高频课程设计—王也

1、LC谐振放大器（D题）实验1036202班王也学号：61005A0211本题要求设计并制作一个低压、低功耗的LC谐振放大器，并在放大器输入端插入40db固定衰减器。电路指标要求为：中心频率15MHz，通频带300kHz，增益不小于60db，输入电阻50。根据题目要求，本系统主要由衰减模块和一个高频小信号放大器构成。而高频小信号放大器又由放大器和选频网络组成，下面分别论证这几个部分的选择。一、 方案论证1.1衰减器部分方案论证常用的固定衰减器有L型、T型、型和桥T型等几种结构，L型非对称衰减器主要用于阻抗匹配。由于电阻网络衰减器简单易于满足阻抗匹配和衰减条件，在本题频率范围内各种指标都可近似不变

2、，因此，为简单方便起见，可以选用结构简单的型网络（可以多级）。1.2 高频小信号放大器部分方案论证1.2.1放大器选择方案一：用芯片组成放大器。首先题目要求最大电流为100mA，电压和功率很低并且中心频率要在15MHz，这样的芯片难以实现。 方案二：用MOS管实现放大。因为电流很小，放弃运放是首选所以直接舍弃该方案。方案三：三极管+分立元件。用三极管和分立元件搭出来的运放，可以通过控制静态工作点调整放大器各项参数，具有低功耗的绝对优势，而且中心频率简单易调，电压电流控制灵活且独立性强。综合以上三种方案，选择方案三。 选频回路选择对于常见的LC选频回路，可供选择的有单调谐回路和双调谐回路。在相同

3、的条件下，单调谐回路更容易调整，双调谐回路相比与单调谐回路具有较好的选择性，较宽的通频带并且能够较好地解决增益与通频带之间的矛盾。1.3 总体方案选择 根据所学的耦合回路的谐振的知识，设计电路图如下： 简要原理：利用共射放大器对小信号进行放大，利用并联双调谐耦合回路对小信号进行重复滤波和选频，以及实现阻抗匹配。二、理论分析与计算2.1衰减器的分析与计算 对于本题，要求A=40db，Ro=Ri=50，带入上两式即可得出衰减器的各个参数。2.2 LC谐振放大电路分析与计算 题目电路指标要求为：中心频率15MHz，通频带300kHz，增益不小于60db，输入电阻502.1.1增益由多级放大的特点，n

4、级放大电路的总增益=单级增益的n次方，即： 2.1.2带宽N级电路电路的输出信号带宽缩小，即：通频带为：（乘以2是因为选用了双调谐回路）2.1.3 回路品质因数由可算出值为502.1.4级数的确定由于本题要求的电压增益较高，故而采用多级放大电路，但又要兼顾通频带的要求，经过查阅资，将电路初步设计成三级，若不符合要求可在仿真后再进行修改。2.3 选频回路参数的计算 选频类型本设计选择单调谐回路进行选频，包括串联谐振和并联谐振。对于串联谐振回路，谐振时阻抗最小，因而输出电流最大；对于并联谐振回路，谐振时阻抗最大，因而输出电压最大。因为是进行电压放大，故选择并联谐振回路作为选频网络。选频参数计算由公

5、式 （1）可计算出选频器带宽。由 （2）可求矩形系数三、电路设计1. 总体电路图2. 部分电路图以及参数设置a) 衰减网络参数选择： ； 可计算得所需数值，利用图示网络电路可在不改变输入电阻的情况下成功衰减40db,并且不受频率的影响，且特性阻抗为50. b) LC谐振放大器（如前所述）参数选择： 的选择是因为构成串联谐振回路对输入频率为15M的高频小信号谐振，起到隔直通交的作用。与的选择是为了使晶体管处于最佳偏置，而的选择是为了对15M高频小信号实现滤波选频，同时利用实现小的带宽，后一级LC并联谐振电路是对前一级的重复，只是后一级还是一个射极跟随器，不再赘述。经模拟仿真此时的输入电阻为5.1。C)LC阻抗匹配网络参数计算：，可以计算的L=0.168H，=883.7pF, =2794pF.再对LC阻抗匹配网络进行调试时微调至最佳状态，此时L=0.133H。四、电路仿真1. 电阻衰减网络仿真电路图仿真结果：成功将输入信号衰减40db.同时输出电阻为50，符合设计要求。2. LC衰减网络仿真电路图：仿真结果：等效输入阻抗为143V/2.79A=51，与实验要求相符。3. LC谐振放大器以及射极跟随器仿真电路图：