高頻小信號諧振放大器設(shè)計(湖南工程學(xué)院)

1、等級 :.專業(yè)整理 .工程學(xué)院課程設(shè)計課程名稱 高頻電子線路課程設(shè)計課題名稱 高頻小信號諧振放大器設(shè)計專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班級1202班學(xué)號姓名指導(dǎo)教師正青2014 年12月31日.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱高頻電子線路課程設(shè)計題目高頻小信號諧振放大器設(shè)計專業(yè)班級電科 1202 班學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)老師正青審批任務(wù)書下達(dá)日期：2014年 12 月 22 日 星期一設(shè)計完成日期： 2015 年 01 月 2 日 星期五.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .設(shè)計容與設(shè)計要求一、設(shè)計容：設(shè)計高頻小信號諧振放大器： +Vcc=+9V，晶體管為3DG100C，=50，查手冊得 rb,b=70 ,

2、Cb,c=3pF 。當(dāng) IE=1mA時，Cb,e=25pF，L4uH，測得 N2=20匝， p1=0.25，p2=0.25 ，RL=1k。技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率 fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數(shù)AVO20dB，通頻帶 BW=1MHz二、設(shè)計要求：1、通過具體計算，選擇器件給出設(shè)計電路；2、給出最終實現(xiàn)電路；3、進(jìn)行仿真效驗4、寫出設(shè)計報告；.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .主要設(shè)計條件提供計算機(jī)和必要的實驗儀器說明書格式1 課程設(shè)計報告書封面；2 任務(wù)書；3 說明書目錄；4 電路具體設(shè)計計算；5 仿真結(jié)果及結(jié)論；6 最終電路的確定；7 設(shè)計體會；8 參考文獻(xiàn)。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .進(jìn)度安排第一周

3、：星期一：安排任務(wù)、講課；星期二 星期五：查資料、設(shè)計；第二周：星期一星期二：實驗系統(tǒng)調(diào)試；星期三星期四：寫總結(jié)報告星期五：答辯。參考文獻(xiàn)電子線路設(shè)計實驗測試謝自美主編華中科技大學(xué)出版高頻電子線路（第三版）高吉祥主編電子工業(yè)電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 康華光主編高等教育.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .目錄1電路的基本原理 .11.1電路結(jié)構(gòu) .11.2高頻小信號放大電路等效電路 .12主要性能指標(biāo)及測量方法 .32.1諧振頻率 .32.2電壓增益 .32.3通頻帶 .33計算參數(shù) .43.1設(shè)置靜態(tài)工作點 . .43.2計算諧振回路參數(shù) .44電路仿真與調(diào)試 .54.1電路仿真圖 .54.2調(diào)試方法與

4、注意事項 .64.3結(jié)果分析 .6參考文獻(xiàn) .9.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .1 電路的基本原理1.1 電路結(jié)構(gòu)如圖所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號單級調(diào)諧回路諧振放大器，它不僅要放大高頻小信號，而且還要有一定的選頻作用，因此，晶體管的集成電極負(fù)載為LC 并聯(lián)諧振回路。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RB1 ， RB2 ，及 RE 決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。圖 1高頻小信號單級調(diào)諧回路諧振放大電路1.2 高頻小信號放大電路等效電路高頻小信號放大電路等效電路圖如下：.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 2諧振放大器的高頻等效電路晶體管的 4 個 y 參數(shù)分別為輸入導(dǎo)納gb ejcb ey iej

5、 cb e)1 rb b ( gb e輸出導(dǎo)納y oejc b c r b b g mj c b er b b ( g b ej c b e )1正向傳輸導(dǎo)納y fegmj cb e )1 rb b ( gb e反向傳輸導(dǎo)納j cb cyrej cb e )1 rb b (gb e式中， g m 為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流關(guān)系為gm I E mA s26g be 為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)及 I E 有關(guān)，其關(guān)系為gbe1 I E mA srbe26rb b 為基極電阻，一般為幾十歐姆；cb c 為集電極電容，一般為幾十皮法； cb e 為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。P1

6、為晶體管的集成電極接入系數(shù)，即p1 N1 N 2.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .P2為輸出變壓器 Tr o 的副邊與原邊的比，即p 2 N 3 / N 22 主要性能指標(biāo)及測量方法2.1 諧振頻率放大器的諧振回路諧振是所對應(yīng)的頻率f0 稱為諧振頻率。f 0 的表達(dá)1式為： f0LC2式中，L 為諧振回路電感線圈的電感量； C 為諧振回路的總電容 ,C 的22表達(dá)式為 C CP1 CoeP2 Cie 。 式中， C oe 為晶體管的輸出電容； Cie 為晶體管的輸入電容。LC 并聯(lián)回路諧振時，直流毫安表 mA的指示值為最小，電壓表 V2的指示值達(dá)到最大，且輸出波形無明顯失真。這時回路的諧振頻率就等于信

7、號發(fā)生器的輸出頻率。2.2電壓增益諧振回路諧振時所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AVO 稱為諧振放大器的電壓增益。2.3 通頻帶.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)AV 下降到諧振電壓放大倍數(shù)AVO的 0.707倍時所對應(yīng)的頻率圍稱為放大通頻帶BW ，其表達(dá)式為：BWf O 。式中， QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。Q L3 計算參數(shù)3.1 設(shè)置靜態(tài)工作點取IEQmA， VEQ1.5V ，VCEQ7.5V ，則1REVEQI EQ1.5kRB 2VBQ6I BQVBQ6I CQ18.3k取標(biāo)稱值 18kRB1VCCVBQR

8、B 255.6KVBQ3.2 計算諧振回路參數(shù)I E mA38mSgmS26I EmA0.77 mSgb eS26下面計算 4 個 y 參數(shù)，yiegb ejwC b e0.96mS j1.5mSrb b ( gb bjwC b e )1因為 yieg ie jCie ，所以.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .gie 0.96 mSrie11kg ie1.5msCie23 pFyoejCb c rb b g mj Cb c0.06mS j 0.5mS1 rb b (g b ej C b e )因為 yoeg oej Coe ，所以goe0.06mSC oe0.5mS7 pFy feg m37mSj 4.

9、1mS1 r b b (g b ej C b e )故模 y fe37 24.12 mS37 mS 。先由下式計算求回路電容C155 .2 pF(2 f0 ) 2 L再求回路電容CC p12Coep22Cie53.3 pF取標(biāo)稱值 51pF求出輸出耦合變壓器 Tro 的原邊抽頭匝數(shù) N 1 及副邊匝數(shù) N 3 ，即 N 1 p1 N 2 5 匝 N 3 p2 N 2 5匝4 電路仿真與調(diào)試4.1 電路仿真圖將元件參數(shù)值進(jìn)行安裝。先調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點，然后再調(diào)諧振回路使其諧振。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .圖 3 高頻小信號放大器測試電路圖4.2 調(diào)試方法與注意事項調(diào)整靜態(tài)工作點，不加輸入信號，

10、將C1 的 左端接地，將諧振回路的電容 C 開路，這時用萬用表測量電阻R 兩端的電壓，調(diào)整電阻RB1 使EVBQ1.5V 。在放大器處于諧振狀態(tài)下測量各項技術(shù)指標(biāo)，若將這些指標(biāo)的測量值與設(shè)計要求相差較遠(yuǎn)，則根據(jù)它們的表達(dá)示進(jìn)行分析。如果電壓放大倍數(shù)AVO 較小，則可以通過調(diào)整靜態(tài)工作點Q或接入系數(shù) P1 使 AVO 增大或更換較大是晶體管。4.3 結(jié)果分析以下是利用 Multisim軟件仿真高頻諧振放大器電路的效果圖。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .輸入輸出波形：Auo=20lg(vo/vi)=20*lg(205.478/13)=24db=20db波特圖測試：諧振頻率 f0=10.67MHz.學(xué)習(xí)幫

11、手 .專業(yè)整理 .Bw=(11.104 10.201)MHZ=0.903MHz根據(jù)以上可知設(shè)計符合要求。5 心得體會為期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這兩周的時間我收獲了許多。剛開始拿到課題頭腦里毫無思緒，通過看書查資料，把一些知識弄清楚后，知道了電路的原理，同時對理論知識有了更深刻的理解：高頻小信號放大器的主要功能都是從接收的眾多電信號中 , 選出有用信號并加以放大 , 同時對無用信號 , 干擾信號 , 噪聲信號進(jìn)行抑制 , 以提高接收信號的質(zhì)量和抗干擾能力。仿真過程中也遇到了許多麻煩，首先不熟悉軟件的使用，找不到各種元件等，但我還是慢慢地摸索，漸漸的熟悉軟件的使用。在仿真的過程中，發(fā)現(xiàn)諧振頻率不

12、是 10.7MHz，相差較大；通頻帶寬也太窄，不符合要求，通過詢問老師，才恍然大悟，將 C 變成可變電容，通過調(diào)節(jié)電容使諧振頻率出現(xiàn)在 10.7MHz。每當(dāng)出現(xiàn)問題，老師都會根據(jù)理論分析：是什么導(dǎo)致了問題的出現(xiàn)，如通頻帶 B=f0/Q, 而諧振回路 R 值和 Q 相關(guān)，并一個可變電阻即可使通頻帶符合要求。聽了老師的指導(dǎo)，我懂得了要利用課堂所學(xué)理論知識調(diào)整電路，理論聯(lián)系實踐。在做課程設(shè)計的過程中，遇到困難的時候不要退縮，堅持下去就能成功。.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .參考文獻(xiàn)電子線路設(shè)計實驗測試謝自美主編華中科技大學(xué)出版高頻電子線路（第三版）高吉祥主編電子工業(yè)電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 康華光主編高等教育.學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .學(xué)習(xí)幫手 .專業(yè)整理 .電氣信息學(xué)院課程設(shè)計評分表評價項目優(yōu)良中及格差設(shè)計方案合理性與創(chuàng)造性（10%）開發(fā)板焊接及其調(diào)試完成情況* （ 10%）硬件設(shè)計或軟件編程完成情況（20%）硬件測試或軟件調(diào)試結(jié)果*