当前位置:文档之家› LC谐振放大器

LC谐振放大器

LC谐振放大器
LC谐振放大器

LC谐振放大器

摘要

高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一,通信电路中,为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出,而且通信距离越远,要求输出功率越大。所以为了获得足够大的高频输出功率,必须采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高,相对频带窄,所以一般采用选频网络作为负载回路。

本次设计先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍,然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计,最后设计出整体电路图,在软件中仿真验证是否达到技术要求,对仿真结果进行分析,最后焊接并调试电路。

关键词:高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

Abstract

High frequency power amplifier is an important part of the equipment to send one of communication, circuit, in order to make up for in process of wireless transmission signal attenuation requirements with greater transmitter output power and communications, the farther the distance, the greater the output power requirements. So in order to get enough high frequency output power, must use high frequency power amplifier. Due to the high frequency power amplifier high frequency band, relatively narrow, so the general use of the web as a load circuit choose frequency.

The first design of the high frequency power amplifier theory knowledge about some briefly introduced, and then the performance index analysis in based on the circuit design, and in the end the design unit circuit diagram, a whole in software simulation verify whether attain the technical requirements of the simulation results on analysis, the final installation and debugging circuit circuit.

Keywords:High-frequency resonant power amplifier Resonant circuit

Coupling Loop Working condition

一、方案比较与论证

1.基本方案

根据要求,需要设计并制作一个低压、低功耗的LC谐振放大器;为了便于测试,在放大器的输入端插入一个40dB的固定衰减器。电路框图如下:

图1-1电路基本框图

2.各模块方案的确定

2.1衰减器

衰减器一般采用电阻元件,有两种主要电路形式:π型和T型。如图1-2所示:

图1-2 射频功率衰减器电路类型

将很小,由于受引线和焊点的当衰减的分贝数较大时,在T型衰减器中R

1

影响,阻值过小很难保证其精度,从而影响衰减的准确度。如题中,输入输出阻抗为50Ω,衰减为40dB时,T型衰减器中R≈49.01Ω,R

≈1.00Ω,而π型衰

1

≈2.5kΩ,所以,当要求衰减较大时用π型衰减器较合适,减器中R≈51.01Ω,R

1

因此,本电路设计采用π型衰减器。

2.2 LC谐振放大器

利用选频网络作为负载回路的功率放大器称为谐振功率放大器,这是无线电发射机中的重要组成部分。根据放大器的流通角θ的范围可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同功率类型的放大器。电流导通角θ愈小,放大器的效率η愈高。为了达到题目要求的增益不小于60dB,须采用两级功率放大器,甲类功率放大器适合作为中间级或输出功率较小的末级功率放大器。丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大的输出功率和较高的效率。本设计有以下两种方案:方案一:采用甲类功率放大器,为了提高增益,电路须采用两级甲类放大,但是甲类功放的流通角θ=180o,效率最高也只能达到50%。

方案二:采用一级甲类功率放大器,另一级采用丙类功率放大器,丙类功放

的θ<90o ,效率可达到80%,同时又达到题目所要求的增益。

综上所述,我们采用了方案二。

二、主要电路设计与计算

1.衰减器的设计

1.1电路形式

衰减器一般采用电阻元件,对该设计要求的衰减器而言,一般不需要进行阻抗变换,即:输入阻抗和输出阻抗相等,电路呈对称形式,所以R 2和R 3取相

同的阻值。电路如图所示:

图2-1 衰减器

1.2 电路分析计算

设信号源的输出阻抗和负载阻抗均为R 0,电压衰减倍数为A T =V in /V out ,V in 和V out 分别为衰减器的输入电压和输出电压,R 2=R 3=R ,如图2-2所示:

图2-2 π型衰减器的计算

虚线框内是为了计算方便虚加的。这样已知R 0和A T ,要确定R 1和R 的值。根据阻抗匹配条件,从V in 往右看对地阻抗等于信号源的输出阻抗R 0,即:

R ∥(R 1+R ∥R 0)=R 0 得:

100

1)

()

(R R R RR R R R R RR R R =+++++

即:

00

001R R RR R R RR R -=

++

根据电压衰减倍数的要求: A T = V in /V out 因为:

in out V R R R R R V 0

10

////+=

即:

则:

由以上各式得:

即:

O

T T R A A R 2121-=

所以π型电路的计算公式为:

01

1

R A A R T T -+=

02121R A A R T

T -=

根据题中给出的特性阻抗为50Ω,衰减量为40dB ,可以计算出 A T =100 R ≈51.01Ω R 1≈2499.75Ω

2 LC 谐振放大器的设计

2.1谐振功放基本电路组成

如图所示为高频功率放大器的基本电路。为了使高频功率放大器有高效率地输出大功率,常常选择工作在丙类状态下工作。我们知道,在一元件(呈电阻性)的耗散功率等于流过该元件的电流和元件两端电压的乘积。由图可知基极直流偏压V BB 使基极处于反向偏压的状态,对于NPN 型管来说,只有在激励信号为正值的一段时间内才有集电极电流产生,所以耗散功率很小。

晶体管的作用是在将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用,谐振回路中LC 是晶体管的负载,电路工作在丙类工作状态。

+ –

v b –

i B – + V BB

– +

V CC

– + e c C

– +

v c L

输出

i E i c e b

图2-3 高频功率放大器基本电路

图2-4为谐振功率放大器各级电压和电流波形。

图2-2 谐振功率放大器各级电压和电流波形

图2-4 谐振功率放大器各级电压和电流波形

2.2 集电极电流余弦脉冲分解 当晶体管特性曲线理想化后,丙类工作状态的集电极电流脉冲是尖顶余弦脉冲。这适用于欠压或临界状态。

晶体管的内部特性为:

i c = g c (e b –V BZ )

它的外部电路关系式:

e b = –V BB + V bm cos ωt e c = V CC –V cm cos ωt

当ωt=0时,

(a )

(b )

(c )

(d )

ω t

i C U o n

转移特性

i

C

ω t

ω t

ω t

ω t

ω t

U b m

-θθ

u BE

u b

-θ

θi Cmax

U o n U BB

u BE i B

i C

u CE U CC U CEmin

θθ-θθθ-θ

U b m

U BB

(e )

i c = i c max

因此,

i c max = g c V bm (1–cos θc )

若将尖顶脉冲分解为傅里叶级数,得

i c =I c0+I cm1cos ωt+I cm2cos2ωt+…+I cmn cosn ωt+…

由傅里叶级数的求系数法得

其中

图2-5 尖顶脉冲的分解系数

由图可见,当θc≈120?时,Icm1/Icmax 达到最大值。在Icmax 与负载阻抗Rp 为某定值的情况下,输出功率将达到最大值。这样看来,取θc=120?应该是最佳通角了。但此时放大器处于甲级工作状态效率太低。为了兼顾效率和功率,常常取导通角70度左右。

2.3 谐振功率放大器的动态特性 (1)谐振功放的三种工作状态

θ / ?

α1/α0=γ1

α0

α1

α2

α3

α0 , α1 , α2 , α3

2.0 1.0

10 30 50 70 90 110 130 150 170

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

)()(max max 10max 0C n C cmn C C cm C C C i I i I i I θαθαθα==)(=1)cos 1)(1(sin cos cos sin 2)()cos 1(sin cos )()

cos 1(cos sin )(210c c c c c c n c c

c c

c c c

c c c n n n n n θθθθθπθαθπθθθθαθπθθθθα---?

=--=--=

在非线性谐振功率放大器中,常常根据集电极是否进入饱和区,将放大区的工作状态分为三种:

①欠压工作状态:集电极最大点电流在临界线的右方 ②过压工作状态:集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区 ③临界工作状态:是欠压和过压状态的分界点,集电极最大点电流正好落在临界线上。

如图2-6为电压、电流随负载变化的波形图。

图2-6 电压、电流随负载变化波形

高频放大器的工作状态是由负载阻抗R p 、激励电压V b 、供电电压V CC 、V BB

等4个参量决定的。为了阐明各种工作状态的特点和正确调节放大器,就应该了解这几个参量的变化会使放大器的工作状态发生怎样的变化。

(2) 谐振功率放大器的外部特性 Ⅰ 负载特性

如果V CC 、V BB 、V b 这几个参变量不变,则放大器的工作状态就由负载电阻R 决定。此时,放大器的电流、输出电压、功率、效率等随R p 而变化的特性,就叫做放大器的负载特性。

①欠压状态:B 点以右的区域。在欠压区至临界点的范围内,根据Vc=R* Ic 1,放大器的交流输出电压在欠压区内必随负载电阻R 的增大而增大,其输出功率、效率的变化也将如此。

②临界状态:负载线和Eb max 正好相交于临界线的拐点。放大器工作在临界线状态时,输出功率大,管子损 耗小,放大器的效率也就较大。所以,高频谐振功率放大器一般工作于这个状态。

③过压状态:放大器的负载较大,在过压区,随着负载Rp 的加大,Ic 1要下降,因此放大器的输出功率和效率也要减小

i c i c

3

2 1 I m 0 180 ?

< 90

?

半导通

ω t

B

A C

D

3 2 1 负载增大

e b =e bma

V CC Q e c

min

V c

1欠压状态

2

临界状态

3过压状态

R p V c

V

c

图2-7 谐振放大器的负载特性

Ⅱ 集电极调制特性

集电极调制特性是指V BB 、Vbm 和R 一定,放大器性能随V CC 变化的特性。如图2-8所示。由于V BB 和Vbm 一定,也就是V BEmax 和I C 脉冲宽度一定,因而对应于V CEmin 的动态点必定在V BE =V BEmax 的那条特性曲线上移动;当V CC 由大减小时,相应的V CEmin 也由大减小,放大器的工作状态将由欠压进入过压,I C 波形也将由接近余弦变化的脉冲波变为中间凹陷的脉冲波。

图2-8 谐振放大器的集电极调制特性

Ⅲ 基极调制特性

基极调制特性是指V CC 、V bm 和R 一定,放大器性能随V BB 变化的特性。如图2-9所示。当V bm 一定, V BB 自负值向正方向增大,集电极电流脉冲不仅宽度增大,而且还因V BEmax 增大而使其高度增加,因而I C0和I C1m (相应的Vcm )增大,结果使V CEmin 减小,放大器由欠压进入过压状态。

V C1m I c1m I c0

过压 临界 欠压

过压 临界 欠压

V CC

V C

η

P

P 0 R

R ecr 欠压 过压 P 1

P 0

P C

η R

R ecr I C1m V C1m

I C0

欠压

过压

图2-9 谐振放大器的基极调制特性

Ⅳ 放大特性

放大特性是指V BB 、V CC 和R 一定,放大器性能随V bm 变化的特性,如图2-8所示。固定V BB 、增大V bm 和上述固定V bm 、增大V BB 的情况类似,它们都使集电极电流脉冲的宽度和高度增大,放大器的工作状态有欠压进入过压;进入过压后,随着V bm 的增大,集电极的电流脉冲出现中间凹陷,且高度和宽度增加,凹陷加深。

图2-10 谐振放大器的放大特性

2.4丙类功率放大器的设计 (1)放大器工作状态的确定

因为要求获得的效率η>60%,放大器的工作状态采用临界状态,取θ=70°,所以谐振回路的最佳电阻为:

2

02)(P U U R CES CC -==900Ω

集电极基波电流振幅为:

12R P I m c =

≈3.33mA

集电极电流最大值为:

V C1I C1I C

η P

P 1 欠压 临界 过压 欠压 临界 过压

V b

V b

η P 0 P 1

欠压 0 临界 V B

I C1I C0

欠压 0 临界 过压 V B V C1m

)

70(11 αm

c cm I I =

=3.33/0.436=7.638mA

其直流分量为:

CO I =cm I *)70(0 α=7.638*0.253=1.932mA

电源供给的直流功率为:

P D =Ucc*Ico =6.956mW

集电极损耗功率为:

P = P D – P C =1.956mW

转换效率为:

η= P C / P D =5/6.956=71.88%

当本级增益ρA =40dB ,晶体管的直流β=50时,有: 丙类的输出功率为:

P 1=P 0/A P =0.0005mW

基极余弦电流最大值为:

I BM = I CM /β ≈ 0.1528mA

基极基波电流振幅为:

)70(11 α?=BM M B I I =0.1528?0.436=0.0666mA

所以输出电压的振幅为:

U BM =2 P 1/ I B1M ≈0.119V

(2) 谐振回路和耦合回路参数计算 (1)计算丙类类谐振回路参数

由于放大器是工作在小信号放大状态,放大器工作电流ICQ 一般选取0.8-2mA 为宜,现取I E =1.5mA 取β=50 rbb=25Ω Cbe=25pF L=1.8μH

由以上参数得:

m S I g E

e b 2.126'≈=

β mS I g E

m 6026

≈=

mS

j mS jwc g r jwc g y e b e b b b e

b e b ie 960.1405.1)

(1'''''+=+++=

由于ie ie ie jwc g y +=

mS g ie 405.1= Ω==

74.7111

ie

ie g r pF f c ie 79.202960

.10

==

π mS j mS jwc jwc g r g c jwr y e b e b e b b b m

c b b b oe 426.3163.0)

(1''''''+=+++=

因 oe oe oe jwc g y += 所以 mS g oe 163.0= pF c oe 393.36=

ie oe c p c p C C 2

221++=∑

因为通频带 K H z

Q f f BW L

30020

7.0==

?= 解得Q L =50

S L

W Q G L P μ9.1171

'0==

602.02'

1

1===

oe

P g G N

N p 205.02'22===

ie

P g G N N p 所以 pF c p c p C C ie oe 03.602

221=--=∑ C 3取60pF

确定耦合电容及高频滤波电容

C 2=0.01μF C 4=0.1μF C 5=0.1μF

通频带

KHz Q f f BW L

30020

7.0==

?= 则Q L =50

mS j mS jwc g r g y e b e b b b m

fe 23.81.54)

(1'''-=++=

一级的增益为:

19.572)(max ==

ie

oe fe vo g g y A

或以功率增益为:

)()(2max max =

=vo po A A

以分贝表示,则

dB A po 15.353271lg 10)(max ==

(2) 耦合回路参数

丙类功放输入、输出回路均为高频变压器耦合方式,其中基极体电阻R bb <25Ω,

则输入阻抗:

436

.0)70cos 1(25)()cos 1(11?-Ω

=

?-=

θαθbb R Z ≈87.1Ω 则输出变压器线圈匝数比为:

13

R R N N L

=≈0.47 在这里,我们假设取N3=13和N1=2,若取集电极并联谐振回路的电容为C=60pF ,则:

20

)21(1f C L π?=

≈1.82μH 采用Φ10mm×Φ6mm×5mm 磁环来绕制输出变压器,因为有

32

2210)()()(4-???=N l A L cm

cm μπ

其中 μ=100H/m , A=210m m , l =25mm, L =1.82μH

所以计算得N 2=7

2.5甲类功率放大器的设计 (1)电路性能参数计算

甲类功率放大器输出功率等于丙类功率放大器的输入功率,即:

P H = P 1 =5mW

输出负载等于丙类功放输入阻抗,即:

R H =1Z =87.1Ω

设甲类功率放大器为电路的激励级电路,变压器效率b η取0.9,则集电极输出功率为:

P C =b

H

p η≈6.295×10-4mw

若取放大器的静态电流I CC = I CM =1.5mA ,则集电极电压振幅为:

U CM =2 P C / I CM =8.39×10-4mV

最佳负载电阻为:

C

CM

H P U R 22=

=1.515Ω

则射极直流负反馈电阻为:

cq

CES

CM CC E I U U U R --=

1≈1780Ω (cq I ≈I CM )

则输出变压器线圈匝数比为:

21

R R N N b

H η=≈0.152 本级功放采用9018晶体管,取β=50 ρA =40 则输入功率为:

P i = P 0 /ρA =2.35×10-5mw

甲类功率放大器输出功率等于丙类类功率放大器的输入功率,即:

P H = P 1 =6.295×10-4W

设甲类功率放大器为电路的激励级电路,变压器效率b η取0.9,则集电极输出功率为:

P C =

b

H

p η≈6.994×10-5

mW 若取放大器的静态电流I CC = I CM =1.5mA ,则集电极电压振幅为:

U CM =2 P C / I CM =9.325×10-5mV

本级功放采用9018晶体管,取β=50 ρA =40 则输入功率为:

P i = P 0 /ρA =4.95×10-8mw

放大器输入阻抗为:

R i = R bb +β*R3=25Ω+30R3

若取交流负反馈电阻R i = R bb ,则Ri=25Ω 所以本级输入电压为:

i i im P R U 2=≈49.75μv

(2)确定静态工作点

由于放大器是工作在小信号放大状态,放大器工作电流I CQ 一般选取0.8-2mA 为宜,现取 I E =1.5mA ,U EQ =0.9V, U CEQ =2.7V

R E =U EQ /I E =0.6K Ω

取流过R3的电流为基极电流的7倍,则有:

R 3=U BQ /(7I BQ )=9.52K Ω 取10K Ω

则:

Ω

=-=

+K R U U V R R BQ

BQ

CC 10321

(3)计算甲类谐振回路参数

谐振频率f 0=15MHz ,谐振电压放大倍数大于60dB ,通频带BW=300KHz 。选取三极管9018,,取β=50,工作电压3.6V ,查手册得r bb =70Ω,C be =25pF ,取L=1.8μH 。

m S I g E

e b 2.126'≈=

β

mS I g E

m 6026

≈=

m S

j m S jwc g r jwc g y e b e b b b e

b e b ie 960.1405.1)(1'''''+=+++=

由于ie ie ie jwc g y += 所以得:

mS g ie 405.1= Ω==

74.7111

ie

ie g r pF f c ie 79.202960

.10

==

π mS j mS jwc jwc g r g c jwr y e b e b e b b b m

c b b b oe 426.3163.0)

(1''''''+=+++=

因oe oe oe jwc g y += 则有:

mS g oe 163.0= pF c oe 393.36=

计算回路总电容C Σ,得:

ie oe c p c p C C 2

221++=∑

因为通频带:

KHz Q f f BW L

30020

7.0==

?= 解得回路的有载品质因数Q L =50

由此得到并联到LC 回路上的总损耗电导为:

S L

W Q G L P μ9.1171

'0==

又已知mS g oe 163.0=,mS g ie 405.1=。可求得在匹配时的初级抽头比为:

205.02'22===

ie

P g G N N p 三、电路原理图

如图3-1 为高频谐振功率放大器的总体电路图。

VCC

3.6V

R2600Ω

C1

100nF

C260pF Q12SC945C410nF R1600Ω

R8200Ω

TA2

TS_AUDIO_10_TO_1C5100nF

C6

60pF Q22SC9454

T1

NLT_PQ_4_1212

6

10C7100nF

37R310kΩ

R4

8kΩ5

XSC2

Tektronix

1234

T

G

P 9

VCC

V11 Vpk

1kHz 0°

1

图3-1 高频谐振功率放大器电路图

四、电路仿真图

五、电路的焊接与调试

根据上述设计的元件参数,按图3-1所示电路进行焊接。先焊接第一级放大

器,测量调整其静态工作点,使其满足或近似到理论设计值,再安装第二级放大器。测得晶体管9018静态时,基极偏置电压U be=0,静态工作点调整后再进行动态调试。

先假设谐振回路已经处于谐振状态,即集电极的负载电阻为纯阻抗。但是回路的初始状态或者在调谐过程中,回出现失谐状态,即集电极回路的阻抗呈感性或呈容性,将使回路的等效阻抗下降。这时集电极输出电压减小,集电极电流增大,集电极的耗散功率增加,严重时可能损毁晶体管。为保证元器件安全工作,调谐时可以先将电源电压+V CC降低到规定值的1/2-1/3,待找到谐振点后,再将+V CC升到规定值,然后微调一下回路参数就可以了。回路谐振时,高频电压表的读数应达到最大值,直流毫安表的读数为最小值,示波器检测的波形为不失真基波。

六、总结

在本次设计竞赛过程中,我们组的队员紧密团结,精诚合作,最终完成了设计任务。通过本次比赛,我们不仅增强了动手能力、加深了理论知识的理解和认识,还学到了许多大学课堂学不到的知识,并深刻体会到共同协作和团队精神的重要性。另外,我发现很多的问题,给我的感觉就是很难,很不顺手,看似很简单的电路,要动手把它给设计出来,是很难的一件事,主要原因是我们没有经常动手设计过电路,还有资料的查找也是一大难题,这就要求我们在以后的学习中,应该注意到这一点,更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来,这不论是对我们以后的就业还是学习,都会起到很大的促进和帮助,我相信,通过这次的设计,在下一阶段的学习中我会更加努力,力争把这门课学好,学精。

参考文献:

1.张肃文编,高频电子线路,北京:高等教育出版社,2009.5

2.华成英、童诗白编,模拟电子技术基础,北京:高等教育出版设,2006.5

3.严国萍、龙占超编,通信电子线路,北京:科学出版社,2006.8

4.刘征宇编,大学生电子设计竞赛指南,福建:福建科学技术出版社,2009.5

附录:

元器件清单

组件名称型号及参数数量

万能板 1

三极管9018 2

1MΩ 1

固定电阻8.2KΩ 1 6.8KΩ 1 5.1KΩ 1 3.3KΩ 1 2KΩ 1 1KΩ 1 470Ω 1 1OOΩ7 0Ω 1

可变电阻 2.5KΩ 1 变压器 1 LED 红色白色φ3 3

瓷介电容102 1 103 1 104 5 30 4

超小电解2.2μF 1 100μF 1

二极管4148 2 4007 1

稳压二极管 5.6V 1 自制电感 2 导线若干

LC谐振放大器

LC谐振放大器(D题) 目录 摘要 (2) 一、方案论证与比较 (3) 1、总体设计方案 (3) 2、衰减器部分方案与选择 (3) 3、LC谐振选频网络 (3) 4、AGC自动增益控制 (4) 二、硬件单元电路部分 (4) 1、固定衰减器 (4) 2、LC谐振 (4) 3、固定增益放大 (5) 4、AGC可控增益放大 (5) 三、理论分析与计算 (6) 1、LC谐振部分参数 (6) 2、系统总增益 (6) 3、带宽与矩形系数 (7) 四、测试方案与测试结果及分析 (7) 1、调试与测试所用仪器 (7)

2、测试条件` (7) 3、测试方法、测试数据及测试结果分析 (7) 五、总结 (9) 六、参考文献 (9) 七、附录 (10) LC谐振放大器(D题) 摘要 本系统以硬件电路为主体,主要由双π衰减电路、LC谐振放大电路、固定增益模块、AGC自动增益控制模块组成。双π衰减电路作为衰减器部分完成 =15MHz为中心频率,带40 2dB的衰减量;LC谐振放大电路主要是选出以f 宽为300kHz的频带;固定增益模块实现一定的增益以保证电路有大于等于40dB 的固定增益;AGC自动增益控制模块实现大于40dB的控制范围。整个系统在低压、低功耗的条件下实现高频小信号的传输,放大器增益大于80dB,且在最大增益情况下尽可能减小矩形系数K 。 1.0r 关键词:双π衰减电路;LC谐振放大;AGC自动增益控制;

一、方案论证与比较 1、总体设计方案 本系统设计完全由硬件电路实现,具体框图如图1-1所示: 2、衰减器部分方案与选择 方案一、采用现成的集成产品衰减器。此方案不合本课题宗旨,故不采用。 方案二、采用有源衰减电路。采用高频带运算放大器(如OPA642)搭建反向衰减电路,合理选择电阻阻值使其衰减倍数为40dB 。但由于题目要求衰减器部分特性阻抗为50Ω,用运放搭建该衰减电路难以实现。 方案三、采用无源衰减网络。该部分由纯电阻搭建,有两种基本电路模型T 型、Π型网络。 如上图(a )为T 型网络,(b )为Π型网络。若衰减器的电压衰减倍数N=(2 1U U ) 和特性阻抗给定,则元件参数可由(2-1)式或(2-1)式决定。 对T 型网络有 R 1=N Z 21N * 2 c - 1 1* c 2-+=N N Z R (2-1) 对Π型网络有 R 1=1 1-N * c +N Z 1 2* 2 c 2-=N N Z R (2-2) 通常这种无源衰减网络接于信号源与负载之间,这种由纯电阻元件组成的四 端网络,其特性阻抗、衰减值都是与频率无关的常数,相移等于零。 综上,我们选择方案三,搭建一个双Π型网络。 3、LC 谐振选频网络 方案一、采用单级调谐放大器,即单级LC 谐振网络。

年全国电子设计大赛d题lc谐振放大器设计报告

年全国电子设计大赛d题 l c谐振放大器设计报告 Prepared on 22 November 2020

全国电子设计大赛 LC谐振放大器 方案设计报告 2011-9-3 课题名称:LC谐振放大器 指导老师:孙继昌 小组成员:朱培军,赵磊,蔡翔 目录 摘要 (3) Abstract (3) 一、系统方案 (5) 1、整体方案的论证与比较 (5) 2、系统设计方案 (6) 二、设计与论证 (6) 1、理论分析 (6) 三、单元电路的分析 (10) 1、系统组成 (10) 2、衰减器模块的设计 (11) 3、“高感磁芯”选频模块的设计 (12) 4、运放级联放大模块的设计 (13) 四、系统测试 (14) 1、使用的仪器和设备 (14)

五、过程中遇到的困难和注意事项 (14) 六、参考文献 (15) 附录(元件清单、电路图) (16) 摘要 本文采用自制的电源对系统供电,系统经过衰减器后,输入信号通过“高感磁芯”(具有高品质因数)构成的选频网络选择出符合题目要求的频率(15MHZ)与带宽(300KHZ),且此选频网络对信号有一定的放大作用;再将得到的信号经过双运放OPA2354正向放大接入以达到放大60DB 以上的指标。 完成以上基本要求后就是对发挥部分的操作(此题发挥部分基本上为对几根要求部分指标的提高);在设计系统时满足LC谐振放大器低压、低功耗。 关键字:衰减器、选频网络、LC谐振、高品质因数、低压、低功耗 Abstract In this paper, homemade power supply system, the system through the attenuator, the input signal through the “high sense of core”(high quality factor) consisting of frequency-selective network choose topics that meet the requirements of frequency (15MHZ) and bandwidth (300KHZ), and this election has a certain frequency network signal amplification; then get the signal through the OPA2354 dual op amp in order to achieve positive amplification amplified 60DB access more indicators.

高频 谐振功率放大器

高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率,效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪(安泰信) 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件,它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件,其作用是放大信号,使之达到足够的功率输出,以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角θ愈小,放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ=180,效率η最高为50%,而丙类功放的θ<90°,效率η可达到80%。谐振功率放大器采用丙类功率放大器,采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号,E B是基极偏置电压,调整E B,改变放大器的导通角,以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时,晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较

大,可用折线近似转移特性,如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压,g m 为特征斜率(跨导)。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压,即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时,E B <' B U ,在这种偏置条件下,集电极电流i C 为余弦脉冲,其最 大值为i Cmax ,电流流通的相角为2θ,通常称θ为集电极电流的通角,丙类工作时,θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开,可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中,I C0为直流电流,I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L

LC谐振放大器的实验报告

LC谐振放大器设计报告 (D题) 内容摘要: 本文介绍了LC谐振放大器的设计原理,分析了有可能影响LC 谐振放大器的因素以及采取的针对性措施。在此设计中我们运用衰减器来减小输入电压的值进而方便了放大器电路的测量。中周电感和聚酯电容来提取频率为15MHz的波。用三极管来放大电路,并使用其他措施来减小电路误差。整个系统的-3dB带宽为300kHz。在较低的外部电压下,放大器电路的整体功耗很小。 关键词:LC谐振放大器衰减器中周电感 第一章绪论 1.1:设计任务 设计并制作一台LC谐振放大器。设计的大体示意图如下所示:

1.2:设计要求 1.2.1:基本要求 (1)衰减器指标:衰减量40±2dB,特性阻抗50Ω,频带与放大器相适应。 (2)放大器指标: (a)谐振频率:f0=15MHz;允许偏差±100KHz; (b)增益:不小于60dB; (c)-3dB带宽:2Δf0.7=300KHz;带内波动不大于2dB; (d)输入电阻:Rin=50Ω; (e)失真:负载电阻为200Ω,输出电压1v时,波形无明显失真。(3)放大器使用3.6v稳压电源供电(电源自备)。最大不允许超过360mW, 尽可能减小功耗。 1.2.2:发挥部分 (1)在-3dB 带宽不变条件下,提高放大器增益到大于等于80dB。(2)在最大增益情况下,尽可能减小矩形系数Kr0.1。

(3)设计一个自动增益控制(AGC)电路。AGC控制范围大于40dB。AGC控制范围为20lg(Vomin/Vimin)-20lg(Vomax/Vimax) (dB)。(4)其他。 附录:图二是LC谐振放大器的特性曲线,矩形系数Kr0.1=2Δf0.1/2Δf0.7 第二章方案的比较与论证 本系统主要有以下几个模块:自制电源衰减器LC谐振放大器等三大功能模块。 2.1自制电源模块: 方案一:线性稳压源。采用效率较高的串联电路,尤其是采用集成三端稳压器,输出电压波纹小,可靠性高,性价比高。可为后面的谐振放大电路提供不失真保障。 方案二:开关稳压电源。此方案效率高,但电路复杂,开关稳压

高频调谐放大器,LC振荡电路和高频谐振功率放大器的设计(通信电子线路)

课程设计任务书 学生姓名:专业班级:通信0704 指导教师:工作单位:信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的: ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法; ②能够运用所学知识进行初步电路的设计; ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法; ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计; 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件: ①电路板及元件,参数; ②通信原理,高频,电路等基础知识。 时间安排: 课程设计时间为5天。 (1)方案设计,时间1天; (2)软件设计,时间2天; (3)系统调试,时间1天; (4)答辩,时间1天。 指导教师签名: 2010年月日 系主任(或责任教师)签名:年月

目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标: (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)

LC谐振放大器 (D题)

2011年全国大学生电子设计竞赛 设计报告 题目:LC谐振放大器 (D题) 队号:512077

LC 谐振放大器 摘要:本系统以高频小信号LC 谐振放大电路为核心,设计制作了振荡频率为15MHz 的谐振放大器。系统第一部分输入信号通过π型电阻网络衰减电路实现信号衰减dB 240±的功能,同时完成电路阻抗匹配,使信号能够很好的传给下一级放大电路。综合考虑功耗、通频带、选择性噪声影响及工作稳定等因素,第二部分设计了两级高频小信号单调谐放大电路相串联来完成60dB 的放大。每级高频小信号放大电路均采用分立元件搭建而成,使用三极管S9018作为高频放大管,谐振负载采用LC 并联谐振回路。通过各个模块间的配合使用,实现了谐振频率达15MHz ,上下偏差不超过100KHz ,并且系统带宽为KHz f 30027.0=?,带内波动不大于dB 2,同时又降低了整个系统的成本及提高了系统的可实现性。总的来说,本系统基本符合指标的要求。 关键词:衰减器 谐振回路 高级小信号放大 阻抗匹配

目录 一、系统方案论证 (4) 1、衰减器方案论证 (4) 2、LC谐振放大器方案论证 (4) 二、理论分析与计算 (4) 三、电路设计 (5) 1、衰减电路设计 (5) 2、LC谐振放大电路设计 (6) 四、系统测试 (7) 1、放大性能测试 (7) 2、通频带测试 (8) 3、矩形系数 (9) 4衰减电路测试 (10) 五、总结 (10)

一、系统方案论证 经过仔细地分析和论证,根据题目要求,将本次谐振放大器由分为两大部分:即衰减电路和LC 谐振放大电路。 1、衰减器方案论证 方案一:采用集成运放构成有源衰减器,但这种衰减器输出容易产生超调或振荡现象,这种衰减器用常于自动增益和斜率控制电路中,电路比较复杂,不容易实现。 方案二:采用π型电阻网络衰减器,这种衰减器又称为无源衰减器。利用这种衰减电路不仅可以对信号进行准确衰减而且还能进行阻抗匹配,从而提高测量准确度。π型衰减器可以在规定的频率范围内实现较理想阻抗变换而且π型衰减器尺寸小、成本低、功耗低、电路简单、易于实现等诸多优点。因此在本设计中,我们选择π型衰减器。 2、LC 谐振放大器方案论证 方案一:直接利用集成运算放大器构成高频谐振放大器对信号进行放大。这种放大电路具有体积小,电路结构简单等优点,但它对器件依赖性强,信号保真度差,而且价格昂贵,更为重要的是使用运放芯片后会大大提高电路的功耗,所以本设计不选择该方案。 方案二:利用分立元器件搭成高频小信号LC 谐振放大电路。采用S9018三极管作为高频放大管,LC 并联谐振回路作为谐振负载。考虑到放大倍数和通频带等因素,采用两级放大相串联的形式,每级放大35dB 。从放大器选择性的角度来看单谐回路的选择性不如双调谐回路,但是双调谐回路的调整相对比较麻烦,因此谐振负载仍采用单调谐回路。该种方案不仅价格便宜,电路简单,而且对于电路的调节也相对方便,因此我们选择方案二。 系统的总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 二、理论分析与计算 按基本要求增益需要达到60dB ,因此增益部分采用两级串联放大。每级放大电路均使用单谐振回路谐振放大电路的典型接法,其中采用9018作为高频放大管。该放大电路的静态工作点主要由2R 、2W R 、3R 、6R 和CC V 确定,利用这种分压偏置方式可以很好的稳定工作点。对于小信号高频放大,为防止出现在波

LC谐振放大器

LC谐振放大器 摘要 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一,通信电路中,为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出,而且通信距离越远,要求输出功率越大。所以为了获得足够大的高频输出功率,必须采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高,相对频带窄,所以一般采用选频网络作为负载回路。 本次设计先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍,然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计,最后设计出整体电路图,在软件中仿真验证是否达到技术要求,对仿真结果进行分析,最后焊接并调试电路。 关键词:高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

Abstract High frequency power amplifier is an important part of the equipment to send one of communication, circuit, in order to make up for in process of wireless transmission signal attenuation requirements with greater transmitter output power and communications, the farther the distance, the greater the output power requirements. So in order to get enough high frequency output power, must use high frequency power amplifier. Due to the high frequency power amplifier high frequency band, relatively narrow, so the general use of the web as a load circuit choose frequency. The first design of the high frequency power amplifier theory knowledge about some briefly introduced, and then the performance index analysis in based on the circuit design, and in the end the design unit circuit diagram, a whole in software simulation verify whether attain the technical requirements of the simulation results on analysis, the final installation and debugging circuit circuit. Keywords:High-frequency resonant power amplifier Resonant circuit Coupling Loop Working condition

2011年全国电子设计竞赛LC谐振放大器(D题)

2011年全国大学生电子设计竞赛 LC谐振放大器(D题) 【本科组】 吴诚志 王慎波 郑雷鸣 2011年9月3日

摘要 本文主要论述了基于2N2222A三极管的LC谐振放大器的具体设计与实现,信号通过T型电阻网络实现阻抗匹配,并进行衰减以便于检测。然后将输出信号送给选频网络进行选频,LC谐振放大电路对信号进行高增益放大并输出信号。该放大器能够对高频小信号进行1000倍以上的放大,中心频率为15MHz。通频带内增益平坦,功耗低,稳定性好。 关键词:2N2222A LC谐振放大中心频率增益 Abstract This paper mainly discusses the design and implementation of a LC resonant amplifier based on the 2N2222A transistor . The signal goes through the model T resistance network to realize impedance matching and decays in order to be convenient for detection. Then the output signal is transported to the frequency-selective network to choose frequency. The LC resonance amplifier circuit make a High-gain amplification and the output signal. The amplifier can expand signal with high frequency more than 1000 times, with center frequency of 15MHz. The signal increase flatly in the passband, the power loss is very low, and the system is very stability. Keywords: 2N2222A lc resonance amplifier center frequency gain

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)

高频谐振功率放大器实验实验报告

丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告 一. 实验目的 1.了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2.了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率o P 、直流功率D P 、集电极效率C 测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二.实验仪器及设备 1.调幅与调频接收模块。 2.直流稳压电压GPD-3303D 3.F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4.DSO-X 2014A 数字存储示波器 5.SA1010频谱分析仪 三.实验原理 1.工作原理 高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路,用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率,馈送到天线辐射出去。为了提高效率,晶体管发射结采用负偏置, 使放大器工作于丙类状态(导通角θ<90O )。高频谐振功率 放大器基本构成如图1.4.1所示, 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器,工程上常采用折线分析法,各级电压、电流波形如图1.4.2所示。 (a )原理电路 (b )等效电路 图1.4.1 高频功率放大器

图1.4.1中,晶体管放大区的转移(内部静态)特性折线方程为: ()C C BE BZ i g v U =- 1.4.1 放大器的外电路关系为: cos BE B b m u E U t ω=+ 1.4.2 cos CE C cm u E U t ω=- 1.4.3 当输入信号B B Z b u E U <+时,晶体管截止,集电极电流0C i =;当输入信号 B BZ b u E U >+时,发射结导通,由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流 C i 为: m a x c o s c o s 1c o s C C t i i ωθθ-=- 1.4.4 式中,BZ U 为晶体管开启电压,C g 为转移特性的斜率。 以上分析可知,晶体管的集电极输出电流c i 为尖顶余弦脉冲,可用傅里叶级数展开为: ++++=t I t I t I I t i m C m C m C C c ωωω3cos 2cos cos )(3210 1.4.5 其中,0C I 为C i 的直流分量,m C I 1、2C m I 、…分别为c i 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流C i 及各次谐波的波形如图1.4.3所示,其频谱如图1.4.4所示。 (a ) (b ) 图1.4.2 各级电压、电流波形

高频LC谐振功率放大器--解析

天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目:高频LC谐振功率放大器 专业:(本)14级电子信息工程 班级:2班 姓名:黄霞 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 15日

高频电子线路课程设计 目录 前言 (2) 1 高频LC谐振功率放大器原理 (3) 1.1 原理电路 (3) 1.2 高频功率放大器的特性曲线. (4) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (6) 1.4 高频功率放大器的外部特性 (6) 2 高频LC谐振功率放大器电路设计 (7) 2.1 实验电路参数计算 (7) 2.2高频LC谐振功率放大器设计电路 (7) 3高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (8) 3.1 EWB软件简介 (8) 3.2软件界面介绍 (8) 3.3EWB软件对丙类功放的仿真 (11) 3.3.1电路仿真图 (11) 3.3.2负载特性 (11) 3.3.3输入电压改变时对电路的影响 (14) 3.3.4当电源电压改变时对电路的影响 (17) 3.3.5输入仿真和输出仿真 (20) 3.4中心频率、通频带、放大倍数的计算 (21) 4 心得体会 (23) 5 参考文献............................................................................................................ 25HX

前言 高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,如在发射设备中,为了有效地使信号通过信道传送到接收端,需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率,这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率;在接受设备中,从天线上 级,要将传送的信号恢复出来,需要将信号放大,感应到的信号是非常微弱的,一般在V 这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号,并且以高效输出大功率为目的。它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小,需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率,送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围,可以小到便携式发射机的毫瓦级,大到无线电广播电台的几十千瓦,甚至兆瓦级。目前,功率为几百瓦以上的高频功率放大器,其有源器件大多为电子管,几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。 已知能量(功率)是不能放大的,高频信号的功率放大,其实质是在在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率,因此除要求高频功放产生符合要求的高频功率外,还应要求具有尽可能高的转换效率。 应当指出,尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大,因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率低,但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz,高频端与低频端之差达1000倍。所以,低频功放的负载不能采用调谐负载,而要用电阻,变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高,可由几百千赫到几百兆赫,甚至几万兆赫,但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz,若中心频率取900kHz,则相对频带宽度仅为1%。因此高频功放一般都采用选频网络作为负载,故也称为谐振功率放大器。近年来,为了简化调谐,设计了宽带高频功放,如同宽带小信号放大器一样,其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电路,宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。 低频功率放大器可以工作在甲类状态,也可以工作在乙类状态,或甲乙类状态。乙类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率,高频功放多工作在丙类状态。为了进一步提高高频功放的效率,近年来又出现了D类,E类和S类等开关型高频功率放大器。

2011年全国电子设计大赛LC谐振放大器报告

2011年全国电子设计 大赛

LC谐振放大器(D题) 摘要 本设计采用三级管两级放大实现一个低压、低功耗的LC谐振放大器。该放大器实际上是一个高频小信号谐振放大器,其核心元件是高频小功率晶体管和LC并联谐振回路。无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是(μV)到几毫伏(mV),而接收电路中的检波器(或鉴频器)的输入电压的幅值要求较高,最好在1V左右。这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。为此,高频小信号放大器,完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大,即从众多的无线电波信号中,选出需要的频率信号并加以放大,而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制,以提高信号的幅度与质量。 关键词:高频小功率晶体管 LC并联谐振回路高频小信号放大器 Abstract This design uses the level 3 tube two stage amplifier achieve a low pressure, low power consumption LC resonance amplifier. The amplifier is actually a high frequency amplifier, small signal resonance its core element is high frequency small power transistors and LC parallel resonant circuit. Wireless communication receiving equipment receiving antenna receive from space of electromagnetic waves came out and induction of high frequency signals of voltage amplitude is (u V) to several millivolt (mV), and the detectors receiving circuit (or is popularly used implement) input voltage amplitude the demand is higher, the best around 1 V. This needs to be in the detection of high frequency amplifier and before medium frequency amplifier. Therefore, high frequency amplifier, small signal of the antenna to complete a weak signal and amplified, namely to choose from so many of the radio signal, elected in the frequency of the signal and the need to be amplified, and for other useless signal, interference and noise control, in order to improve the signal amplitude and quality. Keywords: high frequency small power transistors LC parallel resonant frequency small signal amplifier circuit

高频谐振放大器设计(电容耦合输出)

课程设计报告 课程名称: 高频电路设计 系别:工程技术系 专业班级:电信0901 学号: 姓名: 课程题目:高频谐振放大器设计(电容耦合输出) 完成日期: 指导老师:

设计过程: 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。 5.电路的安装与调试。 课程设计(论文)课题任务书系:工程技术系专业:电子信息工程

设计任务说明 一、设计目的 1. 了解LC 串联谐振回路和并联谐振回路的选频原理和回路参数对回 路特性的影响; 2. 掌握高频单调谐放大器的构成和工作原理; 3. 掌握高频单调谐放大器的等效电路、性能指标要求及分析设计; 4. 掌握高频单调放大器的设计方案和测试方法。 二、主要技术指标及要求 1. 技术指标 已知:电源电压V V cc 12+=,负载电阻Ω=K R L 1条件下要求: 1) 中心频率MHz f 40= 2) 电压增益:75dB 2. 设计要求 1) 设计高频小信号谐振放大电路; 2) 根据设计要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数; 3) 拟定测试方案和测试步骤; 4) 写出设计报告。

目录 第1章简述 (4) 1.1 论述 (4) 第2章总体方案 (5) 2.1 设计要求 (5) 2.2总体方案简述 (5) 第3章电路的基本原理及电路的设计 (6) 3.1主要性能指标及测试方法 (6) 3.2电路的设计与参数的计算 (8) 3.2.1电路的确定 (11) 3.2.2参数计算 (11) 第4章电路的仿真与调试 (13) 4.1 电路仿真 (13) 4.2 电路的安装与调试 (14) 第五章心得体会 (15) 5.1 心得体会 (15) 附录元件清单 (16)

LC谐振放大器(D题)

LC谐振放大器(D题) 摘要 本系统采用低噪声、高增益三极管2SC3355搭建三级LC谐振放大电路,对经过π型电阻衰减网络衰减后的信号进行放大,接入自耦变压器-变压器耦合网络,很好地实现了信号的选频放大及级间交流耦合,末级采用一级NPN型高输出电流三极管9018组成电压跟随电路,实现阻抗匹配并驱动200Ω负载。设计中增加自动增益控制模块,最终实现了一个使信号谐振于15MHz的高增益、低功耗的LC谐振放大器。经测试,衰减后的信号经LC谐振放大模块增益可达85.1dB,功耗低,带宽、增益、矩形系数等指标均能够很好地达到或超过题目基本及发挥部分的要求。

1、系统方案 1.1 方案比较与选择 1.1.1 衰减器 方案一:选用集成的可控增益运算放大器,此方案3.6V 供电的高带宽芯片比较少,而且一般运放的功耗较大,不易满足题目对低功耗的要求。更重要的是,对于集成运放来说,受带宽增益积的限制,很难达到频带与放大器相适应的要求。 方案二:选用无源电阻衰减网络,具有组件少,电路简单,噪声小,幅度呈线性衰减,波形不会产生畸变等优点。 综上所述,我们采用方案二,选用π型对称衰减器,π型衰减器模型如图1所示。其中,衰减倍数(dB))50 1501log( 20-+=R R ,2500 11500022 -= R R R ,即可得出衰减网络每个电阻参数值。 图1 π型衰减器示意图 1.1.2 放大器增益放大 方案一:选用集成运算放大器,组成电路相对简单,且易于实现。但是,根据题目中对3.6V 供电、15MHz 的高频率、80dB 的高增益以及低功耗要求,运算放大器相对于由分立元件构建此类放大电路来说,谐振频率、增益、功耗等指标不易达到题目要求。 方案二:采用分立元件搭建,虽然电路的调节比较繁琐,调试困难,对元器件和布线的要求比较高。但同时它也相对存在很多优点,分立元件的组合具有灵活性,我们可以在满足题目基本指标要求的基础上,通过不断的调试更好地提高整机性能。 由方案一和二的比较可知,为了满足题目中多项指标要求,我们采用分立元件实现对信号的放大。三极管2SC3355具有噪声系数小、增益高、带宽大等特点,外加自耦变压器-变压器耦合网络,能够很好地满足题目中各项指标要求。因而我们采用此方案实现对经衰减器衰减后的信号进行高增益的选频放大。此外,我们选用NPN 型三极管9018搭建一级电压跟随电 路,实现阻抗匹配并利用它的高输出电流特性驱动200Ω负载。 1.1.3 自动增益控制 在本设计中,我们利用二极管IN60的PN 结单向导通特性以及RC 滤波网络的滤波作用将第三级放大电路输出信号经整流滤波,反馈至前级放大电路中,调节基极电位,从而改变三极管的静态工作点,进而调节放大倍数,实现当信号较强时,放大器的增益自动降低的功能。 1.2 方案描述 经过仔细地分析与论证,我们确定的方案系统主要由四大模块构成:衰减器、LC 谐振放大电路、自动增益控制电路以及供电电压为3.6V 的自制线性稳压源。系统的结构框图如图2所示,衰减器采用精密电阻搭建的π型网络,对输入信号进行衰减,衰减后的信号再经由分立元件搭建的LC 谐振放大电路进行选频放大,自动增益控制模块对系统的增益进行控制。本设计经过测试,均很好地实现了基本及发挥部分的指标要求。 2、理论分析与计算

高频小信号谐振放大器课程设计实验报告

xx工程学院 课程设计 课程名称 课题名称 专业 班级 学号 姓名 指导教师 年月日

目录 第一章设计总体思路及其计算 (1) 1.1 电路的功能 (1) 1.2 电路的基本原理 (1) 1.3 设计思路及测量方法 (3) (1)谐振频率 (3) (2) 电压增益 (4) (3)通频带 (4) (4)矩形系数 (4) 第二章仿真结果及其说明 (5) 2.1 设置静态工作点 (5) 2.2计算谐振回路参数 (5) 2.3 利用Multisim 对电路的仿真图 (6) 2.4 设计结果与分析 (7) 第三章设计体会 (8) 第四章参考文献 (9)

高频小信号谐振放大器设计 第一章 设计总体思路及其计算 1.1 电路的功能 高频小信号放大器的作用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。高频小信号放大器是通信电子设备中常用的功能电路,它所放大的信号频率在数百千赫。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。 1.2 电路的基本原理 图1晶体管高频小信号单极单调谐回路谐振放大器 图1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单极单调谐回路谐振放大器。它不仅放可以大高频信号,而且还有一定的选频作用,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射出信号的频率或相位。 放大器在谐振时的等效电路如图2所示,晶体管的4个y 参数分别为: 输入导纳:b b e b e b b b e b c b m b b c b ce oe r C j g r C j g g r C j g y ''''''''+++++≈ωωω)1(

高频LC谐振功率放大器的设计方案

高频LC谐振功率放大器的设计 目录 前言 (1) 1 高频LC谐振功率放大器原理 (2) 1.1 原理电路 (2) 1.2 高频功率放大器的特性曲线. (3) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (5) 1.4 高频功率放大器的外部特性 (5) 2 高频LC谐振功率放大器电路设计 (7) 2.1 实验电路参数计算 (7) 2.2高频LC谐振功率放大器设计电路 (7) 3高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (8) 3.1 EWB软件简介 (8) 3.2软件界面介绍 (8) 3.3EWB软件对丙类功放的仿真 (11) 3.3.1电路仿真图 (11) 3.3.2负载特性 (11) 3.3.3输入电压改变时对电路的影响 (14) 3.3.4当电源电压改变时对电路的影响 (17) 3.3.5输入仿真和输出仿真 (20) 3.4中心频率、通频带、放大倍数的计算 (22) 4 心得体会 (25) 5 参考文献 (26)

前言 高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中,如在发射设备中,为了有效地使信号通过信道传送到接收端,需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率,这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率;在接受设备中,从天线上 级,要将传送的信号恢复出来,需要将信号放大,感应到的信号是非常微弱的,一般在V 这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。 高频功率放大器的主要功能是放大高频信号,并且以高效输出大功率为目的。它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小,需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率,送到天线辐射出去。 高频功放的输出功率范围,可以小到便携式发射机的毫瓦级,大到无线电广播电台的几十千瓦,甚至兆瓦级。目前,功率为几百瓦以上的高频功率放大器,其有源器件大多为电子管,几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。 已知能量(功率)是不能放大的,高频信号的功率放大,其实质是在在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率,因此除要求高频功放产生符合要求的高频功率外,还应要求具有尽可能高的转换效率。 应当指出,尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大,因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率低,但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz,高频端与低频端之差达1000倍。所以,低频功放的负载不能采用调谐负载,而要用电阻,变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高,可由几百千赫到几百兆赫,甚至几万兆赫,但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz,若中心频率取900kHz,则相对频带宽度仅为1%。因此高频功放一般都采用选频网络作为负载,故也称为谐振功率放大器。近年来,为了简化调谐,设计了宽带高频功放,如同宽带小信号放大器一样,其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电路,宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。 低频功率放大器可以工作在甲类状态,也可以工作在乙类状态,或甲乙类状态。乙类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率,高频功放多工作在丙类状态。为了进一步提高高频功放的效率,近年来又出现了D类,E类和S类等开关型高频功率放大器。

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档