小信号谐振放大器

1、目录一、高频小信号谐振放大器原理 .11、小信号调谐放大器的主要特点 .12、小信号调谐放大器的主要质量指标 .1二、电路具体设计计算 .61、设计内容 .62、技术指标 .63、设计电路过程及计算 .6三、仿真结果及结论 .101、仿真电路 .102、波形图 .113、通频带的测量 .11四、设计体会.13五、参考文献 .14第一章高频小信号谐振放大器原理1、小信号调谐放大器的主要特点晶体管集电极负载通常是一个由LC组成的并联谐振电路。由 于LC并联谐振回路的阻抗是随着频率变化而变化，理论上可以 分析，并联谐振在谐振频率处呈现纯阻，并达到最大值。即放大 器在回路谐振频率上将具有最大的电压增益

2、。若偏离谐振频率， 输出增益减小。总之，调谐放大器不仅具有对特定频率信号的放 大作用，同时也起着滤波和选频的作用。2、小信号调谐放大器的主要质量指标衡量小信号调谐放大器的主要质量主要包括以下几个方面：2.1谐振频率放大器调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率， 理论上，对于LC组成的并联谐振电路，谐振频率 的表达式为：/ =式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；C为调谐回路的总电容。2.2谐振增益（Av）放大器的谐振电压增益放大倍数指：放大器处在在谐振频率fO下，输出电压与输入电压之比。Av的测量方法：当谐振回路处于谐振状态时，用高频毫伏表测量输入信号Vi和输出信号Vo大小，利用下式计算

3、:人 观=20壇（匕/匕）dB另外，也可以利用功率增益系数进行估算:州=10 log2.3通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av=Vo/Vi下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍时所对应的频率偏移称为放 大器的通频带带宽BVy通常用2Af0.1表示，有时也称2Af0.1 为3dB带宽。通频带带宽：BW = fH-fL = 2陷=RQ式中，Q为谐振回路的有载品质因数。当晶体管选定后，回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数fo与通频带BW的乘积为一常数。频带BW的测量方法：根据概念，可以通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方

4、法主要采用扫频法，也可以是逐点法。扫频法：即用扫频仪直接测试。测试时，扫频仪的输出接放大器的输入，放大器的输出接扫频仪检波头的输入，检波头的输出接扫频仪的输入。在扫频仪上观察并记录放大器的频率特性曲 线，从曲线上读取并记录放大器的通频带。逐点法：又叫逐点测量法，就是测试电路在不同频率点下对 应的信号大小，利用得到的数据，做出信号大小随频率变化的曲 线，根据绘出的谐振曲线，利用定义得到通频带。具体测量方法如下：a、用外置专用信号源做扫频源，正弦输入信号的幅度选择适当的 大小，并保持不变；b、示波器同时监测输入、输出波形，确保电路工作正常（电路无 干扰、无自激、输出波形无失真）；c、改变输入信号的

5、频率，使用毫伏表测量不同频率时输出电压的有效值；d、描绘出放大器的频率特性曲线，在频率特性曲线上读取并记录 放大器的通频带。测试时，可以先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率fo及电压放大倍数Avo,然后改变高频 信号发生器的频率（保持其输出电压不变），并测出对应的电压放 大倍数。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振 曲线如图1-1所示。图1-1放大器的通频带和谐振曲线2.4增益带宽积增益带宽积BW?Gt是通信电子电路的一个重要指标，通常， 增益带宽积可以认为是一个常数。放大器的总通频带宽度随着放 大级数的增加而变窄，BW越大，增益越小。二者是一对矛盾。不同电路中，放大

6、器的通频带差异可能比较大。如：在设计 电视机和收音机的中频放大器时，对带宽的考虑是不同的，普通 的调幅无线电广播所占带宽是9kHz,而电视信号的带宽需要6.5MHz,显然，要获得同样的增益，中频放大器的带宽设计是完 全不同的。2.5选择性放大器从含有各种不同频率的信号总和中选出有用信号，排除干扰信号的能力，称为放大器的选择性。选择性的基本指标是 矩形系数。其中，定义矩形系数是电压放大倍数下降到谐振时放 大倍数的10%所对应的频率偏移和电压放大倍数下降为0.707时所对应的频率偏移2Af0.1之比，即：5#同样还可以定义矩形系数，即:rO.Ol#显然，矩形系数越接近1,曲线就越接近矩形，滤除邻近

7、波道干扰信号的能力愈强。第二章电路具体设计计算1、设计内容：设计一高频小信号谐振放大器2、设计目的：设计一个工作电压为 9V，中心频率为20MHz的 高频小信号谐振放大器，可用作接收机的前置放大器和中频放大技术指标：已知条件：负载电阻Rl=1K，电源电压Vcc=9v0 技术指标：1中心频率f=20M ；2电压增益Ao=20dB ；3、3通频带BW=2HZ ；设计电路过程及计算高频小信号放大器一般用于放大微弱的高频信号，此类放大器应具备如下基本特性：只允许所需的信号通过，即应具有较高的选择性。放大器的增益要 足够大。放大器工作状态应稳定且产生的噪声要小。放大器应具 有一定的通频带宽度。除此之外，

8、虽然还有许多其它必须考虑的特性，但在初级设计 时,大致以此特性作考虑即可选定电路形式依设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性 ，可 采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图2-1所示。330uHVcc +=LI2.8uHC3 lOu0. lufRwl彳50K 47QRbl5, IK J1500p电一HF/INClISOOp hf/out2K10K1?5-2Qp51珂 C2丄|1.2uHT1i1CtCK310KRLBG1 氐 90182Rb2XCe5101K2K0. lufTT1FVVVn乩2K图2-1单调谐高频小信号放大器电原理图图中放大管选用9018,该电路静态工作点Q

9、主要由Rb1和Rw1、 Rb2、Re与Vcc确定。利用Rb1和Rw1、验的分压固定基极偏置电 位Vbq，如满足条件hIbq :当温度变化Icq T- Vbq T- Vbe J f I bq J I cq J,抑制了 Icq变化，从而获得稳定的工作点。由此可知，只有当hIbq时，才能获得Vbq恒定，故硅管应用时， h =(5T0)Ibq。只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，故要求 Vbq Vbe，一般硅管取：Vbq = (3 - 5)Vbe。3.1设置静态工作点取 Ieq =1.0mA, Veq=1.0V, Vceq=7.5V,贝 UVeqRe1 .OK1.11 EQVBQVBQ一R214.2K

10、J ,取标称值6Ibq61 cq14K QRVcC VbQR2 -60.1 取标称值 6OKQ VbqR可用3OkQ电阻和1OOkQ电位器串联,以便调整静态工作点。3.2计算谐振回路参数 g be mS 1 E mA26 : mV= O.77mSgmmS I e mA26mV=38mS9#F面计算4个y参数,Yiegbe j Ge1 hb(gbe j Ge)1.3mS j2.7mS因为Yie二9ie j Cie ,所以gie =1.4mS1rie 二 :0.77k1 1g ie#Cie2.7mS-21.5pFyej Qbchbgm因为yoe=goe j Coe，所以goe =0.9mS，5 =

11、 0.19mS =1.5pFyfegm=34.5mS-j7.2mS1bb(gbe j Cbe)故模I y fe I 二 35mS+ jccCbC 氐 0.9mS+ j0.19mS1 hb(gbe j Cbe)10#回路总电容为=211pF再计算回路电容C- P；Coe _ P；Cie =211pF，取标称值 211pF设空载品质因数 Qo=100 ,谐振回路唯一电阻#1Rp=QoWoL=3.8K ,go= =0.26msRpg ； =0.26ms+0.35ms+1.2ms=1.8ms八 0.5汽35“Auo=101.8#QL= 110WoLg $B=- : 2 MHZQL#第三章、仿真结果及结

12、论1、仿真电路：利用MULTISIM绘制出如图所示的仿真实验电路11#+Q110OnFAR2气XFG104V7GND枷.:l.0kQi：1：0DnF122、波形图3、通频带的测量通频带的测量通常采用扫频法和逐点法来进行测量，在这里，因为已经计算出了所求电路的同频带宽 BW=2MHZ所以能使输出电 压在最大电压的0.707倍的频率应该在19MHZ和21MHZ左右。在电路的仿真上，分别让函数发生器的频率在 19MHZ和21MHZ 时，所得结果如下图所示：13VECR.V HQ ：-T1 3V +W3M瞿睚):抵0耐 屮侑她：1仙 r 临闽：237 nV:删眇M【幡爛4 41 nA 士 :冏瞅圖;眇

13、2 1- O:也 5 nA 一齋：1加毗R2-Uffi:nR5:.：.IJkQC4 fOOiiF ：V; 37,5 nV 醴曙;277nVY酬向;873 pVI: Z03uA Opl5JuA I(m： S.3HA 1值前砒M 负逻19.0毗W2 -C2筑卄* 110 耐 叮焙 :13.0 my2 vJSSffi): 141-rW -値咼-刚爪 * : -3GuAs 幄蠅:145IMT 侑冊 ： 1卫1耐-11弼:妙 nA一 21.0 MHz+QtR2-K14K1：4曲1傑熾:177 丫傅歿脸90.3(rtY 曲吊：1.D5N：丈如uAI 陣矚:19.1UAKS詠砂M褻军:21.0 - XSC3

14、所以，由上图可知电路满足课题的条件，BW大致等于2MHZ15第四章设计体会在这过去的两周里，我非常的忙碌，因为我上个学期的期末 考试没有通过，要在第一周补考，而且还要在这两周里完成高频 电子线路的课程设计。这让我非常苦恼，因为我的高频成绩本来 就不好，在课程设计上拥有的时间却比别人还要少一周我不知道 我能不能完成这个高频的课程设计。不过，好在我还有许多同学，在他们的帮助下，我尽了自己 的努力，最后还是在第二周的最后一天完成了我的课程设计报告。 虽然我不知道我的高频课程设计报告最后能不能通过，但我还是 要感谢那些曾经帮助过我的老师和同学，谢谢你们对我的支持与 鼓励。要是没有你们，我也许连怎么动手都不知道。通过这一课 程设计，我掌握了独立搜集资料、思考分析问题的能力和独立学 习的能力，使自己无论在今后的学习中还是工作中遇到困难的时 候都能自己将其解决。同时，对书理论知识有了更深刻的了解。为期一周的高频课程设计已经结束了，回顾设计的点点滴滴, 我们有太多的收获，