通信电子电路课程设计小信号放大器

通信电子线路课程设计-- 高频小信号谐振放大器

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目录

一、刖言 (3)

二、电路基本原理................................................. .3

三、主要性能指标及测量方法....................................... .5

1谐振频率 (7)

2、电压增益 (7)

3、通频带 (8)

4、矩形系数 (9)

四、设计方案 (10)

1设置静态工作点 (10)

2、计算谐振回路参数 (10)

3、电路图、仿真图和PCB图 (11)

五、电路装调与测试.......................................... ??13

六、心得体会................................................. ??14

七、参考文献............................................... ???15

一、前言高频调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现问题是自激震荡，同时频率选择和各级建阻抗匹配也恶化你难实现。

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设计在很早以前就已经成为了一种趋势，这类软件的问世也极大地提高了设计人员在机械、电子等行业的产品设计质量与效率。

通过《通信电子线路》的学习，使用Protel DXP 软件设计了一个高频小信号放大器。

二、电路的基本原理高频小信号放大器的功用就是五失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器。高频小信号放大器是通信电子设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。

如图所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单极单调谐回路 谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用， 因此，晶体管的集电极负载为LC 并联谐振回路，在高频情况下，晶 体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器射出信

号的频率或相位。晶体管的静态工作点电阻 R BI 、R B 2及R E 决定，其计 算方法与低频单管放大器相同。

放大器在谐振时的等效电路如图所示，晶体管的

4个y 参数分别为 输入导纳

y °e ： g ee ■ J 'C bc -r bb 9m 9 '.厂 (1 r bb g be ) j Qbe r bb g be + J^C b ，e 输出导纳

y ie ■ (1+h b g be ) + j^C bU% b 正向传输导纳

g m y fe (1 * r b "b g b "e ) + J C b e r b b 反向传输导纳

g b c J C b c y re - (1 + r b b g b e ) * j *"C b e r b*b

式中g m 为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为

g m ={I E }mA*S/26

+

谐振放大器的高频等效电路

晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流I E、电流放大系数有关外，还与工作角频率有关。晶体管手册中给出的分布参

数一般是在测试条件一定的情况下测得的如在条件下测的

3DG100C的y参数

g ie=i/rie=2mS g oe=1/roe=250mS |y fe|=40mS

C=12pF C oe=4pF |y fe|=350

如果工作条件发生变化，则上述参数值仅作参考。因此，高频电路的设计计算

一般采用工程估算方法。

如图所示等效电路中，p为晶体管的集电极接入系数，即

P l = N l/N2

式中，N2为电感L线圈的总匝数；P2为输出变压器T ro的副边与原边的匝数比，即

P2二N3/N2

式中，N3为副边的总匝数；g L为谐振放大器输出负载的电导，g L=1/G l c 通常小信号谐振放大器的下一级仍为晶体管谐振放大器，则g L将是下

一级晶体管的输出电导g ie2。

可见并联谐振回路的总电导：g ^ =p i A 2g oe +p2A 2g ie2+j 三、主要性能指标及测量方法

表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率 f 。、谐振 电压放大倍数A vo 、放大器的通频带BW 及选择性等，采用图所示的 测试电路可以粗略的测试各项指标， 若要求测量准确，必要是应采用 精度较高的高频测量仪器。图中输入信号Vs 由高频信号发生器提供， 高频电压表V i 、V 2分别用于测量放大器是 输入电压V i 与输出电压 V o 的值。直流毫安表mA 用于测量放大器的集电极电流i c 的值，示波 器监测负载RL 两端的输出波形。谐振放大器的各项性能指标

及测

量方法如下。 1谐振频率

放大器的谐振回路谐振是所对应的频率 f o 称为谐振频率。对于图 所示电，f 0

3 C+1/j 3 L+G 0

高频谐振放大器的测试电路

的表达式为：f°=1/2兀.LC 式中，L为谐振回路电感线圈的电感量； 6为谐振回路的总电容 Q

的表达式为C= 8-p i A2C oe-p2A2C ie 式中，C oe为晶体管的输出电容；C ie为晶体管的输入电容。

谐振频率f o的测量步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为f o,输出电压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变C或电感线

圈L的磁芯位置使回路谐振。LC并联回路谐振时，直流毫安表mA 的指示值为最小，电压表V2的指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这是回路的谐振频率就等于信号发生器的输出频率。

由于分布参数的影响，有时谐振回路的输出电流的最小值与输出电压的最大值不一定同时出现，这时视电压表的指示值达到最大时的状态为谐振回路处于谐振状态。如用扫频仪测量谐振放大器是否谐振，应使电压谐振曲线的峰值出现周期规定的谐振频率点f o。

2、电压增益

放大器是谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数A vo称为谐振放大器

的电压增益。A vo的表达式为：A vo = -V o/V i = -p i p2y fe/g^

要注意的是，y fe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V。与输入电压V i的相位差为(180+ ? f e)。只有当工作频率较低时，? f e=0 , V o与V i的相位差才等

于180.

A ov 的测量电路如图所示，测量条件是放大器的谐振回路处于

谐振状态，当回路谐振时分别记下输出端电压表V2的读数V。及输入

端电压表V i的读数V i,则电压放大倍数A vo由下式计算：