电子仿真报告

1、大连理工大学   本科实验报告            课程名称： 电子系统仿真实验          学院（系）：电子信息与电气工程学部          专    业：   电子信息工程 

2、                 班    级：  电子1302                          学  

3、;  号： 201302023                          学生姓名：    李安妮                 

4、      2015  年    12  月    2 日混频器及中频放大器设计一、 实验目的和要求设计一个混频器，共包括四级，第一级为产生高频小信号放大电路，第二级为本地振荡器，第三级为混频器，第四级为中频放大器。其中各级的具体设计要求如下： 第一级：输入信号为幅值为60mV的正弦波，谐振频率在12.5Mhz，放大倍数不小于20db。 第二级：本地振荡器产生频率为10.8Mhz的正弦波，频率可调，幅值不小

5、于1V。 第三级：级联之后混频器输出第一级与第二级差值频率的正弦（1.7Mhz），允许有毛刺。 第四级：中频放大器增益不小于20db，级联之后输出第三级频率的正弦波。 全部采用12V直流供电，误差在允许范围在5%以内。二、    实验原理和内容1、高频小信号放大电路小信号并联谐振放大器的负载为LC并联回路，直接与管子的输出阻抗相连，利用LC谐振回路的放大及选频特性，得到一定频率和放大倍数的信号。其电路原理图如下：2、本地振荡器晶体振荡电路有两种类型，即并联型和串联型。在串联晶体振荡电路中，晶体起着高Q短路器的作用；而在并联晶体振荡电路中，晶体起着高Q电感

6、器的作用。在串联谐振频率点上，串联在反馈支路上的高Q石英谐振器近乎短路，此时，它实际上就是一个考毕兹振荡器。因此，设计串联晶体振荡电路，就是设计一个振荡频率接近晶体标称频率的LC振荡器，振荡回路的L、C元件值很容易由振荡频率来确定。此外，串联晶体振荡电路的调节非常方便，可先将晶体用短路线代替，将三点式振荡电路调谐在晶体的串联谐振频率点附近，然后拿走短路线将晶体接入电路即可。设计容易、调节方便是选择串联型晶体振荡电路的主要原因。在电路结构方面，克拉泼电路或西勒电路性能较好，选用克拉泼电路。 R1、R2、RW、R4 构成偏置电路，与R3一起为晶体管提供 静态工作点, RW 可调使放大器工作点连续可

7、调。 C4为高频旁路电容，并与R2一起构成自给偏置。C5耦合电容，隔直流通交流。C1、C2和可变电容C3、L1组成振荡回路。振荡频率f0=12LC1C=1C3+1C2+Ci+1C1+C0因为C1、C2比较大，并且C3C2+CI,振荡频率主要由C3、L1决定，调节C3可改变频率，大大减小晶体管的输出电容C0、C1以及输入电容Ci对振荡频率f的影响。因此小电容C3的加入使晶体管与谐振回路实现了松耦合，提高了频率稳定性。3、晶体管混频器如上图，混频器共用四种组态，图(b)电路，由于是基极输入、发射极注入型，输入信号和本振信号相互影响小，不易产生频率牵引，但要求输入的本振功率大，不过通常所需功率也不是

8、很大，本振电路完全可以供给，所以选择图(b)电路。4、中频放大器中频放大器原理与高频小信号放大器原理相同，只需改变谐振回路并联电容和电感的参数，使其谐振在需要的频率上即可。三、主要仪器设备名称型号主要性能参数电子计算机DELL,Windows 7Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E7400 2.80GHz 2.00G内存电路分析软件Multisim12.0提供多种电路分析方法及虚拟仪器设备四、实验步骤及操作方法1、高频小信号放大器电路图如下:对三极管的静态工作点进行直流分析交流分析结果如下：由上图可以看出，当可变电容调到50%时，谐振频率在12.496Mhz，满足设计需要。

9、电路输出波形如下：器件清单如下：器件名称所在库属性电阻R1GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500电阻R2GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k电阻R3GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：3.3k电阻R4GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑动变阻器R5GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：50K三极管Q1GROUP:TRANS

10、ISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可变电容C5GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR100pF电容C1GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C2GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C3GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C4GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：10uF电感L1GROUP:BASIC,

11、FAMILY: INDUCTOR电感（Inductor）：220uH变压器TIGROUP:BASIC,FAMILY:transformer3uH2、本地振荡器电路图如下:输出信号波形为：如果改变电容器的值，将可变电感调到59%，则输出信号的频率变为：器件清单如下：器件名称所在库属性电阻R6GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k电阻R7GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k电阻R8GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500电阻R9GROU

12、P:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑动变阻器R10GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：100K三极管Q2GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可变电容C5GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR100pF电容C6GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C7GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：1000pF电

13、容C8GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：1000pF电容C9GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：51pF电容C10GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C11GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：10uF电感L2GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR电感（Inductor）：220uH可变电感L3GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_INDUCTOR

14、10uH3、混频器电路图如下：三极管的静态工作点如下：当一、二、三级级联之后，混频器输出波形如下：从上图可以看出，混频器输出信号的频率为1.6Mh，满足设计要求.但由于输出波形中还存在其他频率的波，所以输出波形带有毛刺，这中状况在波形经过中频放大之后会有所改变。器件清单如下：器件名称所在库属性电阻R12GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k电阻R13GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k电阻R14GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：50

15、0电阻R15GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：3.3k滑动变阻器R11GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：100K三极管Q3GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可变电容C16GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR300pF电容C12GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：10uF电容C13GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capa

16、citor)：0.1uF电容C15GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：1pF电容C14GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：10pF电感L4GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR电感（Inductor）：220uH变压器T2GROUP:BASIC,FAMILY:transformer50uH4、中频放大器电路图如下：四级级联之后输出波形如下：此时的波形已经基本上不含有其他频率的分量，所以形状比第三级要好得多。这一级的谐振频率应该为第一级与第二级的频率之差，本设计中取1.6Mhz，

17、满足设计要求。和第三级输出波形比较，可计算出放大倍数为30 倍改变可变电容的值，可以改变谐振频率。单级的交流分析如下；当可变电容调到60%时，交流分析如下：当可变电容调到50%时，交流分析如下：可以看出，谐振频率满足设计要求。器件清单如下：器件名称所在库属性电阻R16GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500电阻R17GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k电阻R18GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k电阻R20GROUP:BASIC,

18、FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑动变阻器R19GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：50K三极管Q4GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可变电容C21GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR300pF电容C19GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C20GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：10uF电容C17GROU

19、P:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电容C18GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR电容(Capacitor)：100nF电感L5GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR电感（Inductor）：220uH变压器T3GROUP:BASIC,FAMILY:transformer50uH本设计中四级级联时使用的是多页+全局连接器，下面对第四级输出进行瞬态分析，结果如下：可以看出，在本振的波形没有稳定之前，中频放大的输出也是不稳定的，当本振稳定之后，中频波形也稳定了。注：以上分析方法中，交流分析的设置为：直流工作点分析设置如下：瞬态分析的设置为：六、实验结果与分析从输出的波形以及各种分析方法得到的结果来看，本设计可以基本上满足设计的要求，第一级的谐振频率可以达到12.5Mhz，放大倍