第一篇：雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗(精)

實驗二 雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗

一、實驗?zāi)康? 1.進一步熟悉高頻電路實驗箱;2.熟悉雙調(diào)諧回路放大器幅頻特性分析方法;

二、預(yù)習(xí)要求: 1.復(fù)習(xí)諧振回路的工作原理;2.了解實驗電路中各元件作用;3.了解雙調(diào)諧回路諧振放大器與單調(diào)諧回路諧振放大器的異同之處。

三、實驗電路說明: 本實驗電路如圖 2-1所示。

圖 2-1

W、R1、R2和 Re1為直流偏置電路,調(diào)節(jié) W 可改變直流工作點。C2、C3、L1、C10、C9、L2構(gòu)成雙諧振回路, C7、C8為耦合電容。RL 為負(fù)載電阻。

四、實驗儀器: 1.雙蹤示波器 2.數(shù)字頻率計

3.實驗箱及單、雙調(diào)諧放大模塊

4、高頻信號發(fā)生器

五、實驗內(nèi)容和步驟: 1.測量雙調(diào)諧回路諧振放大器的頻率特性: 1撥動開關(guān) K1,選中 C7=8p;撥動開關(guān) K2至“ RL ”檔;2檢查無誤后接通電源;3高頻信號源輸出端接到雙調(diào)諧回路諧振放大器電路的輸入端 TP1,示波器接電路 輸出端 TP3;4使高頻信號源的正弦信號輸出幅度為 300mV 左右(峰峰值 ,輸出頻率在 8MHz ,反 復(fù)調(diào)節(jié) C2、C10、W 使雙調(diào)諧回路諧振放大器的輸出電壓幅度最大且波形不失真;5 以此時回路的諧振頻率 8MHz 為中心頻率,保持高頻信號源的信號

輸出幅度不變, 改變頻率由中心頻率向兩邊偏離, 測得在不同頻率時對應(yīng)的輸出電壓

表 2-1 選 C8=12pF,重復(fù)第 3---5 步的過程。

六、實驗報告要求: 1.畫出實驗電路的交流等效電路;2.整理各實驗步驟所得的數(shù)據(jù)和圖形, 繪制出雙調(diào)諧回路接不同耦合電容時的幅頻特 性和通頻帶,分析原因;3.比較單、雙調(diào)諧回路的優(yōu)缺點。4.談?wù)剬嶒灥男牡皿w會。

第二篇：實驗一 小信號調(diào)諧（單、雙調(diào)諧）放大器實驗

實驗一

高頻小信號調(diào)諧放大器實驗

一、實驗?zāi)康?.掌握小信號調(diào)諧放大器的基本工作原理；

2.掌握諧振放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算；

3.了解高頻小信號放大器動態(tài)范圍的測試方法；

二、實驗原理

（一）單調(diào)諧放大器

小信號諧振放大器是通信機接收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。其實驗單元電路如圖1-1（a）所示。該電路由晶體管Q1、選頻回路T1二部分組成。它不僅對高頻小信號進行放大，而且還有一定的選頻作用。本實驗中輸入信號的頻率fS＝12MHz?；鶚O偏置電阻W3、R22、R4和射極電阻R5決定晶體管的靜態(tài)工作點?？勺冸娮鑇3改變基極偏置電阻將改變晶體管的靜態(tài)工作點，從而可以改變放大器的增益。

表征高頻小信號調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)Av0，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1來表示）等。

放大器各項性能指標(biāo)及測量方法如下：

1.諧振頻率

放大器的調(diào)諧回路諧振時所對應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1（a）所示電路（也是以下各項指標(biāo)所對應(yīng)電路），f0的表達式為

式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；

為調(diào)諧回路的總電容，的表達式為

式中，Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容；P1為初級線圈抽頭系數(shù)；P2為次級線圈抽頭系數(shù)。

諧振頻率f0的測量方法是：

用掃頻儀作為測量儀器，測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點f0。

2.電壓放大倍數(shù)

放大器的諧振回路諧振時，所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。AV0的表達式為

式中，為諧振回路諧振時的總電導(dǎo)。要注意的是yfe本身也是一個復(fù)數(shù)，所以諧振時輸出電壓V0與輸入電壓Vi相位差不是180o

而是為180o+Φfe。

AV0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用高頻電壓表測量圖1-1（a）中輸出信號V0及輸入信號Vi的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計算：

AV0

=

V0

/

Vi

或

AV0

=

lg

(V0

/Vi)

dB

3.通頻帶

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)AV0的0.707倍時所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為

BW

=

2△f0.7

=

f0/QL

式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的關(guān)系為

0.7

BW

0.1

2△f0.1

圖1-2

諧振曲線

上式說明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。

通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)AV0然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓VS不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-2所示。

可得：

通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時又能提高放大器的電壓增益，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。

4.選擇性——矩形系數(shù)

調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時來表示，如圖1-2所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1

AV0時對應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707

AV0時對應(yīng)的頻率偏移之比，即

Kv0.1

=

2△f0.1/

2△f0.7

=

2△f0.1/BW

上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調(diào)諧回路的諧振放大器。可以通過測量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)Kv0.1。

*（二）雙調(diào)諧放大器

雙調(diào)諧放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點。雙調(diào)諧回路諧振放大器是將單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路改用雙調(diào)諧回路。其原理基本相同。

1.電壓增益為

2.通頻帶

BW

=

2△f0.7

=

fo/QL

3.選擇性——矩形系數(shù)

Kv0.1

=

2△f0.1/

2△f0.7

=

三、實驗步驟

（一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗

1.根據(jù)電路原理圖熟悉實驗板電路，并在電路板上找出與原理圖相對應(yīng)的的各測試點及可調(diào)器件（具體指出）。

2.按下面框圖（圖1-3）所示搭建好測試電路。

圖1-3

高頻小信號調(diào)諧放大器測試連接框圖

注：圖中符號表示高頻連接線

3.打開小信號調(diào)諧放大器的電源開關(guān)，并觀察工作指示燈是否點亮，紅燈為+12V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈。(以后實驗步驟中不再強調(diào)打開實驗?zāi)K電源開關(guān)步驟)

4.調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點：

在不加輸入信號時用萬用表（直流電壓測量檔）測量電阻R4兩端的電壓（即VBQ）和R5兩端的電壓（即VEQ），調(diào)整可調(diào)電阻W3，使VeQ＝4.8V，記下此時的VBQ、VEQ，并計算出此時的IEQ＝VEQ

/R5。

5.按下信號源和頻率計的電源開關(guān)，此時開關(guān)下方的工作指示燈點亮。

6.調(diào)節(jié)信號源“RF幅度”和“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使輸出端口“RF1”和“RF2”輸出頻率為12MHz的高頻信號。將信號輸入到2號板的J4口。在TH1處觀察信號峰-峰值約為50mV。

7.調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振在輸入信號的頻率點上：

將示波器探頭連接在調(diào)諧放大器的輸出端即TH2上，調(diào)節(jié)示波器直到能觀察到輸出信號的波形，再調(diào)節(jié)中周磁芯使示波器上的信號幅度最大，此時放大器即被調(diào)諧到輸入信號的頻率點上。

8.測量電壓增益Av0

在調(diào)諧放大器對輸入信號已經(jīng)諧振的情況下，用示波器探頭在TH1和TH2分別觀測輸入和輸出信號的幅度大小，則Av0即為輸出信號與輸入信號幅度之比。

9.測量放大器通頻帶

對放大器通頻帶的測量有兩種方式，其一是用頻率特性測試儀（即掃頻儀）直接測量；

其二則是用點頻法來測量：即用高頻信號源作掃頻源，然后用示波器來測量各個頻率信號的輸出幅度，最終描繪出通頻帶特性，具體方法如下：

通過調(diào)節(jié)放大器輸入信號的頻率，使信號頻率在諧振頻率附近變化（以20KHz或500KHz為步進間隔來變化），并用示波器觀測各頻率點的輸出信號的幅度，然后就可以在如下的“幅度－頻率”坐標(biāo)軸上標(biāo)示出放大器的通頻帶特性。

輸出幅度

頻率

10.測量放大器的選擇性

描述放大器選擇性的的最主要的一個指標(biāo)就是矩形系數(shù)，這里用Kr0.1和Kr0.01來表示：

式中，為放大器的通頻帶；和分別為相對放大倍數(shù)下降至0.1和0.01處的帶寬。用第9步中的方法，我們就可以測出、和的大小，從而得到和的值

注意：對高頻電路而言，隨著頻率升高，電路分布參數(shù)的影響將越來越大，而我們在理論計算中是沒有考慮到這些分布參數(shù)的，所以實際測試結(jié)果與理論分析可能存在一定的偏差。另外，為了使測試結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)使儀器的接地盡可能良好。

*（二）雙調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗

雙調(diào)諧小信號放大器的測試方法和測試步驟與單調(diào)諧放大電路基本相同，只是在以下兩個方面稍作改動：

其一是輸入信號的頻率應(yīng)改為465KHz（峰－峰值200mV）；

其二是在諧振回路的調(diào)試時，對雙調(diào)諧回路的兩個中周要反復(fù)調(diào)試才能最終使諧振回路諧振在輸入信號的頻點上，具體方法是，按圖1-3連接好測試電路并打開信號源及放大器電源之后，首先調(diào)試放大電路的第一級中周，讓示波器上被測信號幅度盡可能大，然后調(diào)試第二級中周，也是讓示波器上被測信號的幅度盡可能大，這之后再重復(fù)調(diào)第一級和第二級中周，直到輸出信號的幅度達到最大，這樣，放大器就已經(jīng)諧振到輸入信號的頻點上了。

11.同單調(diào)諧實驗，做雙調(diào)諧實驗，并將兩種調(diào)諧電路進行比較。

四、實驗報告要求

1．寫明實驗?zāi)康摹?/p>

2．畫出實驗電路的直流和交流等效電路。

3．計算直流工作點，與實驗實測結(jié)果比較。

4．整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。

五、實驗儀器

1.高頻實驗箱

1臺

2.雙蹤示波器

1臺

3.萬用表

1塊

4.掃頻儀（可選）

1臺

第三篇：高頻小信號諧振放大器

高頻小信號諧振放大器實訓(xùn)電路

高頻小信號諧振放大器實訓(xùn)電路

高頻小信號諧振放大器的輸入、輸出波形圖 高頻小信號諧振放大器實訓(xùn)電路

高頻小信號諧振放大器的幅頻特性曲線

第四篇：高頻小信號單調(diào)諧振放大器

摘 要

本次電子線路設(shè)計對高頻調(diào)諧小信號放大器，LC振蕩器，高頻功放電路設(shè)計原理作了簡要分析，研究了各個電路的參數(shù)設(shè)置方法。并利用其它相關(guān)電路為輔助工具來調(diào)試放大電路，解決了放大電路中經(jīng)常出現(xiàn)的自激振蕩問題和難以準(zhǔn)確的調(diào)諧問題。同時也給出了具體的理論依據(jù)和調(diào)試方案，從而實現(xiàn)了快速、有效的分析和制作高頻放大器，振蕩器和功放電路。

高頻小信號諧振放大電路是將高頻小信號或接收機中經(jīng)變頻后的中頻信號進行放大，已達到下級所需的激勵電壓幅度。LC振蕩器的作用是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號源。高頻功放的作用是以高的效率輸出最大的高頻功率。三部分都是通信系統(tǒng)中無線電收發(fā)信機所用到的技術(shù)，所以在現(xiàn)實生活中具有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高頻小信號放大器；LC振蕩器；高頻功放電路；放大電路

I

ABSTRACT

The electronic circuit design of high-frequency tuned small-signal amplifier, LC oscillator, high-frequency power amplifier circuit design principles briefly analyzed to study the various circuit parameters to set methods.And to use other related tools to debug the circuit for the auxiliary amplifier circuit solve the amplifier circuit that often appear in self-oscillation problems and difficult to accurately tuning problems.Also given in detail the theoretical basis and debug programs in order to achieve a rapid, effective analysis and production of high-frequency amplifiers, oscillator and power amplifier circuits.High-frequency small-signal amplification circuit is the resonant frequency small-signal or a receiver through the frequency of IF signals, after amplification, has reached the lower the required excitation voltage amplitude.The role of the LC oscillator is to generate a standard signal source.The role of high-frequency power amplifier's efficiency is the largest high-frequency power output.Three parts are the communication systems used by the radio transceiver technology, so in real life, with a fairly wide range of applications.Key words: high-frequency small-signal amplifier;LC oscillator;high-frequency power amplifier circuit;amplifier circuit II

目 錄 設(shè)計任務(wù)與總體方案………………………………………………………………1 1.1設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………………… 1 1.2總體方案簡述……………………………………………………………… 2 2 電路的基本原理……………………………………………………………………3 2.1電路的基本原理………………………………………………………3 2.2 主要性能指標(biāo)及測試方法……………………………………………5 3 電路的設(shè)計與參數(shù)的計算…………………………………………………………8 3.1電路的確定…………………………………………………………………8 3.2參數(shù)計算……………………………………………………………………8 4 電路的仿真………………………………………………………………………10 4.1 電路仿真……………………………………………………………………10 5實物的制作與調(diào)試………………………………………………………………12 5.1元件的焊接…………………………………………………………………12 5.2電路板的調(diào)試………………………………………………………………12 結(jié)束語………………………………………………………………………………13 致謝…………………………………………………………………………………14 參考文獻……………………………………………………………………………15 附錄 A電路原理圖………………………………………………………………16 附錄B PCB圖………………………………………………………………………17 附錄C 實物圖…………………………………………………………………… 18 附錄D 元器件清單…………………………………………………………………19 設(shè)計任務(wù)與總體方案

1．1 設(shè)計任務(wù)

一．設(shè)計要求

要求有課程設(shè)計說明書，并制作出實際電路。

二．技術(shù)指標(biāo)

已知條件：電源電壓VCC??12V，負(fù)載電阻RL?1K?。

。主要技術(shù)指標(biāo)：中心頻率

f0?10MHz，電壓增益Au??35dB(56倍)三．實驗儀器設(shè)備

高頻信號發(fā)生器

數(shù)字存儲示波器

無感起子

數(shù)字萬用表

1臺 1臺 1把 1臺 1臺 12V直流穩(wěn)壓電源

1.2 總體方案簡述

高頻小信號放大器是通信設(shè)備中常用的功能電路，它所放大的信號頻率在數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫。高頻小信號放大器的功能是實現(xiàn)對微弱的高頻信號進行不失真的放大，從信號所含頻譜來看，輸入信號頻譜與放大后輸出信號的頻譜是相同的。

高頻小信號放大器的分類：

按元器件分為：晶體管放大器、場效應(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：單級放大器、多級放大器;按負(fù)載性質(zhì)分為：諧振放大器、非諧振放大器;其中高頻小信號調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其它無線電系統(tǒng)中，特別是在發(fā)射機的接收端，從天線上感應(yīng)的信號是非常微弱的，這就需要用放大器將其放大。高頻信號放大器理論非常簡單，但實際制作卻非常困難。其中最容易出現(xiàn)的問題是自激振蕩，同時頻率選擇和各級間阻抗匹配也很難實現(xiàn)。本文以理論分析為依據(jù)，以實際制作為基礎(chǔ)，用LC振蕩電路為輔助，來消除高頻放大器自激振蕩和實現(xiàn)準(zhǔn)確的頻率選擇；另加其它電路，實現(xiàn)放大器與前后級的阻抗匹配。

高頻小信號放大器的功用就是無失真的放大某一頻率范圍內(nèi)的信號。最常用的是窄帶放大器，它是以各種選頻電路作負(fù)載，兼具阻抗變換和選頻濾波功能。對高頻小信號放大器的基本要求是：（1）增益要高，即放大倍數(shù)要大。

（2）頻率選擇性要好，即選擇所需信號和抑制無用信號的能力要強，通常用Q值來表示，其頻率特性曲線如圖1.2．1所示,帶寬BW=f2-f1= 2Δf0.7，品質(zhì)因數(shù)Q=fo/2Δf0.7.（3）工作穩(wěn)定可靠，即要求放大器的性能盡可能地不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，內(nèi)部噪聲要小，特別是不產(chǎn)生自激，加入負(fù)反饋可以改善放大器的性能。反饋導(dǎo)納對放大器諧振曲線的影響如圖1.2．2所示。

圖1．2．1頻率特性曲線 圖1．2．2反饋導(dǎo)納對放大器諧振曲線的影響

（4）前后級之間的阻抗匹配，即把各級聯(lián)接起來之后仍有較大的增益，同時，各級之間不能產(chǎn)生明顯的相互干擾。電路的基本原理

2.1 電路基本原理

圖2．1．1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管小信號調(diào)諧回路諧振放大器。它不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此，晶體管的集電極負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)會影響放大器的輸出信號的頻率或相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RB1和RB2以及RE決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。

圖2．1．1

放大器在諧振時的等效電路如圖2．1．2所示，晶體管的4個y參數(shù)分別如下：

輸入導(dǎo)納：

(2-1)輸出導(dǎo)納：(2-2)正向傳輸導(dǎo)納：(2-3)反向傳輸導(dǎo)納： 式中，(2-4)為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為：

（2-5）

為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)及

有關(guān)，其關(guān)系為

(2-6)為基極體電阻，一般為幾十歐姆；為集電極電容，一般為幾皮法；為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

圖2.1.2 晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作點的電流測試條件一定的情況下測得的。

圖2.1.2所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即

，電流放大系數(shù)有關(guān)外，還與工作角頻率w有關(guān)。晶體管手冊中給出了的分布參數(shù)一般是在(2-7)式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)；p2為輸出變壓器Tr0的副邊與原邊匝數(shù)比，即

(2-8)式中，N3為副邊總匝數(shù)。為諧振放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)。通常小信號諧振放大器的。下一級仍為晶體管諧振放大器，則將是下一級晶體管的輸入電導(dǎo)的表達式為 由圖2.1.2可見，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)

式中，為LC回路本身的損耗電導(dǎo)。

2.2主要性能指標(biāo)及測量方法

表征高頻小信號諧振放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率所示電路可以粗略測各項指標(biāo)。，諧振電壓放大系數(shù)Avo，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1），采用2.2.圖2.2.1 輸入信號輸入信號如下。

由高頻小信號發(fā)生器提供，高頻電壓表，分別用于測量與輸出信號的值。直流毫安表mA用于測量放大器的集電極電流兩端輸出波形。諧振放大器的性能指標(biāo)及測量方法的值，示波器監(jiān)測負(fù)載

1.諧振頻率

放大器的諧振回路諧振時所對應(yīng)的頻率

稱為諧振頻率。的表達式為：

(2-10)式中，L為諧振放大器電路的電感線圈的電感量；的表達式為：

(2-11)

式中，諧振頻率為晶體管的輸出電容；

為晶體管的輸入電容。，輸出電壓

為諧路的總電容，的測試步驟是，首先使高頻信號發(fā)生器的輸出頻率為為幾毫伏；然后調(diào)諧集電極回路即改變電容C或電感L使回路諧振。LC并聯(lián)諧振時，直流毫安表mA的指示為最?。ó?dāng)放大器工作在丙類狀態(tài)時），電壓表指示值達到最大，且輸出波形無明顯失真。這時回路諧振頻率就等于信號發(fā)生器的輸出頻率。

2.電壓增益

放大器的諧振回路所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱為諧振放大器的電壓增益.Avo的表達式為：

(2-12)的測量電路如圖2.2.1所示，測量條件是放大器的諧振回路處于諧振狀態(tài)。計算公式如下：

(2-13)

3.通頻帶

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)時所對應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為：

(2-14)的0.707倍 7

式中，為諧振放大器的有載品質(zhì)因素。

與通頻帶BW的關(guān)系為：

(2-15)分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)上式說明，當(dāng)晶體管確定，且回路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。

通頻帶的測量電路如圖2.2.1所示?？赏ㄟ^測量放大器的頻率特性曲線來求通頻帶。采用逐點法的測量步驟是：先使調(diào)諧放大器的諧振回路產(chǎn)生諧振，記下此時的與，然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持Vs不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Av，由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的頻率特性曲線如圖2.2.2所示：

圖2.2.2 由BW得表達式可知：(2-16)通頻帶越寬的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻帶，同時又能提高放大器的電壓增益，由式可知，除了選用調(diào)諧回路的總電容量。4.矩形系數(shù)

諧振放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1來表示，如圖2．2.2較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減少 8

所示，矩形系數(shù)Kr0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1Avo時對應(yīng)的頻率范圍與電壓放大倍數(shù)下降到0.707

時對應(yīng)的頻率偏移之比，即

(2-17)上式表明，矩形系數(shù)Kr0.1越接近1，臨近波道的選擇性越好，濾除干擾信號的能力越強?？梢酝ㄟ^測量圖3-2-2所示的諧振放大器的頻率特性曲線來求得矩形波系數(shù)Kr0.1。電路的設(shè)計與參數(shù)計算

3.1 電路的確定

電路形式如圖2.3.1所示。

圖2.3.1

3.2參數(shù)計算

靜態(tài)工作點的確定

由于設(shè)計要求中心頻率

f0?10MHz，電壓增益Au??35dB(56倍)，且電壓增益不是很大，選用晶體管9018在性能上可以滿足需要。晶體管選定后，根據(jù)高頻小信號諧振放大器應(yīng)工作于線性區(qū)，且在滿足電壓增益要求的前提下，IEQ應(yīng)盡量小些以減小靜態(tài)功率損耗。值得注意的是，IEQ變化會引起Y參數(shù)的變化。

這里采用IEQ等于1mA進行計算，看是否能滿足增益的需要，否則將進行調(diào)整。晶體管用9018，β=50。查手冊可知，9018在Vcegoe?200us?10VIE、?2mAgie時，?2860us，,coe?7pf，cie?19pf，yfe?45ms，yre?0.31ms。

(1)設(shè)置靜態(tài)工作點

由于放大器是工作在小信號放大狀態(tài)，放大器工作電流 ICQ一般在0.8－2mA 之間選取為宜。

設(shè)計電路中取:ICQ因為：VEQ?IEQ?ReVBQ?VEQ?VBEQ?1.5mA 任取合適的Re的值。

(2-18)(2-19)(2-20)VCEQ?VCC?VEQ R2而 IBQ?VBQ?ICQ?5~10??IBQ(2-21)?CC(2-22)?VBQ??R2VBQ因為：R1??V(2-23)則R1可用30kΩ電阻和100kΩ電位器串聯(lián),以便調(diào)整靜態(tài)工作點。

(2)計算諧振回路參數(shù)

根據(jù)要求應(yīng)由諧振頻率選取電感L，中心頻率即電容C6? 50pFfo?10MHz取電容為50pF,.L?1(2?f0)C?2由公式

得L2?5uH。

(2-24)

(3)確定輸入耦合回路及高頻濾波電容

高頻小信號諧振放大器的輸入耦合回路通常是 指變壓器耦合的諧振回路。由于輸入變壓器Tri原邊諧振回路與放大器諧振回路的諧振頻率相等，也可以直接采用電容耦合，高頻耦合電容一般選擇瓷片電容。

4電路的仿真與結(jié)果

4.1電路的仿真與結(jié)果

(1)利用MULTISIM繪制出如圖4.1.1所示的仿真實驗電路

圖4.1.1 仿真電路

(2)設(shè)置函數(shù)信號發(fā)生器的參數(shù)，如4.1.2圖所示。

圖4.1.2

（3）設(shè)置好參數(shù)后，打開仿真開關(guān)，從示波器上兩個通道觀察輸出波形以及與輸入信號的關(guān)系。如4.1.3圖所示。

圖4.1.3輸出波形

按照設(shè)計要求調(diào)節(jié)中周。利用儀器測得各指標(biāo)如下：

f0=10MHz Ａvo＝34dB 仿真數(shù)據(jù)分析：在誤差允許范圍里，仿真測量所得數(shù)據(jù)與理論值相等。

5實物的制作及調(diào)試

5.1 元件的焊接

經(jīng)過仿真后，根據(jù)原理圖將元件一一通過檢測之后焊接在面包板上，然后正確連上導(dǎo)線。

焊接之前一定要確定每個元件都要能正常工作，元件更不能接反，如可變電容的引腳，電位器三個腳中有效地兩個腳都必須事先了解后才接入電路，焊接好連號導(dǎo)線后，還必須要用萬用表確定線路是否連接好。焊接完成后，還要檢查是否有短路。

5.2 電路板的調(diào)試

先在實驗箱上調(diào)試出一個號。

調(diào)節(jié)可變電容和定位器可以調(diào)節(jié)頻率及放大倍數(shù)，當(dāng)調(diào)節(jié)可變電容或定位器頻率沒有變化時，很可能是晶體管壞了或者是某電容壞了，用萬用表測試并檢查電路，可以找出問題所在。如果信號的頻率偏大或偏小，可以調(diào)節(jié)可變電容或者可變電感使頻率達到10MHz。如果放大倍數(shù)太大或太小，可以調(diào)節(jié)定位器改變放大倍數(shù)，以達到要求的放大倍數(shù)。

若電路沒有問題，調(diào)節(jié)可變電容及定位器后，在輸出端可以得到一個頻率為10MHz左右，放大倍數(shù)為56倍左右的信正弦波號。

f0?10MHz，Vp?p?100mV的信號。再將電路板接通+12V的電源，并接入調(diào)試好的輸入信號，在顯示器上可以看到一個正弦波信

結(jié)束語

不知不覺本次課程設(shè)計已接近尾聲，通過這一課程設(shè)計，我掌握了獨立搜集資料、思考分析問題的能力和獨立學(xué)習(xí)的能力，使自己無論在今后的學(xué)習(xí)中還是工作中遇到困難的時候都能自己將其解決。同時，對書理論知識有了更深刻的了解。

完成這一課設(shè)后，我對高頻小信號放大器也有了更深刻地理解。高頻小信號放大器廣泛用于廣播,電視,通信,測量儀器等設(shè)備中.高頻小信號放大器可分為兩類:一類是以諧振回路為負(fù)載的諧振放大器;另一類是以濾波器為負(fù)載的集中選頻放大器.它們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,噪聲信號進行抑制,以提高接收信號的質(zhì)量和抗干擾能力.高頻小信號調(diào)諧放大器是高頻電子線路中的基本單元電路,主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。在本次課設(shè)中，我了解了高頻小信號放大器的特點： ① 放大小信號,晶體管工作在線性范圍內(nèi)(甲類放大器)② 信號的中心頻率一般在幾百kHz到幾百MHz,頻帶寬度在幾khz到幾十MHz,為頻帶放大器,故必須用選頻網(wǎng)絡(luò)。

在測試過程中，我不斷利用課堂所學(xué)理論知識調(diào)整電路，并最終實現(xiàn)設(shè)計目的過程使自己從另一個層面更形象地理解了理論，對于理論與實踐的關(guān)系也有了新的認(rèn)識。曾經(jīng)的學(xué)習(xí)只停留在書本上，但課程設(shè)計使我更充分的接觸到了實際。

致 謝

本次課程設(shè)計，能夠順利的完成，多虧老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。放大器的設(shè)計及制作在所有課題里是相對簡單的，但實際做起來并沒有我們想的那么容易。從原理圖與參數(shù)的設(shè)計到面包板的制作。我們遇到了很大的困難，特別是在參數(shù)設(shè)置時，相對低頻放大，高頻放大的參數(shù)設(shè)置要復(fù)雜的多，在使用MULTISIM進行仿真時，我們遇到了許多的問題，經(jīng)過我們組的成員共同努力，和同學(xué)們的交流和耐心的指導(dǎo)，我們才順利完成任務(wù)，在此我我們向他表示我們衷心的感謝。

課程設(shè)計的完成，還要感謝實驗室老師的耐心指導(dǎo)以及老師給我們提供的各種參考文獻，在老師的嚴(yán)格要求下，這次的實際操作讓我學(xué)到了很多從書本上學(xué)不到卻終身受益的知識，良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，端正的學(xué)習(xí)態(tài)度。這為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了良好的基礎(chǔ)，更好的去面對社會，適應(yīng)社會，在此，再次向老師獻上我們最真誠的謝意，“老師您辛苦了”！

在此特別感謝張松華老師一學(xué)期來對我們的的耐心教學(xué)及環(huán)環(huán)引導(dǎo)讓我們對高頻電子線路設(shè)計的學(xué)習(xí)變得生動有趣！

參考文獻

[1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2006 [2] 謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試(第三版)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006 [3] 邱光源.電路(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2011 [4] 胡宴如，耿蘇燕.高頻電子線路 [M].北京：高等教育出版社，2012

附錄A 電路原理圖

附錄B PCB圖

附錄C 實物圖

附錄D 元器件清單

元件名稱 元件大小 元件數(shù)量 電阻 62K 一個 電阻 33K 一個 電阻 50K 電阻 1K 電位器 10K 電位器 50K 電容 100nF 電容 10nF 電容 100pF 可變電容 30pF 電感 470uH 中周 三級管3DJ6 20

一個 一個 一個 一個 一個 三個 一個 一個 一個 一個 一個

第五篇：高頻小信號諧振放大器理論

2.2 總體方案簡述

高頻小信號放大器的功用就是無失真的放大某一頻率范圍內(nèi)的信號。按其頻帶寬度可以分為窄帶和寬帶放大器，而最常用的是窄帶放大器，它是以各種選頻電路作負(fù)載，兼具阻抗變換和選頻濾波功能。對高頻小信號放大器的基本要求是：

（1）增益要高，即放大倍數(shù)要大。

（2）頻率選擇性要好，即選擇所需信號和抑制無用信號的能力要強，通常用Q值來表示，其頻率特性曲線如圖-1所示,帶寬BW=f2-f1= 2Δf0.7，品質(zhì)因數(shù)Q=fo/2Δf0.7.（3）工作穩(wěn)定可靠，即要求放大器的性能盡可能地不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，內(nèi)部噪聲要小，特別是不產(chǎn)生自激，加入負(fù)反饋可以改善放大器的性能。

（4）阻抗匹配。

第三章

電路的基本原理及電路的設(shè)計

3.1 電路基本原理

圖3-1-1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管小信號調(diào)諧回路諧振放大器。它不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此，晶體管的集電極負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)會影響放大器的輸出信號的頻率或相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RB1和RB2以及RE決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。

圖3-1-1 放大器在諧振時的等效電路如圖3-1-2所示，晶體管的4個y參數(shù)分別如下：

輸入導(dǎo)納：

輸出導(dǎo)納：

正向傳輸導(dǎo)納：

反向傳輸導(dǎo)納： 式中，為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為：

為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)及有關(guān)，其關(guān)系為

為基極體電阻，一般為幾十歐姆；

為集電極電容，一般為幾皮法；為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

圖3-1-2

，電流放大系晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作點的電流數(shù)有關(guān)外，還與工作角頻率w有關(guān)。晶體管手冊中給出了的分布參數(shù)一般是在測試條件一定的情況下測得的。

圖3-1-2所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即

式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)；p2為輸出變壓器Tr0的副邊與原邊匝數(shù)比，即

式中，N3為副邊總匝數(shù)。

為諧振放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)。通常小信號諧振放

。大器的下一級仍為晶體管諧振放大器，則由圖3-1-2可見，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)

將是下一級晶體管的輸入電導(dǎo)的表達式為

式中，1.諧振頻率 為LC回路本身的損耗電導(dǎo)。

放大器的諧振回路諧振時所對應(yīng)的頻率稱為諧振頻率。的表達式為：

式中，L為諧振放大器電路的電感線圈的電感量；

為諧路的總電容，3 的表達式為：

式中，諧振頻率為晶體管的輸出電容；

為晶體管的輸入電容。，輸出電的測試步驟是，首先使高頻信號發(fā)生器的輸出頻率為壓為幾毫伏；然后調(diào)諧集電極回路即改變電容C或電感L使回路諧振。LC并聯(lián)諧振時，直流毫安表mA的指示為最?。ó?dāng)放大器工作在丙類狀態(tài)時），電壓表指示值達到最大，且輸出波形無明顯失真。這時回路諧振頻率就等于信號發(fā)生器的輸出頻率。

2.電壓增益

放大器的諧振回路所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱為諧振放大器的電壓增益.Avo的表達式為：的測量電路如圖3-2-1所示，測量條件是放大器的諧振回路處于諧振狀態(tài)。計算公式如下：

3.通頻帶

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)時所對應(yīng)的頻率范圍稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為： 的0.707倍

式中，為諧振放大器的有載品質(zhì)因素。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)與通頻帶BW的關(guān)系為：

上式說明，當(dāng)晶體管

確定，且回路總電容

為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。

通頻帶的測量電路如圖3-2-1所示?？赏ㄟ^測量放大器的頻率特性曲線來求通頻帶。采用逐點法的測量步驟是：先使調(diào)諧放大器的諧振回路產(chǎn)生諧振，記下此時的與，然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持Vs不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Av，由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的頻率特性曲線如圖3-3-2所示：

圖3-2-2 由BW得表達式可知：

通頻帶越寬的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻帶，同時又能提高放大器的電壓增益，由式可知，除了選用調(diào)諧回路的總電容量。4.矩形系數(shù)

較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減少

諧振放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1來表示，如圖3-2-2所示，矩形系數(shù)Kr0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1Avo時對應(yīng)的頻率范圍與電壓放大倍數(shù)下降到0.707

時對應(yīng)的頻率偏移之比，即

上式表明，矩形系數(shù)Kr0.1越接近1，臨近波道的選擇性越好，濾除干擾信號的能力越強?？梢酝ㄟ^測量圖3-2-2所示的諧振放大器的頻率特性曲線來求得矩形波系數(shù)Kr0.1。

3.3 電路的設(shè)計與參數(shù)計算

3.3.1 電路的確定

電路形式如圖3-3-1所示。

圖 3-3-1

3.3.2參數(shù)計算

已知參數(shù)要求與晶體管3DJ6參數(shù)。

(1)設(shè)置靜態(tài)工作點

取

IEQ=1mA, VEQ=1.5V, VCEQ=7.5V, 則

RE?VEQIEQ?1.5K?

RB2?VBQ6IBQ?VBQ??6ICQ?18.3K? ，取標(biāo)稱值18KΩ

RB1?VCC?VBQVBQRB2?55.6K?

RB1可用30kΩ電阻和100kΩ電位器串聯(lián),以便調(diào)整靜態(tài)工作點。

(2)計算諧振回路參數(shù) {gb?e}mS??{IE}mA?0.77mS

26?mV

{gm}mS?{IE}mA?38mS 26mV

下面計算4個y參數(shù)，yie?gb?e?j?Cb?e?0.96mS?j1.5mS

1?rb?b(gb?e?j?Cb?e)

因為yie?gie?j?Cie, 所以

gie?0.96mS，rie?11.5mS?1k?，Cie??2.2pF gie?

yoe?j?Cb?crb?bgm?j?Cb?c?0.06mS?j0.5mS

1?rb?b(gb?e?j?Cb?e)

因為yoe?goe?j?Coe，所以

goe?0.06mS，Coe?

yfe?0.5mS??7pF

gm?37mS?j4.1mS

1?rb?b(gb?e?j?Cb?e)

故模

|yfe|?372?4.12mS?37mS

回路總電容為

C??

再計算回路電容

2C?C??p1Coe?p2Cie?53.3pF，取標(biāo)稱值51pF

1?52.2pF

(2?f0)2L輸出耦合變壓器Tr0的原邊抽頭匝數(shù)N1及副邊匝數(shù)N3,即

N1?p1N2?5匝，N3?p2N2?5匝

(3)確定輸入耦合回路及高頻濾波電容

高頻小信號諧振放大器的輸入耦合回路通常是 指變壓器耦合的諧振回路。由于輸入變壓器Tri原邊諧振回路與放大器諧振回路的諧振頻率相等，也可以直接采用電容耦合，高頻耦合電容一般選擇瓷片電容

⑴在無信號輸入，僅有直流激勵的情況下用電流表測量三極管發(fā)射極極電流，測得IEQ約為1mA。

⑵接入信號發(fā)生器，觀察示波器輸入輸出波形，按照設(shè)計要求調(diào)節(jié)中周。利用儀器測得各指標(biāo)如下：

f0=10MHz Ａvo＝34dB 仿真數(shù)據(jù)分析：在誤差允許范圍里，仿真測量所得數(shù)據(jù)與理論值相等。

4.2電路的安裝與測試

將上述設(shè)計的元器件參數(shù)值按照圖2-1所示電路進行安裝。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。

調(diào)整靜態(tài)工作點的方法是，不加輸入信號（Vi=0），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Re兩端的電壓，調(diào)整電阻Rb1使Veq=1.5V(Ie=1mA)。記下此時電路的Rb1值及靜態(tài)工作點Vbq、Vceq、Veq、及Ieq。

調(diào)諧振回路使其諧振的方法是，按照圖5-1所示的測試電路接入高頻電壓表V1、V2，直流毫安表mA及示波器。再將信號發(fā)生器的輸出頻率置于fi=10MHZ，輸出電壓Vi=5mV。為避免諧振回路失諧引起的高反向電壓損壞晶體管，可先將電源電壓+Vcc降低，如使+Vcc=+6V。調(diào)輸出耦合變壓器的磁芯使回路諧振，即電壓表V2的指示值達到最大，毫安表mA為最小且輸出波形無明顯失真。回路處于諧振狀態(tài)后，再將電源電壓恢復(fù)至+12V。

實驗數(shù)據(jù)：

f0=9.7MHz Ａvo＝28dB

數(shù)據(jù)分析：

在誤差允許范圍內(nèi)，中心頻率的理論值與實際值一致，在放大器處于諧振狀態(tài)下，電壓放大倍數(shù)Avo放大倍數(shù)與理論值有一定的差距，導(dǎo)致誤差的原因有如下幾點：

（1）實物的實際值與理論值有一定的差距。如電阻電容的理論值與標(biāo)稱值不一致，并且電阻電容的標(biāo)稱值也有一定的誤差。

（2）由于分布參數(shù)的影響，晶體管手冊中給出的分布參數(shù)一般都是在測試條件一定 的情況下測得的。且分布參數(shù)還與靜態(tài)工作電流及電流放大系數(shù)有關(guān)。放大器的 各項技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求后的元器件參數(shù)值與設(shè)計計算值有一定的偏離。（3）性能指標(biāo)參數(shù)的測量方法存在一定的誤差。如在調(diào)諧過程中，我們通過直接觀察波形的輸出值的大小來確定電路是否調(diào)諧。這樣調(diào)諧頻率的測量值存在誤差的同時，放大倍數(shù)的測量值也會產(chǎn)生誤差。

（4）實驗儀器設(shè)備的老化等也會導(dǎo)致電路調(diào)試過程中出現(xiàn)一定的誤差。

（5）由于工作頻率較高，高頻小信號放大器容易受到外界各種信號的干擾，特別是射頻干擾。通常采取的措施是把放大器裝入金屬屏蔽盒內(nèi)（屏蔽盒與地線應(yīng)接觸良好）。但電路調(diào)試環(huán)境條件有限。