共射—共基型调谐放大器的设计

《通信系统基础实验》课程设计性实验报告设计课题：共射—共基型调谐放大器的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：1目录一.设计实验目的....................................................................................3二.设计指标............................................................................................3三．设计原理及具体电路.....................................................................31.设计原理.........................................................................................32.电路图设计.....................................................................................4四．设计实验内容.................................................................................5五．仿真结果.........................................................................................51.输入低频频交流电源的仿真........................................................52.输出电压仿真.................................................................................63.输入输出波形对比.........................................................................7六．设计实验总结.................................................................................8附录：.....................................................................................................91.元器件清单.....................................................................................92前言调谐放大器是一种用途十分广泛的放大器．在电子测量仪器，无线电广播通讯，电视等方面得到广泛应用．在超外差式无线电接收机中作中频放大器用，主要用来选择和放大中频信号．接收机的灵敏度和选择性主要靠中频放大器来获得．因此一部接收机性能好坏与调谐放大器的工作状态密切相关．调谐放大器在电子测量仪器、无线电广播及电视等方面都获得了广泛的应用。它是以调谐回路作负载的放大器。调谐放大器包括小信号电压放大和大信号功率放大两种类型，前者广泛应用于接收机的高频和中频放大，后者则用于发射设备中的高频功率放大。调谐回路通常采用Lc并联调谐回路，依靠Lc回路的谐振特性，使放大器对于频率接近调谐回路谐振频率的信号，增益较大，而对于频率远离调谐回路谐振频率的信号，增益迅速下降，这样，放大器能放大的信号频率，就局限于Lc并联谐振回路谐振频率附近。所以，调谐放大器不仅具有放大作用，而且还具有滤波或选频作用。3一.设计实验目的1.共射-共基调谐放大器的工作原理。2.学会用具体电路元件设计共射-共基调谐放大器电路。3.熟悉用Multisim软件仿真具体电路，得出实验结果。4.培养设计思维和能力二.设计指标1.对中频信号进行线性放大，信号频率f=475kHz幅值A=10mV.2..放大倍数n=460三.设计原理及具体电路1.设计原理理解小信号调谐放大器是各种电子设备、发射和接收机中广泛应用的一种电压放大器。它的主要特点是晶体管的输入输出回路（即负载）不是纯电阻，而是由L、C元件组成的并联谐振回路。调谐放大器的种类很多，按调谐回路分为单调谐、双调谐和参差调谐等放大器；而按电路联接方式又可分为共射、共基、共集三种放大器。单调谐放大器是由单调谐回路作为交流负载的放大器，共发射极单调谐放大器是接收机中一种典型的高频放大器电路。调谐放大器具有工作频率高、通频带窄、选择性较好等特点。因此电路中的参数(电容、晶体三极管、中频变压器)正确选择是非常重要的。本次设计实验采用共射-共基三极管级联组成调谐放大器。无论是共射组态或共基组态，其放大电压信号的物理过程都是输入信号使正偏发射结电压变化，经放大偏置BJT内部的正向控制过程产生集电极电流的相应变化。在集电极电阻上的交流电压就是放大的电压信号，当发射结上交流电压单位为mV时，BJT的电压放大才是工程意义上的线性放大。设计中5C为耦合电容输入中频信号Us通过5C加到晶体管的基极和发射极。2C为发射极旁路电容，并联谐振回路以自耦变压器方式接在BG集电极电路，输出电压通过变压器耦合从加到下一级再进行放大。具体设计中由于简化电路的需要将变压器耦合删了，通过LC谐4振回路直接输出。输入采用中频频率为10.7MHz，幅度为20mV的交流电压源，中间经过共射和共基两级放大，再通过后面的LC谐振回路输出。在小信号条件下，且不计非线性失真输出应仍为正弦波。2.电路图设计图1共射-共基型调谐放大器电路其中谐振回路中LC的参数是根据公式LCf21选择的且f=475kHz所以选择4C=11.2Pf,1L=10mH。图中1Q构成共发射极电路，3Q构成共基极电路。由于共基极电路的输入阻抗较小，远小于共发射极的输出电阻，所以共射-共基电路中1Q和3Q严重失配，故该级联放大器的稳定性得以提高。共射-共基电路适用于频率可调的高频调谐放大器宽带放大器以及对噪声指标要求较高的前置放大器。在共射-共基电路中，总的电压增益主要由3Q提供，总的电流增益主要由1Q管提供，则该电路仍有比较高的功率增益。4C对低频和高频都呈高阻抗，是谐振回路的电容。3.参数计算由于频率f选为f=475kHz，所以谐振网络的参数根据LCf21，将电感定为l=10mH,则电容C=11.2pF.5四.设计实验内容1.用Multisim软件仿真设计的电路图，以验证所设计的电路的可行性同时也得到所需要的结果。2.将示波器接在电路图的输入端，仿真输入波形。3.将示波器接在电路图的输出端，仿真输出波形。4.将示波器的两通道分别接在电路图的输入输出端，对比输入输出仿真波形。五.仿真结果1.输入低频频交流电源的仿真输入低频频交流电源的仿真电路图如图2所示：图2输入低频交流电源的仿真电路图仿真结果是电压幅度为11.814毫伏的正弦波如图3所示：6图3输入低频交流电源的仿真图2.输出电压仿真输出电压仿真电路图为：图4输出电压仿真电路图7仿真结果是电压幅度为17.144伏的正弦波如图5所示：图5输出电压仿真图3.输入输出波形对比仿真结果是两个幅度不相同的正弦波如图6所示：8图6输入输出仿真图上面的仿真图中，通道A是输入仿真波形图即475k正弦波，通道B是输出仿真波形图即放大后的正弦波，由图中显示的电压幅度值可看到，输入电压的幅度值是26.326mV，而输出电压的幅度值是12.179V，即输出电压较输入电压幅度值增大了，放大倍数是输出正弦信号与输入正弦信号幅度之比大约为462。可见该电路实现了放大功能，也即本次设计的共射-共基调谐放大器电路在理论上具有可行性。六.设计实验总结这次设计实验我做的是共射-共基调谐放大器的设计。要用到高频电子线路的知识，还有以前学过的模拟电子技术的知识。上学期学习高频电子线路时，虽然没逃过课，上课也在听，但是总感觉对知识的理解不是很明了，模棱两可的。况且都过了好几个月了，现在要用它来设计实验电路，还真有点儿难。所以只好自己看看书，上网查查相关资料，再请教请教老师。刚开始老师给我的建议是用《高频电子线路》上介绍共射-共基调谐放大器那部分内容的电路图，可是要在别人原有的基础之上添加自己的成分，并不是一件易事，我们要对原有的电路十分了解，在熟悉原理的基础上改变电路中某些元件的参数，从而能使实验结果符合要求。我先是将书上的电路图在Multisim软件中仿真，输入信号波形是正弦波，可是输出波形却不是预想的结果，无论我怎么调，都无济于事。后来又去找老师，在老师的指导下将输入改为9中频信号，LC谐振回路的参数也随之修改了后，再在Multisim软件中仿真，反复调试最后终于出现了我想要的结果，也就是预期的实验结果。其实这个实验设计也可以将输入中频信号改为465KHz的低频信号进行放大。低频信号输入我也试过了，但没出结果，由于时间的关系我也就没有再调试，但这在理论上是完全行得通的。而且低频输入还可以做硬件，但中频输入做硬件，得不出预想的结果。由于时间关系，这次设计我们只做了软件仿真没有做硬件。刚开始我觉得肯定能做出来，可是第一次老不出结果我就有点儿担心了，怕做不出来。当出结果时，我真的很兴奋，心情也好了许多。我觉得这次设计实验我最大的收获就是能很好的运用Multisim软件了，画图仿真调试截图，相比上学期做高频电子线路课程设计时进步了很多。以后我还会继续努力地，我相信我会做的更好的。最后，要特别感谢陈昊老师的悉心指导，同时还要感谢我们组的其他同学的帮助，我的设计实验才得以顺利完成。六．参考文献1.侯丽敏通信电子线路清华大学出版社20082.王树本高频电子线路原理大连理工大学出版社（第三版）2004.83.赵家贵电子线路设计中国计量出版社4.曾兴雯刘乃安陈健高频电路原理与分析（第三版）西安电子科技大学出版社2002.1附录：1.元器件清单器件规格型号数量交流电源1电容10nF5电容11.2pF1电感10mH1三极管2N17112电阻5.1kΩ110电阻30kΩ1电阻1kΩ1电阻10kΩ2电阻100kΩ1直流电源12V1示波器1导线若干