窄带选频放大器
高频电子线路(胡宴如)1-5章部分复习讨论题答案
何谓通信系统？通信系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？解：用电信号（或光信号）传输信息的系统，称为通信系统。
通信系统的基本组成：信源、输入变压器、输出变压器、发送设备、接受设备和信道等组成。
信源就是信息的来源。
输入变压器的作用是将信源输入的信息变换成电信号。
发送设备用来将基带信号进行某种处理并以足够的功率送入信道，以实现信号有效的传输。
信道是信号传输的通道，又称传输媒介。
接收设备将由信道传送过来的已调信号取出并进行处理，还原成与发送端相对应的基带信号。
输出变压器将接收设备送来的基带信号复原成原来形式的信息。
通信系统为什么要采用调制技术？解：调制就是用待传输的基带信号去改变高频载波信号某一参数的过程。
采用调制技术可使低频基带信号装载到高平载波信号上，从而缩短天线尺寸，易于天线辐射，实现远距离传输；其次采用调制可以进行频分夺路通信，实现信道的复用，提高信道利用率。
LC并联谐振回路有何基本特性？说明Q对回路特征的影响。
解：并联谐振回路具有谐振特性。
当外加信号频率与回路谐振频率相等，即回路谐振时，回路两端输出电压为最大，且相移为0；当外加信号频率与回路谐振频率不相等，即回路失谐时，回路两端电压迅速下降，相移增大。
利用回路的写真特性，通过调谐，可以从各种不同频率信号的总和中选出有用信号、滤除无用信号，这称为谐振回路的选频作用。
谐振回路Q 值越大，回路谐振曲线越尖锐，其选频作用越好，但通频带将会变窄。
小信号谐振放大器有何特点？解：小信号谐振放大器用来对高频小信号进行选频和放大，所以它有如下主要特点：1、负载采用LC谐振回路，放大器具有选频作用，为窄带放大器。
2、有较高的增益，适合于窄带信号的放大。
3、放大器工作在甲类线性工作状态，可采用高频小信号等效电路进行分析。
单调谐放大器有哪些主要技术指标？它们主要与哪些因素有关？为什么不能单纯追求最大的放大量？解：单调谐放大器的技术指标主要有谐振增益、通频带和选择性，另外，他还有稳定性、噪声系数等指标。
选频放大电路原理
选频放大电路原理选频放大电路是一种常见的电子电路，在无线通信、音频处理等领域中得到广泛应用。
其原理是通过选择特定频率范围内的信号进行放大，从而滤除其他频率的干扰信号。
本文将从原理、组成部分和工作过程三个方面来介绍选频放大电路。
一、原理选频放大电路的原理基于信号的频率特性。
电路中通常包含一个滤波器和一个放大器。
滤波器的作用是选择特定频率范围内的信号，并将其他频率的信号滤除，从而达到选频的效果。
放大器的作用是将滤波器输出的信号进行放大，使其达到较高的幅度。
二、组成部分选频放大电路通常由以下几个主要组成部分构成：1. 滤波器：用于选择特定频率范围内的信号。
滤波器可以采用不同的类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等，具体选择根据应用需求而定。
2. 放大器：用于放大滤波器输出的信号，增加其幅度。
放大器可以采用不同的放大方式，如共射放大器、共基放大器、共集放大器等，具体选择根据电路要求而定。
3. 耦合电容：用于将滤波器和放大器相连接。
耦合电容可以将滤波器输出的交流信号传递给放大器，同时阻隔直流信号的传递。
4. 电源：为电路提供所需的电源电压。
电源可以是直流电源，也可以是交流电源，具体选择根据电路要求而定。
三、工作过程选频放大电路的工作过程主要包括滤波和放大两个阶段：1. 滤波：信号首先经过滤波器，滤波器根据设定的频率范围选择特定频率的信号。
滤波器内部包含滤波元件，如电容、电感等，通过这些元件对不同频率的信号进行响应，从而实现滤波效果。
2. 放大：滤波器输出的信号经过耦合电容连接到放大器，放大器对信号进行放大。
放大器内部包含放大元件，如晶体管、场效应管等，在放大器的作用下，信号的幅度被增加。
3. 输出：放大后的信号经过输出电路，输出到所需的设备或电路中进行进一步处理或传输。
选频放大电路的原理和工作过程非常重要，对于理解和设计电路具有重要意义。
通过选择特定频率范围内的信号进行放大，选频放大电路可以实现对特定信号的增强和滤除其他信号的目的。
高频小信号放大电路学习笔记
图 2.2.5 共射—共基电路
3 宽频带放大器
在通信系统中，处于前端的前置低噪声放大器LNA和混 频器之后的中频放大器需要采用宽频带放大器进行小信号放大， 采用集中选频滤波器进行选频。
宽频带放大器中的晶体管特性宜采用混合π型等效电路。 图2.3.1是晶体管高频共发射极混合π型等效电路。输出电容Cce 很小， 可以忽略。
(2.2.24)
由上述公式可知, ｎ级相同的单调谐放大器的总增益比单
级放大器的增益提高了, 而通频带比单级放大器的通频带缩小 了, 且级数越多, 频带越窄。
换句话说, 如多级放大器的频带确定以后, 级数越多, 则要 求其中每一级放大器的频带越宽。 因此, 增益和通频带的矛盾 是一个严重的问题, 特别是对于要求高增益宽频带的放大器来 说, 这个问题更为突出。 这一特性与低频多级放大器相同。
f0 2
1 LC
或
0 2
1 LC
回路有载Ｑ值为
Qe
0C
g
1
0 Lg
回路通频带即放大器带宽为
(2.2.14)
BW f0 g
Qe 2C
(2.2.15)
以上几个公式说明, 考虑了晶体管和负载的影响之后, 放大
器谐振频率和Ｑ值均有所变化。
谐振频率处放大器的电压增益为
Au0
其电压增益振幅为
UU0i0
用有源四端网络参数微变等效电路来分析。
2 谐振放大器
由晶体管、场效应管或集成电路与ＬＣ并联谐振回路组成
的高频小信号谐振放大器广泛用于广播、电视、通信、雷达等 接收设备中, 其作用是将微弱的有用信号进行线性放大并滤除不 需要的噪声和干扰信号。
谐振放大器的主要性能指标是电压增益、 通频带、 矩形系 数和噪声系数。
选频放大器工作原理
选频放大器工作原理选频放大器是一种特殊类型的放大器，其工作原理是通过增强特定频率范围内的信号，从而实现对信号的放大和处理。
选频放大器的工作原理基于频率选择性的特性。
它通过使用电容、电感、晶体管、运放等器件，以及各种滤波电路，来选择和放大特定的频率范围内的信号。
首先，选频放大器会利用电容和电感组成各种滤波电路。
这些滤波电路可以选择特定频率范围内的信号，而将其他频率的信号屏蔽掉。
不同的滤波电路具有不同的频率选择性，可以选择不同范围的频率。
接下来，选频放大器会使用晶体管或运放等主动器件来放大经过滤波电路选择出来的信号。
这些主动器件通过增加信号的幅度，将原始信号放大到一定的程度。
同时，这些器件还可以通过负反馈电路来控制放大的大小和稳定性。
选频放大器在放大信号的过程中，既可以保持信号波形的不失真，又可以增加信号的幅度。
这使得选频放大器在音频放大器、无线电通信、射频信号处理等领域得到广泛应用。
选频放大器不仅仅可以放大信号，还可以进行其他信号处理的功能。
例如，它可以实现陷波滤波、带通滤波、带阻滤波等功能，从而进一步优化信号的质量和性能。
在实际应用中，选频放大器的设计和调节需要合理选择滤波电路的参数，如电容和电感的数值，以及晶体管和运放的工作点等。
同时，选择适当的电源电压和电流，对器件进行合理的布局和设计，也会对选频放大器的性能产生重要影响。
总而言之，选频放大器通过选择和放大特定频率范围内的信号，增强信号的幅度和质量。
它的工作原理基于滤波电路的特性和主动器件的放大能力。
了解选频放大器的工作原理，可以帮助工程师合理设计和调节选频放大器，以满足不同应用场景的需求。
晶体管中频小信号选频放大器设计(高频电子线路课程设计)
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子1001班指导教师：韩屏工作单位：信息工程学院题目：晶体管中频小信号选频放大器设计初始条件：具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。
要求完成的主要任务：1.采用晶体管或集成电路完成一个调幅中频小信号放大器的设计；2.放大器选频频率f0＝455KHz，最大增益200倍，矩形系数不大于5；3.负载电阻R L＝1KΩ时，输出电压不小干0.5V，无明显失真；4.完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总结）。
时间安排：1．2013年12月10日分班集中，布置课程设计任务、选题；讲解课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课设答疑事项。
2．2013年12月11日至2013年12月26日完成资料查阅、设计、制作与调试；完成课程设计报告撰写。
3. 2013年12月27日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)一、绪论 (1)二、中频小信号放大器的工作原理 (2)三、中频选频放大器的设计方案 (3)3.1 稳定性分析 (3)3.2 提高放大器稳定性的方法 (4)3.3中频选频放大 (5)3.4 信号负反馈 (6)四、电路仿真与分析 (7)4.1 multisim仿真软件简介 (7)4.2 中频选频放大部分仿真 (7)五、实物制作及调试 (9)六、个人体会 (12)参考文献 (13)附录I 元件清单 (14)附录II总电路图 (15)摘要本文对中频小信号选频放大器的工作原理进行了详细解析，通过对放大器的性能分析，确定最佳制作方案。
通过multisim的仿真分析，按照设计要求，来确定最佳参数，并利用其他相关电路来调试放大电路，解决了放大电路中自激振荡问题和调谐准确的问题。
选频放大器原理
选频放大器原理选频放大器是一种用于放大特定频率信号的电子设备。
它具有选择性放大某一特定频率范围内的信号，并抑制其他频率的信号的功能。
选频放大器在通信、无线电、音频等领域有着广泛的应用。
选频放大器的原理是基于频率选择性放大的特性。
它通过滤波器将特定频率范围内的信号从输入信号中提取出来，并将其放大。
其主要由滤波器、放大器和反馈电路组成。
滤波器是选频放大器的核心部件，可以根据需要选择不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
滤波器的作用是将特定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号。
滤波器可以采用被动元件（如电容、电感、电阻）或者主动元件（如晶体管、集成电路）来实现。
放大器是选频放大器的另一个重要组成部分，它负责将滤波器输出的信号放大到合适的幅度。
放大器可以采用不同的放大方式，如电压放大器、功率放大器等。
放大器的选择要根据应用需求来确定，既要考虑放大器的增益和带宽，也要考虑功耗和噪声等因素。
反馈电路是选频放大器的关键部分，它可以提高放大器的稳定性和线性度。
反馈电路将放大器的输出信号与输入信号进行比较，并通过调节放大器的增益来实现稳定的放大。
反馈电路可以采用正反馈或负反馈的方式，其中负反馈是最常用的方式。
负反馈可以减小放大器的非线性失真和噪声，提高整体性能。
选频放大器可以用于各种不同的应用场景。
在通信系统中，选频放大器可以用于信号调理、频率转换和信号放大等方面。
在无线电设备中，选频放大器可以用于接收和发射信号的处理。
在音频设备中，选频放大器可以用于声音的处理和放大。
此外，选频放大器还可以用于仪器仪表、雷达系统和音视频设备等领域。
总结起来，选频放大器是一种能够选择性放大特定频率范围内信号的电子设备。
它通过滤波器提取特定频率的信号，并通过放大器放大到合适的幅度。
选频放大器在通信、无线电、音频等领域有着广泛的应用。
通过了解选频放大器的原理，我们可以更好地理解其工作原理，并在实际应用中合理选择和使用。
功率放大器的分类及其参数
功率放大器的分类及其参数功率放大器（简称：功放）（Power Amplifier）功率放大器，顾名思义，是将功率放大的放大器。
进入微弱的信号，如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路，放大成足以推动功率放大器信号幅度，最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备，它最大的功用，是当成输出级（Output Stage）使用。
从另一个角度来看，它是在做大信号的电流放大，以达到功率放大的目的。
从广义上来说功率放大器不局限于音频放大，很多场合都会用到它，如射频、微波、激光等等。
功率放大器的分类：1、纯甲类功率放大器纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。
在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。
纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。
这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。
2、乙类功率放大器乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。
B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。
但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。
在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。
3、甲乙类功率放大器。
窄带放大器设计
音频放大器设计简介一、设计思路：设计要求放大器增益达到60dB，即放大1000倍，但考虑到后级滤波时有0.5的衰减。
故这里设置放大2000倍。
若选用一级直接放大，在高频时，增益不稳定，会产生明显失真，故采用二级放大。
且为了减小噪声，提高放大器的稳定性，第一级采用差分放大。
用电位器实现增益可调，满足设计要求。
二、电路设计：1、第一级采用仪表放大器，放大倍数设置为20倍。
因仪表放大器是三个运放集成在一起，是在差分放大器的基础上，前面再加上两个完全对称的同相比例放大器、双端输入、单端输出，且输入阻抗高，共模抑制比非常高，全电路增益调节只需通一个增益电阻实现，使用十分方便。
仪表放大器外接2.7k的增益电阻，实现20倍放大。
2、第二级采用反相比例放大器，实现100倍放大。
反馈电阻采用电位器，实现增益可调。
3、两级之间采用直接耦合方式保证低频信号通过。
设计电路图如下：三、器件选型：1、起初仿真时仪表放大器选用AD620，因其精度高，性能良好，但并不是TI公司产品。
因此在制作电路板时选用TI 公司的INA128，它具有低功耗、高精度的特点，且具有很低的失调电压（50μv）和温度漂移(0.5μv/℃)，性能与AD620相似。
2、后级放大电路采用音频放大器NE5532，因该型号是高性能低噪运放，具有良好的噪声性能，输入噪声电压为：5nV/√HZ，且大电源电压范围为：±3～±20V，满足宽电压供电要求。
四、PCB制作PCB原理图如下：PCB印制电路板图如下：四、测试结果：用示波器，数控电源，函数信号发生器对电路板进行测试。
初次测试，结果放大600倍。
之后调节示波器，检查电路，调节电位器，最终实际放大1100倍。
五、结果分析：理论放大2000倍，实际放大1100倍，误差较大。
分级测试后，后级放大100倍，与理论吻合。
故原因出在前级放大上，经分析，可能电路设计不够完善，没有有效减少失真，且实际所用芯片与仿真器件不相符，也会造成误差。
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电子课程设计电子课程设计报告
课题题目指导老师学生姓名学生学号完成时间：
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窄带选频放大器
0808060413
2010.6.9
目录
摘要: (4)
1系统概述 (4)
1.1选频电路： (5)
1.2放大器： (5)
1.3低通滤波器： (5)
2单元电路设计与分析 (5)
2.1双T选频网络： (6)
2.2运算放大器 (7)
2.3低通滤波器 (8)
3电路的安装与调试 (9)
4结束语 (10)
4.1设计简单介绍 (10)
4.2设计调试中的难点 (11)
4.3改善及改进意向 (11)
4.4收获与体会 (11)
附上元件明细表及参考资料 (11)
(题目：窄带选频放大器)
摘要:
有源滤波器具有与rlc串联谐振电路相同的特性曲线，利用数值计算的方法，得出两级级联的滤波器在临界偏调时各级中心频率f0与q值的关系，分析了电路不同q值与平顶宽度的关系，在本设计中采用了RC电路；据此，设计并制作了具有平顶特性的窄带通滤波器。
仿真结果表明其特性与理论计算曲线大致相似。
在制作过程中，为达到仿真效果及理论计算结果，不断对电路进行调试，还对电路的选择性、误差进行了分析。
关键词:选频网络;运算放大器;低通滤波器;反馈电路。
1系统概述
本设计电路由选频电路、放大器和低通滤波器组成。
1.1选频电路：
由UA741及电阻电容构成的双T选频网络构成，将输入的多种频率信号进行选频，运算放大器A1的反馈电路中，接入了窄频带滤波器，谐振频率f=1/2πRC=2KHz。
1.2放大器：
由UA741运算放大器构成半波整流器，输出正半周信号。
1.3低通滤波器：
由电阻电容构成，将高频经电容滤去，输出低频信号，因而该放大器仅选择2KHz(T=0.5ms)频率信号经放大后变为交流输出，其输出可接自动示波器显示输出波形。
2单元电路设计与分析
2.1双T 选频网络：
多个频率输入信号首先经过C6，R5隔直流，再经过双T 网络将所选的频率信号选出。
双T 网路参数计算过程：
KHz nF
K RC F RC
j j F RC
RC
j RC RC C
j R C R RC j R C j R Z Z Z V V j F C
j R Z Z C R RC j R Z i o 856.12.2*39*2121f 0)(1)(4])(
1[)(
-1)(14])(1[)(1)1(211)1(2)1(21)()1(211)
1(2002020022
222213322
221=Ω=====+-=
=+--=++-++=+==+==-+=
ππωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω
电路图如图所示：
其等效电路图：
双T网络中的电容采用的是涤纶电容。
主要特点：小体积，大容量，耐热耐湿；名称：聚酯（涤纶）电容；符号：CL ；电容量：40p--4u ；额定电压：63--630V ；应用：对稳定性和损耗要求不高的低频电路、滤波、降噪、脉冲电路中。
2.2运算放大器
UA741是一块高增益通用运算放大器电路。
能完成加、减、乘、除、积分、微分、对数等运算。
也可用作信号发生、放大、比较、变换、整流、滤波等电路。
其特点如下：
●内部包含相位补偿回路和过流保护电路，外围元件少
●消耗电流小：Icc=1.7Ma(典型值：R L=∞)
●调零回路简单
●增益高，功耗小
管脚图：
管脚功能：
1.调零1
2.反相输入
3.正相输入
4.负电源
5.调零2
6.输出
7.正电源
8.空脚
在这里运用了放大功能，反馈电阻/输入电阻=100K/1K=100倍。
2.3低通滤波器
直接接电阻接地，滤去高频，电容采用220nF的瓷片电容。
3电路的安装与调试
电路首先采用ISIS软件仿真，仿真效果如图：
A路是信号发生器送入的信号
B路是经过电容电阻滤波之后的信号
C路是经过双T网络选频后的波形
D路是经放大之后的波形
电路焊接好以后，用信号发生器分别送不同信号进去，输出接示波器，观察到并没有达到仿真的效果，波形失真较严重，改善电路时将二极管1N4148正向焊接，观察到示波器失真并不明显，接着改变低通滤波电路，在其中的10K 电阻上再并了一个10K电阻，减小频率，可以输出同频率的类似正选波的波形；但是放大效果不好，接着改变反馈电阻，从而改善放大效果。
从示波器观察时，调节信号发生器的频率时，记录了大致波形现象：f=2K时，等幅输出；
f<2K时，放大倍数增大，但是失真严重；
f>2K时，输出信号衰减了；
f<500Hz，输出波形为方波。
之后查找资料时，介绍到1N4148正向接，开始仿真时将1N4148正向后，仿真波形失真更严重，如图：
此时，放大部分的放大效果变差，可能是因为二极管正向时电阻与反馈电阻并联，使得总电阻减小，从而放大倍数减小，仿真时，我将100K电阻断开，波形没什么变化，所以猜想错误。
4结束语
4.1设计简单介绍
本设计运用了UA741对输入信号进行滤波及放大，电路简单，实现的功能：将2K左右的频率从多种频率中选出来，常用于材料探伤和自动控制的各种测量仪表中，功能较强；且采用的是RC电路，使得计算误差更小。
4.2设计调试中的难点
电路中电容没有理论值上计算的容值，所以用差不多大的电容代替了，而且电容电阻精确度不高，所以会与理论有较大的差别。
实际测试中不能同时输入多种频率，所以只能靠调节信号发生器，来测试各种输入频率时的输出波形，这带来了很多实验中的麻烦。
4.3改善及改进意向
本设计出现的问题：
（1）放大倍数不理想，可能与放大部分的二极管及下拉电阻有关，可以慢慢调节电阻，及二极管的型号及接入的方向；反馈电阻也可以根据实际情况反复实验测试调节其大小。
（2）输出波形不理想，可能滤波部分的电阻电容不精确，这点只能说尽可能改善。
4.4收获与体会
经过这次设计，了解了各种电容（涤纶电容、CBB电容、校正电容、瓷片电容的外形区别，及适用的用途）；学会计算双T选频网络的频率大小；还学会了分析理论与实际的差别及调试。
附上元件明细表及参考资料
元件：
电容：
0.1uF 3个
2．2nF 4个
50pF 1个
220pF 1个
电阻:
39k 10k 1k 2k 5k 100k
其他：
1N4148 2个
741 2个
参考资料：
[1]曾国华，李国成电子技术基础习题与试题解四川科学技术出版社1985.10 153-155
[2] 刘本源，何传易，卢再奇基于FPGA的极窄带滤波器的分析与设计国防科技大学ATR国家重点实验室
[3]李林和采用不对称RC双T反馈电路的选频放大器的分析与设计天津科技大学自动化工程系
[4]虞文泽于双T网络式振荡器浙江广播电视大学瑞安分校
[5]大器设计及应用---电子工程师必备手册（下）。