高頻小信號諧振放大器設(shè)計

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1、中南大學(xué)課程設(shè)計課程名稱通信電子線路課程設(shè)計課題名稱高頻小信號諧振放大器設(shè)計專業(yè)通信工程班級1102班學(xué)號姓名董帥指導(dǎo)教師趙亞湘2014年3月4日設(shè)計完成日期：2014年3月7日星期五設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一、設(shè)計內(nèi)容：1.設(shè)計高頻小信號諧振放大器：+Vcc=+9V，晶體管為3DG100C，β=50，查手冊得rb,b=70Ω,Cb,c=3pF。當(dāng)IE=1mA時，Cb,e=25pF，L≈4uH，測得N2=20匝，p1=0.25，p2=0.25，RL=1kΩ。2.技術(shù)指標(biāo)：3.諧振頻率fo=10.7MHz，4.諧振電壓放大倍數(shù)AVO≥20d

2、B，5.通頻帶BW=1MHz二、設(shè)計要求：6.通過具體計算，選擇器件給出設(shè)計電路；7.給出最終實現(xiàn)電路；8.進行仿真效驗9.寫出設(shè)計報告；1摘要放大高頻小信號（中心頻率在幾百KHZ到幾百MHZ，頻譜寬度在幾KHZ到幾十MHZ的范圍內(nèi)）的放大器，稱為高頻小信號放大器。這類放大器，按照所用器件可分為晶體管，場效應(yīng)管和集成電路放大器；按照通過頻譜的寬窄可分為窄帶和寬帶放大器；按照電路形式可分為單級和級聯(lián)放大器；按照所用負(fù)載性質(zhì)可分為諧振放大器和非諧振放大器。所謂諧振放大器，就是采用諧振回路作負(fù)載的放大器。根據(jù)諧振回路的特性，諧振放大器對于

3、靠近諧振頻率的信號，有較大的增益；對于遠(yuǎn)離諧振頻率的信號，增益迅速下降。所以，諧振放大器不僅有放大作用，而且也起著濾波或選頻的作用。高頻小信號調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在發(fā)射機的接收端，從天線上感應(yīng)的信號是非常微弱的，這就需要用放大器將其放大。高頻信號放大器理論非常簡單，但實際制作卻非常困難。其中最容易出現(xiàn)的問題是自激振蕩，同時頻率選擇和各級間阻抗匹配也很難實現(xiàn)。本文以理論分析為依據(jù)，以實際制作為基礎(chǔ)，用LC振蕩電路為輔助，來消除高頻放大器自激振蕩和實現(xiàn)準(zhǔn)確的頻率選擇；另加其它電路，實現(xiàn)放大器與前后級的阻

4、抗匹配。目錄第一章設(shè)計總體思路及其計算11.1電路的功能11.2電路的基本原理11.3設(shè)計思路及測量方法3(1)諧振頻率3(2)電壓增益4(3)通頻帶4(4)矩形系數(shù)5第二章仿真結(jié)果及其說明52.1設(shè)置靜態(tài)工作點52.2計算諧振回路參數(shù)52.3利用Multisim對電路的仿真圖62.4設(shè)計結(jié)果與分析7第三章設(shè)計體會9第四章參考文獻9高頻小信號諧振放大器設(shè)計第一章設(shè)計總體思路及其計算1.1電路的功能高頻小信號放大器的作用是無失真的放大某一頻率范圍內(nèi)的信號。按其頻帶寬度可以分為窄帶和寬帶放大器。高頻小信號放大器是通信電子設(shè)備中常用的功能

5、電路，它所放大的信號頻率在數(shù)百千赫。高頻小信號放大器的功能是實現(xiàn)對微弱的高頻信號進行不失真的放大，從信號所含頻譜來看，輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻譜是相同的。1.2電路的基本原理圖1晶體管高頻小信號單極單調(diào)諧回路諧振放大器10圖1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號單極單調(diào)諧回路諧振放大器。它不僅放可以大高頻信號，而且還有一定的選頻作用，因此，晶體管的集電極負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路，在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會影響放大器射出信號的頻率或相位。放大器在諧振時的等效電路如圖2所示，晶體管的4個y參數(shù)分

6、別為：輸入導(dǎo)納：輸出導(dǎo)納：正向傳輸導(dǎo)納：反向傳輸導(dǎo)納：式中為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為：圖2諧振放大器的高頻等效電路晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流、電流放大系數(shù)有關(guān)外，還與工作角頻率有關(guān)。晶體管手冊中給出的分布參數(shù)一般是在測試條件一定的情況下測得的。如在條件下測的2SC945的y參數(shù)：10如圖所示等效電路中，為晶體管的集電極接入系數(shù)，即：式中，為電感線圈的總匝數(shù)；為輸出變壓器的副邊與原邊的匝數(shù)比，即：式中，為副邊的總匝數(shù)；為諧振放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，。通常小信號諧振放大器的下一級仍為晶體管諧振放大器，則將是下

7、一級晶體管的輸出電導(dǎo)。可見并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)：1.3設(shè)計思路及測量方法圖中輸入信號由高頻信號發(fā)生器提供，高頻電壓表、分別用于測量放大器是輸入電壓與輸出電壓的值。直流毫安表mA用于測量放大器的集電極電流的值，示波器監(jiān)測負(fù)載兩端的輸出波形。諧振放大器的各項性能指標(biāo)及測量方法如下。(1)諧振頻率放大器的諧振回路諧振是所對應(yīng)的頻率稱為諧振頻率。對于圖所示電，的表達式為：式中，為諧振回路電感線圈的電感量；為諧振回路的總電容,的表達式為式中，為晶體管的輸出電容；為晶體管的輸入電容。并聯(lián)回路諧振時，直流毫安表的指示值為最小，電壓表10的指示值達

8、到最大，且輸出波形無明顯失真。這是回路的諧振頻率就等于信號發(fā)生器的輸出頻率。由于分布參數(shù)的影響，有時諧振回路的輸出電流的最小值與輸出電壓的最大值不一定同時出現(xiàn)，這時視電壓表的指示值達到最大時的狀態(tài)為諧振回路處于諧振狀態(tài)。(2)電壓增益