電子仿真報告分解

1、大連理工大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)報告課程名稱：電子系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部專業(yè)：電子信息工程班級：電子1302學(xué) 號：201302023學(xué)生姓名： 李安妮2015年 12月 2日混頻器及中頻放大器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笤O(shè)計(jì)一個混頻器，共包括四級，第一級為產(chǎn)生高頻小信號放大電路，第二 級為本地振蕩器，第三級為混頻器，第四級為中頻放大器。其中各級的具體設(shè)計(jì)要求如下：第一級：輸入信號為幅值為60mV的正弦波，諧振頻率在12.5Mhz,放大倍數(shù)不小于20dbo第二級：本地振蕩器產(chǎn)生頻率為10. 8Mhz的正弦波，頻率可調(diào)，幅值不小于IVo第三級：級聯(lián)之后混頻器輸出第一級與第二級差值頻率的正弦

2、（1.7Mhz）, 允許有毛刺。第四級：中頻放大器增益不小于20db,級聯(lián)之后輸出第三級頻率的正弦波。全部采用12V直流供電，誤差在允許范圍在5%以內(nèi)。二、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容1、高頻小信號放大電路小信號并聯(lián)諧振放大器的負(fù)載為LC并聯(lián)回路，直接與管子的輸出阻抗相連, 利用LC諧振回路的放大及選頻特性，得到一定頻率和放大倍數(shù)的信號。其電 路原理圖如下：2、本地振蕩器晶體振蕩電路有兩種類型，即并聯(lián)型和串聯(lián)型。在串聯(lián)晶體振蕩電路中， 晶體起著高Q短路器的作用；而在并聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q電感器 的作用。在串聯(lián)諧振頻率點(diǎn)上，串聯(lián)在反饋支路上的高Q石英諧振器近乎短路, 此時，它實(shí)際上就是一個考畢茲振蕩

3、器。因此，設(shè)計(jì)串聯(lián)晶體振蕩電路，就是 設(shè)計(jì)一個振蕩頻率接近晶體標(biāo)稱頻率的LC振蕩器，振蕩回路的L、C元件值很 容易由振蕩頻率來確定。此外，串聯(lián)晶體振蕩電路的調(diào)節(jié)非常方便，可先將晶 體用短路線代替，將三點(diǎn)式振蕩電路調(diào)諧在晶體的串聯(lián)諧振頻率點(diǎn)附近，然后 拿走短路線將晶體接入電路即可。設(shè)計(jì)容易、調(diào)節(jié)方便是選擇串聯(lián)型晶體振蕩 電路的主要原因。在電路結(jié)構(gòu)方面，克拉潑電路或西勒電路性能較好，選用克 拉潑電路。匕、R2. Rw、R4構(gòu)成偏置電路，與R?一起為晶體管提供 靜態(tài)工作 點(diǎn)，Rw可調(diào)使放大器工作點(diǎn)連續(xù)可調(diào)。C4為高頻旁路電容，并與R2一起構(gòu) 成自給偏置。Cs耦合電容，隔直流通交流。C1、C2和可變電

4、容C3、L組成振 蕩回路。振蕩頻率/。=襄11 1 1 =+ + % C3 C2 + G + c。因?yàn)镚、比較大,并且C? «+ C,振蕩頻率主要由C3、決定，調(diào)節(jié) C3可改變頻率，大大減小晶體管的輸出電容C。、g以及輸入電容c,對振蕩頻率f 的影響。因此小電容C3的加入使晶體管與諧振回路實(shí)現(xiàn)了松耦合，提高了頻率 穩(wěn)定性。3、晶體管混頻器如上圖，混頻器共用四種組態(tài)，圖(b)電路，由于是基極輸入、發(fā)射極注入 型，輸入信號和本振信號相互影響小，不易產(chǎn)生頻率牽引，但要求輸入的本振 功率大，不過通常所需功率也不是很大，本振電路完全可以供給，所以選擇圖 (b)電路。4、中頻放大器中頻放大器原理

5、與高頻小信號放大器原理相同，只需改變諧振回路并聯(lián)電 容和電感的參數(shù)，使其諧振在需要的頻率上即可。三、主要儀器設(shè)備名稱型號主要性能參數(shù)電子計(jì)算機(jī)DELL, Windows 7Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E7400 2. 80GHz 2. 00G 內(nèi)存電路分析軟件Multisiml2. 0提供多種電路分析方法及虛擬儀器設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)步驟及操作方法1、高頻小信號放大器電路圖如下:第一級輸出對三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行直流分析VariableOperating point value1V(vbl)944.7083 m2V(vcl)12,000003V(vel)339.29996 m

6、交流分析結(jié)果如下:交流分析頡率(HZ)由上圖可以看出，當(dāng)可變電容調(diào)到50%時,諧振頻率在12.496Mhz,滿足設(shè)計(jì)需要。電路輸出波形如下:示波骸-xscn器件清單如下:器件名稱所在庫屬性電阻R1GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 500電阻R2GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 4. 7k電阻R3GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 3. 3k電阻R4GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Re

7、sistance (R) ： Ik滑動變阻器R5GROUP:BASIC, FAMILY:POTENTIOMETER阻值 Resistance (R) ： 50K三極管Q1GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJTJJPN2N2221A可變電容C5GROUP:BASIC, FAMILY:VARIABLE.CAPACITORlOOpF電容C1GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C2GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C3GROUP:BASIC,F

8、AMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C4GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor): l(hiF電感L1GROUP:BASIC, FAMILY: INDUCTOR電感(Inductor) ： 220uH變壓器TIGROUP:BASIC, FAMILY:transformer3uH2、本地振蕩器電路圖如下:XFC1Q2C6 100nF2N2221A輸出信號波形為:撅率計(jì)數(shù)器XFCL如果改變電容器的值，將可變電感調(diào)到59蛤則輸出信號的頻率變?yōu)?近要計(jì)數(shù)翡-XFC19.448 MHZ上升K降|周期交流1直流靈頌度(

9、RMS)觸發(fā)電平意麥信號壓縮比：16器件清單如下:器件名彌所在庫屬性電阻R6GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 4. 7k電阻R7GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 10k電阻R8GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 500電阻R9GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： IkR10三極管Q2GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N22

10、21A可變電容C5GROUP:BASIC, FAMILY:VARIABLE.CAPACITO RlOOpF電容C6GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C7GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOOpF電容C8GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOOpF電容C9GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： 51pF電容CIOGROUP:BASIC, FAMILY: CAP

11、ACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C11GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOuF電感L2GROUP:BASIC, FAMILY: INDUCTOR電感(Inductor) ： 220uH可變電感L3GROUP:BASIC, FAMILY:VARIABLE.INDUCTORlOuH3、混頻器電路圖如下:XSC3三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)如下:直流工作點(diǎn)分析VariableOperating point valueiV(vb3)491.20848 m2V(vc3)12,000003V(ve3)1.88417 m二、三級級聯(lián)之

12、后，混頻器輸出波形如下:從上圖可以看出，混頻器輸出信號的頻率為l.6Mh,滿足設(shè)計(jì)要求.但由于 輸出波形中還存在其他頻率的波，所以輸出波形帶有毛刺，這中狀況在波形經(jīng) 過中頻放大之后會有所改變。器件清單如下：器件名稱所在庫屬性電阻R12GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 10k電阻R13GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 4. 7k電阻R14GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 500電阻R15GROUP:BASIC,

13、FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 3. 3k滑動變阻器RUGROUP:BASIC, FAMILY:POTENTIOMETER阻值 Resistance (R) ： 100K三極管Q3GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJTJPN2N2221A可變電容C16GROUP:BASIC, FAMILY:VARIABLE.CAPACITOR300pF電容C12GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor): IOxiF電容C13GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor

14、) ： 0. luF電容C15GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： IpF電容C14GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOpF電感L4GROUP:BASIC, FAMILY: INDUCTOR電感(Inductor) ： 220uH變壓器T2GROUP:BASIC, FAMILY:transformer50uH4、中頻放大器電路圖如下:100nFVCC第四圾輸出XMM42300pF Key”2N2221A3 至41?T C18±10OnF四級級聯(lián)之后輸出波形如下:此時的波形

15、已經(jīng)基本上不含有其他頻率的分量，所以形狀比笫三級要好得多。這一級的諧振頻率應(yīng)該為笫一級與第二級的頻率之差，本設(shè)計(jì)中取l.6Mhz, 滿足設(shè)計(jì)要求。和第三級輸出波形比較，可計(jì)算出放大倍數(shù)為30倍 改變可變電容的值，可以改變諧振頻率。單級的交流分析如下;當(dāng)可變電容調(diào)到60%時，交流分析如下:光標(biāo)xl yix2 y2 d.x dy dy/dx 1/ix1.0000 -216.72501.6206M -13.49871.62061-f 203.2263 125.4015p 617.0535a當(dāng)可變電容調(diào)到50%時，交流分析如下：交流分析10010k1M頻率(Hz)100M10CV(19 1)光標(biāo)客-2

16、00-螞。:1.9953M-13.8341.0000-216.7250-1.99S3M-203.0416101.7619U-501.1875n100M1M頻率(Hz)可以看出，il 器件清單如7手振頻率滿足設(shè)計(jì)要求。;：器件名稱所在庫屬性dy/dx 1/dx電阻R16GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 500電阻R17GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 4. 7k電阻R18GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： 10k電

17、阻R20GROUP:BASIC, FAMILY:RESISTOR阻值 Resistance (R) ： lk滑動變阻器R19GROUP:BASIC, FAMILY:POTENTIOMETER阻值 Resistance (R) ： 50K三極管Q4GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可變電容C21GROUP:BASIC, FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR300pF電容C19GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C20GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACI

18、TOR電容(Capacitor) ： l(hiF電容C17GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電容C18GROUP:BASIC, FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor) ： lOOnF電感L5GROUP:BASIC, FAMILY: INDUCTOR電感(Inductor) ： 220uH變壓器T3GROUP:BASIC, FAMILY:transformer50uH本設(shè)計(jì)中四級級聯(lián)時使用的是多頁+全局連接器，下面對笫四級輸出進(jìn)行瞬態(tài)分 析，結(jié)果如下：可以看出，在本振的波形沒有穩(wěn)定之前，中頻放大的輸出也是不

19、穩(wěn)定的，當(dāng)本振穩(wěn)定之后，中頻波形也穩(wěn)定了。注：以上分析方法中，交流分析的設(shè)置為:交詫分析頗率終物I輸比I分析選】頁I求和起始頻率(F5TART):1王雷為既以值(d)nz停止頻率(F5TOP):10GHz掃描類型；十倍頻程卷十倍頻程點(diǎn)數(shù)；10垂直刻度；分貝直流工作點(diǎn)分析設(shè)置如下：百疣工作總分析I輸出I分析選項(xiàng)|求和|SPICE選項(xiàng)。使用Multisim默認(rèn)值(U)使用自定義設(shè)孟j 。二)發(fā)他逸頃 最大點(diǎn)數(shù)W)：128COO用于分析的標(biāo)題E：巨流工作點(diǎn)12J開抬分析之前先執(zhí)行一致性檢查瞬態(tài)分析的設(shè)置為:嶙態(tài)分忻分析經(jīng)效|輸出|分析選須|求和初始條件自動確定初始條件起始時同(TSTART) ：0S結(jié)束時間(TSTOP) :lc-H)20|s囹晟大時間步長<TMAX>le420sSetting smollTMAX value will improve occurocyj however the simulation ume will increase.口設(shè)置初始時同步長55IFP) = I自動碉定初始條件S六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析從輸出的波形以及各種分析方法得到的結(jié)果來看，本設(shè)計(jì)可以基本上滿足 設(shè)計(jì)的要求，第一級的諧振頻率可以達(dá)到12. 5Mhz,放