高频课程设计 高频小信号调谐放大器

《通信电子线路》课程设计说明书高频小信号调谐放大器学院：电气与信息工程学院学生姓名：指导教师：职称副教授专业：电子信息工程班级：电子1302学号：13303402完成时间：2016年1月8日i摘要高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。它能感应到的众多微弱高频小信号（输入信号电压一般在uV至mV量级附近的信号），然后利用LC谐振回路作为选频网络，和三极管的放大作用,选出有用的频率信号加以放大，并且对于无用的频率信号进行抑制。所以位于接收机接收端的高频小信号谐振放大器是构成无线电通信设备的重要电路。该课题所设计的谐振放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成，设计过程中，先在Multisim10电路仿真软件上进行了电路仿真，然后结合实际情况，绘制原理图，购买元器件画PCB电路图，最后进行了实物制作和调试。实际电路里，使用10MHz的中周代替了不易调节的LC选频回路，选用了s9014三极管来实行放大环节的放大，而射极电阻选了一个电位器，用于调整射极电阻从而改变放大器的放大增益。仿真及实物调试结果：谐振频率在10MHz,电路也有一定的增益，说明设计成功。关键词：高频小信号；LC谐振回路；s9014目录1绪论..............................................................................................................................................i1.1课题的研究意义................................................................................................................i2电路分析及原理分析................................................................................................................iii2.1单元电路分析....................................................................................................................iii2.2整体电路分析..................................................................................................................iv3性能指标..................................................................................................................................viii3.1电压增益........................................................................................................................viii3.3通频带..............................................................................................................................ix3.4矩形系数..........................................................................................................................ix4仿真与调试结果.........................................................................................................................x4.1仿真结果分析....................................................................................................................x4.2实物调试数据................................................................................................................xi4.3性能指标计算................................................................................................................xi4.4误差分析........................................................................................................................xi心得体会........................................................................................................................................xiii参考文献........................................................................................................................................xiv致谢............................................................................................................................................xv附录...........................................................................................................................................xvi附录A.....................................................................................................................................xvi附录B.....................................................................................................................................xvii附录C....................................................................................................................................xviii附录D......................................................................................................................................xix1绪论1.1课题的研究意义随着科学技术的不断发展，无线电技术广泛应用于国民经济、军事和人们日常生活的各个领域，技术水平也越来越高。在无线电通信系统中，电信号是通过无线以电磁波的形式向空间辐射传输的。所以在无线电技术中，经常会面对这样的问题，所接受到的信号很弱，很容易受到其他信号和噪声等的干扰，而且在长距离的通信运输中信号也会衰减和，到达接收设备的信号变得非常弱，很难保证信息的准确性。故在传输过程中，要对接收到的信号进行选频和放大，保证传递到接收设备上的信息的准确性，减少失误。这样就要利用高频小信号调谐放大器来实现。小信号指输入信号电压一般在uV至mV量级附近的信号，中心频率在几百KHz到几百MHz,频谱在宽度在几MHz到几十MHz的范围内的微弱信号。调谐指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC谐振回路）。调谐放大器会将需要谐振频率内的小信号进行放大，远离的频率信号抑制，从而把接收到的小信号进行选频放大，确保把信号准确的传递到接收设备上。所以研究这个课题对于通信系统里小信号的接收与传输的研究起着至关重要的意义。2电路分析及原理分析2.1单元电路分析2.1.1小信号放大电路图1小信号放大模块小信号放大模块按晶体管连接方法可区分：共基极、共发射极和共集电极放大器。共射极放大电路：电压和电流增益都大于1，适用于低频情况；共集电极放大电路：只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用；共基极放大电路：只有电压放大没有电流放大。输入电阻小，输出电阻与集电极电阻有关。高频特性好，常用于高频放大电路中：综上该课题设计采用共基极放大电路。从图1小信号放大模块可知，这部分的作用的是对所接受到的微弱信号通过晶体管进行信号放大。三极管选用了放大倍数在100-200倍之间的2N3904，在实物制作时用了差不多放大倍数的s9014。和及可调电阻串联的射极电阻决定了晶体管的静态工作点。而且改变的大小可以改变放大器的增益。实物制作时射极电阻用电位器代替，实现电阻可调，增益可调。2.1.2选频网络谐振回路有电感和电容构成，它们的连接方式不一样，形成的谐振回路也不一样。串联为串联谐振回路，并联为并联谐振回路。它具有选择信号及阻抗变换，两个或更多个谐振回路串联可以构成带通滤波器。在LC并联谐振回路中，当时，回路产生谐振，其等效阻抗为纯电阻且最大。故并联谐振回路的谐振频率为：LCf210。该课题仿真设计选用LC并联谐振回路，但在考虑到LC回路在现实中不方便调谐，故而实物制作时我们选用了10MHz的中周代替。图2选频网络2.2整体电路分析图3高频小信号放大器如图3可看出整体的电路设计，信号由信号源产生，从三极管基极输入，然后通过了晶体管的放大，从集电极输出放大信号，到达LC谐振回路，进行了选频，如此输出放大的有用信号。单调谐放大器通频带窄,选择性一般,但是因其电路简单、调整方便，故选用单调谐回路为设计电路。2.2.1静态分析212bbbCCBQRRRVUeR/BEBQEQCQUUII)1/(EQBQII)R(RReeecCQCCEQCQCCCEQRIVIIVU图4直流偏置电路图4是调谐放大器的直流偏置通路，从此可以看出，1bR、2bR为基极分压式偏置电阻，Re为发射极负反馈偏置电阻，改变Rc可以调整增益的大小。其静态工作点计算：（1）（2）对于硅管而言，BEU一般取值0.7V;而对于锗管而言，BEU一般取值0.2V。（3）（4）工程上一般取BQU=（3-5）V，而VCC已知是12V,所以由公式（1）可得212bbbRRR=1/3,故而122bbRR,令KRb661,则KRb332。2.2.2动态分析图5交流通路