高频电子线路期末大作业（物联网）.docx-资料库

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摘要一般来说在通话进程里，高频小信号放大器是一个必不可少的器件。它拥有着选频的能力，并且可以将目的信号的频率放大到千赫乃至兆赫。更夸张的是它能对弱信号的频率几乎不损失的放大。信号通过长距离的通信传输会受到衰减和干扰，到达接收设备的信号是非常弱的高频窄带信号，在做进一步处理之前，应当经过放大和限制干扰的处理，这就需要通过高频小信号放大器来完成小信号顾名思义，首先是它的幅度特别小。在运行中我们通常都用有源器件和放大器的输出信号和输入信号是一个线性关进行模拟。从信号频谱的角度来观察的话，输入信号拥有的频率在放大后频谱大小不变。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，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。大器关键词：高频小信号放

目录一、高频小信号放大器的工作原理..................................................................... 2 二、高频小信号放大器的设计要求..................................................................... 2 三、高频小信号放大器的特点............................................................................. 3 3.1 比较高的频率 ................................................3 3.2 线性工作范围 ................................................3 2.3 负载回路是谐振回路 ..........................................3 四、对高频小信号放大器进行设计..................................................................... 3 4.1 高频小信号放大器的组成 ...................................... 3 4.2 放大器电路设计 .............................................. 4 4.3 电路分析 .................................................... 4 4.4 设计思路及测量方法 .......................................... 6 五、仿真结果及其说明......................................................................................... 8 5.1 设置静态工作点 .............................................. 8 5.2 计算谐振回路参数 ............................................ 8 5.3 利用 Multisim 对电路仿真 ..................................... 9 5.4 设置结果与分析 .............................................. 9 六、总结............................................................................................................... 11 参考文献..................................................................................................................... 12 1

一、高频小信号放大器的工作原理在人们开发对于信息的远距离传送时，电波作为一种能够实现信息远距离传输的通信方式，被人们广泛运用到现实生活中的各种信息传输上去。而在电波长距离的传递过程中，由于中途可能发生的各种信号干扰，会导致在相关设备接收到的信号发生一定的变化，影响了电波信号传输过程中的信息准确性和及时性。在这种情况下，人们就会选择使用高频信号，来抵抗信号在传递的过程中遇到的影响信号传递的种种因素。高频信号是电子传输信号的一种，高频是对于此类电波的一种描述，通常情况下指的是 3MHz~30MHz 的信号频率，但是其实高频信号的频率范围则是包含了 3MHz~X00GHz 的频率范围中所有频率的电波。在具体的应用上，是将一般信号提高到一定频率范围，对所通过的信号进行限制，然后增益设备，高频接收器接收信号，并获取和分析出信号中所携带的信息，完成信息的传递。由于传递信息时所使用的是高频信号进行传输，因此对于传输途中各种因素对于信号的影响也能够降至最低。整体改善了通信传输中对于无线传输技术层面的困境。根据高频小信号放大器的输入信号进行分析，得出它的输入信号一般为小信号，这是由设备的基本构造决定的。接收器所接收到的信号一般比较微弱，工作也就被认为是在线性晶体管范围中的。当线性元件中有晶体管的存在时，能够将其当作有源线性网络分析。高频小信号放大器的工作部位是发射机，目的是为了将信号的衰弱减小，并增加信号的输出功率。二、高频小信号放大器的设计要求设计高频小信号谐振放大器 ccV V ，晶体管为3 9 DG 100 C ， 50 ，查手册得 b,br 70  ， b,cC =3pF 。当 1EI  mA 时， b,eC =25pF ， 4L H p  1 0.25 ， 2 p  0.25 ， 1LR K  。，测得 13 N  匝， 20 技术指标：谐振频率 f0=10.7MHz，谐振电压放大倍数 AV0≥20db，通频带 BW=1MHz 2

三、高频小信号放大器的特点 3.1 比较高的频率高频小信号放大器所发挥作用的信号频率一般是在几百到几千 kHz 之间的，而信号的宽带则有几千 Hz 到几十 MHz 的范围，因此必须运用网络进行频率的选择 3.2 线性工作范围因为高频小信号放大器比较小，因此会处于线性的工作范围之内，也就是处于放大线形的工作状态中。 2.3 负载回路是谐振回路高频小信号放大器使用的负载是谐振回路，就是信号接近谐振频率时会产生很大的增益，信号远离谐振频率时增益也四、对高频小信号放大器进行设计 4.1 高频小信号放大器的组成高频小信号放大器由 3 部分组成，如下图 1 所示图 1.高频小信号放大器的组成天线接收到的信号除有用信号之外还有干扰和噪声，输入电路的作用是选出有用信号滤除干扰和噪声，另外为了实现噪声匹配还需要实现阻抗变换;放大电路要求噪声在最小的情况下加以放大，直线领域要宽;输出从电路的作用也是实现选频和阻抗匹配，根据各部分的工作要点进行电路的设计。 3

4.2 放大器电路设计 4.3 电路分析图 2 设计电路图 2 所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单极单调谐回路谐振放大器。它不仅可以放大高频信号，而且还有一定的选频作用，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等会影响放大器射出信号的频率或相位。放大器在谐振时的等效电路如图 3 所示，晶体管的 4 个 y 参数分别为: 输入导纳： y oe  g ce  j C  ' b c  r g ' b b m (1  输出导纳： y ie  (1  g ' b c r g ' b b  ) j C  ' b e j C r   ' ' b e b b ' b e g ' b c r g ' b b  ) ' b e 正向传输导纳： y fe  g ) m  (1  r g ' b b ' b e j C r ' ' b e b b 反向传输导纳： y re   (1  g ' b c r g ' b b  ) j C  ' b e j C r   ' ' b e b b ' b e j C  ' b e j C r   ' ' b e b b （1）（2）（3）（4）式中 mg 为晶体管的跨道，与发射极电流的关系为： g m    i m e A * S 6 4

图 3 谐振放大器的高频等效图晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流、电流放大系数有·关外，还与工作角频率有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在条件下测的 2SC945 的 y 参数: g ie  1 r ie  2 ms g oe  1 r oe  250 ms fey  40 ieC  12 pF oeC  12 pF fey  350 如图所示等效电路中， p，为晶体管的集电极接入系数，即: p 1  N 1 N 2 （5）式中， 2n 为电感 L 线圈的总匝数； 2p 为输出变压器 roT 的副边与原边的匝数比，即 p 1  N N 3 2 式中， 3n 为副边的总匝数； Lg 为谐振放大器输出负载的电导， Lg （6）  。通 1 G 1 常小信号谐振放大器的下一级仍为晶体管谐振放大器，则 Lg 将是下一级晶体管的输出电导 2ieg 。可见并联谐振回路的总点到： g   2 p g 1 oe  2 p g 2 ie 2  j c   1 l j   g 0 5 （7）

4.4 设计思路及测量方法图中输入信号 SV 由高频信号发生器提供，高频电压表 1V 、 2 V 分别用于测量放大器是与输入电压 iV 与输出电压 oV 的值。直流毫安表 mA 用于测量放大器的集电极电流 ci 的值，示波器监测负载 LR 两端的输出波形。谐振放大器的各项性能指标及测量方法如下。（1）谐振频率谐振频率放大器的谐振回路谐振是所对应的频率 0f 称为谐振频率。对于图所示电路， 0f 的表达式为: f 0  1 2 LC （8）式中， L 为谐振回路电感线圈的电感量；C 为谐振回路的总电容， C 的表达式为： C C   2 P C 1 oe  2 P C 2 ie （9）式中， oeC 为晶体管的输出电容； ieC 为晶体管的输入电容。 LC 并联回路谐振时，直流毫安表 mA 的指示值为最小，电压表 2V 的指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路的谐振频率就等于信号发生器的输出频率。由于分布参数的影响，有时谐振回路的输出电流的最小值与输出电压的最大值不一定同时出现，这时视电压表的指示值达到最大时的状态为谐振回路处于谐振状态。（2）电压增益谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数 A，称为谐振放大器的电压增益。 VoA 的测量电路如图所示，测量条件是放大器的谐振回路处于谐振状态，当回路谐振时分别记下输出端电压表 0V 的读数 1V 及输入端电压表的读数 1V ，则电压放大倍数 VoA 由下式计算: 6

A VO  V 0 V i （10）（3）测量方法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 VA ，下降到谐振电压放大倍数 VoA 的 0.707 倍时所对应的频率范围称为放大通频带 BW ，其表达式为: BW  f 0 Q L （11）式中， LQ 为谐振回路的有载品质因数。通频带 BW 的测量电路如图所示。可通过测量放大器的频率特性曲线来求通频带。测量方法有扫频法和逐点法 BW f 1   f 2 图 4 频率特性曲线（4）矩形系数谐振放大器的选择性可用谐曲线的矩形系数 0.1rk 来表示,如图所示,矩形系数 0.1rk ,为电压放大倍数下降到 0.1 VoA ，时对应的频率范围与电压放大倍数下降到 0.707 VoA 时对应的频率偏移之比,即 k r 0.1  2 f  2 f  0.1 0.7 （12）可以通过测量谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形系数 0.1rk 。 7

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