双调谐高频小信号放大器

高频电子线路课程设计(论文)双调谐高频小信号放大器设计起止时间：2015.6.22—2015.7.4院（系）名称电子与信息工程学院专业班级通信121班学号120405003学生姓名潘凤麟指导教师李宁讲师课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信工程学号120405003学生姓名潘凤麟专业班级通信121班课程设计（论文）题目双调谐高频小信号放大器设计课程设计（论文）任务要求：1．用EWB仿真，能够观察输入输出波形。2.针对所设计的电路进行分析，并计算放大倍数。3.采用双调谐做为负载4．采用三极管作为放大器参数：输入信号频率10000HZ，电压100mV左右，放大倍数10左右。指导教师评语及成绩平时成绩：答辩成绩：论文成绩：总成绩：指导教师签字：年月日注：平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。本科生课程设计（论文）I摘要高频小信号放大器是指对高频信号进行增益放大的一种器件。高频放大器的中心频率一般在几百千赫至几百兆赫，但所需的频带和中心频率相比往往是比较小的。若按照负载元件来分类，可将高频小信号放大器分成谐振放大器和非谐振放大器。本次课程设计所设计出的双调谐高频小信号放大器就是谐振放大器的一种。它的集电极采用互感耦合的谐振回路作为负载，被放大的信号通过互感耦合加到次级放大器的输入端。通过电路原理图设计，元件参数计算，并用Multisim软件进行仿真后，得到了基本符合设计要求的数据结果，但也存在些许的误差。关键词：高频小信号放大器；谐振电路；互感耦合本科生课程设计（论文）II目录第1章绪论............................................................................................................11.1高频小信号放大器简介.............................................................................11.2本文研究内容.............................................................................................1第2章双调谐高频小信号放大器总体设计方案................................................22.1方案分析.....................................................................................................22.2双调谐高频小信号放大器总体设计方案框图........................................2第3章双调谐高频小信号放大器电路原理分析................................................33.1双调谐高频小信号放大器总电路图.........................................................33.2双调谐高频小信号放大器元件参数分析................................................33.2.1高频小信号放大器的常用技术指标..............................................33.2.2双调谐高频小信号放大器元件参数计算......................................5第4章仿真结果与分析........................................................................................74.1Multisim仿真结果......................................................................................74.2仿真结果分析............................................................................................7第5章总结............................................................................................................8参考文献..................................................................................................................9附录......................................................................................................................10本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1高频小信号放大器简介高频小信号放大器是各类无线电接收机的组成部分。其主要功能是放大来自天线上的微弱信号，使其能够获得足够的功率，以提高接收机的接收灵敏度。高频小信号放大器根据负载特性来分又可分成谐振回路放大器和非谐振回路放大器。在日常生活中被广泛使用的是谐振回路放大器。所谓谐振放大器，就是采用谐振回路（串、并联及耦合回路）作为负载的放大器。根据谐振回路的特性，谐振放大器对于靠近谐振频率的信号，有较大的增益；对于远离谐振频率的信号，其增益迅速下降。所以，谐振放大器不仅有放大作用，而且也起着滤波或者选频的作用。双调谐高频小信号放大器就是谐振放大器的一种，它一般在集电极采用互感耦合的谐振回路作为负载，被放大的信号通过互感耦合加到次级放大器的输入端。根据不同的耦合参数的选取，又可分为弱耦合（1），临街耦合（1），和强耦合（1）三种情况。在实际生活中，临界耦合的情况应用较为广泛，它具有频带较宽、选择性较好的优点。1.2本文研究内容本文研究的是双调谐高频小信号放大器的设计，经过对资料的查找和分析，我拟出了满足如下技术要求的设计方案，进行了元器件的选择以及参数的确定，并确定了总体电路的结构，最后我还进行了电路的仿真，得到了符合设计要求的数据。要求：1．用EWB仿真，能够观察输入输出波形。2．针对所设计的电路进行分析，并计算放大倍数。3.采用双调谐做为负载4．采用三极管作为放大器参数：输入信号频率10000HZ，电压100mV左右，放大倍数10左右。本科生课程设计（论文）2第2章双调谐高频小信号放大器总体设计方案2.1方案分析由于单调谐高频小信号放大器具有选择性差，通频带和增益之间矛盾较大的缺点，所以引入了双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽和选择性好的优点，并能较好的解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。双调谐高频放小信号放大器的工作原理应是：被放大的信号通过耦合电路加到下级放大器的输入端。双调谐高频放小信号放大器工作在临界耦合状态，且在回路无损耗以及匹配的情况下，其谐振电压增益可达到最大值。否则，电压增益会显著减小。双调谐高频放小信号放大器是利用谐振回路作为负载，利用谐振回路的选频特性实现具有滤波性能的窄带放大器。按照该原理,此次课程设计所设计出的双调谐高频小信号放大器的设计方案框图如下图2.1所示。它的总体电路共分为4部分：输入回路部分，放大回路部分，选频滤波回路部分，和下一级回路部分。其输入回路部分的输入信号为频率10000HZ，电压100mV左右的正弦波，并与上、下两个偏置电阻和旁路滤波电容相连；放大回路部分采用晶体三极管作为放大器；选频滤波回路采用互感耦合的谐振回路作为负载，被放大的信号通过互感耦合加到次级放大器的输入端；下一级回路的构造与输入回路部分基本一致，它同时也作为放大器部分的输出端。2.2双调谐高频小信号放大器总体设计方案框图图2.1双调谐高频小信号放大器总体原理框图正弦信号源晶体三极管放大器互感耦合双调谐回路下一级回路本科生课程设计（论文）3第3章双调谐高频小信号放大器电路原理分析3.1双调谐高频小信号放大器总电路图如下图3.1所示为高频小信号放大器总电路图。输入信号为频率10000HZ，电压100mV左右的正弦波，它接到晶体三极管放大器上进行放大，之后通过双调谐回路进行选频滤波，对靠近谐振频率的信号进行明显的增益放大，而对远离谐振频率的信号进行明显的增益衰减，最后接到下一级回路上作为输出。示波器分别显示原始正弦信号的输入波形和经过放大器放大后的输出波形。图3.1双调谐高频小信号放大器总电路图3.2双调谐高频小信号放大器元件参数分析3.2.1高频小信号放大器的常用技术指标首先介绍高频小信号放大器常用的几个技术指标及其计算公式。它们分别是：增益0vA、通频带bwf、选择性，工作稳定性和噪声系数。1.增益0vA0222121210GgpgpyppGyppAieoefefev（3-1）式中1p，2p分别为接入系数，fey为正向传输导纳，oeg为输出回路导纳，ieg为本科生课程设计（论文）4输入回路导纳，0G为谐振电导。2.通频带bwfLbWQfff/20707.0（3-2）式中0f为回路谐振频率，LQ为回路有载的品质因数。通频带曲线如下所示。图3.2通频带曲线图3.选择性选择性通常用矩形系数比1.0rK来衡量，它揭示了理想情况与实际情况下通频带曲线的差异。4.工作稳定性工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）、晶体管参数、电路元件参数、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。5.噪声系数在放大器中，噪声总是有害无益的，因而应力求使它的内部噪声越小越好，即要求噪声系数接近1。在多级放大器中，最前面的一、二级对整个放大器的噪声系数起决定性作用，因此要求它们的噪声系数尽量接近1。本科生课程设计（论文）53.2.2双调谐高频小信号放大器元件参数计算元件参数计算包含静态工作点的计算和谐振回路参数的计算。其中元件参数计算主要包括上、下偏置电阻和晶体管射级输出电阻的计算，谐振回路参数的计算主要包括回路谐振电容，电感和电导的计算。1.静态工作点的计算根据晶体管的参数已知条件可知：mAIEQ1,600,0EQBQII。而为了稳定静态工作点，晶体管分压式偏置电阻上流过的电流一般需要设置为（5~10）BQI,在此处取10倍的关系，并设VVEQ2,VVCEQ5.7,则有360/EQEQeIVRΩ，KIVVRBQBEQEQ74.410/(2b）Ω，保留一位小数为K7.4Ω，得到实际的流过偏置电阻上的电流为ARVVIbBEQEQRm17.0/22b，从而可得出KIVVVRRbBEQEQccb62/)(21Ω2.谐振回路参数的计算谐振回路的总电容为：（3-3）式中，13121/NNP，13452/NNP，若选取pFCpp18,3.0,6.0021，则谐振回路的总电容为了设计方便，取其为pF20谐振回路的电感为：（3-4）代入数据后，得出HL3.1根据中心频率MHzf200可得回路的损耗电导为:（3-5）pFCCpCpCieoe628.202.2*09.0183.7*36.00222102221CCpCpCieoeCfL2021LLQg01本科生课程设计（论文）6其中有载品质因数/0fQL（2∆7.0f）=20/4=5，故代入数据后，可求得：mSg504.0回路损耗电导为：（3-6）式中0g为空载传输电导，其表达式为：（3-7）若取回路空载品质因数1000Q，则