高頻諧振放大電路設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 2012 屆 ）題 目 高頻諧振放大電路學(xué) 院 物理與電子工程學(xué)院專 業(yè) 電子信息工程班 級(jí) 08電子信息工程（2）班學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 朱濤 講師完成日期 2012年2月高頻諧振放大電路High-frequency resonance amplifier學(xué)生姓名： Student: 指導(dǎo)老師：朱濤 講師 Adviser: Lecturer Zhu Tao臺(tái)州學(xué)院物理與電子工程學(xué)院School of Physics & Electronics EngineeringTaizhou UniversityTaizhou, Zhejiang, China2012年2

2、月Feb 2012摘 要本設(shè)計(jì)主要由衰減器和三級(jí)由S9018等分立元件組成的LC諧振放大器組成。衰減器采用PI型電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證調(diào)整到40dB的衰減量。放大器的諧振頻率為15MHz，偏差為20KHz、增益可達(dá)86dB，此時(shí)矩形系數(shù)為6.2。放大器-3dB帶寬為700KHz，輸入電阻等于50歐姆。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了當(dāng)輸入信號(hào)為5mv，此時(shí)輸出電壓為0.5v，放大100倍，頻率為15MHz，波形無(wú)明顯失真。關(guān)鍵詞衰減器；LC諧振放大器；三極管s9018AbstractThis design is mainly by the attenuator and the three level by S

3、9018 and other discrete components LC resonant amplifier. Attenuator using PI type resistor network, and through experimental verification of adjustment to the 40dB attenuation. The resonant frequency of the amplifier for 15MHz, bias of 20KHz, gain of up to 86dB, the rectangle coefficient is 6.2. Am

4、plifier - 3dB bandwidth of 700KHz, input resistance equal to 50 ohms. Experimental validation of a when the input signal is 5mv, the output voltage of 0.5V, a magnification of 100 times, the frequency is 15MHz, waveform without significant distortionKey wordsAttenuator; LC resonant amplifier; Three

5、transistor s9018目 錄1. 引言12. 系統(tǒng)方案23系統(tǒng)理論分析與計(jì)算33.1 Pi型衰減器33.2放大電路43.3高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的原理分析73.3.1小信號(hào)調(diào)諧放大器主要特點(diǎn)73.3.2諧振頻率83.3.3 晶體管高頻小信號(hào)等效電路等分析方法93.3.4電容抽頭部分接入電路93.3.5單級(jí)調(diào)諧回路諧振放大器電路原理103.4多級(jí)放大器的設(shè)計(jì)原則104電路設(shè)計(jì)114.1系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)114.2 衰減器電路原理圖設(shè)計(jì)114.3 LC諧振放大器電路原理圖124.4電源125系統(tǒng)測(cè)試135.1 測(cè)試條件與儀器135.2 測(cè)試結(jié)果及分析145.3 數(shù)據(jù)誤差分析及改進(jìn)15參考文獻(xiàn)

6、16謝辭171. 引言20世紀(jì)末，電子通訊獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。在無(wú)線通信中，發(fā)射與接收的信號(hào)應(yīng)當(dāng)適合于空間傳輸。所以，被通信設(shè)備處理和傳輸?shù)男盘?hào)是經(jīng)過(guò)調(diào)制處理過(guò)的高頻信號(hào)，這種信號(hào)具有窄帶特性。而且，通過(guò)長(zhǎng)距離的通信傳輸，信號(hào)受到衰減和干擾，到達(dá)接收設(shè)備的信號(hào)是非常弱的高頻窄帶信號(hào)，在做進(jìn)一步處理之前，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)放大和限制干擾的處理。這就需要通過(guò)高頻小信號(hào)放大器來(lái)完成。這種小信號(hào)放大器是一種諧振放大器。高頻調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于通信系

7、統(tǒng)和其它無(wú)線電系統(tǒng)中，特別是在發(fā)射機(jī)的接收端，從天線上感應(yīng)的信號(hào)是非常微弱的，這就需要用放大器將其放大。高頻信號(hào)放大器理論非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際制作卻非常困難。其中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是自激振蕩，同時(shí)頻率選擇和各級(jí)間阻抗匹配也很難實(shí)現(xiàn)。 高頻小信號(hào)放大器是通信設(shè)備中常用的功能電路，它所放大的信號(hào)頻率在數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫。高頻小信號(hào)放大器的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的高頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，從信號(hào)所含頻譜來(lái)看，輸入信號(hào)頻譜與放大后輸出信號(hào)的頻譜是相同的。高頻小信號(hào)放大器的分類： 按元器件分為： 晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器、集成電路放大器;按頻帶分為： 窄帶放大器、寬帶放大器;按電路形式分為：?jiǎn)渭?jí)放大器、多級(jí)放大

8、器;按負(fù)載性質(zhì)分為：諧振放大器、非諧振放大器; 其中高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其它無(wú)線電系統(tǒng)中，特別是在發(fā)射機(jī)的接收端，從天線上感應(yīng)的信號(hào)是非常微弱的，這就需要用放大器將其放大。高頻信號(hào)放大器理論非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際制作卻非常困難。其中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是自激振蕩，同時(shí)頻率選擇和各級(jí)間阻抗匹配也很難實(shí)現(xiàn)。本文以理論分析為依據(jù)，以實(shí)際制作為基礎(chǔ)，用LC振蕩電路為輔助，來(lái)消除高頻放大器自激振蕩和實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的頻率選擇；另加其它電路，實(shí)現(xiàn)放大器與前后級(jí)的阻抗匹配。2. 系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由衰減器、放大模塊、主放大組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。2.1 衰減器的論證與選擇方案一：用PI型電阻衰

9、減。將15MHz正弦波輸入，顯示輸出端波形，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以達(dá)到40dB。方案二：用集成運(yùn)放AD603衰減。由于15MHz正弦波頻率太大，AD603在輸入為15MHz正弦波時(shí)，輸出的頻率卻不是15MHz,產(chǎn)生失真，而且噪聲干擾太大，放大倍數(shù)小于1。方案三：用變壓器衰減。由于繞變壓器太復(fù)雜，而且衰減不穩(wěn)定，故不采用。綜合以上三種方案，選擇方案一。2.2 放大模塊的論證與選擇方案一：用運(yùn)算放大器。由于運(yùn)算放大器的供電電源一般是5V，而3.6V供電很少，且輸入頻率15M太大，一般的放大器的的特征頻率沒(méi)那么大，經(jīng)過(guò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)頻率失真。方案二：用3DG12三極管。3DG12放大倍數(shù)一般30倍左右，實(shí)驗(yàn)所需

10、要的增益為60dB到80dB.方案三：用S9018三極管。9018帶寬足夠、電流放大系數(shù)較大且功耗低。綜合以上三種方案，選擇方案三。2.3 主放大的論證與選擇方案一：用MC1496PG集成芯片。由于集成芯片功耗大，而且對(duì)15M高頻率交流信號(hào)的放大倍數(shù)很小，而且易衰減，不穩(wěn)定。方案二：用9018三極管等分立元件構(gòu)成的LC諧振放大器。根據(jù)諧振回路的特性，諧振放大器對(duì)于靠近諧振頻率的信號(hào)，有較大的增益；對(duì)于遠(yuǎn)離諧振頻率的信號(hào)，增益迅速下降。諧振放大器不僅有放大作用，而且也起著濾波或選頻的作用。綜合考慮采用方案二。2.4 控制系統(tǒng)AGC的論證與選擇方案一：利用可增益集成芯片AD603。AD603的功耗

11、比較大，對(duì)于高頻信號(hào)放大的效果很差，而且易失真。方案二：通過(guò)控制三極管集電級(jí)電流Ic來(lái)調(diào)節(jié)其電流放大系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)AGC功能。綜合考慮采用方案二。3系統(tǒng)理論分析與計(jì)算3.1 Pi型衰減器圖1描繪了基本的Pi型衰減器以及它的設(shè)計(jì)方程。調(diào)整分流電阻R1和串聯(lián)電阻R3以滿足衰減值A(chǔ)=20 log(K)，同時(shí)提供與系統(tǒng)特性阻抗匹配的輸入輸出阻抗。當(dāng)PIN管工作在高于其截止頻率fc時(shí)，它可以用作為流控可變電阻。故可用三個(gè)PIN管代替Pi型電路中的固定電阻來(lái)構(gòu)造一個(gè)可變衰減器。3.2放大電路增加電信號(hào)幅度或功率的電子電路。應(yīng)用放大電路實(shí)現(xiàn)放大的裝置稱為放大器。它的核心是電子有源器件2，如電子管、晶體管等。

12、為了實(shí)現(xiàn)放大，必須給放大器提供能量。常用的能源是直流電源，但有的放大器也利用高頻電源作為泵浦源。放大作用的實(shí)質(zhì)是把電源的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號(hào)。輸入信號(hào)的作用是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號(hào)的變化重復(fù)或反映輸入信號(hào)的變化。現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，電信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)送、接收、變換和處理，幾乎都以放大電路為基礎(chǔ)。20世紀(jì)初，真空三極管的發(fā)明和電信號(hào)放大的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的階段。20世紀(jì)40年代末晶體管的問(wèn)世，特別是60年代集成電路的問(wèn)世，加速了電子放大器以至電子系統(tǒng)小型化和微型化的進(jìn)程。放大電路的基本形式有3種：共發(fā)射極放大電路，共基極放大電路和共集電極放大電路。在構(gòu)成多級(jí)放大器時(shí)，這幾種電路常常

13、需要相互組合使用。現(xiàn)代使用最廣的是以晶體管（雙極型晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管）放大電路為基礎(chǔ)的集成放大器。大功率放大以及高頻、微波的低噪聲放大，常用分立晶體管放大器。高頻和微波的大功率放大主要靠特殊類型的真空管，如功率三極管或四極管、磁控管、速調(diào)管、行波管以及正交場(chǎng)放大管等。放大電路的前置部分或集成電路元件變質(zhì)引起高頻振蕩產(chǎn)生咝咝聲，檢查各部分元件，若元件無(wú)損壞，再在磁頭信號(hào)線與地間并接一個(gè)1000PF0047伏的電容，咝咝聲若不消失，則需要更換集成塊。三極管放大電路一、共發(fā)射極放大電路2,3共發(fā)射極放大電路簡(jiǎn)稱共射電路，輸入端AA外接需要放大的信號(hào)源；輸出端BB外接負(fù)載。發(fā)射極為輸入信號(hào)ui和輸出

14、信號(hào)uo的公共端。公共端通常稱為“地”（實(shí)際上并非真正接到大地），其電位為零，是電路中其他各點(diǎn)電位的參考點(diǎn)，用“”表示。 1電路的組成及各元件的作用 （1）三極管VNPN管，具有放大功能，是放大電路的核心。 （2）直流電源VCC使三極管工作在放大狀態(tài)，VCC一般為幾伏到幾十伏。 （3）基極偏置電阻Rb它使發(fā)射結(jié)正向偏置，并向基極提供合適的基極電流（。Rb一般為幾十千歐至幾百千歐。 （4）集電極負(fù)載電阻Rc它將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集-射極之間電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。Rc的值一般為幾千歐至幾十千歐。 （5）耦合電容C1、C2又稱隔直電容，起通交流隔直流的作用。C1、C2一般為幾微法至幾十微法

15、的電解電容器，在聯(lián)結(jié)電路時(shí)，應(yīng)注意電容器的極性，不能接錯(cuò)。 2放大電路的靜態(tài)分析3靜態(tài)是指放大電路沒(méi)有交流輸入信號(hào)（ui=0）時(shí)的直流工作狀態(tài)。靜態(tài)時(shí)，電路中只有直流電源VCC作用，三極管各極電流和極間電壓都是直流值，電容C1、C2相當(dāng)于開路，其等效電路如圖6-22所示，該電路稱為直流通路。 對(duì)放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析的目的是為了合理設(shè)置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)（用Q表示），即靜態(tài)時(shí)電路中的基極電流IBQ、集電極電流ICQ和集-射間電壓UCEQ的值，防止放大電路在放大交流輸入信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的非線性失真。 三極管工作于放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，這時(shí)UBEQ基本不變，對(duì)于硅管約為0.7V，鍺管約為0.3V。 3放大

16、電路的性能指標(biāo)分析電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻是放大電路的三個(gè)主要性能指標(biāo)，分析這三個(gè)指標(biāo)最常用的方法是微變等效電路法，這是一種在小信號(hào)放大條件下，將非線性的三極管放大電路等效 三、功率放大電路 1功率放大電路3,4的基本概念功率放大電路的任務(wù)是輸出足夠的功率，推動(dòng)負(fù)載工作，例如揚(yáng)聲器發(fā) 聲、繼電器動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。功率放大電路和電壓放大電路都是利用三極管的放大作用將信號(hào)放大，不同的是功率放大電路以輸出足夠的功率為目的，工作在大 信號(hào)狀態(tài)，而電壓放大電路的目的是輸出足夠大的電壓，工作在小信號(hào)狀態(tài)。 功率放大電路應(yīng)滿足以下要求3： （1）輸出功率足夠大為了獲得較大的輸出信號(hào)電壓和電流，往往

17、要求三極管工作在極限狀態(tài)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮到三極管的極限參數(shù)PCM、ICM和U(BR)CEO。 （2）效率高所謂效率是指功率放大電路向負(fù)載輸出的信號(hào)功率與直流電源提供的功率之比。功率放大電路在輸出信號(hào)功率的同時(shí)，晶體管本身也發(fā)熱損耗功率，稱為管耗。顯然，為了提高效率，應(yīng)盡量減小管耗。 （3）非線性失真小功率放大電路在大信號(hào)的工作狀態(tài)，很容易產(chǎn)生非線性失真，因此需要采取措施，減小非線性失真。 2互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 （1）雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路4雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路簡(jiǎn)稱OCL電路，V1管和V2管為參數(shù)特性對(duì)稱一致的NPN和PNP管，它們的基極連在一起作為輸入端，發(fā)射極連在一起直接接負(fù)

18、載RL。顯然，V1管和V2管均為射極輸出器接法。 （2）工作原理 靜態(tài)工作分析由于V1管和V2管的基極都未加偏置電壓，因此靜態(tài)時(shí)，兩管都不導(dǎo)通，靜態(tài)電流為零，管子工作在截止區(qū)，電源不供給功率。由于電路對(duì)稱，因此發(fā)射極電位為零，負(fù)載上無(wú)電流。 動(dòng)態(tài)工作分析設(shè)輸入信號(hào)為正弦電壓ui，如圖6-30a所示。在正半周時(shí)，V1管發(fā)射結(jié)正 偏導(dǎo)通，V2管發(fā)射結(jié)反偏截止，由+VCC提供的電流ic1經(jīng)V1管流向負(fù)載，在負(fù)載RL上獲得正半周輸出電壓uo。同理，在負(fù)半周時(shí)，V1管發(fā)射結(jié)反偏 截止，V2管發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，由-VCC提供的電流ic2從-VCC端經(jīng)負(fù)載流向V2管，在RL上獲得負(fù)半周輸出電壓uo?？梢?，在u

19、i的整個(gè)周期 內(nèi)，V1管和V2管輪流導(dǎo)通，相互補(bǔ)充，從而在RL上得到完整的輸出電壓uo，故稱為補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。 由于V1管和V2管均為射極輸出器接法，因此uoui， 交越失真及其消除方法在上述電路中，V1管和V2管的基極都未加偏置電壓，靜態(tài)時(shí) UBE=0。由于三極管有一死區(qū)電壓，當(dāng)ui小于死區(qū)電壓時(shí)，兩管均不導(dǎo)通，輸出為零，只有當(dāng)ui增加到大于死區(qū)電壓時(shí)，管子才導(dǎo)通，因此，當(dāng)輸入正弦電 壓ui時(shí)，在輸出電壓uo的正負(fù)半周交接處出現(xiàn)失真， 3集成功率放大電路簡(jiǎn)介 集成功率放大電路是將功率放大電路中的各個(gè)元件及其聯(lián)線制作在一塊半導(dǎo)體芯片上的整體。它具有體積小、重量輕、可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，

20、因此在收錄機(jī)、電視機(jī)及伺服放大電路中獲得廣泛應(yīng)用。 四、多級(jí)放大電路簡(jiǎn)介 實(shí)際應(yīng)用中，放大電路的輸入信號(hào)都是很微弱的，一般為毫伏級(jí)或微伏級(jí)。為獲得推動(dòng)負(fù)載工作的足 夠大的電壓和功率，需將輸入信號(hào)放大成千上萬(wàn)倍。由于前述單級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)通常只有幾十倍，所以需要將多個(gè)單級(jí)放大電路聯(lián)結(jié)起來(lái)，組成多級(jí)放大 電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行連續(xù)放大。 多級(jí)放大電路6,7中，輸入級(jí)用于接受輸入信號(hào)。為使輸入信號(hào)盡量不受信號(hào)源內(nèi)阻的影響，輸入級(jí)應(yīng)具 有較高的輸入電阻，因而常采用高輸入電阻的放大電路，例如射極輸出器等。中間電壓放大級(jí)用于小信號(hào)電壓放大，要求有較高的電壓放大倍數(shù)。輸出級(jí)是大信號(hào)功 率放大級(jí)，用以輸出

21、負(fù)載需要的功率。 多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式及特點(diǎn)在多級(jí)放大電路中，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)結(jié)方式稱為耦合。級(jí)間耦合時(shí)應(yīng)滿足以下要求：各級(jí)要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；信號(hào)能從前級(jí)順利傳送到后級(jí)；各級(jí)技術(shù)指標(biāo)能滿足要求。3.3高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的原理分析3.3.1小信號(hào)調(diào)諧放大器主要特點(diǎn)1 頻率較高中心頻率一般在幾百kHz到幾百M(fèi)Hz頻帶寬（2f0.7）在幾khz到幾十MHz2 小信號(hào)信號(hào)較小，所以工作在線性范圍內(nèi)(甲類 放大器)3.3.2小信號(hào)調(diào)諧放大器質(zhì)量指標(biāo)(1) 增益：（放大系數(shù)）(2) 通頻帶放大器的電壓增益下降到最大值的0.7（即1/2）倍時(shí)，上、下限頻率之間的頻率范圍稱為放大器的通頻帶，用B=2

22、f0.7表示。也稱為3dB帶寬。(3) 選擇性從各種不同頻率信號(hào)的總和（有用的和有害的）中選出有用信號(hào)，抑制干擾信號(hào)的能力稱為放大器的選擇性。選擇性常采用矩形系數(shù)和抑制比來(lái)表示。 矩形系數(shù)：表示與理想濾波特性的接近程度。 抑制比：表示對(duì)某個(gè)干擾信號(hào)fn的抑制能力，用dn表示。4) 工作穩(wěn)定性：指放大器的工作狀態(tài)(直流偏置)、晶體管參數(shù)、電路元件參數(shù)等發(fā)生可能的變化時(shí)，放大器的主要特性的穩(wěn)定。5）噪聲系數(shù)與低頻放大器一樣，選頻放大器的輸出噪聲也來(lái)源于輸入端和放大電路本身。通常用信噪比來(lái)表示噪聲對(duì)信號(hào)的影響，電路中某處信號(hào)功率與噪聲功率之比稱信噪比。信噪比越大，信號(hào)質(zhì)量越好。噪聲系數(shù)是用來(lái)反映電路

23、本身噪聲大小的技術(shù)指標(biāo)。其定義為輸入信號(hào)的信噪比與輸出信號(hào)的信噪比的比值。噪聲系數(shù)越接近于1，說(shuō)明放大器的抗噪能力越強(qiáng)，輸出信號(hào)的質(zhì)量越好。3.3.3諧振頻率放大器調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱為放大器的諧振頻率，理論上，對(duì)于 LC 組成的并聯(lián)諧振電路，諧振頻率 的表達(dá)式為：式中，L 為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；C 為調(diào)諧回路的總電容。諧振頻率的測(cè)試方法：放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率 稱為放大器的諧振頻率，可以用掃頻儀測(cè)出電路的幅頻特性曲線，另外，也可以通過(guò)點(diǎn)頻法改變輸入信號(hào)頻率，得到輸出增益隨頻率變化的幅頻特性曲線，電壓諧振曲線的峰值即對(duì)應(yīng)諧振頻率點(diǎn) 。3.3.4 晶體管高頻小信號(hào)等效電

24、路等分析方法高頻小信號(hào)放大器7由于輸入信號(hào)幅值小，可以認(rèn)為晶體管工作在線性區(qū)，經(jīng)常采用有源線性四端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。如圖2-1，2-2 所示，Y 參數(shù)等效電路和混合等效電路是描述晶體管高頻小信號(hào)下工作狀況的重要模型。 圖2-1混合等效電路圖 圖 2-2 y參數(shù)等效電路Y參數(shù)等效電路與混合等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換，用混合參數(shù)表示的 Y 參數(shù)3.3.5電容抽頭部分接入電路 圖2-3 接入系數(shù)： 3.3.5單級(jí)調(diào)諧回路諧振放大器電路原理 圖 2-4 單級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器圖 2-4 是一個(gè)單級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器8的原理圖，理論上分析，諧振時(shí)電壓增益：放大器的增益可用帶寬表示為： 其中單調(diào)諧放大器的選擇性用

25、矩形系數(shù)來(lái)表示為：3.4多級(jí)放大器的設(shè)計(jì)原則多級(jí)放大器時(shí)，必須處理好各項(xiàng)指標(biāo)之間的矛盾，包括合理地選擇電路形式，半導(dǎo)體器件類型和諧振回路的參數(shù)。為了減少級(jí)數(shù)和簡(jiǎn)化電路9，一般都采用增益較大的共發(fā)電路。電路形式鎖定以后，根據(jù)對(duì)增益的要求和每級(jí)放大器可能達(dá)到的穩(wěn)定增益，確定放大器的級(jí)數(shù)。然后根據(jù)通頻帶和選擇性的要求，確定選用諧振電路的形式和諧振回路的個(gè)數(shù)。 多級(jí)放大器13中的每級(jí)增益都受到最大穩(wěn)定增益的限制。為了保證多級(jí)小信號(hào)調(diào)諧放大器穩(wěn)定地工作，一般采取如下措施：（1）選用 Cbc 小的晶體管，或采用減小 Cbc 影響的電路，如采用中和電路，共發(fā)共基組合電路等。 （2）采用增加插入損耗（回路上并

26、聯(lián)電阻），增加失配損耗（適當(dāng)?shù)幕芈凡孱^）或減小靜態(tài)工作點(diǎn)電流等方法降低放大器的增益，使它低于單級(jí)的最大穩(wěn)定增益。 （3）避免由于電源內(nèi)阻，引線分布參數(shù)等外部因素引起放大器工作的不穩(wěn)定，因此應(yīng)加強(qiáng)各級(jí)電源饋電的濾波去耦，電路布線時(shí)注意導(dǎo)線的走線方向，高頻地電位點(diǎn)采用就近接地，級(jí)間利用地線隔離等。 （4）在發(fā)射極回路上串接負(fù)反饋電阻，電阻阻值一般在 200 以下。常用的一些電路，如電視接收機(jī)的圖像中頻放大電路 34 級(jí)，增益 40dB 以上，從電路結(jié)構(gòu)上，多采用共射共基混合連接電路，另外也可以選用集成寬帶放大電路和具有相應(yīng)選頻特性的窄帶濾波器構(gòu)成諧振放大電路。4電路設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)總

27、體框圖如圖3.1所示。圖4-1 系統(tǒng)總體框圖4.2 衰減器電路原理圖設(shè)計(jì)圖3-2 衰減器子系統(tǒng)框圖 4.3 LC諧振放大器電路原理圖圖1 LC諧振放大器子系統(tǒng)框圖4.4電源電源由直流穩(wěn)壓源提供+5v。4.5 電路分析1 由于實(shí)驗(yàn)室提供信號(hào)是0.5v，而需要的輸入信號(hào)是5mv，所以需要衰減100倍，通過(guò)Pi衰減器來(lái)實(shí)現(xiàn)；得到的輸出信號(hào)就是我們需要的輸入信號(hào)5mv；2 將得到的輸入信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大，先通過(guò)一個(gè)電容c1，通交流隔直流，然后進(jìn)入一個(gè)共射放大電路；圖1中,C1,C2為耦合電容,耦合就是起信號(hào)的傳遞作用,電容器能將信號(hào)信號(hào)從前級(jí)耦合到后級(jí),是因?yàn)殡娙輧啥说碾妷翰荒芡蛔?在輸入端輸入交流信號(hào)

28、后,因兩端的電壓不能突變因,輸出端的電壓會(huì)跟隨輸入端輸入的交流信號(hào)一起變化,從而將信號(hào)從輸入端耦合到輸出端。但有一點(diǎn)要說(shuō)明的是,電容兩端的電壓不能突變,但不是不能變。在圖1中各個(gè)電阻的設(shè)定則取決于靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置，靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce接近于電源電壓的一半, 這是為了使信號(hào)正負(fù)能有對(duì)稱的變化空間,在沒(méi)有信號(hào)輸入的時(shí)候,即信號(hào)輸入為0,假設(shè)Uce為電源電壓的一半,我們當(dāng)它為一水平線,作為一個(gè)參考點(diǎn)。當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí),則Ib增大,Ic電流增大,則電阻R2的電壓U2=IcR2會(huì)隨之增大,Uce=VCC-U2,會(huì)變小。U2最大理論上能達(dá)到等于VCC,則Uce最小會(huì)達(dá)到0V,這是說(shuō),在輸入信增加時(shí),U

29、ce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.同理,當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí),則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓U2=IcR2會(huì)隨之減小,Uce=VCC-U2,會(huì)變大。在輸入信減小時(shí),Uce最大變化是從1/2的VCC變化到VCC。這樣,在輸入信號(hào)一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時(shí),Uce以1/2VCC為準(zhǔn)的話就有一個(gè)對(duì)稱的正負(fù)變化范圍,所以一般圖1靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce接近于電源電壓的一半。為了電路的穩(wěn)定性，采用了分壓配置電路，在這電路中直流電源為+5v，由于諧振頻率是15Mhz，電容采用0.01uF，由公式得到L=0.112H;一般R7取100300，我選擇R8=300歐，R6=10歐；有一個(gè)電流要估算

30、的,就是流過(guò)R1的電流了,一般取值為Ib的10倍左右,取0.0006A。則R1=4.9V/0.00068K R2=0.9V/0.0006A=1.5K;考慮到實(shí)際上的值可能遠(yuǎn)大于100,所以R2的實(shí)際取值為4.7K。三極管則選用s9018，所以我選擇R4=2k，在加上一個(gè)滑動(dòng)變阻器10k 來(lái)調(diào)節(jié)，R5則為1.5K；綜上所述 我選擇的元器件為 R4=2k，R7=10k，R5=1.5k,C1=0.01uF,C2=0.01uF,C5=0.01uF,R6=10歐,R8=300歐；3 將在C2出得到的信號(hào)輸入第二級(jí)放大模塊，第二級(jí)放大模塊與第一級(jí)放大模塊一樣，都是放大10倍，所以選用的元器件相同；4 在C

31、3出得到的信號(hào)就是我們所需的信號(hào)，即放大100倍，中心頻率為15Mhz的信號(hào)。5系統(tǒng)測(cè)試5.1 測(cè)試條件與儀器測(cè)試條件：檢查多次，硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無(wú)誤，硬件電路保證無(wú)虛焊。測(cè)試儀器：模擬示波器、數(shù)字示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、高頻信號(hào)發(fā)生器、頻率特性測(cè)試儀5.2 測(cè)試結(jié)果及分析1測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù))輸入信號(hào)頻率輸出信號(hào)頻率5mv15Mhz0.5v15Mhz此實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)基本符合所需要求。2測(cè)試結(jié)果(波形)波形雖然有一定誤差，但基本符合實(shí)驗(yàn)要求。5.3 數(shù)據(jù)誤差分析及改進(jìn)上述數(shù)據(jù)以及波形存在一定誤差，這是由于多種元素造成的，但基本能達(dá)到要求，如果需要在進(jìn)一步，需要注意以下幾點(diǎn)：1 需要添加電容來(lái)濾波；2 做電路板時(shí)需要覆銅來(lái)減低干擾；3 儀器的精密度要提升； 4 計(jì)算時(shí)要更精確 更周密；參考文獻(xiàn)1 白城師范學(xué)院學(xué)報(bào)J 2011年05期 2 韓敬東, 半導(dǎo)體器件與基本放大電路M 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010-03 105-1793 房國(guó)志, 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M 國(guó)防工業(yè)出版社, 2007-07-01 36-654 孫成林，楊曉劍 電子線路M 北京理工大學(xué)出版社2009-8-1 45-565 朱代先, 高頻電路原理及應(yīng)用M 西安電子科技大學(xué)出版社2011年9月 56-896 胡斌, 電子線路學(xué)習(xí)