低噪声放大电路设计
低噪声放大器
我们用的是搞电子迁移率晶体管ATF54143芯片进行低噪放的设计。设计目标：
工作频率2.4~2.5G ISM频段，此频段( 2.4~2.4835GHz)主要是开放给工业，科学、医学，三个主要机构使用。
噪声系数NF<0.7
增益Gain>15
驻波比VSWRin<1.5,VSWRout<1.5
设计制作：
安装晶体管器件，器件已经给大家。进入ADS主界面，
按上图操作，
找到并选中器件，安装。工程自动生成，可见下图
可以打开原理图看一下，其实就是此晶体管的封装。
再新建一个工程，名称随意，添加library，按照以下步骤：
选择add library definition file这个按钮，寻找一下刚才生成的工程的路径，进入寻找lib.defs
新建的工程里面也就添加了一个atf54143_dt，在此工程也就可以使用这个晶体管了。
新建原理图，图标，按照下图选择所需器件，右键单机，选择
place component，即可在原理图画出器件。
按下图画出原理图
可在中直接输入名称来超找器件，器件名称即
比较淡的可看作器件名，输入即可得到器
件。比如输入TERM，即可得到以前看到过的阻抗。
连接好器件后设置参数，DC_FET参数参数含义依次为起始栅极电压，终极栅极电压，栅电流值的采样点数目，初始漏-源电压，终止漏-源电压，漏-源电压值的采样点数目。
选择displaytemplate，按下按钮，选择参数
OK后记得到上一级界面按下ADD键，即添加了模版。
点击开始仿真，得到ATF54143的直流特性图。
从ATF54143的数据手册中可以读出其偏置电流曲线，
Fmin 接近最小值，增益大约为16.3dB ，满足设计要求。那么晶体管的直流工作点就设为V 3=ds V ，mA 20=ds I 。 画偏置电路：
新建一个原理图，按照下图画出原理图。器件找寻方法见上文。
再按照上图设置好元器件参数。
选择
选中其中的选项，输入晶体管的直流工
作点Vdd=5V，Vds=3V，Ids=20mA。（ATF54143的封装上有两个栅极，每个栅极电流为20mA,相加就是40mA）如图：
点击design按钮，出现偏执网络的设置，
共有三种网络可以选择，这里选择第一种。
OK后可以通过选中DA_FETBias1，单击来看偏置子电路。
记下你们自己电阻的值，后面要用。
添加一个DC器件，然后进行仿真，仿真结束后执行
可以看到仿真结果。
仿真结果只是一个参考。数值不一定要相等。
这里看Vds=3V，Id=40mA，不过我做出来Vds=3.11V，Id=37.7mA，误差有点大了……
然后可以画一个偏执电路原理图，原理图如下：
以后所有的原理图中，偏置电阻都要要从新改一下，数值为刚才在偏
置网络中记下的电阻的值。
稳定性分析：
新建原理图，按照给出的图画出原理图：（记得改偏置电阻）
顺手把参数设置一下，StabFact,MaxGain,DC几个器件不用设置了。参数设好后运行。
分两次添加MaxGain1和Stabfact1两条曲线。
得到最大增益和稳定系数K的曲线。
这里我的最大增益为19.811dB，稳定系数为0.897，小于1，而只有系数大于1时才是稳定，所以不稳定。使用负反馈可以让系统稳定，
在这里我们在源极添加小电感作为负反馈。
仿真出来的结果如下图所示，不过稳定性还是小于1，继续更改电感
具体情况而定，不是一个确定的值，只做参考。
接下来把DC_Feed改成实际器件。
选用的是murata的电容和电阻，器件已有，添加如方法和上次添加
晶体管方法一样，注意路径不能有中文名。
添加好后看原理图就多了一个器件组。
在这里我们用LQG18和GRM18代替DC_Feed。
连接好的电路如下：
更改murata电容电感的值，双击器件就可以修改
联电感值为22nH，旁路电容为10pF，分装都是0603。
运行的话还要加入一个器件，用于murata 的仿真。
最后的到的仿真结果为：
此时的低频部分已经稳定。
这里我们将晶体管源极的两个电感换成微带线。 计算公式如下：r
Z L
l ε081.11=
，其中L 为电感值，Z0为特征阻抗，这里用的PCB 板是FR4射频板。此处的l 为英寸，换算毫米为1英寸=25.4毫米。
设微带线宽为0.5mm ，特征阻抗为85.150700ohm ，可用linecalc 计算。 最后计算出l 为0.672mm ，工业生产中没有小数点后三位的精度，所以取0.7mm
再放入一个msub 并设置：
得到的仿真结果：
最大增益和稳定系数都还可以。符合要求。
使用GRM18替换DC_block再进行仿真，电容为22pF。得到仿真结果：
增益和稳定性都还可以。此时以全换成了真实器件。
在这里要注意电容方向别搞反了。
仿真噪声系数需要在S参数设置对话框把计算噪声的功能打开。双击，勾选calculate noise
进行仿真，添加曲线NFmin 看图可以看出4.95GHz时，噪声系数最小。
在出来结果的窗口中选择中的Eqn，分别输入
第一句：即返回值是前面定义的m1的频率，即2.45GHz
第二句：返回噪声系数圆
第三句：返回增益圆
接下来选择，在plot trace & attributes中，先选好equations选项
然后再加入GaCircle和circleData。可得出一下图形：
其中m2是LNA有最大增益时的输入端阻抗，此时增益为15.856dB
M4是最小的噪声系数，这里是0.57633dB
要在噪声系数和增益之间权衡一个数。对于低噪放而言，首先考虑噪声，则输入阻抗为Z0*（0.299-j0.293）。Z0为50ohm。
先要取其共轭进行匹配，即Z0*（0.299+j0.293）。
添加Smith圆图匹配工具，DA_SmithChartMatch_cell_3，最终原理图为：
设置参数
在amplifier中选择Smith Chart Utility:
进入后直接OK，出现Smith Chart Utility
音频小信号功率放大
摘要 本次电路设计课题是音频小信号放大电路，它属于模拟电路课程设计，所以实验中就需要用到大量的模拟电路知识。对于音频小信号放大电路它是由两级放大电路组成，第一部分是运用到了两级负反馈放大电路，旨在放大电压，第二部分OCL功率放大电路采用复合三极管，目的放大电路电流。两部分放大电路的设计根本目的就是为了将小信号放大为一个大信号而不失真。失真这是设计音频放大电路中的一个难点，电路的巧妙设计可以有效的避免失真，电容的运用是解决失真的关键。
目录 1 选题背景 (2) 1．1 指导思想 (2) 1．2 方案论证 (2) 1．3 基本设计任务 (2) 1．4 发挥设计任务 (2) 1．5电路特点 (3) 2 电路设计 (3) 2.1 总体方框图..................................... 错误！未定义书签。 2.2 工作原理 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 第一级—输入信号放大电路 (4) 3.2 NE5532简要说明................................. 错误！未定义书签。 3.3 第二级—功率放大电路........................... 错误！未定义书签。 3.4 直流信号过滤电路 (6) 4 原理总图 (7) 5 元器件清单 (7) 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果） (7) 6.1 仿真检查 (8) 6.1.1第一级仿真检查 (8) 6.1.2第二级仿真检查 (9) 6.2 通前电检查 (10) 6.3 通电检查 (10) 6.3.1第一级电路检查 (10) 6.3.2第二级电路检查 (10) 6.3.3完整电路检查 (10) 6.4 结果分析 (10) 7 小结 (10) 8 设计体会及今后的改进意见 (11) 8.1 体会 (11) 8.2 本方案特点及存在的问题 (11) 8.3 改进意见 (11) 参考文献 (12)
设计一个射频小信号放大器[1]要点
射 频 课 程 设 技 论 文 院系：电气信息工程学院 班级：电信2班 姓名：贾珂 学号：541101030211
1射频小信号放大器概述 射频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。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，所谓小信号,一是信号幅度足够小,使得所有有源器件(晶体三极管,场效应管或IC)都可采用二端口Y参数或线性等效电路来模型化;二是放大器的输出信号与输入信号成线性比例关系.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。 小信号放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为：单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;. 小信号谐振放大器除具有放大功能外,还具有选频功能,即具有从众多信号中选择出有用信号,滤除无用的干扰信号的能力.从这个意义上讲,高频小信号谐振放大电路又可视为集放大,选频一体,由有源放大元件和无源选频网络所组成的高频电子电路.主要用途是做接收机的高频放大器和中频放大器. 其中射频小信号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。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。2电路的基本原理 图2-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单级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输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻R b1、R b2及Re决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
语音放大器的设计(全面)
电子电工教学基地 实 验 报 告 实验课程：模拟电路实验及仿真实验名称：语音放大电路的设计设计人员： 完成日期： 2012年6月27日
0、引言在电子电路中，输入信号常常受各种因素的影响而含有一些不必要的成份（即干扰），或者输入信号是不同频率信号混合在一起的信号，对前者应设法将不必要的成份衰减到足够小，而后者应设法将需要的信号提取出来。而且随着社会的发展，在我们的日常生活中也经常会出现一系列的问题：如在检修各种机器设备的时候，我们要根据故障设备的异常声来寻找故障，这种异常的声响的频谱覆盖面往往很广；同时另外的一种情况我们在打电话的时候，有时往往因声音或干扰太大而难以听清对方的声音，这时我们就需要一种既能放大语音信号又能降低外来噪声的仪器。而且语音放大电路目前的运用很广泛：适用于很多的家用电器上面的运用。例如：便携式收音机、对讲机等很多方面的运用。为了达到这样的一个目的，我们就要考虑到设计一个能识别300~3000HZ频率范围内的小信号放大系统，我们可以用设计一个集成运算放大器组成的语音放大电路。 一、设计目的及要求 【设计目的】1.通过实验培养学生的市场素质，工艺素质，自主学习的能力，分析问题解决问题的能力以及团队精神。 2.通过实验总结回顾所学的模拟电子技术基础理论和基础实验，掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法。 【设计要求】 1）选取单元电路及元件 根据设计要求和已知条件，确定前置放大电路、有源带通滤波电路、功率放大电路的方案，计算和选取单元电路的原件参数。 2）前置放大电路的组装与调试 测量前置放大电路的差模电压增益AU、共模电压增益AUc、共模抑制比KCMR、带宽BW、输入电压Ri等各项技术指标，并与设计要求值进行比较。 3）有源带通滤波器电路的组装与调试 测量有缘带通滤波器电路的差模电压增益AUd、带通BW，并与设计要求进行比较。4）功率放大电路的组装与调试 测量功率放大电路的最大不失真输出功率Po,max、电源供给功率PDC、输出效率η、直流输出电压、静态电源电流等技术指标。 5）整体电路的联调与试听 6）应用Multisim软件对电路进行仿真分析
基本放大电路
第二章基本放大电路 ［教学目的］ 1、了解放大电路的性能指标，掌握单管共射放大电路的工作原理，掌握放大电路的静态、 动态分析与计算方法（图解法、等效电路法） 2、掌握放大电路的三种基本接法及其特点 3、掌握场效应管的等效模型及共源放大电路的原理及特点 ［教学重点和难点］ 1、基本共射放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的分析及计算 2、BJT放大电路的三种组态特点、FET放大电路的三种组态特点 ［教学时数］8学时 ［教学内容］ 第一节放大的概念和放大电路的主要性能指标 一、放大的概念 二、放大电路的性能指标 第二节基本共射放大电路的工作原理 一、基本共射放大电路的组成及各元件的作用 二、设置静态工作点必要性 三、基本共射放大电路的工作原理 四、放大电路的组成原理 第三节放大电路的分析方法 一、直流通路与交流通路 二、图解法 三、等效电路法 第四节放大电路静态工作点的稳定 一、静态工作点稳定的必要性 二、典型的静态工作点稳定电路 三、稳定静态工作点的措施 第五节晶体管单管放大电路的三种基本接法 第六节晶体管放大电路的派生电路 第七节场效应管放大电路
一、场效应管放大电路的三种接法 二、场效应管放大电路静态工作点的设置方法及分析估算 三、场效应管放大电路的动态分析 四、场效应管放大电路的特点 ［电子教案］ 本章讨论的问题：1.什么是放大？放大电路放大信号与放大镜放大物体意义相 同吗？放大的特征是什么？2.为什么晶体管的输入、输出特性说明它有放大作用？如何将晶体管接入电路才能起到放大作用？组成放大电路的原则是什么？有几种接法？3.如何评价放大电路的性能？有哪些主要指标？4.晶体管三种基本放大电路各有什么特点？如何根据它们的特点组成派生电路？ 5.如何根据放大电路的组成原则利用场效应管构成放大电路？它有三种接法吗？ 6.场效应管放大电路与晶体管放大电路有哪些不同处？在不同的场合下，应如何选用放大电路？ 2.1 放大电路的基本概念和放大电路的主要性能指标2.1.1 放大的概念 基本放大电路一般是指由一个三极管组成的三种基本组态放大电路。 1. 放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 2. 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。放大电路的结构示意图见图。 放大概念示意图 2.1.2 放大电路的性能指标 (1) 放大倍数 输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数，它们通常都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。
换能器前置放大电路设计
项目支持：北京市科技攻关项目，农业节水灌溉监测与控制设备研制与开发（D0706007040191）国家“十一五”科技支撑计划农产品流通过程信息化关键技术与系统研发（2006BAD10A04） 国家“十一五”科技支撑计划灌区地下水开发利用关键技术（2006BAD11B05） 微弱信号检测的前置放大电路设计 张石锐1，2，郑文刚2*，黄丹枫1，赵春江2 （1.上海交通大学农业与生物学院上海市 200240 2.国家农业信息化工程技术研究中心北京市 100097） 摘要：针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求，论文设计了以电流电压转换器，仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路。结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离，提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202设计了微弱信号检测前置放大电路，并利用微弱低频信号进行了测试，得到了理想的效果。 关键字：精准农业、微弱信号检测、仪表放大器、前置放大电路 中图分类号：TN721.5 文献标识码：A The design of preamplifier circuit based on weak signal detection ZHANG Shi-rui1，2，ZHENG Wen-gang2，HUANG Dan-feng1，ZHAO Chun-jiang2 (1. School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China 2. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing, 100097, China) Abstract：Combined with the demand of the detection of weak signal in precision agriculture, the article introduced the circuit principle of deigning preamplifier circuit whit I/V Conversion level, instrumentation amplifier level and low-pass filter level. At the same time the article discussed the circuit's noise suppression and isolation according to the characteristics of the weak signal, and gave the method of choosing elements and noise reduction. Finally, gave the design of the weak signal detection pre-amplifier using the program-controlled integrated instrumentation amplifier PGA202. Key words: precision agriculture ，weak signal detection, instrumentation amplifier, preamplifier 1、引言 精准农业主要是依据实时获取的农田环境和农作物信息，对农作物进行精确的灌溉、施肥、喷药，最大限度地提高水、肥和药的利用效率，减少环境污染，获得最佳的经济效益和生态效益[1]。农田环境和农作物信息的准确获取取决于可靠的生物传感技术。如常规精准灌溉主要关注空气的温度、湿度和土壤的含水量，利用这些参数的变化控制对农作物的灌溉，而作物自身产生的一些信号能够更准确的反映其自身的生理状况，通过检测这些信号控制灌溉可以使灌溉更精确。目前精准灌溉技术正朝着以环境信息和农作物生理信息相结合为控制依据的方向发展，为此各种生物传感器如植物电信号传感器、植物茎流传感器等应运而生。但一般作物自身生理状况产生的信号极其微弱，往往电流信号只能达到纳安级，电压信号也只能达到微伏级。为有效的利用这些信号，应首先对其进行调理，本文根据植物生理信号的特点设计了适合此类微弱信号检测的前置放大电路。 2、电路基本结构 生物传感器所产生的信号一般为频率较低的微弱信号，检测不同的植物生理参数，可能得到电压或电流信号。对于电流信号，应首先把电流信号转换成为电压信号，通过放大电路的放大，最后利用低通滤波器，滤除混杂在信号中的高频噪声。微弱信号检测前置放大电路的整体结构如图1。
《基本放大电路例题》word版
第2章基本放大电路例题解析 例2．1三极管组成电路如图2．2(a)～(f)所示，试判断这些电路能不能对输入的交流信号进行正常放大，并说明理由。 解：解此类题要注意以下问题： (1)判别三极管是否满足发射结正偏，集电结反偏的条件，具备合适的静态工作点。对NPN型晶体管构成的电路，集电极电源V CC的正极接集电极C，负极接“地”；对PNP型晶体管构成的电路，集电极电源V CC的负极接集电极C，正极接“地”。 (2)判断有无完善的直流通路。 (3)判断有无完善的交流通路。 (4)在前三步判断得到肯定的结果时，再根据电路给出的参数值计算、判断三极管是否工作在放大区。电路的分析如下： 图(a)电路由NPN管组成，静态情况下发射结无正向偏置，电路没有合适的静态工作点， 图2．2 不具备放大作用。 图(b)电路由NPN管组成，发射结满足正偏条件，但集电结不是反偏，也不具备合适的静态工作点，不能放大。 图(c)电路由NPN管组成，三极管的发射结、集电结满足正偏和反偏的条件，但发射结的偏置电源V BB将输入的交流信号旁路而不能进入三极管b，e间的输入回路，所以尽管电路具备合适的静态工作点，仍不能对交流信号进行正常的放大。 图(d)电路由PNP管组成，三极管发射结正偏，集电结反偏，交流信号能进入b，e间的输入回路，经放大后在输出端出现，放电路能进行正常的放大。 图(e)电路由PNP型管组成，三极管的发射结、集电结均满足放大的偏置条件，输入信
号也能进入输入回路，但输出端无电阻R
c ，故输出交流信号将经电源V CC 被地短路，因此电路也不能进行正常的放大。 图(f)电路由PNP 管组成，三极管的偏置满足放大的条件，二极管VD 为反向偏置，在电路中起温度补偿的作用，放电路能正常的放大。 例2．2 图2．3(a)固定偏流放大电路中，三极管的输出特性及交、直流负载线如图2．3 (b)，试求： (1)电源电压V CC ，静态电流I B 、I C 和管压降V CE 的值； (2)电阻R b 、R C 的值； (3)输出电压的最大不失真幅度V OM ； 解 (1)由图解法可知，直流负载线与输出特性横坐标轴的交点的电压值即是V CC 值的大小，由图2．3 (b)，读得I b ≈20μA ，V CC ≈6V 。由Q 点分别向横、纵轴作垂线，得I C ＝1mA ，V CE ＝3V 。 (2)由直流通路基极回路得 Ω?=?=≈-361030010206A V I V R B CC B 由集射极回路得 Ω=-= k I V V R C CE CC C 3 (3)由交流负载线②与静态工作点Q 的情况可看出，在输入信号的正半周，输出电压V CE 在3V 到0．8V 范围内，变化范围为2．2V ；在信号的负半周输出电压V CE 在3V 到4．6V 范围内，变化范围为1．6V 。输出电压的最大不失真幅度应取变化范围小者，故V OM 为1．6V 。 例2．3 用示波器观察NPN 管共射单级放大电路输出电压，得到图2．4所示三种失真的波形，试分别写出失真的类型。 图2．3
两级放大电路的设计(参考版)
设计指标： A V >250，R i ≥10kΩ，R L =5.1kΩ， BW=50Hz~50kHz ，D<5% 。 设计条件： 输入信号（正弦信号）：2mV≤V i ≤5mV ，信号源内阻：R s =50Ω，电源电压：V CC =12V ； 半导体三极管9013，参数：β=100，r bb ’=300Ω，C μ=5pF ，f T =150MHz ，3V≤V CC ≤20V ， P CM =625mW ，I CM =500mA ，V (BR)CEO =40V 。 1．电路选型： 小信号放大电路选用如图1所示两级阻容耦合放大电路，偏置电路采用射极偏置方式，为了提高输入电阻及减小失真，满足失真度D<5%的要求，各级射极引入了交流串联负反馈电阻。 2．指标分配： 要求A V >250，设计计算取A V =300，其中T 1级A V1=12，A V2=25；R i ≥10kΩ要求较高，一般，T 1级需引入交流串联负反馈。 3．半导体器件的选定 指标中，对电路噪声没有特别要求，无需选低噪声管；电路为小信号放大，上限频率f H =50kHz ，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN 型管9013，取β=100。 4．各级静态工作点设定 动态范围估算：T 1级：im1imax V1252mV, 12,V V A === om1V1im1125284mV V A V ==?=。 T 2级：im2om1V284mV , 25V V A ===， om2V2im22584 2.1V V A V ==?=。
为避免饱和失真，应选：CEQ om CE(sat)C V V ≥+ ；可见 T 1级V CEQ1可选小些，T 2级V CEQ2可选大些。 CQ CQ CM CEQ CM T T I I I I I ≥+12取值考虑：设定主要根据，由于小信号电压放大电路较小； 另从减小噪声及降低直流功率损耗出发，、工作电流应选小些。 T 1级静态工作点确定： T CQ1 T CQ1T CQ1CQ1CQ1BQ1CEQ13k Ω, ',100'30026mV ' 10026 0.963mA 3000300 0.7mA 0.07mA , V 2V>0.12V V r r r I V I r V r r I I I I ββββ ≥=+= ===-?≤ =-====be1be1bb bb be1bb 取依可推得其中，，可求得选， T 2级静态工作点确定： 一般应取CQ2CQ1I I > ，CEQ2CEQ1V V > 选 ：CQ2 CQ2BQ2CEQ21.2mA , 0.012mA , V 4V>3V I I I β == == 5．偏置电路设计计算（设BEQ 0.7V V =） T 1级偏置电路计算： Rb1BQ1BQ1CC 10100.0070.07mA 11 124V 33I I V V ==?===?=取 故：CC BQ1 b1b1 124 114.286k Ω0.07 V V R I --= = = 取标称值120 kΩ 22Rb1b1b110.071200.588mW 通信基本电路课程设计报告设计题目：高频小信号放大电路 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 教师评分 目录 一、设计任务与要求 (2) 二、总体方案 (2) 三、设计内容 (2) 3.1电路工作原理 (3) 3.1.1 电路原理图 (3) 3.1.2 高频小信号放大电路分析 (3) 3.2 主要技术指标 (6) 3.3仿真结果与分析 (10) 四、总结及体会 (12) 五、主要参考文献 (13) 一、设计任务与要求 1、主要内容 根据高频电子线路课程所学内容，设计一个高频小信号谐振放大器。通过在电路设计中发现问题、解决问题，掌握小信号谐振放大器的基本设计方法，加深对该门课程的理论知识的理解，提高电子实践能力。 2、基本要求 设计一个小信号谐振放大器，主要技术指标为： (1) 谐振频率04MHz f =； (2) 谐振电压放大倍数04060dB v dB A ≤≤； (3) 通频带300Hz BW K =。 二、总体方案 小信号调谐放大器是各种电子设备、发射和接收机中广泛应用的一种电压放大器。其主要特点是晶体管的输入输出回路（即负载）不是纯电阻，而是由L 、C 元件组成的并联谐振回路。 小信号调谐放大器的类型很多，按调谐回路区分：有单调谐回路，双调谐回路和参差调谐回路放大器。按晶体管连接方法区分：有共基极、共发射极和共集电极放大器。 高频小信号谐振放大器的作用、电路组成、及工作原理，与低频小信号放大电路是基本一致的。不同的是：一是在高频小信号谐振放大器中，所放大信号的频率远比低频放大电路信号频率高；二是高频小信号谐振放大器的频宽是窄带（要求只放大某一中心频率的载波信号）。因此，首先在电路组成上应将低频放大电路中的低频三极管换成具有更高功率晶体管和LC 并联谐振回路。 三、设计内容 1.电路工作原理 中北大学 课程设计说明书 学生姓名:罗再兵学号： 0906044151 学院: 电子与计算机科学技术学院 专业: 电子科学与技术 题目: 信号放大滤波电路设计 指导教师：孟令军职称: 副教授 2011 年 12 月 30日 目录 1、设计任务 (2) 2、设计目的 (2) 3、设计方案 (2) 4、参考电路设计与分析 (3) 4.1、同相比例放大器 (3) 4.2、二阶压控电压源低通滤波器 (3) 4.3、二阶压控电压源高通滤波器 (4) 5、信号放大滤波电路 (5) 5.1信号放大滤波电路设计 (5) 5.2信号放大滤波电路仿真 (6) 5.3信号放大滤波电路性能评估 (8) 5.4信号放大滤波电路PCB板图 (8) 6、设计仪器设备 (9) 7、设计心得 (9) 一. 设计任务 1、查阅熟悉相关芯片资料； 2、选择合适的运算放大器，实现信号的3级放大；总放大倍数为12； 3、并通过高通、低通滤波电路滤波； 4、利用PROTEL 绘制电路原理图和印刷板图，并利用multisim 软件仿真。 二. 设计目的 1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。 2、学习使用PROTEL 软件绘制电路原理图和印刷版图。 3、掌握应用multisim 对设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的 正确性。 三．设计方案 由设计题目和设计要求可知，设计此电路需要用到集成运算放大器和高 低通滤波电路，首先信号放大12倍，我们选用同相比例放大器放大，该电路结构简单，性能良好；滤波电路部分我们选用典型的二阶压控电压源低通滤波器和二 阶压控电压源高通滤波器，该电路具有电路元件少，增益稳定，频率范围宽等优点。设计框架图如下： 信号输入 信号输出 图1 信号放大滤波电路设计方案 图1为信号放大滤波电路设计方案。在这一方案中，系统主要由同相比例放大器、二阶压控电压源低通滤波器、二阶压控电压源高通滤波器组成。 由于要求实现信号的3级放大，总放大倍数为12，信号经过同相比例放大器 后放大12倍，再经过二阶压控电压源低通滤波器（在通频带内增益等于1）过滤掉高频信号而留下所需频率信号，然后再经二阶高通滤波器（在通频带内增益等于1）后就可以得到我们所需频段的信号。 同相比例放大器 二阶压控电压源低通滤波器 二阶压控电压源高通滤波器 第二章 基本放大电路 习题解析 2-1试判断图2-48中各电路有无交流电压放大作用？如果没有，电路应如何改动使之具备放大作用。 解：(a)可以； (b)交流通路集电极对地短接； (c)直流通路基极开路，将电容移到B R 的外边即可； (d) B C V V >三极管没有工作在放大状态。 2-2半导体晶体管放大电路如图2-49（a ）所示，已知CC U =12V ，C R =3k Ω，B R =240 k Ω，晶体管的β=40。（1）试根据直流通路估算各静态值（B I 、C I 、CE U ）；（2）如果晶体管的输出特性如图2-64（b ）所示，试用图解法求放大电路的静态工作点；（3）在静态时（i u =0），1C 和2C 上的电压各为多少？并标出极性。 解：(1)由电路的直流通路可知： 12 0.05240 400.05212326CC BE CC B b b C B CE CC c C U U U I mA R R I I mA U U R I V β-= ≈====?==-=-?= (2)在图中画出方程为CE CC c C U U R I =-的直线，和50B I A μ=的曲线交点即为静态工作点。 (3)120.7,C C CE U V U U ==，极性如图中所示。 2-3在题2-2中，若使CE U =3V ，B R 应变为多少？若改变B R ，使C I =1.5mA, B R 应等于多少？在图上分别标出静态工作点。 解：CE CC C C U U R I =- 40123 160123 4012 3201.5 CC CE CC C B C B CC C B C C CE CC B C U U U I I R R U R R k U U U R k I ββββ-∴= ==??∴= = =Ω--?= = =Ω 2-4在图2-49（a ）中，若CC U =12V ，要求静态值CE U =5V ，C I =2mA 。试求C R 和B R 的阻值。设晶体管的放大倍数β=40。 解： 4012 2402 125 3.52 CC B C CC CE C C U R k I U U R k I β?= = =Ω--===Ω 2-5放大电路如图2-50（a ）所示，晶体管的输出特性及放大电路的交、直流负载线如图2-50（b ）所示。试问：（1）C R 、B R 、L R 各为多少？（2）不产生失真的最大输入电压im U 和输出om U 电压各为多少？（3）若不断加大输入电压的幅值，该电路先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？（4）将L R 阻值变大，对交、直流负载线会产生什么影响？（5）若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，B I 、C I 、CE U 和 高 频 小 信 号 放 大 器 设 计 学号:320708030112 姓名:杨新梅 年级:07电信本1班 专业:电子信息工程 指导老师:张炜 2008年12月3日 目录 一、选题意义 (3) 二、总体方案 (4) 三、各部分设计及原理分析 (7) 四、参数选择 (11) 五、实验结果 (17) 六、结论 (18) 七、参考文献 (19) 一、选题的意义 高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。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。 高频小信号放大器的分类： 按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为：单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器; 其中高频小信号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。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。 二、总体方案 高频小信号调谐放大器简述： 高频小信号放大器的功用就是无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，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是： （1）增益要高，即放大倍数要大。 （2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7. 图-1频率特性曲线 内容摘要 本文介绍了一种语音放大电路，它由前置放大器、带通滤波器和功率放大器组成，能对300——3000Hz的语音信号进行放大，降低外来噪声。并用Multisim 进行仿真实验，以期达到所要求的效果。 关键字：前置放大器带通滤波器功率放大器 目录 一、设计目的 (1) 二、设计题目及分析 (1) 三、概要设计 (1) 四、详细设计 (1) 五、测试分析 (6) 六、附录 (7) 一、设计目的 在电子电路中，输入语音信号往往混杂着噪声和其他不同频率成分的干扰，因此我们设计该电路，使其尽可能减小噪声，滤除300——3000Hz以为的频率成分，同时，尽可能地放大有用信号，从而得到清晰的语音信号，并将它通过扬声器输出。 二、设计题目及分析 此语音放大器由三部分组成，原理框图如图2-1。 图2-1 语音放大器原理框图 其中，各级要求如下。 ①前置放大器的输入信号≤5mV，输入阻抗为10KΩ，可用元件741运算放大器。 ②带通滤波器3dB带通范围：300——3000Hz。 ③功率放大器输出功率Po≥0.5W，输出阻抗Ro=4Ω，输出功率连续可调，可用元件 LM386功率放大器。 ④电源电压为±12V。 三、概要设计 （1）假设带通滤波器通带增益为0dB，且功率放大器采用LM386的20倍接法，若要提供足够的功率（扬声器8Ω，输出功率≥0.5W），则可设功率放大器的输入信号有效值为100mV，此时8Ω的扬声器获得功率为0.5W，故在此前置放大器级，假设输入信号为5mV，至少需要对其放大30倍。在此前置放大器放大倍数选为50倍，若采用运算放大器的反向组态，则反馈电阻采用500KΩ的电阻，此时输入阻抗为10KΩ。（2）带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器串联组成。其中，低通滤波器截止频率为3KHz，高通滤波器截止频率为300Hz。为了确保通带增益为0dB，此处高通滤波器和低通滤波器均采用有源滤波器，由于运放数量的限制，此电路中仅使用二阶滤波器，相对于一阶滤波器，它能较快的收敛，滤波器设计可由Filter Solution软件辅助完成。 （3）该功率放大器可直接采用20倍放大的接法，为了能够达到输出功率连续可调，可在信号输入端与地之间接入可调电阻，输出阻抗可在电路正常工作后，能够输出不失真的情况下，通过在输出端串接电阻使输出阻抗Ro=4Ω。 四、详细设计 （1）前置放大器 前置放大器亦为小信号放大器。语音信号属于低频信号，多采用单端方式传输，其中混有噪声和其他频率分量，在此级应尽量一致低频分量和噪声等，放大有用信号。故在信号输入放大器前，接入一隔直电阻，去掉直流成分，由3中分析，放大器采用741的反相组态，放大倍数为50倍，反馈电阻为500KΩ，输入阻抗10KΩ。具体电路如图4-1所示。 基本运算放大器电路设计 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 武汉理工大学 开放性实验报告 （A类） 项目名称：基本运算放大器电路设计实验室名称：创新实验室 学生姓名：** 创新实验项目报告书 实验名称基本运算放大器电路设计日期2018.1.14 姓名** 专业电子信息工程 一、实验目的（详细指明输入输出） 1、采用LM324集成运放完成反相放大器与加法器设计 2、电源为单5V供电，输入输出阻抗均为50Ω，测试负载为50Ω输出误差 不大于5% 3、输入正弦信号峰峰值V1≤50mV,V2=1V，输出为-10V1+V2. 二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页) 通过使用LM324来设计反相放大器和加法器，因为每一个芯片内都有4个运放，所以我们就是使用其内部的运放来连接成运算放大器电路。 我们采用两个芯片串联的方式进行芯片的级联。对于反相放大器，输出电压Vo=-Rf/R1*Vi；对于同相加法器，Vo=(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)。 由于对该运放使用单电源5V供电，故需要对整个电路的共地端进行 2.5V 的直流偏置。为实现2.5V的共地端，在这里采用了电压跟随器的运放模型。2.5V 的分压点用两个相同100k的电阻进行分压，并根据经验选取了一个10uF的极性电容并联在2.5V分压点处，起滤除电源噪声的作用。最终由电压跟随器输出端作为后面电路的共地端。同样为使反相放大器能够放大10倍，有-Rf/R1=-10,即Rf=10R1,可取R1=10kΩ，Rf=100kΩ，则R2=R1//Rf。对于加法器，有R1=R2=Rf,均取为100kΩ，则R=100kΩ。 语音放大电路的设计 一． 实验目的 1. 掌握低频小信号放大电路的工作原理和设计方法。 2. 深入了解集成运放和集成功放的工作原理。 3. 掌握电子电路的设计过程及装配与调试方法。 二． 实验内容 设计一个语音放大电路，话筒（拾音器）的输入信号小于10mv ，放大电路的指标； 1. 输入阻抗大于100ΩK ，共模抑制比大于60dB 。 2. 通带频率范围300Z H ～3Z kH 。 3. 最大不失真输出功率不低于1W ，负载阻抗Ω=16L R ，电源电压 10V 。 三． 实验要求 设计电路，给出两种以上方案进行比较，然后采用multisim 等仿真软件对各单元电路进行计算机模拟仿真，选取合理的参数，最后选取合适的元器件，连接电路，进行系统联调和性能指标测试。 四．实验原理 话筒的输出信号一般只有5mv 左右而共模噪声可能高达几伏，故在设计时，须考虑放大器的输入漂移和噪声因素及放大器本身的共模抑制比这些重要因素。前置放大电路应该是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低温漂，且能与高阻抗话筒配接的小信号放大电路。 人耳可以听到的音频信号范围约为20Z H ～20Z kH ，而人的发音器官可以发出的声音频率为80Z H ～3.4Z kH ，但语音信号的频率通常在300Z H ～3Z kH ，所以前置放大后，需采用带通滤波电路。 因电路的最终输出需推动扬声器完成电（信号）到声（信号）的转换，故输出级需采用功率放大电路，以便输出功率尽可能地大，转换效率尽可能地高，非线性失真尽可能地小。功放电路形式很多，可采用集成功率放大器（比如LM386）。 语音放大电路须有以下几个组成部分： 输入输出 根据设计要求，先确定总的电压放大倍数，同时考虑各级基本放大电路所能达到的放大倍数，分配和确定各级的电压放大倍数。然后根据已分配和确定的各级电压放大倍数和设计要求，比如滤波器的上下限截止频率，选取合理的设计方案以及合适的元件参数。最后在实验板上搭接电路，分级调试，直至完成整机的调试及功能测试。 四．实验报告撰写要求 1.前置放大电路 前置放大器 有源带通滤波器 （语音滤波器） 功率放大器 机械与电气工程学院 《模拟电子技术》课程设计报告 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 课题名称：小信号多级放大电路设计 一、设计目的 1．通过本课程设计，掌握晶体管放大电路工作原理。 2．熟悉简单模拟电路的设计方法和主要流程。 3．学习模拟电路的制作与调试方法。 二、设计要求 1．输入电压：Vi p-p =30mV。 2．输入电阻:10k～40k。 3．频率特性:100HZ～100kHZ。 4．总谐波失真度（THD）≦3%。 5．供电电压：15V。 6.电压增益：100倍。 7．全部用分立元器件组成，不得使用集成运算放大器等集成电路。核心部分必须包含两级共射放大电路，耦合方式自选，在确保指标的前提下可自行添加其他电路。 8. 所有元器件必须为标准件，且平均每级电路中包含的电位器个数不得超过1个（其中指标为增益可调的电路，每个电路的电位器总个数可增加1个）,最多不超过3个。 三、方案设计 1．负反馈的类型 在输出端，取样方式分为电压取样（电压反馈）和电流取样（电流反馈），在输入端，比较方式分为串联比较（串联反馈）和并联比较（并联反馈）。因此负反馈放大电路有四种类型：电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。 2．负反馈对放大电路性能的影响 （1）引入负反馈使增益下降 闭环增益表达式为 =A/(1+AF) A f 其中D=1+AF为反馈深度。深度负反馈D>>1条件下 A f ≈1/F (2)负反馈提高增益的稳定性易得: d A f / A f =d A/(1+AF)*A=d A/D*A 上式表明，反馈越深，闭环增益的稳定性越好。（3）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈使R i 增加，并联负反馈使R i 下降。程度取决于反馈深度： R if =（1+AF）R i （串联负反馈） R if = R i /（1+AF）（并联负反馈） 电压负反馈使R o 下降，电流负反馈使R o 增加。程度上取决于反馈深度： R of =（1+AF）R o （电流负反馈） R of =R o /(1+AF) (电压负反馈) （4）负反馈展宽频带 基本放大电路高、低频响应均只有一个极点时，闭环上、下限截止频率为： f Hf =(1+AF)f H f Lf =f L /(1+AF) 3.方案确定 输入电阻：10k～40k，分析可知电路具有输入电阻较大的特点，则电路第一级要引入共集电路提高输入电阻。输出电阻：<1k，不是太小，则输出级不需要引入共集电路。电压增益：100倍，且题目要求必须要有两级共射电路，则电路分为两级共射放大。频率特性:100HZ～100kHZ，每一级的电容耦合，本来用10uF,但是通频带在仿真的时候下限只能达到290HZ，上限能达到4.5MHZ。所以用47uF电容耦合，能展宽通频带。 四、电路设计 设计电路图如图1所示 长春工程学院 高频电子线路课程设计（论文）题目：高频小信号放大电路设计 学院：电子与信息工程学院 专业班级：电子0942班 学号：20号、31号、9号、26号 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2011.9.22~2011.10.20 电气与信息学院 和谐勤奋求是创新 内容摘要 高频小信号谐振放大电路 摘要:掌握高频小信号谐振放大器的工程设计方法,谐振回路的调谐方法,放大器的各项技术指标的测试方法及高频情况下的各种分布参数对电路性能的影响,表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标由谐振频率fo,谐振电压放大倍数Avo,放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1）。 关键词： 1.谐振频率放大器的谐振回路谐振时所对应的频率f0称为谐振频率。 2.电压增益放大器的谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益（放大倍数） 3.通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数Av下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW。 4.矩形系数谐振放大器的选择性可由谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示矩形系数Kr0.1为电压放大倍数下降到0.1Avo时对应的频率范围与电压放大倍数下降到0.707Avo时对应的频率偏离之比。 工作计划： 1.确定电路形式。 2.设置静态工作点。 3.计算谐振回路的参数。 4.确定输入耦合回路及高频滤波电容。 content of marketing plan Resonant frequency small-signal amplifier Abstract: High-frequency small-signal resonance amplifier master of engineering design methods, resonant circuit tuning method, the technical specifications of the amplifier test methods and high-frequency parameters of various distributions in case of impact on circuit performance and characterization of high-frequency small-signal the main performance indicators of the resonant amplifier from the resonant frequency fo, the resonant voltage gain Avo, the amplifier passband BW and selective (usually rectangular coefficient Kr0.1). Keywords: 1 resonant circuit resonant frequency amplifier corresponding to the resonance frequency f0 is called the resonant frequency. 2 the resonant circuit voltage gain of the amplifier corresponding to the resonance voltage gain Avo called resonant amplifier voltage gain (magnification) 3 pass-band frequency selection as the role of the resonant circuit when the frequency deviation from the resonant frequency, the amplifier voltage gain drop, used to call down to the voltage gain Av resonant voltage gain Avo of 0.707 times the frequency range corresponding to known as the amplifier passband BW. 4 rectangular resonant amplifier selectivity coefficient by coefficient Kr0.1 resonance curve of the rectangle to represent a rectangle for the voltage gain coefficient Kr0.1 down to 0.1Avo corresponding to the frequency range and voltage gain drops to 0.707Avo the frequency corresponding to deviation of the ratio. Work plan: 1 to determine the circuit form. 2 set the quiescent operating point. 3 calculate the resonant circuit parameters. 4 Make sure the input coupling loop and high frequency filter capacitor. 设计任务说明高频小信号放大电路课程设计
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