高频小信号谐振放大器课设5篇

第一篇：高频小信号谐振放大器课设

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................................(10)

2、波形图..................................(11)

四、设计体会………………………………….（12）

五、参考文献………………………………….（13）

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。

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：

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

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。

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kv0.1是电压放大倍数下降到谐振时放大倍数Av0的10％所对应的频率偏移和电压放大倍数下降为0.707Av0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kr0.01，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。

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R技术指标：

1中心频率f=20M； 2电压增益Ao=20dB； 3通频带BW=2MHZ；

L=1K，电源电压Vcc=9v。

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。

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Rb1和Rw1、Rb2、Re与Vcc确定。利用Rb1和Rw1、Rb2的分压固定基极偏置电位VBQ，如满足条件I1IBQ：当温度变化ICQ↑→VBQ↑→VBE↓→IBQ↓→ICQ↓，抑制了ICQ变化，从而获得稳定的工作点。由此可知，只有当I1IBQ时，才能获得VBQ恒定，故硅管应用时，I1(510)IBQ。只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，故要求VBQVBE，一般硅管取：VBQ(35)VBE。

3.1 设置静态工作点

取

IEQ=1.0mA, VEQ=1.0V, VCEQ=7.5V, 则

REVEQIEQ1..0K

R214KΩ

R1VBQ6IBQVBQ6ICQ14.2K ，取标称值

VCCVBQVBQR260.1K 取标称值60KΩ

R1可用30kΩ电阻和100kΩ电位器串联,以便调整静态工作点。

3.2 计算谐振回路参数

{gbe}mS{IE}mA0.77mS 26mV

{gm}mS{IE}mA38mS 26mV

下面计算4个y参数，yiegbejCbe1.3mSj2.7mS

1rbb(gbejCbe)

因为yiegiejCie, 所以

gie1.4mS，rie10.77kgie，8

Cie2.7mS21.5pF

yoejCbcrbbgmjCbc0.9mSj0.19mS

1rbb(gbejCbe)oe

因为ygoejCoe，所以

0.19mS

goe0.9mS，Coe1.5pF

yfegm34.5mSj7.2mS

1rbb(gbejCbe)

故模

回路总电容为

再计算回路电容

|yfe|35mS

C1212pF 2(2f0)LCCp12Coep2Cie210.4pF，取标称值211pF 设空载品质因数Rp=QoWoL=3.8K,go=

Qo=100，谐振回路唯一电阻

1=0.26ms Rp0.53510

1.8g0.26ms+0.35ms+1.2ms=1.8ms

Auo=

QL=1fo2MHZ 10

B=WoLgQL

第三章、仿真结果及结论

1、仿真电路: 利用MULTISIM绘制出如图所示的仿真实验电路

2、波形图

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。

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

第二篇：高频小信号谐振放大器

高频小信号谐振放大器实训电路

高频小信号谐振放大器实训电路

高频小信号谐振放大器的输入、输出波形图 高频小信号谐振放大器实训电路

高频小信号谐振放大器的幅频特性曲线

第三篇：高频小信号谐振放大器理论

2.2 总体方案简述

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.（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。

（4）阻抗匹配。

第三章

电路的基本原理及电路的设计

3.1 电路基本原理

图3-1-1所示电路为共发射极接法的晶体管小信号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会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1和RB2以及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

图3-1-1 放大器在谐振时的等效电路如图3-1-2所示，晶体管的4个y参数分别如下：

输入导纳：

输出导纳：

正向传输导纳：

反向传输导纳： 式中，为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为：

为发射结电导，与晶体管的电流放大系数及有关，其关系为

为基极体电阻，一般为几十欧姆；

为集电极电容，一般为几皮法；为发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

图3-1-2

，电流放大系晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作点的电流数有关外，还与工作角频率w有关。晶体管手册中给出了的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。

图3-1-2所示的等效电路中，p1为晶体管的集电极接入系数，即

式中，N2为电感L线圈的总匝数；p2为输出变压器Tr0的副边与原边匝数比，即

式中，N3为副边总匝数。

为谐振放大器输出负载的电导。通常小信号谐振放

。大器的下一级仍为晶体管谐振放大器，则由图3-1-2可见，并联谐振回路的总电导

将是下一级晶体管的输入电导的表达式为

式中，1.谐振频率 为LC回路本身的损耗电导。

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率称为谐振频率。的表达式为：

式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；

为谐路的总电容，3 的表达式为：

式中，谐振频率为晶体管的输出电容；

为晶体管的输入电容。，输出电的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。

2.电压增益

放大器的谐振回路所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益.Avo的表达式为：的测量电路如图3-2-1所示，测量条件是放大器的谐振回路处于谐振状态。计算公式如下：

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时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW，其表达式为： 的0.707倍

式中，为谐振放大器的有载品质因素。

分析表明，放大器的谐振电压放大倍数与通频带BW的关系为：

上式说明，当晶体管

确定，且回路总电容

为定值时，谐振电压放大倍数与通频带BW的乘积为一常数。

通频带的测量电路如图3-2-1所示。可通过测量放大器的频率特性曲线来求通频带。采用逐点法的测量步骤是：先使调谐放大器的谐振回路产生谐振，记下此时的与，然后改变高频信号发生器的频率（保持Vs不变），并测出对应的电压放大倍数Av，由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图3-3-2所示：

图3-2-2 由BW得表达式可知：

通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用调谐回路的总电容量。4.矩形系数

较大的晶体管外，还应尽量减少

谐振放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示，如图3-2-2所示，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0.707

时对应的频率偏移之比，即

上式表明，矩形系数Kr0.1越接近1，临近波道的选择性越好，滤除干扰信号的能力越强。可以通过测量图3-2-2所示的谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形波系数Kr0.1。

3.3 电路的设计与参数计算

3.3.1 电路的确定

电路形式如图3-3-1所示。

图 3-3-1

3.3.2参数计算

已知参数要求与晶体管3DJ6参数。

(1)设置静态工作点

取

IEQ=1mA, VEQ=1.5V, VCEQ=7.5V, 则

REVEQIEQ1.5K

RB2VBQ6IBQVBQ6ICQ18.3K ，取标称值18KΩ

RB1VCCVBQVBQRB255.6K

RB1可用30kΩ电阻和100kΩ电位器串联,以便调整静态工作点。

(2)计算谐振回路参数 {gbe}mS{IE}mA0.77mS

26mV

{gm}mS{IE}mA38mS 26mV

下面计算4个y参数，yiegbejCbe0.96mSj1.5mS

1rbb(gbejCbe)

因为yiegiejCie, 所以

gie0.96mS，rie11.5mS1k，Cie2.2pF gie

yoejCbcrbbgmjCbc0.06mSj0.5mS

1rbb(gbejCbe)

因为yoegoejCoe，所以

goe0.06mS，Coe

yfe0.5mS7pF

gm37mSj4.1mS

1rbb(gbejCbe)

故模

|yfe|3724.12mS37mS

回路总电容为

C

再计算回路电容

2CCp1Coep2Cie53.3pF，取标称值51pF

152.2pF

(2f0)2L输出耦合变压器Tr0的原边抽头匝数N1及副边匝数N3,即

N1p1N25匝，N3p2N25匝

(3)确定输入耦合回路及高频滤波电容

高频小信号谐振放大器的输入耦合回路通常是 指变压器耦合的谐振回路。由于输入变压器Tri原边谐振回路与放大器谐振回路的谐振频率相等，也可以直接采用电容耦合，高频耦合电容一般选择瓷片电容

⑴在无信号输入，仅有直流激励的情况下用电流表测量三极管发射极极电流，测得IEQ约为1mA。

⑵接入信号发生器，观察示波器输入输出波形，按照设计要求调节中周。利用仪器测得各指标如下：

f0=10MHz Ａvo＝34dB 仿真数据分析：在误差允许范围里，仿真测量所得数据与理论值相等。

4.2电路的安装与测试

将上述设计的元器件参数值按照图2-1所示电路进行安装。先调整放大器的静态工作点，然后再调谐振回路使其谐振。

调整静态工作点的方法是，不加输入信号（Vi=0），将C1的左端接地，将谐振回路的电容C开路，这时用万用表测量电阻Re两端的电压，调整电阻Rb1使Veq=1.5V(Ie=1mA)。记下此时电路的Rb1值及静态工作点Vbq、Vceq、Veq、及Ieq。

调谐振回路使其谐振的方法是，按照图5-1所示的测试电路接入高频电压表V1、V2，直流毫安表mA及示波器。再将信号发生器的输出频率置于fi=10MHZ，输出电压Vi=5mV。为避免谐振回路失谐引起的高反向电压损坏晶体管，可先将电源电压+Vcc降低，如使+Vcc=+6V。调输出耦合变压器的磁芯使回路谐振，即电压表V2的指示值达到最大，毫安表mA为最小且输出波形无明显失真。回路处于谐振状态后，再将电源电压恢复至+12V。

实验数据：

f0=9.7MHz Ａvo＝28dB

数据分析：

在误差允许范围内，中心频率的理论值与实际值一致，在放大器处于谐振状态下，电压放大倍数Avo放大倍数与理论值有一定的差距，导致误差的原因有如下几点：

（1）实物的实际值与理论值有一定的差距。如电阻电容的理论值与标称值不一致，并且电阻电容的标称值也有一定的误差。

（2）由于分布参数的影响，晶体管手册中给出的分布参数一般都是在测试条件一定 的情况下测得的。且分布参数还与静态工作电流及电流放大系数有关。放大器的 各项技术指标满足设计要求后的元器件参数值与设计计算值有一定的偏离。（3）性能指标参数的测量方法存在一定的误差。如在调谐过程中，我们通过直接观察波形的输出值的大小来确定电路是否调谐。这样调谐频率的测量值存在误差的同时，放大倍数的测量值也会产生误差。

（4）实验仪器设备的老化等也会导致电路调试过程中出现一定的误差。

（5）由于工作频率较高，高频小信号放大器容易受到外界各种信号的干扰，特别是射频干扰。通常采取的措施是把放大器装入金属屏蔽盒内（屏蔽盒与地线应接触良好）。但电路调试环境条件有限。

第四篇：高频小信号单调谐振放大器

摘 要

本次电子线路设计对高频调谐小信号放大器，LC振荡器，高频功放电路设计原理作了简要分析，研究了各个电路的参数设置方法。并利用其它相关电路为辅助工具来调试放大电路，解决了放大电路中经常出现的自激振荡问题和难以准确的调谐问题。同时也给出了具体的理论依据和调试方案，从而实现了快速、有效的分析和制作高频放大器，振荡器和功放电路。

高频小信号谐振放大电路是将高频小信号或接收机中经变频后的中频信号进行放大，已达到下级所需的激励电压幅度。LC振荡器的作用是产生标准的信号源。高频功放的作用是以高的效率输出最大的高频功率。三部分都是通信系统中无线电收发信机所用到的技术，所以在现实生活中具有着相当广泛的应用。

关键词：高频小信号放大器；LC振荡器；高频功放电路；放大电路

I

ABSTRACT

The electronic circuit design of high-frequency tuned small-signal amplifier, LC oscillator, high-frequency power amplifier circuit design principles briefly analyzed to study the various circuit parameters to set methods.And to use other related tools to debug the circuit for the auxiliary amplifier circuit solve the amplifier circuit that often appear in self-oscillation problems and difficult to accurately tuning problems.Also given in detail the theoretical basis and debug programs in order to achieve a rapid, effective analysis and production of high-frequency amplifiers, oscillator and power amplifier circuits.High-frequency small-signal amplification circuit is the resonant frequency small-signal or a receiver through the frequency of IF signals, after amplification, has reached the lower the required excitation voltage amplitude.The role of the LC oscillator is to generate a standard signal source.The role of high-frequency power amplifier's efficiency is the largest high-frequency power output.Three parts are the communication systems used by the radio transceiver technology, so in real life, with a fairly wide range of applications.Key words: high-frequency small-signal amplifier;LC oscillator;high-frequency power amplifier circuit;amplifier circuit II

目 录 设计任务与总体方案………………………………………………………………1 1.1设计任务…………………………………………………………………… 1 1.2总体方案简述……………………………………………………………… 2 2 电路的基本原理……………………………………………………………………3 2.1电路的基本原理………………………………………………………3 2.2 主要性能指标及测试方法……………………………………………5 3 电路的设计与参数的计算…………………………………………………………8 3.1电路的确定…………………………………………………………………8 3.2参数计算……………………………………………………………………8 4 电路的仿真………………………………………………………………………10 4.1 电路仿真……………………………………………………………………10 5实物的制作与调试………………………………………………………………12 5.1元件的焊接…………………………………………………………………12 5.2电路板的调试………………………………………………………………12 结束语………………………………………………………………………………13 致谢…………………………………………………………………………………14 参考文献……………………………………………………………………………15 附录 A电路原理图………………………………………………………………16 附录B PCB图………………………………………………………………………17 附录C 实物图…………………………………………………………………… 18 附录D 元器件清单…………………………………………………………………19 设计任务与总体方案

1．1 设计任务

一．设计要求

要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。

二．技术指标

已知条件：电源电压VCC12V，负载电阻RL1K。

。主要技术指标：中心频率

f010MHz，电压增益Au35dB(56倍)三．实验仪器设备

高频信号发生器

数字存储示波器

无感起子

数字万用表

1台 1台 1把 1台 1台 12V直流稳压电源

1.2 总体方案简述

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。

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。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1.2．1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。反馈导纳对放大器谐振曲线的影响如图1.2．2所示。

图1．2．1频率特性曲线 图1．2．2反馈导纳对放大器谐振曲线的影响

（4）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。电路的基本原理

2.1 电路基本原理

图2．1．1所示电路为共发射极接法的晶体管小信号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会影响放大器的输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1和RB2以及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

图2．1．1

放大器在谐振时的等效电路如图2．1．2所示，晶体管的4个y参数分别如下：

输入导纳：

(2-1)输出导纳：(2-2)正向传输导纳：(2-3)反向传输导纳： 式中，(2-4)为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为：

（2-5）

为发射结电导，与晶体管的电流放大系数及

有关，其关系为

(2-6)为基极体电阻，一般为几十欧姆；为集电极电容，一般为几皮法；为发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

图2.1.2 晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作点的电流测试条件一定的情况下测得的。

图2.1.2所示的等效电路中，p1为晶体管的集电极接入系数，即

，电流放大系数有关外，还与工作角频率w有关。晶体管手册中给出了的分布参数一般是在(2-7)式中，N2为电感L线圈的总匝数；p2为输出变压器Tr0的副边与原边匝数比，即

(2-8)式中，N3为副边总匝数。为谐振放大器输出负载的电导。通常小信号谐振放大器的。下一级仍为晶体管谐振放大器，则将是下一级晶体管的输入电导的表达式为 由图2.1.2可见，并联谐振回路的总电导

式中，为LC回路本身的损耗电导。

2.2主要性能指标及测量方法

表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率所示电路可以粗略测各项指标。，谐振电压放大系数Avo，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1），采用2.2.图2.2.1 输入信号输入信号如下。

由高频小信号发生器提供，高频电压表，分别用于测量与输出信号的值。直流毫安表mA用于测量放大器的集电极电流两端输出波形。谐振放大器的性能指标及测量方法的值，示波器监测负载

1.谐振频率

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率

称为谐振频率。的表达式为：

(2-10)式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；的表达式为：

(2-11)

式中，谐振频率为晶体管的输出电容；

为晶体管的输入电容。，输出电压

为谐路的总电容，的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路谐振频率就等于信号发生器的输出频率。

2.电压增益

放大器的谐振回路所对应的电压放大倍数Avo称为谐振放大器的电压增益.Avo的表达式为：

(2-12)的测量电路如图2.2.1所示，测量条件是放大器的谐振回路处于谐振状态。计算公式如下：

(2-13)

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时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW，其表达式为：

(2-14)的0.707倍 7

式中，为谐振放大器的有载品质因素。

与通频带BW的关系为：

(2-15)分析表明，放大器的谐振电压放大倍数上式说明，当晶体管确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数与通频带BW的乘积为一常数。

通频带的测量电路如图2.2.1所示。可通过测量放大器的频率特性曲线来求通频带。采用逐点法的测量步骤是：先使调谐放大器的谐振回路产生谐振，记下此时的与，然后改变高频信号发生器的频率（保持Vs不变），并测出对应的电压放大倍数Av，由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图2.2.2所示：

图2.2.2 由BW得表达式可知：(2-16)通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用调谐回路的总电容量。4.矩形系数

谐振放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示，如图2．2.2较大的晶体管外，还应尽量减少 8

所示，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0.707

时对应的频率偏移之比，即

(2-17)上式表明，矩形系数Kr0.1越接近1，临近波道的选择性越好，滤除干扰信号的能力越强。可以通过测量图3-2-2所示的谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形波系数Kr0.1。电路的设计与参数计算

3.1 电路的确定

电路形式如图2.3.1所示。

图2.3.1

3.2参数计算

静态工作点的确定

由于设计要求中心频率

f010MHz，电压增益Au35dB(56倍)，且电压增益不是很大，选用晶体管9018在性能上可以满足需要。晶体管选定后，根据高频小信号谐振放大器应工作于线性区，且在满足电压增益要求的前提下，IEQ应尽量小些以减小静态功率损耗。值得注意的是，IEQ变化会引起Y参数的变化。

这里采用IEQ等于1mA进行计算，看是否能满足增益的需要，否则将进行调整。晶体管用9018，β=50。查手册可知，9018在Vcegoe200us10VIE、2mAgie时，2860us，,coe7pf，cie19pf，yfe45ms，yre0.31ms。

(1)设置静态工作点

由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流 ICQ一般在0.8－2mA 之间选取为宜。

设计电路中取:ICQ因为：VEQIEQReVBQVEQVBEQ1.5mA 任取合适的Re的值。

(2-18)(2-19)(2-20)VCEQVCCVEQ R2而 IBQVBQICQ5~10IBQ(2-21)CC(2-22)VBQR2VBQ因为：R1V(2-23)则R1可用30kΩ电阻和100kΩ电位器串联,以便调整静态工作点。

(2)计算谐振回路参数

根据要求应由谐振频率选取电感L，中心频率即电容C6 50pFfo10MHz取电容为50pF,.L1(2f0)C2由公式

得L25uH。

(2-24)

(3)确定输入耦合回路及高频滤波电容

高频小信号谐振放大器的输入耦合回路通常是 指变压器耦合的谐振回路。由于输入变压器Tri原边谐振回路与放大器谐振回路的谐振频率相等，也可以直接采用电容耦合，高频耦合电容一般选择瓷片电容。

4电路的仿真与结果

4.1电路的仿真与结果

(1)利用MULTISIM绘制出如图4.1.1所示的仿真实验电路

图4.1.1 仿真电路

(2)设置函数信号发生器的参数，如4.1.2图所示。

图4.1.2

（3）设置好参数后，打开仿真开关，从示波器上两个通道观察输出波形以及与输入信号的关系。如4.1.3图所示。

图4.1.3输出波形

按照设计要求调节中周。利用仪器测得各指标如下：

f0=10MHz Ａvo＝34dB 仿真数据分析：在误差允许范围里，仿真测量所得数据与理论值相等。

5实物的制作及调试

5.1 元件的焊接

经过仿真后，根据原理图将元件一一通过检测之后焊接在面包板上，然后正确连上导线。

焊接之前一定要确定每个元件都要能正常工作，元件更不能接反，如可变电容的引脚，电位器三个脚中有效地两个脚都必须事先了解后才接入电路，焊接好连号导线后，还必须要用万用表确定线路是否连接好。焊接完成后，还要检查是否有短路。

5.2 电路板的调试

先在实验箱上调试出一个号。

调节可变电容和定位器可以调节频率及放大倍数，当调节可变电容或定位器频率没有变化时，很可能是晶体管坏了或者是某电容坏了，用万用表测试并检查电路，可以找出问题所在。如果信号的频率偏大或偏小，可以调节可变电容或者可变电感使频率达到10MHz。如果放大倍数太大或太小，可以调节定位器改变放大倍数，以达到要求的放大倍数。

若电路没有问题，调节可变电容及定位器后，在输出端可以得到一个频率为10MHz左右，放大倍数为56倍左右的信正弦波号。

f010MHz，Vpp100mV的信号。再将电路板接通+12V的电源，并接入调试好的输入信号，在显示器上可以看到一个正弦波信

结束语

不知不觉本次课程设计已接近尾声，通过这一课程设计，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。

完成这一课设后，我对高频小信号放大器也有了更深刻地理解。高频小信号放大器广泛用于广播,电视,通信,测量仪器等设备中.高频小信号放大器可分为两类:一类是以谐振回路为负载的谐振放大器;另一类是以滤波器为负载的集中选频放大器.它们的主要功能都是从接收的众多电信号中,选出有用信号并加以放大,同时对无用信号,干扰信号,噪声信号进行抑制,以提高接收信号的质量和抗干扰能力.高频小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。在本次课设中，我了解了高频小信号放大器的特点： ① 放大小信号,晶体管工作在线性范围内(甲类放大器)② 信号的中心频率一般在几百kHz到几百MHz,频带宽度在几khz到几十MHz,为频带放大器,故必须用选频网络。

在测试过程中，我不断利用课堂所学理论知识调整电路，并最终实现设计目的过程使自己从另一个层面更形象地理解了理论，对于理论与实践的关系也有了新的认识。曾经的学习只停留在书本上，但课程设计使我更充分的接触到了实际。

致 谢

本次课程设计，能够顺利的完成，多亏老师和同学的指导和帮助。放大器的设计及制作在所有课题里是相对简单的，但实际做起来并没有我们想的那么容易。从原理图与参数的设计到面包板的制作。我们遇到了很大的困难，特别是在参数设置时，相对低频放大，高频放大的参数设置要复杂的多，在使用MULTISIM进行仿真时，我们遇到了许多的问题，经过我们组的成员共同努力，和同学们的交流和耐心的指导，我们才顺利完成任务，在此我我们向他表示我们衷心的感谢。

课程设计的完成，还要感谢实验室老师的耐心指导以及老师给我们提供的各种参考文献，在老师的严格要求下，这次的实际操作让我学到了很多从书本上学不到却终身受益的知识，良好的学习习惯，端正的学习态度。这为我以后的学习和工作打下了良好的基础，更好的去面对社会，适应社会，在此，再次向老师献上我们最真诚的谢意，“老师您辛苦了”！

在此特别感谢张松华老师一学期来对我们的的耐心教学及环环引导让我们对高频电子线路设计的学习变得生动有趣！

参考文献

[1] 康华光.电子技术基础 模拟部分(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2006 [2] 谢自美.电子线路设计·实验·测试(第三版)[M].武汉：华中科技大学出版社，2006 [3] 邱光源.电路(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2011 [4] 胡宴如，耿苏燕.高频电子线路 [M].北京：高等教育出版社，2012

附录A 电路原理图

附录B PCB图

附录C 实物图

附录D 元器件清单

元件名称 元件大小 元件数量 电阻 62K 一个 电阻 33K 一个 电阻 50K 电阻 1K 电位器 10K 电位器 50K 电容 100nF 电容 10nF 电容 100pF 可变电容 30pF 电感 470uH 中周 三级管3DJ6 20

一个 一个 一个 一个 一个 三个 一个 一个 一个 一个 一个

第五篇：第一章小信号谐振放大器作业

第一章作业 图示的单调谐回路谐振放大器,已知: w0=2π×107rad/s, 在w0 上测的三极管y 参数为：yie=(2+j0.5)×10-3s, yre=-(10+j50)×10-6s, yfe=(20+j5)×10-3s, yoe=(20+j40)×10-6s.若要求此放大器的Avo=-50(倍), BW0.7=100KHz, 试求回路元件L,C及Q0值。

2图示的单调谐回路谐振放大器.已知 f0=10.7MHz, BW0.7=500KHz, Avo=-100.回路空载品质因数Q0=60.三极管y参数同上题,试计算回路元件R, L, C的值。由相同三极管组成的同步调谐放大器,已知:f0=465KHz, gie=0.49ms,cie=142pf,goe=55us,coe=18pf, yfe=36.8ms,∮fe=0,yre=0.回路接入系数n1=0.35, n2=0.035, 等效电容Ce=200pf.(1)若回路Q0=80, 试求Qe=？

(2)求单级放大器的谐振电压增益Avo.由相同三极管组成的同步调谐放大器如图示，已知:f0=465KHz，gie=0.49ms,cie=140pf,goe=50us,coe=20pf, yfe=36.8ms,yre=0.中频变压器各引出端子如图所示，其中W12=35匝，W23=65匝，W45=3.5匝，回路空载品质因数Q0=100，等效电容Ce=200pf, <1>画出放大器的交流等效电路

<2>计算单级放大器的谐振电压增益Avo和通频带BW0.7。