高频小信号谐振放大器设计报告
高频课程设计报告(小信号谐振放大器)

摘要随着现代通信技术的不断发展,作为通信工程专业基础课程之一的《通信电路原理》在整个通信技术中占据着十分重要的地位。
本课程设计主要应用到了《通信电路原理》的各个章节的内容,作为一门通信方面的重要课程,它应用到的先修课程的内容主要包括电路原理、电子线路基础、逻辑设计与数字系统、信号与系统等。
本论文主要论述了通信系统的概述、调幅发射机和超外差接收机的工作原理及组装测试和高频小信号谐振放大器的设计仿真与硬件实现。
其中重点阐述了发射机和接收的工作原理和小信号放大器的设计及仿真。
关键词:通信系统、调幅发射机、超外差接收机、高频小信号、谐振放大器目录摘要 (1)第1章绪论 (3)1.1通信系统的一般模型 (3)1.2 通信系统中的发送与接收设备 (3)第2章调幅发射机及超外差接收机的工作原理及组装调试 (5)2.1 调幅发射机及超外差接收机的工作原理 (5)2.1.1 调幅发射机的组成和工作原理 (5)2.1.2超外差接收机的工作原理 (8)2.2 调幅发射机及超外差接收机的组装及调试 (11)2.21调幅发射机的组装及调试 (11)2.22超外差接收机的组装及调试 (11)第3章高频小信号谐振放大器的设计与仿真 (12)3.1放大器的设计分析 (12)3.2电路的设计与参数计算 (14)第4章高频小信号谐振放大器的硬件实现 (18)4.1焊接知识概述 (18)4.1.1操作前检查 (18)4.1.2焊接步骤 (18)4.2放大器的焊接及调试 (19)4.2.1放大器的焊接 (19)4.2.1放大器的调试 (20)第5章小结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附录A 绪论翻译 (24)附录B 高频小信号谐振放大器电路PSpice图 (26)附录C 高频集成芯片及电路收集 (27)1.集成芯片 (27)2.电路 (30)第1章绪论通信的一般含义是从发信者到收信者之间消息的传递,包括旗语、邮政等。
高频小信号谐振放大器设计报告

课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: 高频小信号谐振放大器设计课程设计目的:①巩固和运用在《高频电子线路》课程中所学的理论知识和实验技能;②基本掌握常用高频电子电路的一般设计方法;③提高设计能力和实验技能,通过动脑、动手解决实际问题;④为以后从事通信电路设计、研制电子产品打下基础。
课程设计内容和要求1.掌握高频小信号调谐放大器的工作原理;2. 熟悉谐振回路的调谐方法及放大器动态工作状态的测试方法;2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
初始条件:①电路板及元件,参数;②高频,电路等基础知识;③EWB仿真软件。
时间安排:1、理论讲解,老师布置课程设计题目,学生根据选题开始查找资料;2、课程设计时间为1周。
(1)确定技术方案、电路,并进行分析计算,时间1天;(2)选择元器件、安装与调试,或仿真设计与分析,时间2天;(3)总结结果,写出课程设计报告,时间2天。
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 .................................................... 错误!未定义书签。
1高频小信号调谐放大器的原理分析.. (1)1.1 小信号调谐放大器的主要特点 (1)1.2 小信号调谐放大器的主要质量指标 (1)1.2.1谐振频率 (1)1.2.2谐振增益(Av) (1)1.2.3通频带 (2)1.2.4增益带宽积 (3)1.2.5选择性 (3)1.2.6噪声系数 (4)1.3 晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (4)1.3.1单级单调谐回路谐振放大器电路原理 (5)1.3.2多级单调谐回路谐振放大器 (6)1.4 自激 (7)1.5 多级放大器的设计原则 (8)1.6 集成宽带放大电路 (9)2高频小信号调谐放大器的设计与制作 (10)2.1主要技术指标 (10)2.2给定条件 (10)2.3设计过程 (10)2.3.1选定电路形式 (10)2.3.2设置静态工作点 (11)2.3.3谐振回路参数计算 (12)2.3.4确定耦合电容与高频滤波电容 (13)3高频小信号谐振放大器电路仿真实验 (14)3.1仿真电路图 (14)3.2测量并调整放大器的静态工作点 (14)3.3谐振频率的调测与技术指标的测量 (15)4 总结(心得体会) (17)参考文献 (18)摘要放大高频小信号(中心频率在几百KHZ到几百MHZ,频谱宽度在几KHZ到几十MHZ的范围内)的放大器,称为高频小信号放大器。
高频小信号放大器实验报告

实验1高频小信号放大器幅频特性曲线为:带宽:8.0*0.7=5.6Bw1=6.6-6.1=0.5MHz2、观察集电极负载对单调谐回路谐振放大器幅频特性的影响当放大器工作于放大状态下,运用上步点测法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。
既令2K1置“on”,重复测量并与上步图表中数据作比较。
f/MHz 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1U/mV 1.7 1.9 2.0 2.4 2.6 3.2 3.6 4.0 5.2 5.6 5.6 5.2 4.4 3.8 3.2 2.6 2.4 2.0幅频特性曲线为:5.6*0.7=3.92;Bw2=6.65-6.1=0.55MHz3、双调谐回路谐振放大器幅频特性测量(保持输入幅度不变,改变输入信号的频率,测出与频率相对应的双调谐放大器的输出幅度,然后画出频率与幅度的关系曲线,该曲线即为双调谐回路放大器的幅频特性。
)2K2往上拨,接通2C6(80P),2K1置off。
高频信号源输出频率6.3MHZ(用频率计测量),幅度300mv,然后用铆孔线接入双调谐放大器的输入端(IN)。
2K03往下拨,使高频信号送入放大器输入端。
示波器CH1接2TP01,示波器CH2接放大器的输出(2TP02)端。
反复调整2C04、2C11使双调谐放大器输出为最大值,此时回路谐振于6.3MHZ。
按照下表改变高频信号源的频率(用频率计测量),保持高频信号源输出幅度峰——峰值为300mv(示波器CH1监视),从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值,并把数据填入下表中。
f/MHz 4.8 5.0 5.2 5.4 5.7 5.8 5.9 6.0 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1 U/mV 0.8 1.4 2.6 4.2 8.0 8.8 8.0 8.0 8.0 8.2 8.4 6.4 4.8 3.2 2.0 1.8 1.4 1.2 幅频特性曲线:8*0.7=5.6V;Bw3=6.55-5.5-1.05MHz4、放大器动态范围测量2K1置off,2K2置单调谐,接通2C6.高频信号源输出接双调谐放大器的输入端(IN),调整高频信号源频率为6.3MHz,幅度为100mV。
高频小信号放大器 实验报告

高频小信号放大器实验报告高频小信号谐振放大器一、实验目的1、了解高频小信号谐振放大器的电路组成、工作原理。
2、进一步理解高频小信号放大器与低频小信号放大器的不同。
3、掌握用Multisim8分析、测试高频小信号放大器的基本性能。
4、掌握谐振放大器的调试方法。
5、掌握用示波器测试小信号谐振放大器的基本性能。
6、学会用扫频仪测试小信号谐振放大器幅频特性的方法。
二、实验仪器双踪示波器 数字频率计 高频毫伏表频率特性测试仪BT —3 直流稳压电源 万用表高频信号发生器三、实验原理高频小信号谐振放大器最典型的单元电路如图4.2.1所示,由LC 单调谐回路作为负载构成晶体管调谐放大器。
晶体管基极为正偏,工作在甲类状态,负载回路调谐在输入信号的频率10.7MHz 上。
该放大电路能够对输入的高频小信号进行反相放大。
LC 调谐回路的作用主要有两个:一是选频滤波,选择放大o f f =的工作信号频率,抑制其它频率的信号。
二是提供晶体管集电极所需的负载电阻,同时进行阻抗匹配变换。
高频小信号频带放大器的主要性能指标有:(1)中心频率o f :指放大器的工作频率。
它是设计放大电路时,选择有源器件、计算谐振回路元件参数的依据。
(2)增益:指放大器对有用信号的放大能力。
通常表示为在中心频率上的电压增益和功率增益。
电压增益 o o i A V V υ= (4.2.1)功率增益 po o i A P P = ( 4.2.2)图4.2.1 晶体管单调谐回路调谐放大器式中o V 、i V 分别为放大器中心频率上的输出、输入电压,o P 、i P 分别为放大器中心频率上的输出、输入功率。
增益通常用分贝表示为()20lg o o i A dB V V υ= ( 4.2.3) ()10lg po o i A dB P P = ( 4.2.4)(3)通频带:指放大电路增益由最大值下降3db 时所对应的频带宽度,用BW 0,7表示。
它相当于输入不变时,输出电压由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半时对应的频带宽度,如图4.2.2所示。
高频小信号谐振放大器的设计

⾼频⼩信号谐振放⼤器的设计⾼频⼩信号谐振放⼤器的设计⾼频⼩信号谐振放⼤器课程设计任务书1、设计课题:⾼频⼩信号谐振放⼤器2、设计⽬的:设计⼀个⼯作电压为9V ,中⼼频率为20MHz 的⾼频⼩信号谐振放⼤器,可⽤作接收机的前置放⼤器和中频放⼤器。
3、主要技术指标及要求 (1)已知条件及主要技术指标已知条件:负载电阻Ω=k R L 1,电源电压V V cc 9+=。
技术指标:1中⼼频率MHz f o 20=; 2电压增益dB A uo 1≥∑(10倍); 3通频带MHz f 427.0=?; 4电路结构采⽤分⽴元件。
(2)设计的主要⼯作 1收集资料、消化资料;2选择原理电路,计算电路参数并仿真分析; 3制作印制电路板⼀张;4绘制电路原理图⼀张(A4图纸); 5绘制元件明细表⼀张(A4图纸); 6绘制印制电路板底图⼀张(A4图纸);7撰写设计报告⼀份,要求字数在3000字以上。
(3)时间安排1总时间四天,最后半天(4学时)为答辩时间;2星期⼀完成系统⽅案、电路原理图设计并计算电路参数; 3星期⼆上午完成电路参数的计算; 4星期⼆下午完成电路仿真; 5星期三撰写设计报告、绘图;6星期四完善资料,准备答辩,答辩过程分两步完成,前2节课时间分⼩组答辩,并初步推举出优秀设计2~4个;后2节课时间为优秀设计集中答辩时间。
(4)注意事项1作图必须规范,图幅整洁;2设计报告内容详细,叙述清楚,计算准确,有根有据,书写⼯整; 3独⽴完成任务。
第⼀章系统⽅案设计⼀、电路结构的选择根据设计任务书的要求,因放⼤器的增益⼤于20dB ,且MHz f o 20=,MHz f 427.0=?,采⽤单级放⼤器即可实现,拟定⾼频⼩信号谐振放⼤器的电路原理图如图1-1所⽰。
⼆、电路的⼯作过程(⼀)静态⼯作过程当输⼊信号ui=0V 时,放⼤器处于直流⼯作状态(静态)。
理想情况下,变压器T1的次级、变压器T2的初级视为短路,电容器Cb 、Ce 、Cf 视为开路,放⼤器的直流通路如图1-2(a)所⽰。
实验报告范本_3

实验课程名称:_高频电子线路实验项目名称高频小信号谐振放大器实验成绩实验者专业班级组别同组者XXX 实验日期xx年x月x日一.实验目的1.掌握高频小信号谐振放大器的电路组成与基本工作原理。
2.掌握高频小信号谐振放大器谐振回路的调谐方法及回路参数对谐振曲线的影响。
3.掌握高频小信号谐振放大器的主要技术指标的意义及测试方法。
(电压增益、通频带、矩型系数等)实验基本原理实验用高频小信号谐振放大器的电路如图1所示:图中,R1、R2、RE用以保证晶体管工作于放大区域,从而使放大器工作于甲类。
C5是RE的旁路电容,C1是输入耦合电容,L2、C2、Ct是谐振回路,Ct用来调谐,SW1用以改变集电极回路的阻尼电阻R,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。
SW2用以改变射极偏置电阻Re,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益)的影响。
为了减轻负载对回路Q值的影响,输出端采用变压器耦合输出方式。
三、主要仪器设备高频实验箱GP-4 一台双踪示波器TDS-1002 一台高频信号发生器WY-1052 一台万用表一块四、实验内容,实验数据等记录1、放大器静态测量与工作状态判断基本条件:R=10K Vcc=12V按表要求分别改变RE时,测试数据记录于表中:实际测量值(V) 计算值根据VCE 判断BG1是否工作在放大区REVb Ve Vc Vce Ic(mA) 是否原因2、谐振频率fo与谐振增益Avo的测定与计算基本条件:当阻尼电阻R=10K条件1数据(Re=2K)条件2数据(Re=500Ω)fo=? Avo= ? fo=? Avo= ?输入/输出信号波形输入/输出信号波形说明1:放大器的AVo表征的是:说明2:放大器射极电阻Re变化对AVO的影响。
3.谐振放大器通频带Bw的测定基本条件:Re=1K条件1数据(R=10K)条件2数据(R=470Ω) Bw 0.7=fH-FL= ? Bw 0.7=fH-FL= ?通带特性曲线通带特性曲线说明1:什么是通频带?说明2:放大器阻尼电阻R变化对AVO与Bw的影响。
高频小信号调谐放大器实验报告

高频小信号调谐放大器实验报告姓名:学号:班级:日期:高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1.掌握小信号调谐放大器的基本工作原理;2.掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算;3.了解高频小信号放大器动态范围的测试方法;二、实验仪器与设备高频电子线路综合实验箱;扫频仪;高频信号发生器;双踪示波器三、实验原理(一)单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1所示。
该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。
它不仅对高频小信号放大,而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率f S=12MHz。
基极偏置电阻R A1、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。
可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点,从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0,谐振电压放大倍数A v0,放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数Kr0.1来表示)等。
放大器各项性能指标及测量方法如下: 1.谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率,对于图1-1所示电路(也是以下各项指标所对应电路),f 0的表达式为∑=LCf π210式中,L 为调谐回路电感线圈的电感量;∑C为调谐回路的总电容,∑C的表达式为ie oe C P C P C C2221++=∑式中, C oe 为晶体管的输出电容;C ie 为晶体管的输入电容;P 1为初级线圈抽头系数;P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0的测量方法是:用扫频仪作为测量仪器,用扫频仪测出电路的幅频特性曲线,调变压器T 的磁芯,使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。
2.电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时,所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。
A V0的表达式为Gg p g p y p p g y p p v v A ie oe fe fei V ++-=-=-=∑2221212100 式中,g Σ为谐振回路谐振时的总电导。
高频小信号调谐放大器实验报告

⾼频⼩信号调谐放⼤器实验报告⾼频⼩信号调谐放⼤器实验报告⼀、实验⽬的1、熟悉单级⼩信号调谐放⼤器的⼯作原理和设计⽅法2、熟悉并联调谐回路两端并联电阻RL对于频率特性的影响,并分析回路品质因数,回路通频带以及选择性之间的关系3、理解放⼤器的传输特性,了解放⼤器电压传输曲线Vom-Vim在谐振点的测量⽅法,并了解Ic对于传输特性曲线的影响⼆、实验原理⾼频⼩信号单调谐放⼤器上图为晶体管共发射极⾼频单级⼩信号单调谐放⼤器,它不仅可以放⼤⾼频信号⽽且还具有⼀定的选频作⽤,此电路采⽤LC 并联谐振回路作为负载。
Cb为输⼊耦合电容,滤除直流信号,Rb1,Rb2,Re提供静态⼯作点,使其⼯作在放⼤区Ce是Re的旁路电容,LC构成并联谐振回路。
RL是集电极交流电阻,它影响了回路的品质因数,增益带宽。
三、实验内容与步骤(1)实验电路图:(2)静态测量短接JP2_A的3_4,选择发射结电阻Re_A = 1K,断开JP_A,使RLA不连⼊电路,车辆VBQ,VEQ,VCQ。
静态⼯作点测量静态⼯作点VBQ(V) VEQ(V) VCQ(V)实际测量值 1.90 1.20 12.06(3)动态研究1、电路连接选取RLA = 10k,Re_A=1K,将⾼频信号发⽣器Vpp设置为100mV,频率为10.7MHz,接⼊电路输⼊J1_A⽰波器探头,连接J2_A,观察2、调节电路调节CT1_A的值,当电压幅度最⼤时,转去调节⾼频⼩信号发⽣器,直⾄⽰波器显⽰输出幅值最⼤,记下f0为谐振频率3、数据测量选择RL=10k,⾼频信号发⽣器调节f0,Re_A=2K,调节输⼊电压Vi从20mV--820mV,逐点记录并填表(4)数据处理频率和相应输出电压值频率与相应的输出电压值f(MHz) 7.9 8.1 8.3 8.5 8.7 8.9 9.1 9.3 9.5Vo(V)RL_A= 10K Ω 0.78 0.93 1.07 1.22 1.51 1.91 2.46 3.33 4.08RL_A= 2K Ω 0.655 0.724 0.792 0.892 0.989 1.104 1.206 1.297 1.35 RL_A= 470Ω0.370.378 0.390.398 0.406 0.410.414 0.418 0.41f(MHz) 9.79.910.110.310.510.710.911.1Vo(V)RL_A= 10K Ω 3.68 2.84 2.2 1.77 1.45 1.3 1.1 0.98 RL_A= 2K Ω 1.4 1.351.281.19 1.11 1.01 0.95 0.88 RL_A= 470Ω0.422 0.418 0.410.40.40.390.40.3900.511.522.533.544.57.588.599.51010.51111.5频率与相应的输出电压值RL_A=10KRL_A=2KRL_A=0.47K输⼊电压和相应输出电压值输⼊电压与相应的输出电压值Vi(mV) 20 70 120 170 220 270 320 370 420Vo(V)RL_A= 10K Ω 0.579 1.71 2.35 2.71 2.93 3.13 3.26 3.4 3.55 RL_A= 10K Ω 1.2 3.3 4.5 5.1 5.5 5.9 6.16.46.6 RL_A= 10K Ω2.01 5.89 8.01 9.13 9.86 10.4 10.94 11.5 11.8Vi(mV) 470520 570 620 670 720 770 820Vo(V)Re_A= 2K Ω 3.67 3.78 3.9 4.01 4.11 4.25 4.34 4.46 Re_A= 1K Ω 6.9 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 RL_A= 510Ω12.112.312.612.812.912.912.913.0四、课后思考题1、引起⼩信号谐振放⼤器不稳定的原因:主要是集电极内部反馈电容,使输出电压反馈到输⼊端如果实验中出现⾃激现象,消除的⽅法:A 、中和法B 、失配法024*********100200300400500600700800900输⼊电压与相应的输出电压值Re_A=2KRe_A=1KRe_A=0.51K2、负载电阻和三极管β值负载电阻RL增加时电压增益减⼩通频带增⼤。
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课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: 高频小信号谐振放大器设计课程设计目的:①巩固和运用在《高频电子线路》课程中所学的理论知识和实验技能;②基本掌握常用高频电子电路的一般设计方法;③提高设计能力和实验技能,通过动脑、动手解决实际问题;④为以后从事通信电路设计、研制电子产品打下基础。
课程设计内容和要求1.掌握高频小信号调谐放大器的工作原理;2. 熟悉谐振回路的调谐方法及放大器动态工作状态的测试方法;2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
初始条件:①电路板及元件,参数;②高频,电路等基础知识;③EWB仿真软件。
时间安排:1、理论讲解,老师布置课程设计题目,学生根据选题开始查找资料;2、课程设计时间为1周。
(1)确定技术方案、电路,并进行分析计算,时间1天;(2)选择元器件、安装与调试,或仿真设计与分析,时间2天;(3)总结结果,写出课程设计报告,时间2天。
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 .................................................... 错误!未定义书签。
1高频小信号调谐放大器的原理分析.. (1)1.1 小信号调谐放大器的主要特点 (1)1.2 小信号调谐放大器的主要质量指标 (1)1.2.1谐振频率 (1)1.2.2谐振增益(Av) (1)1.2.3通频带 (2)1.2.4增益带宽积 (3)1.2.5选择性 (3)1.2.6噪声系数 (4)1.3 晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (4)1.3.1单级单调谐回路谐振放大器电路原理 (5)1.3.2多级单调谐回路谐振放大器 (6)1.4 自激 (7)1.5 多级放大器的设计原则 (8)1.6 集成宽带放大电路 (9)2高频小信号调谐放大器的设计与制作 (10)2.1主要技术指标 (10)2.2给定条件 (10)2.3设计过程 (10)2.3.1选定电路形式 (10)2.3.2设置静态工作点 (11)2.3.3谐振回路参数计算 (12)2.3.4确定耦合电容与高频滤波电容 (13)3高频小信号谐振放大器电路仿真实验 (14)3.1仿真电路图 (14)3.2测量并调整放大器的静态工作点 (14)3.3谐振频率的调测与技术指标的测量 (15)4 总结(心得体会) (17)参考文献 (18)摘要放大高频小信号(中心频率在几百KHZ到几百MHZ,频谱宽度在几KHZ到几十MHZ的范围内)的放大器,称为高频小信号放大器。
这类放大器,按照所用器件可分为晶体管,场效应管和集成电路放大器;按照通过频谱的宽窄可分为窄带和宽带放大器;按照电路形式可分为单级和级联放大器;按照所用负载性质可分为谐振放大器和非谐振放大器。
所谓谐振放大器,就是采用谐振回路作负载的放大器。
根据谐振回路的特性,谐振放大器对于靠近谐振频率的信号,有较大的增益;对于远离谐振频率的信号,增益迅速下降。
所以,谐振放大器不仅有放大作用,而且也起着滤波或选频的作用。
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;另加其它电路高频小信号谐振放大器设计1高频小信号调谐放大器的原理分析1.1 小信号调谐放大器的主要特点晶体管集电极负载通常是一个由 LC组成的并联谐振电路。
由于 LC 并联谐振回路的阻抗是随着频率变化而变化,理论上可以分析,并联谐振在谐振频率处呈现纯阻,并达到最大值。
即放大器在回路谐振频率上将具有最大的电压增益。
若偏离谐振频率,输出增益减小。
总之,调谐放大器不仅具有对特定频率信号的放大作用,同时也起着滤波和选频的作用。
1.2 小信号调谐放大器的主要质量指标衡量小信号调谐放大器的主要质量主要包括以下几个方面:1.2.1谐振频率放大器调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率,理论上,对于 LC 组成的并联谐振电路,谐振频率的表达式为:式中,L 为调谐回路电感线圈的电感量;C 为调谐回路的总电容。
谐振频率的测试方法:放大器的调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率,可以用扫频仪测出电路的幅频特性曲线,另外,也可以通过点频法改变输入信号频率,得到输出增益随频率变化的幅频特性曲线,电压谐振曲线的峰值即对应谐振频率点。
1.2.2谐振增益(Av)放大器的谐振电压增益放大倍数指:放大器处在在谐振频率f0下,输出电压与输入电压之比。
Av的测量方法:当谐振回路处于谐振状态时,用高频毫伏表测量输入信号Vi和输出信号Vo大小,利用下式计算:另外,也可以利用功率增益系数进行估算:1.2.3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=Vo/Vi下降到谐振电压放大倍数Avo的 0.707 倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带带宽BW,通常用2Δf0.1表示,有时也称2Δf0.1为 3dB 带宽。
通频带带宽:式中,Q为谐振回路的有载品质因数。
当晶体管选定后,回路总电容为定值时,谐振电压放大倍数fo与通频带BW的乘积为一常数。
频带BW 的测量方法:根据概念,可以通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。
测量方法主要采用扫频法,也可以是逐点法。
扫频法:即用扫频仪直接测试。
测试时,扫频仪的输出接放大器的输入,放大器的输出接扫频仪检波头的输入,检波头的输出接扫频仪的输入。
在扫频仪上观察并记录放大器的频率特性曲线,从曲线上读取并记录放大器的通频带。
逐点法:又叫逐点测量法,就是测试电路在不同频率点下对应的信号大小,利用得到的数据,做出信号大小随频率变化的曲线,根据绘出的谐振曲线,利用定义得到通频带。
具体测量方法如下:a、用外置专用信号源做扫频源,正弦输入信号的幅度选择适当的大小,并保持不变;b、示波器同时监测输入、输出波形,确保电路工作正常(电路无干扰、无自激、输出波形无失真);c、改变输入信号的频率,使用毫伏表测量不同频率时输出电压的有效值;d、描绘出放大器的频率特性曲线,在频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。
测试时,可以先调谐放大器的谐振回路使其谐振,记下此时的谐振频率fo及电压放大倍数Avo,然后改变高频信号发生器的频率(保持其输出电压不变),并测出对应的电压放大倍数。
由于回路失谐后电压放大倍数下降,所以放大器的谐振曲线如图 1-1 所示。
图1-1 放大器的通频带和谐振曲线1.2.4增益带宽积增益带宽积BW•G也是通信电子电路的一个重要指标,通常,增益带宽积可以认为是一个常数。
放大器的总通频带宽度随着放大级数的增加而变窄,BW越大,增益越小。
二者是一对矛盾。
不同电路中,放大器的通频带差异可能比较大。
如:在设计电视机和收音机的中频放大器时,对带宽的考虑是不同的,普通的调幅无线电广播所占带宽是9kHz,而电视信号的带宽需要6.5MHz,显然,要获得同样的增益,中频放大器的带宽设计是完全不同的。
1.2.5选择性放大器从含有各种不同频率的信号总和中选出有用信号,排除干扰信号的能力,称为放大器的选择性。
选择性的基本指标是矩形系数。
其中,定义矩形系数k v1.0是电压放大倍数下降到谐振时放大倍数A v0的10%所对应的频率偏移和电压放大倍数下降为0.707A v0时所对应的频率偏移2Δf0.1之比,即:同样还可以定义矩形系数k r01.0,即:显然,矩形系数越接近1,曲线就越接近矩形,滤除邻近波道干扰信号的能力愈强。
1.2.6噪声系数NF越接近 1 越好。
1.3 晶体管高频小信号等效电路与分析方法高频小信号放大器由于输入信号幅值小,可以认为晶体管工作在线性区,经常采用有源线性四端网络进行分析。
如图1-2,1-3 所示,Y 参数等效电路和混合π等效电路是描述晶体管高频小信号下工作状况的重要模型。
图1-2混合π等效电路图图 1-3 y参数等效电路Y参数等效电路与混合π等效电路参数的转换,用混合π参数表示的 Y 参数:其中。
1.3.1单级单调谐回路谐振放大器电路原理图 1-4 单级单调谐回路谐振放大器图 1-4 是一个单级单调谐回路谐振放大器的原理图,理论上分析,谐振时电压增益:放大器的增益可用带宽表示为:其中单调谐放大器的选择性用矩形系数来表示为:所以单调谐放大器的矩形系数比 1大得多,选择性比较差。
1.3.2多级单调谐回路谐振放大器实际的实验和应用中,需要把微弱的信号进行多级放大,这要求电路有较大增益,因此,高频放大器大多是多级级联而成,多级放大器的电压增益指当放大器有 m 级时,各级的电压增益分别为Av1、Av2 …Avm,则总增益Av是各级增益的乘积,即如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成,则对 m级放大器而言,通频带为:式中,2Δf7.0为单级放大器的通频带,称为带宽缩减因子,其物理意义是:随着级数增加,总通频带变窄。
m级单调谐回路放大器的矩形系数为:1.4 自激在做高频实验时,经常在测试电路中会出现自激的现象,特别是在多级放大的情况中。
我们将这种没有外部输入信号,由于电路内部正反馈作用而自动维持输出交流信号的现象称为自激。
它经常和进行高频电路设计相违背,我们把这种具有自激现象的放大器称为自激振荡器,它实际上就是一个有足够反馈量的正反馈放大器。
产生自激振荡的条件和振荡电路的原理一致。
即满足:(1)相位平衡条件放大器的反馈信号与输入信号必须同相位,即相位差是 180°(或π)的偶数倍。
(2)振幅平衡条件指放大器的反馈信号必须有一定的幅度。
在振荡建立的初期,必须使反馈信号大于原输入端的信号。
交流负反馈能够改善放大电路的许多性能,改善的程度由负反馈的深度决定。
但是,如果电路组成不合理,反馈过深,且电路附加相移(高频区或低频区)改变了反馈信号的极性时,电路中的负反馈就会变成正反馈。
反而会使放大电路产生自激振荡。
这种自激振荡是一定要消除的。
克服自激的方法在这里介绍以下几种:(1)中和法:在晶体管的输出和输入端之间插入一个外加的反馈电路,使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。
具体线路如图 1-5,C N为外接电容,图 1-5 外加的反馈电路克服自激(2)失配法:失配法一般采用共发一共基级联放大器实现,失配法是用牺牲增益换来提高放大器的稳定性。
如图 1-6 所示。
图1-6 共发共基级联放大器电路1.5 多级放大器的设计原则多级放大器时,必须处理好各项指标之间的矛盾,包括合理地选择电路形式,半导体器件类型和谐振回路的参数。