高频小信谐振号放大器

1、课 程 设 计 报 告 课程名称 高频电子线路 系 别： 工程技术系 专业班级： 电子信息工程0901 学 号： 0912070145 成 员： 孙 龙 课程题目： 高频小信号谐振放大器设计 完成日期： 2011.12.16 指导老师： 薛 凯 凯 2011年12月16日 课 程 设 计 目 的1、学习高频小信号调谐放大器的设计方法 2、掌握高频单调谐放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计3、掌握中心频率和电压增益的测试方法4、通过设计熟练各种仿真软件，增强学生理论联系实际的能力课 程 设 计 要 求1、根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；2、 绘出pcb原理图，并用multi

2、sim仿真；3、在万能板或面包板或PCB板上制作出电路；4、分析设计中遇到的问题并撰写设计报告课 程 设 计 注 意 事 项 1、元件参数的选择2、元件的等效替换3、系统频率的失真4、设计电路的布局5、电路板的调试课 程 设 计 内 容高频小信号谐振放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。课 程 设 计 简 要 操 作 步 骤 1、确定电路的形式2、设置静态工作点3、计算谐振回路的参数4、确定输入耦合回路及高频滤波电容5、电路的安装及调

3、试6、反复检验，寻找问题，解决问题7、撰写实验报告、实验过程及实验心得体会8、完成实验课 程 设 计 心 得 体 会在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些实践中的知识，比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻和电容值的选择）；元器件的等效替换（实际电路板上，我们使用中周代替变压器调谐）；电路板的调试。实践中，我们应将课堂所学与实验课结合起来，锻炼自己的理论联系实际的能力和实际动手能力。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。总而言之，课程设计在我们努力下基本达到了预期目的，所制的产品在功能上基本达到了设计要求

4、，而且在工艺上也已经尽可能的做到了经济，美观。在制作中遇到的一些问题，虽然尽大家的能力解决了一些，但还是存在一些缺陷，望老师及读者谅解。课 程 设 计 评 语 及 成 绩评 语成 绩指导教师年 月 日目 录一、概述1二、总体方案12.1设计要求12.2 总体方案简述2三、电路的基本原理及电路的设计23.1 电路基本原理23.2主要性能指标及测量方法3四、电路的仿真与调试64.1仿真电路图64.2电路的调测64.3电压增益84.4通频带8五、总结10参考文献11附件11高频小信谐振号放大器一、简述高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器

5、的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。高频小信号放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器;按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，

6、以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。二、总体方案2.1 设计要求已知条件：电源电压Vcc=+12V，负载电阻RL=1K，高频三极管9013。主要技术指标：中心频率f0=2MHz，电压增益Au40dB，通频带B0.1MHz。课程设计要求：要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。实验仪器设备数量高频信号发生器1台数字存储示波器1台数字万用表1台12V直流稳压电源1台2.2 总体方案简述高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器 ，而最常用的是窄带放大器

7、，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍数要大。（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽B=f2-f1=2f0.7，品质因数 Q=f02f0.7 .（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。（4）阻抗匹配。三、 电路的基本原理及电路的设计3.1 电路基本原理图3-1所示电路为共发射极接法的晶体管小信号调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且

8、还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1和RB2以及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。 图3-13.2主要性能指标及测量方法3.2.1谐振频率放大器的谐振回路谐振时所对应的频率f0称为谐振频率。f0的表达式为：f0=12LC式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；C为谐路的总电容，C的表达式为：C=C+p12Coe+p22Cie 式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容。谐振频率f0的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出

9、频率为f0，输出电压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表V2指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。3.2.2电压增益放大器的谐振回路所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益.Avo的表达式为：Avo=-VoVi=-p1p2yfeg=-p1p2yfep12goe+p22gie2+GoAvo的测量电路如图3-2-1所示，测量条件是放大器的谐振回路处于谐振状态。Avo计算公式如下：Avo=VoVi或Avo=20lgVoVidB3.2.3通频带由于

10、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下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW，其表达式为：B=2f0.7=f0QL式中，QL为谐振放大器的有载品质因素。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数Avo与通频带BW的关系为：AvoB=|yfe|2C上式说明，当晶体管yfe确定，且回路总电容C为定值时，谐振电压放大倍数Avo与通频带BW的乘积为一常数。通频带的测量电路如图3-2-1所示。可通过测量放大器的频率特性曲线来求通频带。采用逐点法的测量步骤是：先使调谐放大器的谐振回路产生谐振，记下此时的f0与Av

11、o，然后改变高频信号发生器的频率（保持Vs不变），并测出对应的电压放大倍数Av，由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图3-3-2所示： 图3-2-2由BW得表达式可知：B=f2-f1=2f0.7通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用yfo较大的晶体管外，还应尽量减少调谐回路的总电容量。3.2.4矩形系数谐振放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示，如图3-2-2所示，矩形系数Kr0.1为电压放大倍数下降到0.1Avo时对应的频率范围与电压放大倍数下降到0.707Avo时对应的频率偏移之比，即Kr

12、0.1=2f0.12f0.7=2f0.1B上式表明，矩形系数Kr0.1越接近1，临近波道的选择性越好，滤除干扰信号的能力越强。可以通过测量图3-2-2所示的谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形波系数Kr0.1。四、电路的仿真与调试4.1仿真电路图图6仿真电路图4.2电路的调测仿真条件：输入高频信号频率fo=2MHz,幅度（峰-峰值）10mV。示波器的调节如图7所示：图7 函数信号发生器输出图8频率计数器结果结果显示：A通道为输出波形，B通道为输入波形。图9示波器输出结果4.3电压增益由图可知，输入Ui=10mV，输出为U0=1V，由示波器可知二者的输出波形反向。放大倍数为： Avo=20lg（U

13、o/Ui）=4040, 谐振频率fo=2MHz。4.4通频带调整输入信号频率使输出幅度为0.7Uomax。4.4.1fl的测量：此时，由频率计数器可知fl=1.695MHz；4.4.2fh的测量：此时由频率计数器可知fh=2.305MHz；根据测量的数据可得BW0.7=fh-fl=0.61MHZ>100KhZ 满足要求。五、总结在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些实践中的知识，比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻和电容值的选择）；元器件的等效替换（实际电路板上，我们使用中周代替变压器调谐）；电路板的调试。实践中，我们应将课堂所学与实验课结合起来，锻炼自己的理论联系实际的能力和实际动手能力。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。总而言之，课程设计在我们努力下基本达到了预期目的，所制的产品在功能上基本达到了设计要求，而且在工艺上也已经尽可能的做到了经济，美