高頻課程設(shè)計(jì)——調(diào)頻解調(diào)中頻放大電路設(shè)計(jì)

1、高頻電子線路High Frequency Electronic Circuit課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：調(diào)頻解調(diào)中頻放大電路設(shè)計(jì) 姓名：學(xué)號：專業(yè)：2007級通信工程 (二) 班學(xué)院： 電氣工程學(xué)院 摘要本文通過對收音機(jī)接收系統(tǒng)的分析，確定了總體架構(gòu)設(shè)計(jì)。針對收音機(jī)的接收系統(tǒng)的特點(diǎn)和所要實(shí)現(xiàn)的基本功能將該系統(tǒng)主要分為五個(gè)電路模塊去實(shí)現(xiàn)：高頻小信號大模塊、混頻模塊、中頻放大模塊、鑒頻模塊、低頻放大模塊。第一章緒論5一、設(shè)計(jì)目的、意義以及思路61設(shè)計(jì)目的62 設(shè)計(jì)意義63、設(shè)計(jì)思路7二、設(shè)計(jì)內(nèi)容81問題的提出82 主要技術(shù)指標(biāo)83設(shè)計(jì)要求9第二章基本原理9一、中頻放大電路的組成91FM中頻放大電路的實(shí)際電

2、路實(shí)現(xiàn)92芯片介紹103中頻放大在調(diào)頻解調(diào)電路中的工作原理11第三章中頻放大的特性18一、中頻放大的特性: 18由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶Bf2- f1，見圖Z1009。式中QL是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。      1中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。因?yàn)榫w管共射極電路輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。     2 一般收音機(jī)采用兩級中放，有3個(gè)中頻變壓器（常稱中周）。第一個(gè)中頻變壓器要求有較好的選擇

3、性，第二個(gè)中頻變壓器要求有適當(dāng)?shù)耐l帶和選擇性，第三個(gè)中頻變壓器要求有足夠的通頻帶和電壓傳輸系數(shù)，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數(shù)比不一樣,所以不能互換使用。18第四章系統(tǒng)性能指標(biāo)與改進(jìn)19一、中頻放大的質(zhì)量指標(biāo)：191.增益（放大系數(shù)）192.通頻帶193選擇性20第五章總結(jié)及心得22參考文獻(xiàn)24附錄25第一章 緒論通信系統(tǒng)導(dǎo)論現(xiàn)代通信的組要任務(wù)就是迅速而準(zhǔn)確地傳輸信息。隨著通信技術(shù)的日益發(fā)展，組成通信系統(tǒng)的電子電路不斷更新，其應(yīng)用十分廣泛。實(shí)現(xiàn)通信的方式和手段很多，這里主要只利用電磁波傳遞信息的無線通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)組成及框圖：發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備傳輸信道圖1高頻放大本地振蕩中頻放大低頻放大混頻

4、檢波圖3fsfsfofo-fs=fifiFF一、設(shè)計(jì)目的 、意義以及思路1設(shè)計(jì)目的（1）掌握調(diào)頻解調(diào)中中頻放大的原理及設(shè)計(jì)方法（2）掌握特性參數(shù)的計(jì)算（3）能夠使用電路仿真軟件進(jìn)行電路調(diào)試2 設(shè)計(jì)意義AGC 即自動增益控制，是無線收發(fā)信機(jī)中一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)模塊，對于提高接收機(jī)的接收范圍，克服無線鏈路的遠(yuǎn)近效應(yīng)有著極為關(guān)鍵的作用。本文針對接收機(jī)對中頻放大電路的要求,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種中頻放大電路。對其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),并根據(jù)電路要求設(shè)計(jì)了跟隨器輸出電路及取樣反饋電路,該放大電路具有增益高、AGC 范圍寬、負(fù)載能力強(qiáng)、輸出幅度恒定、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),可以達(dá)到良好的效果中頻電路的主要作用是對中

5、頻電視信號進(jìn)行放大，另一個(gè)是對中頻電視信號進(jìn)行視頻信號解調(diào)和差拍出6.5MHz的第二伴音中頻調(diào)頻信號。中頻電視信號是一個(gè)頻率固定的高頻信號，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定圖像中頻為38MHz，伴音中頻為31.5MHz，中頻只是相對于輸入高頻信號而言。高頻頭輸出的中頻信號幅度非常小，并且還有很多雜波，需要把雜波濾除后再進(jìn)一步進(jìn)行放大。中頻信號雜波濾除一般用聲表面波濾波器，其原理是把電信號通過換能器變成聲波，聲波在一種類似音叉結(jié)構(gòu)的介質(zhì)中傳播會產(chǎn)生共振，產(chǎn)生共振信號的幅度會迭加，非共振信號的幅度會相減，產(chǎn)生共振的聲波最后又用換能器把它轉(zhuǎn)換成電信號，實(shí)際上，換能器就是我們很熟識的壓電陶瓷片。聲表面波濾波器是在一塊硅片

6、上做成很多個(gè)類似音叉結(jié)構(gòu)的聲波濾波器，其性能可以互相迭加，保證聲表面波濾波器有非常高的選擇性和6 MHz帶寬。經(jīng)中頻放大后的輸出信號達(dá)1伏以上，然后進(jìn)行視頻檢波。3、設(shè)計(jì)思路中頻放大器電路通常包括帶通濾波、前置中放、主中放、AGC檢波與放大和限幅等電路,圖為中頻放大器的組成框圖:二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1問題的提出設(shè)計(jì)一個(gè)中頻放大器使得能夠?qū)π⌒盘栠M(jìn)行放大。2 主要技術(shù)指標(biāo)頻率范圍： 10Hz100Hz，100Hz1000Hz，1kHz10kHz 中頻放大器中心頻率的選擇不僅影響中頻放大器本身的性能.首先應(yīng)該根據(jù)基帶占據(jù)的頻率寬度來選擇中頻,中頻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基帶的最高頻率,這是為了便于解調(diào)后濾去中頻分量,還

7、原基帶信號, 中頻選擇較低時(shí),要保證前置中放的噪聲系數(shù)小,選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)變化對帶寬影響小,中頻放大器工作穩(wěn)定,中頻較高時(shí),解調(diào)時(shí)更易濾去殘余分量,可以減小鏡向通道和本振噪聲的影響.3設(shè)計(jì)要求根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求及實(shí)驗(yàn)室條件自選方案設(shè)計(jì)出原理電路圖，分析工作原理，計(jì)算元件參數(shù)。（1） 提出具體方案。（2） 給出所設(shè)計(jì)電路的原理圖。（3） 進(jìn)行電路仿真第二章 基本原理一、 中頻放大電路的組成FM解調(diào)電路1FM中頻放大電路的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)根據(jù)公式40Vg+10 可知，兩片芯片的工作電壓分別為5V 至6V和6V 至7V?？梢员ＷC在增益-20dB到+60dB 范圍內(nèi)都是可調(diào)節(jié)的。而且當(dāng)?shù)谝黄珹D603 達(dá)到最

8、大增益時(shí)，第二片開始工作，這樣一疊加，可大大擴(kuò)大增益控制范圍。2芯片介紹AD603 是一款用于RF 和IF AGC 系統(tǒng)的低噪聲，壓控放大器。管腳的連接方式?jīng)Q定了其增益范圍。當(dāng)其工作帶寬為90MHz 時(shí)，可提供-11dB 到+31dB 的可變增益，當(dāng)其工作帶寬為9MHz 時(shí)，可提供+9dB 到+51dB 的可變增益。當(dāng)增益用dB 來表示時(shí)，是線性的。通過外部電阻來調(diào)整增益的大小。它的原理框圖如下3：3中頻放大在調(diào)頻解調(diào)電路中的工作原理1. FM中頻放大電路工作原理方案一:TOSHIBA 2SC2669最大極限參數(shù)值(Ta=25)取自東芝的產(chǎn)品規(guī)格表參數(shù)名稱符號參數(shù)單 位集極-基極間電壓VCBO

9、35V集極-射極間電壓VCEO30V射極-基極間電壓VEBO4V集極電流IC50mA基極電流IB10mA集極損失PC200mA接合溫度Ti125保存溫度Tstg-55-125單位：mm其中主要參數(shù)說明:   電 源 電 壓9V中 心 頻 率10.7MHz輸 入 限 制 電 壓   （-3dB）限制30dB頻 帶 寬（-3dB）300KHz(-20dB)800KHz檢 波 頻 率 范 圍中心頻率±250KHz(2)參數(shù)名稱符號測試條件最小標(biāo)準(zhǔn)最大單位 集極截止電流ICBO VCB=35V.IE=0-0.1A

10、 射極截止電流IEBO VEB=4V.Ic=0-1.0A 直流電流放大率hFE(注) VCE=12V.IC=2mA40-240 集極-射極間飽和電壓VCE(sat) Ic=10mA.IB=1mA-0.4V 集極-射極間電壓VBE Ic=10mA.IB=1mA-1.0V 暫態(tài)頻率fr VCE=10V.IC=1mA100-MHz 集極輸出容量Cob VEB=4V.IE=0.f=1MHz-2.0-3.2pF CC·rbb積Cc·rbb VCE

11、=10V.IE=-1mA.f=30MHz-50ps 電功率放大率Gpe Vcc=6V.IE=-1mA.f=10.7MHz273033dB方案二:方案三:4中頻放大電路及其交流等效電路 選擇度的規(guī)格訂為頻帶寬300KHz(-3dB)或稍微寬一些。      中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對超外差收音機(jī)的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標(biāo)起著極其重要的作用。中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，它諧振于中頻465kHz。由于并聯(lián)諧振回路對詣?wù)耦l率的信

12、號阻抗很大，對非諧振頻率的信號阻抗較小。所以中頻信號在中頻變壓器的初級線圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級放大，對非諧振頻率信號壓降很小，幾乎被短路（通常說它只能通過中頻信號），從而完成選頻作用，提高了收音機(jī)的選擇性。方案四:中頻放大器是接收機(jī)電壓增益的主要來源，需要提供約60dB的增益。為了保證放大器具有良好的傳輸特性，一般采用寬帶放大電路形式。中頻電路的作用是當(dāng)接收機(jī)輸入信號強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，自動調(diào)節(jié)中頻放大器的增益，使中放輸出信號電平基本上保持不變。 實(shí)現(xiàn)該電路功能的方法有許多種，通常是利用有源器件的增益或衰減量與偏置電流或偏置電壓之間的關(guān)系特性來實(shí)現(xiàn)。上圖是利用前置中放管正向特性進(jìn)行控

13、制的例子。當(dāng)輸出中頻信號變強(qiáng)時(shí)，從檢波二極管D1上檢出的電平上升，經(jīng)運(yùn)放4558放大并濾波后輸出的直流電平也隨之升高。這一控制電平加到前置中放管BG1基極，使其偏置電流c增大，Uce下降，從而使增益下降。 輸入中頻信號從第一柵極輸入，放大后的中頻信號從漏柵輸出?？刂齐妷簭牡诙艠O加入，通過改變第二柵壓來控制場效應(yīng)管放大器的增益。這種電路的特點(diǎn)是增益控制范圍大。 上圖是利用PIN二極管構(gòu)成的電調(diào)衰減器來實(shí)現(xiàn)控制。PIN管實(shí)際上是一種其等效電阻隨偏置電流改變而大范圍改變的二極管，當(dāng)它完全導(dǎo)通時(shí)(電流增大)，其等效電阻僅為幾至十幾，而當(dāng)完全載止時(shí)(電流為零)，其等效電阻達(dá)幾十k至幾百k。 方案五：主

14、要參數(shù): g ie 2860 S； C ie 18 pF ；goe 200S； C oe 7pF； y fe 45mS； fe 54 o；y re 0.31 mS； re 88.5 o第三章 中頻放大的特性一、中頻放大的特性:由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶Bf2- f1，見圖Z1009。式中QL是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。     1中頻變壓器的另一作用是阻抗變換。因?yàn)榫w管共射極電路輸入阻抗低，輸出阻抗高，所以一般用變壓器耦合，使前后級之間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。  &#

15、160; 2 一般收音機(jī)采用兩級中放，有3個(gè)中頻變壓器（常稱中周）。第一個(gè)中頻變壓器要求有較好的選擇性，第二個(gè)中頻變壓器要求有適當(dāng)?shù)耐l帶和選擇性，第三個(gè)中頻變壓器要求有足夠的通頻帶和電壓傳輸系數(shù)，由于各中頻變壓器的要求不同，匝數(shù)比不一樣,所以不能互換使用。但是在實(shí)際中，我們都需要留出一定的富裕量確保電路工作的一致性。在這里，我們選用了5.1V 至6.85V 的工作范圍，其工作曲線為：第四章 系統(tǒng)性能指標(biāo)與改進(jìn)一、中頻放大的質(zhì)量指標(biāo)：1. 增益（放大系數(shù)）電壓增益 Av=V。/Vi功率增益 Ap=Po/Pi分貝表示 Ap=10lgPo/Pi Av=20lgVo/Vi2. 通頻帶放大器

16、的電壓增益下降到最大值的0.7倍時(shí)，所對應(yīng)的頻率范圍成為放大器的通頻帶，用BW0.7表示，也稱為帶寬。由于放大器所放大的一般都是已經(jīng)調(diào)制的信號，而已經(jīng)調(diào)制的信號都包含一定的頻譜寬度，所以放大器必須有一定的通頻帶,以便讓必要的信號的頻譜分量通過放大器。 與諧振回路相同，放大器的通頻帶決定于回路的形式和等效品質(zhì)因數(shù)QL。此外，放大器的總通頻帶，隨著級數(shù)的增加而變窄，并且，通頻帶越寬，放大器的增益越小。3選擇性從各種不同頻率信號的總和（有用的和有害的）中選出有用信號，抑制干擾信號的能力稱為放大器的選擇性，選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來表示。（1）矩形系數(shù)。按理想情況，諧振曲線應(yīng)為一矩形。即在通帶內(nèi)發(fā)

17、放大量均勻。在通帶外不需要的信號得到完全衰減。但實(shí)際上不可能，為了表示實(shí)際曲線接近理想曲線程度，引入“矩形系數(shù)”，它表示對鄰道干擾的抑制能力。矩形系數(shù)為 Kr0.1=2f0.1/2f 0.7Kr0.01=2f0.01/2f 0.72f0.1，2f 0.01分別為放大倍數(shù)下降至0.1和0.01處的帶寬，Kr越接近于1越好。（2）抑制比。表示對某個(gè)干擾信號fn的抑制能力，用dn表示。 dn=Av0/An用分貝表示dn=20 lgdn。An為干擾信號的放大倍數(shù)；Av0為諧振點(diǎn)f0的放打倍數(shù)。4工作穩(wěn)定性在電源電壓變化或者器件參數(shù)變化時(shí)，以上三個(gè)參數(shù)的穩(wěn)定程度。一般的不穩(wěn)定現(xiàn)象是增益變化，中心頻率偏移

18、，通頻帶變窄等，不穩(wěn)定情況的極端情況是放大器的自激，以致放大器完全不能工作。為使放大器穩(wěn)定工作，必須采取穩(wěn)定措施，即限制每級增益選擇 內(nèi)反饋小的晶體管。5噪聲系數(shù) 放大器的噪聲性能可用噪聲系數(shù)表示 NF=PSI/PNI(輸入信號性噪比)/PSO/PNO(輸出性噪比) 在多級放大器中，前兩集的噪聲對整個(gè)放大器的噪聲起決定作用，因此要求它的噪聲系數(shù)應(yīng)盡量小。 以上這些要求，相互之間既有聯(lián)系又有矛盾，增益和穩(wěn)定性是一對矛盾，通頻帶和選擇性是一對矛盾。因此再設(shè)計(jì)電路時(shí)要特別注意。6結(jié)論和改進(jìn)通過試驗(yàn)驗(yàn)證，可知該電路達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的，而且器件簡單，成本低廉，在整個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目中，很好的完成了相應(yīng)的控制以及小

19、信號的放大，克服了遠(yuǎn)近效應(yīng)，但是由于AD603的輸出電阻是200歐姆，因此需要考慮提高它的驅(qū)動能力，在實(shí)際中是通過在信號之后增加一個(gè)射極跟隨電路來完成這個(gè)功能。第五章 總結(jié)及心得通過對中頻放大器的設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性與真實(shí)性。而且通過對此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實(shí)踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。高頻電子線路作為我們的主要專業(yè)課之一，雖然在大三開學(xué)初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設(shè)計(jì)后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對高頻的興趣也在逐漸增加。這次中頻放大放大器課程設(shè)計(jì)我們歷時(shí)

20、兩個(gè)星期，在我們班里算是倒數(shù)幾組完成的吧，但經(jīng)過這兩個(gè)星期的實(shí)踐和體驗(yàn)下來，我們又怎么會去在乎那個(gè)先后問題呢，因?yàn)閷ξ襾碚f學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團(tuán)隊(duì)和合作。現(xiàn)在想來，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運(yùn)用到設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個(gè)團(tuán)隊(duì)凝聚在一起時(shí)所能發(fā)揮出的巨大潛能!兩個(gè)星期前我們兩個(gè)人還在為到底選那個(gè)課題而發(fā)生分歧，最后還是在王老師的耐心分析和指導(dǎo)下完成了課題的選定，但是隨之而來的問題卻遠(yuǎn)比我們想想的要困難的多。作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，分工就顯得尤為重要，在我們的討論下我得到了連接硬件電路的任務(wù)，不過沒想到這項(xiàng)看起來不需要多少技術(shù)的工作卻是非常需

21、要耐心和精力，最后在我們組員的幫助下也算是很好的完成了這項(xiàng)任務(wù)，在其他組員紛紛完成了初步的工作后，我們自信滿滿的準(zhǔn)備調(diào)試，但第一次就給了我們致命的打擊，設(shè)計(jì)的功能不能全部實(shí)現(xiàn)出來。課程設(shè)計(jì)對我來說的意義，它不僅僅是讓我們把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力，更重要的是同學(xué)間的團(tuán)結(jié)，雖然我們這次花去的時(shí)間比別人多，但我相信我們得到的也會更多!參考文獻(xiàn)1解月珍、謝沅清. 通信電子電路.北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.20002張肅文. 無線電原理. 北京.高等教育出版社.19853馮民昌.模擬集成電路系統(tǒng)，（第二版）中國鐵道出版社.1998 4董在望.肖華庭.通信電路.高教出版社.1993 5馮民昌.電子電路習(xí)題與機(jī)輔分析題解題指導(dǎo).中國鐵道出版社.19986陳永甫. 通信系統(tǒng)與信息網(wǎng). 北京 電子工業(yè)出版社. 1996.7南利平.