1、目录 一、高频小信号谐振放大器原 理.1 1、小信号调谐放大器的主要特点. 1 2、小信号调谐放大器的主要质量指标 1 二、电路具体设计计 算.6 1、设计内容. 6 2、技术指标. 6 3、设计电路过程及计算. 6 三、仿真结果及结 论.10 1、仿真电路 1 10 2、波形图. 11 3、通频带的测 量.11 四、设计体 会.13 五、参考文 献.14 第一章 高频小信号谐振放大器原理 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
2、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 2 大作用，同时也起着滤波和选频的作用。 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： 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。 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
3、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： 3 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 2f0.1 表示，有时也称 2f0.1 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
4、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。 4 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
5、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。 5 图 1-1 放大器的通频带和谐振曲线 2.4 增益带宽积 增益带宽积 BWG 也是通信电子电路的一个重要指标，通常， 增益带
6、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。 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，定义矩形系数是电压放大倍数下降到谐振时放 大倍数的 10所对应的频率偏移和电压放大倍数下降为 0
7、.707 时 所对应的频率偏移 2f0.1 之比，即： 同样还可以定义矩形系数，即： 6 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。 第二章 电路具体设计计算 1、设计内容： 设计一高频小信号谐振放大器 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。 2、技术指标： 已知条件：负载电阻 =1K，电源电压 Vcc=9v。LR 7 技术指标： 1 中心频率 f=20M； 2 电压增益 Ao=20dB； 3 通频带 BW=2HZ； 3、设计电路过程及计算 高频小信号放大器一般用于放大微
8、弱的高频信号,此类放大 器应具备如下基本特性: 只允许所需的信号通过,即应具有较高的选择性。放大器的增益 要足够大。放大器工作状态应稳定且产生的噪声要小。放大器应 具有一定的通频带宽度。 除此之外,虽然还有许多其它必须考虑的特性,但在初级设计 时,大致以此特性作考虑即可 选定电路形式 依设计技术指标要求，考虑高频放大器应具有的基本特性,可 采用共射晶体管单调谐回路谐振放大器，设计参考电路见图 2-1 所示。 8 图 2-1 单调谐高频小信号放大器电原理图 图中放大管选用 9018，该电路静态工作点 Q 主要由 和 、1bRw 、Re 与 Vcc 确定。利用 和 、 的分压固定基极偏置2bR1b
9、Rw2b 电位 ，如满足条件 ：当温度变化 BQVBQICIBV ，抑制了 变化，从而获得稳定的工作点。EICQIC 由此可知，只有当 时，才能获得 恒定，故硅管应用BI1 BQ 时， 。只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，QI)05(1 故要求 ，一般硅管取： 。BEQVBEBV)53( 3.1 设置静态工作点 9 取 =1.0mA, =1.0V, =7.5V, 则EQIEQVCEQ RKIE0.1 , 取标称值2IICQB2.46 14K 取标称值 60K1RKVBQC1.602 可用 30k 电阻和 100k 电位器串联,以便调整静态工1 作点。 3.2 计算谐振回路参数 mSVIgAE
10、mSeb7.026 IAES38 下面计算 4 个 y 参数， mSjCjgrebebie 7.2.1)(1 因为 , 所以iieijy ， ，mSgie4.1kgriei7.01pFSCie5.27. 10 mSjCjjgrCjycbebebmcoe 19.0.)(1 因为 ，所以oeojy ，Se9.0pFoe5.1. mSjCjgryebebmfe 2.7.34)(1 故模 Sfe35| 回路总电容为 pFLfC21)(0 再计算回路电容 ，取标Cieoe221 称值 211pF 设空载品质因数 Qo=100，谐振回路唯一电阻 Rp=QoWoL=3.8K ,go= =0.26msRp 0
11、.26ms+0.35ms+1.2ms=1.8ms Auo= g 108.35 QL= 10 B= MHZWoL12QLfo 第三章、仿真结果及结论 1、仿真电路: 11 利用 MULTISIM 绘制出如图所示的仿真实验电路 2、波形图 12 3、通频带的测量 通频带的测量通常采用扫频法和逐点法来进行测量，在这里， 因为已经计算出了所求电路的同频带宽 BW=2MHZ，所以能使输出 电压在最大电压的 0.707 倍的频率应该在 19MHZ 和 21MHZ 左右。 在电路的仿真上，分别让函数发生器的频率在 19MHZ 和 21MHZ 时，所得结果如下图所示： 13 所以，由上图可知电路满足课题的条件
12、，BW 大致等于 2MHZ。 14 第四章 设计体会 在这过去的两周里，我非常的忙碌，因为我上个学期的期末 考试没有通过，要在第一周补考，而且还要在这两周里完成高频 电子线路的课程设计。这让我非常苦恼，因为我的高频成绩本来 就不好，在课程设计上拥有的时间却比别人还要少一周我不知道 我能不能完成这个高频的课程设计。 不过，好在我还有许多同学，在他们的帮助下，我尽了自己 的努力，最后还是在第二周的最后一天完成了我的课程设计报告。 虽然我不知道我的高频课程设计报告最后能不能通过，但我还是 要感谢那些曾经帮助过我的老师和同学，谢谢你们对我的支持与 鼓励。要是没有你们，我也许连怎么动手都不知道。通过这一
13、课 程设计，我掌握了独立搜集资料、思考分析问题的能力和独立学 习的能力，使自己无论在今后的学习中还是工作中遇到困难的时 候都能自己将其解决。同时，对书理论知识有了更深刻的了解。 为期一周的高频课程设计已经结束了，回顾设计的点点滴滴， 我们有太多的收获，过程是痛苦的结果是收获的这就是我这一周 来最大的感受啦。我们就是在发现问题和解决问题中不断进步。 这样我们才能在将来立足于这个社会立足于这个行业呀！本周课 程设计不但锻炼了我么最基本的高频电子线路的设计能力，更重 要的是让我们更深刻的认识了高频电子线路这门课程在实际中的 应用。还是有书到用时方恨少的感觉呀。 15 第五章 参考文献 1、高频电子线路 高吉祥 主编 电子工业出版社 2、高频电子线路 曹兴雯 主编 高等教育出版社 3、高频电子线路 吴慎山 主编 电子工业出版社
