高频小信号调谐放大器的设计课程设计.doc

通信电子电路课程设计- 高频小信号调谐放大器的设计 学 院：计算机科学与技术学院 专业班级：通信工程XX 姓 名：XX 学 号： 指导老师： 设计日期：2012-09-160目录设计目的及要求.2 一、设计目的.2 二、设计要求.2设计过程.2 一、高频小信号调谐放大器.2 二、电路形式的选择.3 三、元件参数的选择.4课程设计小结.7 . . .参考文献.7 . .附录 .8 . . . .设计目的及要求：一、设计目的：根据所学知识，并查阅相关资料，设计出符合设计要求的高频小信号调谐放大器。在设计过程中，加深对高频小信号调谐放大器相关知识的认识和理解，并锻炼学以致用的能力，培养自己动手查阅资料的习惯。二、设计要求：主要技术指标：谐振频率，谐振电压放大倍数，通频带宽为1MHz。主要设计内容：1、对不同的电路方案进行性能分析比较，确定电路形式2、根据性能指标计算电路元件参数，选取合适的电路元件3、画出完整电路图设计过程：1、 高频小信号调谐放大器1、 小信号调谐放大器在无线电技术中，经常会遇到这样的问题-所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往与干扰信号同时进入接收机。我们希望将有用的信号放大，同时把无用的干扰信号抑制掉。借助于选频放大器，便可达到此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。所谓小信号，通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级附近，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓调谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC谐振回路）。这种放大器对谐振频率的信号具有最强的放大作用，而对其他远离的频率信号，放大作用很差。2、高频小信号调谐放大器在无线电通信中，发射与接受的信号应该适合于空间传输。所以，被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理的高频信号，这种信号具有窄带特性。而且，通过长距离的通信传输，信号受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，再作进一步处理之前，应当经过放大和限制干扰的处理。这就需要通过高频小信号放大器来完成。这种信号放大器是一种谐振放大器，所以叫做高频小信号调谐放大器。单调谐放大器的工作频率主要在几百千赫到几兆赫的范围，而单级高频单调谐放大器的工作频率在更高的频率（十几兆赫以上）。高频小信号调谐放大器目前广泛用于无线电广播、电视、通信、雷达等接收设备中，其作用是放大微弱的有用信号并滤除无用的干扰和噪声信号。高频小信号调谐放大器的主要指标是电压放大倍数、通频带、选择性和矩形系数。二、电路形式的选择高频小信号调谐放大器是以并联谐振回路作为负载的，其谐振频率、增益、通频带等主要性能指标与放大器的电路形式、工作点、放大管的参数等密切相关。1、 放大管及其电路形式的选择 本次设计选取晶体管作为放大器，而单管放大器一般采用共射极放大电路，其电压放大倍数大，输入电阻较高，但密勒效应对高频端的增益与谐振情况有明显的影响。2、 接入回路的电路形式的选择 对于小信号谐振放大器来说，并联谐振回路的输入端与管子的输入阻抗相连，而回路负载通常是后级管子的输入阻抗。因此高频晶体管的输入、输出阻抗中的电阻部分，会降低回路的有载品质因数值，它们的输入、输出电容、跨接电容的米勒效应及其他寄生电容等会影响谐振频率，而且管子参数和分布参数是不稳定的，会随着温度、工作点的变化而变化。为减小这些不良影响，晶体管、负载与并联谐振回路的连接宜采用部分接入方式。总的电路原理图见附录。其等效电路图如下图所示： 图1 高频小信号调谐放大器的等效电路三、元件参数的选择1、 放大管的选择高频放大器位于接收机的最前端，考虑到增益、稳定性、整机的噪声性能，应选择较高、小和噪声系数较小的晶体管，一般要求或略大,否则无法满足要求，其中为工作频率。2、 放大器工作点及偏置电路估算 为满足高频小信号调谐放大器的放大作用，放大器应工作在A类状态，即放大区。为获得高的增益和大的动态范围，工作点应选在转移特性关系曲线部分的中点。3、 谐振回路和的估算和选择调谐回路应工作与工作频率，根据，可先确定其中一个元件值的，即可求出回路中另一个元件的值。其中为外接电容和考虑了管子输入、输出电容及其他寄生电容后的回路总电容。为使谐振频率稳定，外接电容的选取至少要比那些不稳定电容的和大一个数量级；但也不能取的过大，否则太小，空载品质因数不易做得高，使回路有载品质因数过低，由此导致放大器的输出电压幅度和增益很小，选频特性差，带宽较宽等不良后果。根据经验时，回路电容。取，则。4、放大器的电压放大倍数高频小信号单调谐放大电路的等效电路如下图所示。晶体管部分采用Y参数等效电路，忽略反响传输导纳的影响，便于分析放大器的电压放大能力。另外，假定偏置电阻、的并联结果（导纳）远远小于本级管子的输入导纳，则可忽略偏置电阻的影响；同理，本级放大器的负载导纳也仅考虑下一级晶体管的输入导纳。电压放大倍数具体计算方法如下：假设放大器的输入电压为，输出电压为，则高频单调谐放大器的电压放大倍数为。为了求出，可先求晶体管的集电极电压 。设由集电极和发射机两端向右看的回路导纳为 ，则 于是，通过集电极的电流 为 又由Y参数网络方程表示式知 故 而 其中，是集电极的接入系数，是负载导纳的接入系数。综上，得 这就是高频小信号单调谐放大器电压放大倍数的一般表示式。进一步把和代入上式得 其中，和分别是放大器的输出电导和输出电容。令回路总电导 回路总电容 则上式变为 又为放大器调谐回路大的谐振频率，即 ；且频偏 ， 回路的有载品质因数 故，谐振电压放大倍数为当选定晶体管，即晶体管参数已知，那么根据公式 ， 可求得正向传输导纳的值。根据设计要求，有，所以，而、都可从晶体管的Y参数表中查得，故可求得回路总电导。综上所述，为满足设计要求，那么接入系数应满足以下关系： 根据此式，可选取合适的接入系数。4、 放大器的通频带根据通频带的定义， ， 其中，。为满足设计要求“通频带宽为1MHz”，则有载品质因数应满足根据，结合在上一步中取的接入系数的值，可以求得负载的取值。课程设计小结：在做本次课程设计过程中，发现了很多以前上课时没有注意到的问题。比如，之前遇到的题目会给出一些参数或给出某个性能指标的值，然后要求根据已知条件去求其他的参数值或性能指标的值。虽然根据课本上的知识，根据公式，求出某个参数值并不难，但做题过程中却不求甚解，并不真正懂得为什么。纯粹就是公式叫我们怎么做，我们就怎么做。当自己认真去做这份课程设计的时候，翻课本、找资料，上网看别人做过的设计，才发现学以致用那么难。通过本次课程设计，我对高频小信号调谐放大器的作用、特点有了更深刻的认识，对其各