高频小信号调谐放大器设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.20M 资料格式：doc 举报版权申诉

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高频电子线路课程设计课题名称：高频小信号放大器设计时间：2010-5-11——2010-5-18

高频电子线路课程设计高频小信号谐振放大器的设计 1、设计课题：高频小信号谐振放大器 2、设计目的：设计一个工作电压为 9V，中心频率为 20MHz 的高频小信号谐振放大器，可用作接收机的前置放大器和中频放大器。 RL 1 ，电源电压 3、主要技术指标及要求 (1)已知条件及主要技术指标  k 已知条件：负载电阻 4、技术指标： 20 fo 1 中心频率 1 Auo 2 电压增益 2 4 f  7.0  3 通频带 4 电路结构采用分立元件。 MHz dB MHz ； (10 倍)；； Vcc 9 V 。一、电路结构的选择根据设计任务书的要求，因放大器的增益大于 20dB，且 7.0  ，采用单级放大器即可实现，拟定高频小信号谐振放大器的电路 MHz 4 fo 20 MHz ， 2  f 原理图如图 1-1 所示。图 1-1 高频小信号谐振放大器参考电路原理图二、电路的工作过程 (1)静态工作过程当输入信号 ui=0V 时，放大器处于直流工作状态(静态)。理想情况下，变压器 T1 的次级、变压器 T2 的初级视为短路，电容器 Cb、Ce、Cf 视为开路，放大器的直流通路如图 1-2(a)所示。此时，输出信号为 0。 - 1 -

高频电子线路课程设计 (2)动态工作过程当输入信号 ui 不等于 0V 时，放大器处于交直流工作状态(动态)。理想情况下，电容器 Cb、Ce、Cf 视为短路，放大器的交流通路如图 1-2(b)所示。三、确定静态工作点  I BQ 根据晶体管的混合参数已知条件可知：晶体管为 3DG6C， 60 0  上流过的电流一般需设置为(5~10) BQI ，这里取 10 倍关系，并设置 VCEQ 60/1 mA I EQ 0   ， / IEQ 1 mA ， VEQ 5.1 V ，。为了稳定静态工作点，晶体管分压式偏置电阻 5.7 V ，则 Re / V  (1) EQ ( V R  (2) 2 b I EQ  EQ  V 1/5.1 V 10/() mA I BQ BEQ 1 k  )7.05.1( ) V  ；  ，取标称值 13 k ，得到实际的流过偏置电阻上的电流为 I Rb ( V   2 60/1/(  )10 mA  2.13 k   EQ R /) V R BEQ b ( Vcc    2 V )7.05.1( V /) I  bR BEQ V 13/ )  k mA  )7.05.19( V  17.0  1 b (3) 在实际制作过程中， 1bR 可用 30 k 的电阻和 50 k 的电位器串联，以便调整。 EQ 2 17.0/ mA  40 k  静态工作点。根据图1-2(b)图作出高频小信号谐振放大器的Y 参数等效电路和简化等效电路，分别如图 1-3、1-4 所示。 - 2 -

高频电子线路课程设计 2 C 2 1 (1)计算谐振回路总电容由图可知谐振回路的总电容为 CPC  / NN  / NNP  1 6.01 P  CP  o oe C P  ,， o 45 13 2 ， Co 18 pF 3.0 2 P 2 3.7*36.0 18 CPC    20 pF C 选取 CP ，， 2 1  13 12 oe L L 2 2 o 。通过调节可变电容 CT 使式中， C  (1-5)  C T CL ， 0*09.0 C  。 0 pF .20  ，则有谐振回路总电容为 628 ，为了计算方便，可 pF (2)根据谐振频率选取电感 L L  由公式 1 Cf )  0 2 2(  可得： L 16.3 uH (3)计算回路损耗电导 g 和阻尼电阻 RT 可得回路的损耗电导根据中心频率 MHz 20 fo g  Q L  其中有载品质因数 1 oLQ L 2/( f   f o ) 7.0  4/20 1 LQ L   5 ，故 1 5*16.3*20*2   504.0 mS g   o 由图 1-4 可知回路损耗电导   g  g o 1 R T 2 gP 1  2 gP 2 L oe 式中， og 为空载品质因素，其表达式为。 2 P 3.0 ，可得 g o  1 LQ  o 若取回路空载品质因素在式(1-7)中代入  goe .0 g o 100 oQ 185.0 mS 1 R T 1 R T 025 025     025 mS 6.01 P go mS .0 ，则有 gL 1 ， 2   185 .0 3.0 ， 6.0 2  1 .0 067  09.0  .0 504 mS  .0 解得 RT  1.3 k  。电压增益 A uo   |21 yPP g  | fe  65.35  3.06.0 .0  504  73.12 (1-6) (1-7) (1-8) (1-9) - 3 -

高频电子线路课程设计四、仿真分析、利用 Multisim 软件绘制下图所示的高频小信号谐振放大器实验电路。动态测试 (1)电压增益当接上信号源 Ui 时，开启仿真器实验电源开关，双击示波器，调整适当的时基及 A、B 通道的灵敏度，即可看到如下图所示的输入、输出波形。观察并比较输入输出波形可知放大器的放大倍数。 (2)矩形系数双击波特图仪，适当选择垂直坐标与水平坐标的起点和终点值，即可看到如下图所示的高频小信号谐振放大器的特性曲线。 - 4 -

高频电子线路课程设计从图中可以估算出该高频小信号谐振放大器的带宽。（3）改变电阻 R、R3 的值，观察电压增益和频带的变化情况。五、心得与体会通过一周的设计与仿真令我们认识到了理论与实践的结合性。不仅使我们的理论知识得到了很好的巩固而且也认识到了理论与实践之间的差距与区别。对于高频小信号放大器来说，由于信号小，可以认为它工作在晶体管（或场效应管）的线性范围内。这就允许把晶体管看成线性元件，因此可以作为有源线性四端网络来分析，本设计采用的就是这种方法。高频小信号谐振放大器主要有五项质量指标：1）增益（gain），2）通频带（passband）,3）选择性（selectivity）,4）工作稳定性（stability），5）噪声系数（noise figure）,通过仿真我们认识到这些指标相互之间既有联系，又有矛盾，例如，放大器的通频带决定于负载回路的形式和回路的等效品质因数 QL 。此外，放大器的总通频带随着放大级数的增加而变窄。并且，通频带越宽，放大器的增益就越小，两者是互相矛盾的。另外，适当的控制 yre（输入短路时的反向传输导纳）数值。这是因为 yre 会使放大器产生自激，这是不允许的。因此在设计参数的时候通过对技术指标的验算，对电路元件做了相应的调整和参数的修改。以期使得所得设计电路最大程度的满足设计指标的要求。这次的设计，我们是以课本为基础并参考了一些相关的实验设计书籍和网上资料完成的，在这期间，我们同宿舍同学一起思考，共同设计与验算推导，付出了很多的劳动，但是，我们都认为这是值得的，学以致用使我们学习的根本要求和目的，团队合作是我们以后进入社会所必须具备的素质。这对于我们即将毕业的学生来说是是一次很好的锻炼与磨砺。我们坚信在知识的道路上我们会走的更远。 - 5 -

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