(shè)計(jì)電路13.2 測(cè)量方法43.2.1諧振頻率43.2.2電壓增益43.2.3通頻帶53.2.4矩形系數(shù)5四 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果64.1 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)64.2 計(jì)算諧振回路參數(shù)64

2、.3 利用Multisim 對(duì)電路的仿真圖74.4 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析8五 主要元器件與設(shè)備105.1 元器件與設(shè)備105.2相關(guān)參數(shù)11六 課程設(shè)計(jì)體會(huì)與建議116.1 設(shè)計(jì)體會(huì)116.2 設(shè)計(jì)建議12七 參考文獻(xiàn) 12一 設(shè)計(jì)目的（1）了解LC諧振回路的選頻原理和回路參數(shù)對(duì)回路特性的影響。（2）掌握高頻單調(diào)諧放大器的構(gòu)成和工作原理。（3）掌握高頻單特性放大器的等效電路、性能指標(biāo)要求及分析設(shè)計(jì)。（4）掌握高頻單調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方案和測(cè)試方法。二 設(shè)計(jì)思路2.1 電路的功能所謂諧振放大器，就是采用諧振回路作負(fù)載的放大器。根據(jù)諧振回路的特性，諧振放大器對(duì)于靠近諧振頻率的信號(hào)，有較大的增益；對(duì)于遠(yuǎn)離諧

3、振頻率的信號(hào)，增益迅速下降。所以，諧振放大器不僅有放大作用，而且也起著濾波或選頻的作用。高頻小信號(hào)放大器的作用是無(wú)失真的放大某一頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。按其頻帶寬度可以分為窄帶和寬帶放大器。高頻小信號(hào)放大器是通信電子設(shè)備中常用的功能電路，它所放大的信號(hào)頻率在數(shù)百千赫。高頻小信號(hào)放大器的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的高頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，從信號(hào)所含頻譜來(lái)看，輸入信號(hào)頻譜與放大后輸出信號(hào)的頻譜是相同的。2.2設(shè)計(jì)的基本要求(1)通過(guò)具體計(jì)算，選擇器件給出電路設(shè)計(jì)電路(2)給出最終實(shí)現(xiàn)電路(3)進(jìn)行仿真校驗(yàn)(4)作出設(shè)計(jì)總結(jié) 三 設(shè)計(jì)過(guò)程3.1設(shè)計(jì)電路圖1高頻小信號(hào)單極單調(diào)諧回路諧振放大器圖1所示電路為共發(fā)射極接

4、法的晶體管高頻小信號(hào)單極單調(diào)諧回路諧振放大器。它不僅放可以大高頻信號(hào)，而且還有一定的選頻作用，因此，晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路，在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線(xiàn)的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器射出信號(hào)的頻率或相位。放大器在諧振時(shí)的等效電路如圖2所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)分別為：輸入導(dǎo)納： 輸出導(dǎo)納：反向傳輸導(dǎo)納：式中為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為：圖2諧振放大器的高頻等效電路晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流、電流放大系數(shù)有關(guān)外，還與工作角頻率有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在條件下測(cè)的2SC945的y參數(shù)： 如圖所示等效電路

5、中，為晶體管的集電極接入系數(shù)，即：式中，為電感線(xiàn)圈的總匝數(shù)；為輸出變壓器的副邊與原邊的 匝數(shù)比，即：式中，為副邊的總匝數(shù)；為諧振放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，。通常小信號(hào)諧振放大器的下一級(jí)仍為晶體管諧振放大器，則將是下一級(jí)晶體管的輸出電導(dǎo)?？梢?jiàn)并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)：3.2 測(cè)量方法圖中輸入信號(hào)由高頻信號(hào)發(fā)生器提供，高頻電壓表、分別用于測(cè)量放大器是 輸入電壓與輸出電壓的值。直流毫安表mA用于測(cè)量放大器的集電極電流的值，示波器監(jiān)測(cè)負(fù)載兩端的輸出波形。諧振放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo) 及測(cè)量方法如下。3.2.1 諧振頻率 放大器的諧振回路諧振是所對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為諧振頻率。對(duì)于圖所示電路，的表達(dá)式為：式中，為諧振回路電

6、感線(xiàn)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(shí)，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(wú)明顯失真。這是回路的諧振頻率就等于信號(hào)發(fā)生器的 輸出頻率。由于分布參數(shù)的 影響，有時(shí)諧振回路的 輸出電流的最小值與輸出電壓的最大值不一定同時(shí)出現(xiàn)，這時(shí)視電壓表的指示值達(dá)到最大時(shí)的狀態(tài)為諧振回路處于諧振狀態(tài)。3.2.2電壓增益諧振回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)稱(chēng)為諧振放大器的電壓增益。的測(cè)量電路如圖4所示，測(cè)量條件是放大器的諧振回路處于諧振狀態(tài)，當(dāng)回路諧振時(shí)分別記下輸出端電壓表的讀數(shù)及輸入端電壓表的讀數(shù)，則電壓放大倍數(shù)由下式

7、計(jì)算：3.2.3通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱(chēng)電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的 頻率范圍稱(chēng)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)。通頻帶的測(cè)量電路如圖所示?？赏ㄟ^(guò)測(cè)量放大器的頻率特性曲線(xiàn)來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法有掃頻法和逐點(diǎn)法。圖3頻率特性曲線(xiàn) 3.2.4矩形系數(shù)諧振放大器的 選擇性可用諧曲線(xiàn)的矩形系數(shù)來(lái)表示，如圖所示 ，矩形系數(shù)為電壓放大倍數(shù)下降到時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率范圍與電壓放大倍數(shù)下降到時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即可以通過(guò)測(cè)量諧振放大器的頻率特性曲線(xiàn)來(lái)求得矩形系數(shù)。四 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果4.1 設(shè)置

8、靜態(tài)工作點(diǎn)可用30電阻和100電位器串聯(lián)，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。4.2 計(jì)算諧振回路參數(shù)因?yàn)?，所以 因?yàn)?，所以故?？傠娙轂椋?C=1/（2f0）2L=55.2pF回路電容 取標(biāo)稱(chēng)值51求出耦合變壓器的的一原邊抽頭匝數(shù)及副邊匝數(shù)，即匝匝4.3 利用Multisim 對(duì)電路的仿真圖將元件參數(shù)值進(jìn)行安裝。先調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后再調(diào)諧振回路使其諧振。圖4是高頻諧振放大器的測(cè)試電路設(shè)計(jì)圖。圖4高頻諧振放大器電路圖調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，不加輸入信號(hào)，將的 左端接地，將諧振回路的電容開(kāi)路，這時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)量電阻兩端的電壓，調(diào)整電阻使。記下此時(shí)電路的值及靜態(tài)工作點(diǎn)、及。諧振回路使其諧振的，按圖4所示的電路接

9、入高頻電壓表、，直流毫安表mA及示波器。再將信號(hào)發(fā)生器的輸入頻率置于=10.7MHz，輸出電壓=5mV。為避免諧振回路失諧引起的高反向電壓損壞晶體管，可先將電源電壓+降低，如使+=+6V。調(diào)輸出耦合變壓器的磁芯使回路諧振，即電壓表的指示值達(dá)到最大，毫安表mA的指示值為最小且輸出波形無(wú)明顯失真?；芈诽幱谥C振狀態(tài)后，再將電源電壓恢復(fù)至+9V。由于分布參數(shù)的影響，放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后的元件參數(shù)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定偏離。需要反復(fù)調(diào)整輸出耦合變壓器的磁芯位置才能使諧振回路處于諧振狀態(tài)。4.4 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析以下是利用Multisim軟件仿真高頻諧振放大器電路的效果圖。圖5和圖6 分別是利用

10、示波器對(duì)電源、負(fù)載電阻所測(cè)的效果圖，通過(guò)兩個(gè)圖的比較可以看出電路的確達(dá)到了放大的作用。圖5 示波器對(duì)電源測(cè)試效果圖Auo=20lg(vo/vi)=20*lg(1.955/0.09)=26.77=20db 波特圖測(cè)試如下(a)中心頻率f0 （b）f1(c)f2(d)fL（e）fH圖6諧振曲線(xiàn)通頻帶Bw=7.9677.438=0.529MHz矩形系數(shù)Kr0.1=2f0.12f0.7=10.618MHz通過(guò)上圖的比較可以看出放大電路的確起到放大作用。 圖7 電流源配置圖五 主要元器件與設(shè)備5.1元器件與設(shè)備信號(hào)源，電阻，電容，電感，晶體管，變壓器，示波器，波特圖示儀圖8元器件設(shè)備相關(guān)參數(shù)5.2相關(guān)參

11、數(shù)+Vcc=+9V，晶體管為3DG100C，=50，查手冊(cè)得rb,b=70,Cb,c=3pF。當(dāng)IE=1mA時(shí)，Cb,e=25pF，L4uH，測(cè)得N2=20匝，p1=0.25，p2=0.25，RL=1k。六 課程設(shè)計(jì)體會(huì)與建議6.1設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)這一課程設(shè)計(jì)，我掌握了獨(dú)立搜集資料、思考分析問(wèn)題的能力和獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，。同時(shí)，對(duì)書(shū)理論知識(shí)有了更深刻的了解。 完成這一課設(shè)后，我對(duì)高頻小信號(hào)放大器也有了更深刻地理解。高頻小信號(hào)放大器廣泛用于廣播,電視,通信,測(cè)量?jī)x器等設(shè)備中.高頻小信號(hào)放大器可分為兩類(lèi):一類(lèi)是以諧振回路為負(fù)載的諧振放大器;另一類(lèi)是以濾波器為負(fù)載的集中選頻放大器.它們的主要功能都是從接

12、收的眾多電信號(hào)中,選出有用信號(hào)并加以放大,同時(shí)對(duì)無(wú)用信號(hào),干擾信號(hào),噪聲信號(hào)進(jìn)行抑制,以提高接收信號(hào)的質(zhì)量和抗干擾能力. 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻電子線(xiàn)路中的基本單元電路,主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線(xiàn)性放大。在本次課設(shè)中，我了解了高頻小信號(hào)放大器的特點(diǎn)： 放大小信號(hào),晶體管工作在線(xiàn)性范圍內(nèi)(甲類(lèi)放大器) 信號(hào)的中心頻率一般在幾百kHz到幾百M(fèi)Hz,頻帶寬度在幾khz到幾十MHz,為頻帶放大器,故必須用選頻網(wǎng)絡(luò)。 在測(cè)試過(guò)程中，我不斷利用課堂所學(xué)理論知識(shí)調(diào)整電路，并最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的過(guò)程使自己從另一個(gè)層面更形象地理解了理論，對(duì)于理論與實(shí)踐的關(guān)系也有了新的認(rèn)識(shí)。曾經(jīng)的學(xué)習(xí)只停留在書(shū)本上，但課程設(shè)計(jì)使我更充分的接觸到了實(shí)際。6.2 設(shè)計(jì)建議（1） 增益要高，即放大倍數(shù)要高。（2） 頻率選擇性要好，即選擇所需信號(hào)和抑制無(wú)用信號(hào)的能力要強(qiáng)。（3）