畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）lc諧振放大器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 LC諧振放大器設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專 業(yè) </p>&

2、lt;p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　評(píng)閱教師 </p><p>　　完成日期 2012年5月21日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要錯(cuò)誤!未定義

3、書簽。</p><p>　　前言錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)要求錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1.1任務(wù)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1.2要求錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　

4、1.1.3 說明錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的總體方案5</p><p>　　1.2.1設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　1.2.2方案的論證與比較錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2、單元電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.1 電源電路的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽。&

5、lt;/p><p>　　2.2 衰減電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3 諧振放大電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.3.1 高頻LC諧振放大器的原理電路圖10</p><p>　　2.3.2 高頻功率放大器的特性曲線錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.3.3 LC并聯(lián)諧振回路的基本特性和主要參數(shù)錯(cuò)誤!

6、未定義書簽。</p><p>　　2.3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.3.5 LC諧振放大器的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)20</p><p>　　2.3.6諧振放大器的指標(biāo)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3、系統(tǒng)測(cè)試錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3.1 測(cè)試主要儀器

7、錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3.2 測(cè)試的主要方法錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3.3 測(cè)試結(jié)果及分析錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　3.4 設(shè)計(jì)中遇到的困難和可以改進(jìn)的措施錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　4、結(jié)論錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　致 謝3

8、0</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄33</b></p><p>　　摘 要：該LC諧振放大器由電源電路，衰減電路以及主要的LC諧振放大電路三部分組成。其電源電路部分采用直流穩(wěn)壓的技術(shù)輸出穩(wěn)定的3.6V電壓，為諧振放大電路提供電源；再采用高精度的電阻拼接形成40dB的固定衰減器在放大器

9、的輸入端插入以便于測(cè)試；LC諧振放大器選用三級(jí)管9018進(jìn)行諧振放大，放大器分為三級(jí)，實(shí)現(xiàn)了放大器增益60dB。為解決放大器自激問題及減小輸出噪聲，本系統(tǒng)采用多種形式的抗干擾措施，抑制噪聲，提高放大器的穩(wěn)定性能；使系統(tǒng)的測(cè)量精度與指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 電源電路；衰減；9018； LC諧振放大</p><p>　　Abstract：The LC resonant

10、 amplifier power supply circuit, the attenuation circuit and the main the LC resonance of the three parts of the amplifier circuit. Part of its power supply circuit using the DC output stability of the 3.6V voltage to pr

11、ovide power for the resonant amplification circuit; Using high-precision resistor spliced form a 40dB fixed attenuator; LC resonant amplifier choice of three pipe 9018 to the resonant amplification, the amplifier is div

12、ided into three, to achieve the ampl</p><p>　　Keywords：Power supply circuit ；attenuation；9018；LC resonant amplification</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　21世紀(jì)以來，隨著通信行業(yè)的迅速發(fā)展, 高

13、頻諧振放大器在通信系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)中應(yīng)用逐漸變得廣泛，例如在無線電廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射端，所發(fā)送的信號(hào)需經(jīng)過長(zhǎng)距離的傳輸，到達(dá)接收端的信號(hào)將會(huì)變得相當(dāng)微弱，為了使信號(hào)通過信道傳送到接收端更加有效，需要根據(jù)傳輸距離等因素來計(jì)算發(fā)射端的發(fā)射功率，這時(shí)就需要用放大器將其放大。在發(fā)射機(jī)的接收端，從天線上感應(yīng)的信號(hào)已經(jīng)變得相當(dāng)微弱，這時(shí)就需要用高頻LC諧振放大器來放大，才能把傳送的信號(hào)恢復(fù)出來。</p><p>　　在

14、過去的幾十年，諧振LC放大器的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)算是比較迅速。在20世紀(jì)末期，諧振LC放大器的性能已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)了，但是其重量體積方面都不盡人意，功耗也相對(duì)比較大。衛(wèi)星地面接收端對(duì)低功耗，重量輕以及性能可靠性高同時(shí)提出了要求，當(dāng)時(shí)的諧振LC放大器還難以達(dá)到上述的要求。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，微細(xì)加工技術(shù)以及晶體技術(shù)得到迅速發(fā)展，諧振放大器的體積和重量已經(jīng)明顯下降。而采用多級(jí)放大的方法，使得放大增益有了一個(gè)

15、質(zhì)的提高。諧振放大器在商用產(chǎn)品中已經(jīng)有了廣泛的市場(chǎng)。主要是商用無線通信市場(chǎng)，如低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)、GPS定位衛(wèi)星統(tǒng)等。</p><p>　　目前，LC諧振放大器已經(jīng)在衛(wèi)星接收系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)以及其他電子系統(tǒng)得到了廣泛運(yùn)用，世界各地的高頻LC諧振放大器等設(shè)備都在急劇增加。同時(shí)，高性能LC諧振開始應(yīng)用于3D的領(lǐng)域。但隨著通信系統(tǒng)功能越來越完善，對(duì)LC諧振放大器的性能要求也越來越高。從諧振LC放大器的發(fā)展趨勢(shì)來看，主要的

16、發(fā)展方向是提高增益改進(jìn)性能以及降低成本，因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)更多地地采用無人管理的工作模式，尤其是在電視地面接收站中。因此，有很多科學(xué)家正在對(duì)LC諧振放大器的性能進(jìn)行更加深入的研究，這對(duì)通信行業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。</p><p>　　調(diào)諧放大器分為小信號(hào)調(diào)諧放大器和調(diào)諧功率放大器。其中小信號(hào)調(diào)諧放大器：輸入信號(hào)很小 ，要求增益足夠大，滿足通頻帶要求，選擇性好，工作在甲類，多用于接收機(jī)。小信號(hào)諧振放大器的主要應(yīng)用于廣播

17、、電視、通信、測(cè)量等。利用它選出有用頻率信號(hào)并加以放大，而對(duì)無用頻率信號(hào)予以抑制。調(diào)諧功率放大器：輸入信號(hào) mV 以上，要求大的功率和效率，工作在丙類，多用于發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)中的振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)功率很小，需要經(jīng)過多級(jí)功率放大器才能獲得足夠的功率，送到天線輻射出去。調(diào)諧功率放大器輸出功率范圍，可以小到便攜式發(fā)射機(jī)的毫瓦級(jí)，大到無線電廣播電臺(tái)的幾十千瓦，甚至兆瓦級(jí)。目前，功率為幾百瓦以上的調(diào)諧功率放大器，其有源器件大多為電子管，幾百瓦以下的調(diào)

18、諧功率放大器則主要采用雙極晶體管和大功率場(chǎng)效應(yīng)管。</p><p>　　小信號(hào)諧振放大器按諧振回路分類，有單調(diào)諧回路放大器、雙調(diào)諧回路放大器和參差調(diào)諧回路放大器。按所用器件分類，有晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器和集成電路放大器。按器件連接方式分類，有共基、共射與共集電極放大器或共源、共漏與共柵極放大器。在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)出現(xiàn)多級(jí)單調(diào)諧回路的級(jí)聯(lián)。</p><p>　　高頻小信號(hào)諧振放大電路的基

19、本電路結(jié)構(gòu)是選頻放大電路，它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。主要特點(diǎn)是放大器的負(fù)載不是純電阻，而是由 L、C 組成的并聯(lián)諧振回路。由于 L、C 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率變化的，在諧振頻率點(diǎn) 處，其阻抗呈現(xiàn)純電阻性，且達(dá)到最大值，因此放大器具有最大的放大倍數(shù)，稍離開諧振頻率，放大倍數(shù)就會(huì)迅速減小。因此，用這種放大器可以有選擇性地放大所需要的某一頻率信號(hào)，而抑制不需要的信號(hào)或外界干擾噪聲。所以，調(diào)諧放大器在無線電通訊等

20、方面被廣泛用作高頻和中頻的選頻放大器。 </p><p>　　諧振放大器是高頻放大電路中一種最基本的常見單元電路，調(diào)諧放大器是由調(diào)諧回路和半導(dǎo)體三極管放大器相結(jié)合而構(gòu)成，這種放大器的主要特點(diǎn)是具有選頻功能。用于放大的有源器件可以是半導(dǎo)體三極管，也可以是場(chǎng)效應(yīng)管，電子管或者是集成運(yùn)算放大器。用于調(diào)諧的選頻器件可以是 LC諧振回路，也可以是晶體濾波器，陶瓷濾波器，LC 集中濾波器，聲表面波濾波器等。根據(jù)小信號(hào)調(diào)諧回路

21、采用的是單調(diào)諧回路還是雙調(diào)諧回路，可分為小信號(hào)單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。</p><p>　　實(shí)際工程中對(duì)高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的基本要求是：電壓增益高，工作穩(wěn)定性好，頻率特性應(yīng)滿足通頻帶的要求，噪聲低。</p><p>　　高頻諧振放大器廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)中，如在發(fā)射設(shè)備中，為了有效地使信號(hào)通過信道傳送到接收端，需要根據(jù)傳送距離等因素來確定發(fā)射設(shè)備的發(fā)射功率，這就要用高頻諧

22、振放大器將信號(hào)放大到所需的發(fā)射功率；在接受設(shè)備中，從天線上感應(yīng)到的信號(hào)是非常微弱的，一般在級(jí)，要將傳送的信號(hào)恢復(fù)出來，需要將信號(hào)放大，這就需要用高頻小信號(hào)諧振放大器來完成。高頻小信號(hào)諧振放大器是通信設(shè)備中常用的功能電路，它所放大的信號(hào)頻率很高。高頻小信號(hào)諧振放大器的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱的高頻信號(hào)進(jìn)行不失真的放大，從信號(hào)所含頻譜來看，輸入信號(hào)頻譜與放大后輸出信號(hào)的頻譜是相同的。通過課題的研究與實(shí)踐，進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理。學(xué)

23、會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.1.1任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)LC 諧振放大器</p><p>

24、<b>　　1.1.2要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)并制作一個(gè)低壓、低功耗LC 諧振放大器；為便于測(cè)試，在放大器的輸入插入一個(gè)40dB 固定衰減器。電路框圖見圖1</p><p><b>　　圖1 電路框圖</b></p><p><b>　　基本要求</b></p><p

25、>　　（1）衰減器指標(biāo)：衰減量40±2dB，特性阻抗50Ω，頻帶與放大器相適應(yīng)。</p><p><b>　　（2）放大器指標(biāo)：</b></p><p>　　a） 諧振頻率：f0 =15MHz；允許偏差±100kHz；</p><p>　　b） 增益：不小于60dB；</p><p>　　c）?

26、3dB 帶寬：2Δf0.7 =300kHz；帶內(nèi)波動(dòng)不大于2dB；</p><p>　　d） 輸入電阻：=50Ω；</p><p>　　e） 失真：負(fù)載電阻為200Ω，輸出電壓1V 時(shí)，波形無明顯失真。</p><p>　?。?）放大器使用3.6V 穩(wěn)壓電源供電（電源自備）。最大不允許超過360mW，</p><p><b>　　盡

27、可能減小功耗。</b></p><p><b>　　1.1.3 說明</b></p><p>　　圖2是LC 諧振放大器的典型特性曲線，矩形系數(shù)Kr0.1= 。</p><p>　　圖2 諧振放大器幅頻特性示意圖</p><p>　?。?）放大器幅頻特性應(yīng)在衰減器輸入端信號(hào)小于5mV 時(shí)測(cè)試（這時(shí)諧振放大器的

28、輸入Vi<50μV）。所有項(xiàng)目均在放大器輸出接200Ω 負(fù)載電阻條件下測(cè)量。</p><p>　?。?）功耗的測(cè)試：應(yīng)在輸出電壓為1V 時(shí)測(cè)量。</p><p>　?。?）文中所有電壓值均為有效值。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的總體方案</p><p><b>　　1.2.1設(shè)計(jì)思路</b></p>

29、;<p>　　題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)LC諧振放大器。設(shè)計(jì)分為電源電路，衰減電路以及主要的諧振放大電路。電源部分采用直流穩(wěn)壓的技術(shù)輸出穩(wěn)定的電源電壓；衰減部分采用高精度的電阻拼接組成一個(gè)40dB的固定衰減器插入到放大器的輸入端，方便于測(cè)試；諧振放大電路以晶體管為核心，以 LC諧振回路作為晶體管的負(fù)載起到選頻濾波以及阻抗匹配的作用。但要注意的是放大電路是由輸入信號(hào)的頻帶來確定，為了不放大地失真，要求放大電路的通頻帶應(yīng)大于信號(hào)的頻帶。

30、為了盡量地使LC諧振放大器達(dá)到低壓、低功耗，必須采取有效的措施。</p><p>　　1.2.2方案的論證與比較</p><p>　?。?）衰減模塊的方案論證與選擇</p><p>　　方案一：采用變壓器變壓，將輸入信號(hào)通過匝數(shù)比為100:1的線圈，衰減100倍。該方案線圈匝數(shù)容易控制，可以做到很精確，而且適用于15M高頻信號(hào)，但是要做到阻抗匹配，特性阻抗做到50Ω

31、比較困難，所以放棄該方案。</p><p>　　方案二：信號(hào)先經(jīng)過高速低電壓供電運(yùn)放opa2354構(gòu)成的射隨器，用電阻串聯(lián)分壓，再經(jīng)opa354接成電壓跟隨器形式輸出信號(hào)，而opa354跟隨器則可以將后級(jí)的輸入電阻效應(yīng)隔離。該方案結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，而且接入運(yùn)放耗能，放棄該方案。</p><p>　　方案三：采用特定的輸入阻抗。將特定阻抗高的通過在輸入端簡(jiǎn)單的串聯(lián)一電阻來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的衰減，如圖 3

32、所示，R用來衰減進(jìn)入設(shè)備的信號(hào)電壓，但是它導(dǎo)致從源端看進(jìn)去的輸入阻抗為。</p><p><b>　　圖3 簡(jiǎn)單的衰減器</b></p><p>　　方案四：選用II型電阻衰減網(wǎng)絡(luò)，由于題目要求衰減器特性阻抗為50Ω，頻帶與放大器相適應(yīng)，因此用千分之一精密電阻來設(shè)計(jì)一級(jí)40dB衰減網(wǎng)絡(luò)。電路在不改變等效阻抗的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)電壓的衰減，圖中增加的兩個(gè)電阻可以保持等效電

33、阻不變。其電路設(shè)計(jì)如圖4所示</p><p>　　圖4 π型網(wǎng)絡(luò)衰減器</p><p>　　方案的選擇：根據(jù)以上方案的分析，本系統(tǒng)選用方案四。此方案電路簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，指標(biāo)和可靠性容易保證，因?yàn)殡娮枳柚档膫€(gè)別差異，當(dāng)衰減時(shí)存在少許誤差，輸入阻抗50歐，輸出阻抗50歐，π型電阻衰減網(wǎng)絡(luò)由電阻搭建，其增益誤差由電阻精度決定。這種電阻網(wǎng)絡(luò)對(duì)后級(jí)零漂基本無影響，噪聲低，工作頻率動(dòng)態(tài)范圍大，輸入輸

34、出阻抗穩(wěn)定，另外，使用電阻搭建的衰減網(wǎng)絡(luò)價(jià)格低，可靠性高。諧振放大模塊的方案論證與選擇 </p><p>　　方案一：?jiǎn)握{(diào)諧回路諧振放大器和運(yùn)放配合運(yùn)用</p><p>　　采用9018高頻三極管組建參差調(diào)諧LC諧振放大網(wǎng)絡(luò)，分別調(diào)諧于略大于15M，略小于15M的中心頻率的諧振網(wǎng)絡(luò)，通過射級(jí)電阻，基極分壓電阻控制直流偏置電流以減少功耗，兩級(jí)三極管諧振電路中級(jí)間采用運(yùn)放構(gòu)成正向射級(jí)跟隨器進(jìn)

35、行隔離和緩沖，末級(jí)再通過運(yùn)放opa2354構(gòu)成緩沖，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載輸出。該方案具有三極管放大倍數(shù)大，運(yùn)放驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定的雙重特性 。但該方案引入噪聲較大，功耗相對(duì)較大，且需要制作單電源供電工作的運(yùn)放放大電路，或?qū)﹄妷哼M(jìn)行轉(zhuǎn)換以支持運(yùn)放的正常工作，實(shí)施起來較為繁雜。</p><p>　　方案二：采用高頻管組成多級(jí)級(jí)聯(lián)的單調(diào)諧回路諧振放大器，極間變壓器耦合方式。</p><p>　　以三極管為核心的變壓

36、器耦合放大電路，由于變壓器是靠磁路耦合，所以它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，它的低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號(hào)，不能集成化，但可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，因而在分立元件功率放大電路中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　方案三：采用高頻管組成多級(jí)級(jí)聯(lián)的單調(diào)諧回路諧振放大器，極間耦合采用大小電容并聯(lián)的方式耦合,此方案簡(jiǎn)單易行，可使各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，但前后級(jí)不能很好的隔離，放大倍數(shù)較高時(shí)，電路易發(fā)生自激振蕩。&

37、lt;/p><p>　　綜上分析，限于器件及簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，我們采用方案三。</p><p>　?。?）電源模塊的方案論證與選擇</p><p>　　方案一：線性穩(wěn)壓電源。是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源其中包括并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種結(jié)構(gòu)。并聯(lián)型電路復(fù)雜，效率低，僅用于調(diào)整速率和精度要求較高的場(chǎng)合；串聯(lián)型電路比較簡(jiǎn)單，效率較高，尤其是若采用集成三端穩(wěn)壓器，更是方便。<

38、/p><p>　　方案二：開關(guān)穩(wěn)壓電源。具有效率高的，但對(duì)于高頻的電路系統(tǒng)，開關(guān)電源會(huì)帶來很大的干擾。</p><p>　　方案三：現(xiàn)成的直流穩(wěn)壓源，穩(wěn)定性好，短路保護(hù)過流保護(hù)措施完善。</p><p>　　依題目要求，不需要自制穩(wěn)壓電源，而且最大功耗不大于360mW，綜上所述，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選擇方案三。</p><p><b>　

39、　2、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　該電源電路為諧振放大器的制作提供了電源，為諧振的放大提供了基礎(chǔ)。其電路設(shè)計(jì)如圖5所示。</p><p>　　題目要求給放大器供電的3.6V穩(wěn)壓電源自備，所以本設(shè)計(jì)采用AC—DC模塊將220V交流電轉(zhuǎn)為5V直流電壓輸出，然后采用美國半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM31

40、7將5V轉(zhuǎn)為3.6V穩(wěn)壓直流電源，其最大負(fù)載電流為1.5A，而本設(shè)計(jì)要求功耗最大不允許360mW，即工作電流不超過100mA，所以此電源足以給系統(tǒng)供電，經(jīng)過測(cè)試3.6V電源紋波在80mv左右，對(duì)放大器電路影響相對(duì)較小。</p><p>　　圖5 3.6V電源模塊</p><p>　　2.2 衰減電路設(shè)計(jì)</p><p>　　衰減器是在指定的頻率范圍內(nèi)，一種用以引入

41、一預(yù)定衰減的電路。一般以所引入衰減的分貝數(shù)及其特性阻抗的歐姆數(shù)來標(biāo)明。比如在接收機(jī)前加個(gè)衰減，可以避免過大的信號(hào)功率損壞接收機(jī)，或者在傳輸線路中加入衰減，模擬長(zhǎng)距離傳輸?shù)木€路損耗等等。</p><p>　　衰減器有無源衰減器和有源衰減器兩種。有源衰減器與其他熱敏元件相配合組成可變衰減器，裝置在放大器內(nèi)用于自動(dòng)增益或斜率控制電路中。無源衰減器有固定衰減器和可調(diào)衰減器。無源衰減網(wǎng)絡(luò)有T型網(wǎng)絡(luò)和π型網(wǎng)絡(luò)（圖6）。<

42、;/p><p>　　衰減電路的設(shè)計(jì)為諧振放大的測(cè)試提供了方便，同時(shí)為了達(dá)到3dB要求帶寬，特性阻抗保持50歐，設(shè)計(jì)電路圖采用精密電阻，以便有效提高衰減量精確度及減少溫漂影響。 </p><p>　　圖6 π型衰減網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　令輸入電壓為，輸出為 ，則π型衰減網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式</p><p>　　由于在題目要求中的特性阻抗為固定的50

43、Ω，而且在后級(jí)的放大器中使用匹配的50Ω輸入阻抗的放大器，阻抗固定則可以使用無源的π型對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)電阻衰減網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行衰減40dB，該網(wǎng)絡(luò)衰減器具有輸入輸出特性阻抗一致，且不隨衰減等級(jí)而變化的特點(diǎn),電壓的衰減倍數(shù)設(shè)為</p><p>　　和特性阻抗設(shè)為50Ω，則其可由以下公式計(jì)算出，，的電阻值：</p><p>　　根據(jù)工式可以算出，，Ω。上面得更新</p><p>　　2

44、.3 諧振放大電路設(shè)計(jì)</p><p>　　調(diào)諧放大器分為小信號(hào)調(diào)諧放大器和調(diào)諧功率放大器。其中小信號(hào)調(diào)諧放大器：輸入信號(hào)很小 ，要求增益足夠大，滿足通頻帶要求，選擇性好，工作在甲類，多用于接收機(jī)。小信號(hào)諧振放大器的主要應(yīng)用于廣播、電視、通信、測(cè)量等。利用它選出有用頻率信號(hào)并加以放大，而對(duì)無用頻率信號(hào)予以抑制。調(diào)諧功率放大器：輸入信號(hào) mV 以上，要求大的功率和效率，工作在丙類，多用于發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)中的振蕩器產(chǎn)生

45、的信號(hào)功率很小，需要經(jīng)過多級(jí)功率放大器才能獲得足夠的功率，送到天線輻射出去。調(diào)諧功率放大器輸出功率范圍，可以小到便攜式發(fā)射機(jī)的毫瓦級(jí)，大到無線電廣播電臺(tái)的幾十千瓦，甚至兆瓦級(jí)。目前，功率為幾百瓦以上的調(diào)諧功率放大器，其有源器件大多為電子管，幾百瓦以下的調(diào)諧功率放大器則主要采用雙極晶體管和大功率場(chǎng)效應(yīng)管。</p><p>　　小信號(hào)諧振放大器按諧振回路分類，有單調(diào)諧回路放大器、雙調(diào)諧回路放大器和參差調(diào)諧回路放大器。

46、按所用器件分類，有晶體管放大器、場(chǎng)效應(yīng)管放大器和集成電路放大器。按器件連接方式分類，有共基、共射與共集電極放大器或共源、共漏與共柵極放大器。在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)出現(xiàn)多級(jí)單調(diào)諧回路的級(jí)聯(lián)。</p><p>　　高頻小信號(hào)諧振放大電路的基本電路結(jié)構(gòu)是選頻放大電路，它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。主要特點(diǎn)是放大器的負(fù)載不是純電阻，而是由 L、C 組成的并聯(lián)諧振回路。由于 L、C 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率變化的，在諧振

47、頻率點(diǎn) 處，其阻抗呈現(xiàn)純電阻性，且達(dá)到最大值，因此放大器具有最大的放大倍數(shù)，稍離開諧振頻率，放大倍數(shù)就會(huì)迅速減小。因此，用這種放大器可以有選擇性地放大所需要的某一頻率信號(hào)，而抑制不需要的信號(hào)或外界干擾噪聲。所以，調(diào)諧放大器在無線電通訊等方面被廣泛用作高頻和中頻的選頻放大器。 </p><p>　　諧振放大器是高頻放大電路中一種最基本的常見單元電路，調(diào)諧放大器是由調(diào)諧回路和半導(dǎo)體三極管放大器相結(jié)合

48、而構(gòu)成，這種放大器的主要特點(diǎn)是具有選頻功能。用于放大的有源器件可以是半導(dǎo)體三極管，也可以是場(chǎng)效應(yīng)管，電子管或者是集成運(yùn)算放大器。用于調(diào)諧的選頻器件可以是 LC諧振回路，也可以是晶體濾波器，陶瓷濾波器，LC 集中濾波器，聲表面波濾波器等。根據(jù)小信號(hào)調(diào)諧回路采用的是單調(diào)諧回路還是雙調(diào)諧回路，可分為小信號(hào)單調(diào)諧放大器和雙調(diào)諧放大器。</p><p>　　2.3.1 高頻LC諧振放大器的原理電路圖</p>

49、<p>　　圖7所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，圖中，RB1，RB2是直流偏置電阻；Re是為提高工作點(diǎn)的溫度穩(wěn)定性而接入的直流反饋電阻；Ce是信號(hào)頻率的旁路電容；LC并聯(lián)諧振回路構(gòu)成了晶體管的集電極負(fù)載阻抗。</p><p>　　在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作

50、點(diǎn)由電阻RB1，RB2及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。</p><p>　　圖7 小信號(hào)調(diào)諧放大器</p><p>　　上圖是一個(gè)采用晶體管的高頻功率放大器的原理線路。除電源和偏置電路外，它是由晶體管，諧振回路和輸入回路三部分組成。高頻功放中常采用平面工藝制造的NPN高頻大功率晶體管，它能承受高電壓和大電流，并有較高的特征頻率。晶體管作為一個(gè)電流控制器件，它在較小的激勵(lì)信號(hào)電

51、壓作用下，形成基極電流iB，iB控制了較大的集電極電流iC，iC流過諧振回路產(chǎn)生高頻功率輸出，從而完成了把電源的直流功率轉(zhuǎn)換為高頻功率的任務(wù)。為了使高頻功放以高效輸出大功率，常選在丙類狀態(tài)下工作，為了保證在丙類工作，基極偏置電壓應(yīng)使晶體管工作在截止區(qū)，一般為負(fù)值，即靜態(tài)時(shí)發(fā)射結(jié)為反偏。此時(shí)輸入激勵(lì)信號(hào)應(yīng)為大信號(hào)，一般在0.5V以上，可達(dá)1到2V，甚至更大。</p><p>　　晶體管的作用是將供電電源的直流能量轉(zhuǎn)

52、變?yōu)榻涣髂芰康倪^程中起開關(guān)控制作用。</p><p><b>　　線路特點(diǎn)：</b></p><p>　　(1) LC諧振回路作為晶體管的負(fù)載起到選頻濾波以及阻抗匹配的作用。</p><p>　　(2)電路工作在丙類工作狀態(tài)以保證電路效率較高；基極負(fù)偏壓（或零偏壓）。</p><p><b>　　關(guān)系式：<

53、;/b></p><p>　　(1)外部電路關(guān)系式： </p><p>　　(2)晶體管的內(nèi)部特性: </p><p>　　(3)（半）導(dǎo)通角： 根據(jù)晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線可得： </p><p>　　即集電極的導(dǎo)通角是由輸入回路決定的。</p><p>　　必須強(qiáng)調(diào)指出：集電極電流ic雖然

54、是脈沖狀，但由于諧振回路的這種濾波作用，仍然能得到正弦波形的輸出。</p><p>　　2.3.2 高頻功率放大器的特性曲線</p><p>　　圖8 諧振功率放大器的轉(zhuǎn)移特性曲線</p><p>　　功率放大器的作用原理是利用輸入到基極的信號(hào)來控制集電極的直流電源所供給直流功率，使之一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣餍盘?hào)功率輸出去，另一部分功率以熱能形式消耗在集電極上，成為集電極耗

55、散功率。</p><p>　　根據(jù)能量守衡定理： 直流功率：</p><p><b>　　輸出交流功率：</b></p><p>　　-回路兩端的基頻電壓 -基頻電流 -回路的負(fù)載阻抗 </p><p>　　圖解分析法的步驟： </p><p>　　(1

56、)測(cè)出晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線及輸出特性曲線，并將這兩組曲線折線化處理；</p><p>　　(2)作出不同工作狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)特性曲線；</p><p>　　(3)根據(jù)激勵(lì)電壓的大小在特性曲線上畫出對(duì)應(yīng)輸出電壓和電流脈沖的波形；</p><p>　　(4)分析功放的外部特性，即分析放大器的外部供電電壓或負(fù)載的變化將如何影響輸出電壓、輸出電流、輸出功率、效率等指標(biāo)的。<

57、;/p><p>　　晶體管的特性曲線及其特性方程：</p><p>　　由圖可見，在放大區(qū)，有轉(zhuǎn)移特性方程：</p><p>　　所以，集電極電流隨激勵(lì)而正向變化。</p><p>　　在飽和區(qū)，集電極電流只受集電極電壓的控制，而與基極電壓無關(guān)。</p><p><b>　　因此有臨界線方程：</b>

58、</p><p>　　在截止區(qū)，有方程： (當(dāng) 時(shí))</p><p>　　圖9 晶體管的輸入和輸出特性曲線</p><p>　　諧振功率放大器的動(dòng)態(tài)特性曲線（負(fù)載線）高頻放大器的工作狀態(tài)是由負(fù)載阻抗、激勵(lì)電壓、供電電壓等4個(gè)參量決定的。</p><p>　　如果, 3個(gè)參變量不變，則放大器的工作狀態(tài)就由負(fù)載電阻決定。此時(shí)，放大器的電

59、流、輸出電壓、功率、效率等隨而變化的特性，就叫做放大器的負(fù)載特性。</p><p>　　所謂動(dòng)態(tài)特性是和靜態(tài)特性相對(duì)應(yīng)而言的，在考慮了負(fù)載的反作用后，所獲得的 的關(guān)系曲線就叫做動(dòng)態(tài)特性。</p><p>　　圖10 功率及效率隨負(fù)載變化的波形</p><p>　　放大器在高頻情況下的等效電路如圖11所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)yie，yoe，yfe及yre分別為<

60、;/p><p>　　輸入導(dǎo)納 </p><p>　　輸出導(dǎo)納 </p><p>　　正向傳輸導(dǎo)納 </p><p>　　反向傳輸導(dǎo)納 </p><p>　　圖11 放大器的高頻等效回路</p>

61、<p>　　式中，gm——晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為</p><p>　　gb’e——發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)β及IE有關(guān)，</p><p>　　其關(guān)系為 </p><p>　　rb’b——基極體電阻，一般為幾十歐姆；</p><p>　　Cb’c——集電極電容

62、，一般為幾皮法；</p><p>　　Cb’e——發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。</p><p>　　由此可見，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數(shù)β有關(guān)外，還與工作頻率ω有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測(cè)得晶體管的y參數(shù)為：</p><p>

63、;　　如果工作條件發(fā)生變化，上述參數(shù)則有所變動(dòng)。因此，高頻電路的設(shè)計(jì)采用工程估算的方法。</p><p>　　圖11中所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即</p><p>　　式中，N1 為中間抽頭繞線匝數(shù)。N2為初級(jí)級(jí)線圈的總匝數(shù)，P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數(shù)比，即</p><p>　　式中，N3為副邊（次級(jí)）的總匝數(shù)。</p>

64、<p>　　gL為調(diào)諧放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，gL=1/RL。通常小信號(hào)調(diào)諧放大器的下一級(jí)仍為晶體管調(diào)諧放大器，則gL將是下一級(jí)晶體管的輸入導(dǎo)納gie2。</p><p>　　由圖11可見，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)的表達(dá)式為</p><p>　　式中，G為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L和C的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無限大，則與1/的影響可以忽略。</p

65、><p>　　2.3.3 LC并聯(lián)諧振回路的基本特性和主要參數(shù)</p><p>　　諧振放大器的特點(diǎn)是晶體管的集電極負(fù)載不是純電阻，而是由電感電容組成的并聯(lián)諧振回路。因此我們分析LC并聯(lián)諧振回路的基本特性和主要參數(shù)。</p><p>　　圖12 集電極負(fù)載的等效電路</p><p>　　上圖式集電極負(fù)載的等效電路。rl和rc 分別表示電感和電容上

66、的等效電阻。通常有WL>>rL,1/Wc>>rc。</p><p>　　回路兩端的總阻抗為：</p><p>　　上式中r = rc+rl，X=WL – 1/WC </p><p>　　當(dāng)X = WL – 1/WC =0時(shí)，即當(dāng) W =W0=1/ 錯(cuò)誤!未找到引用源。時(shí)，回路達(dá)到諧振，此時(shí)，信號(hào)的角頻率W=W0稱為回路的固有諧振角頻率，其值

67、由回路的L，C決定?；芈分C振是，器阻抗為最大且是純電阻。這個(gè)阻抗稱為“諧振阻抗”。符號(hào)表示為Roe：</p><p>　　Roe = L / rC </p><p>　　從上式不難看出，當(dāng)WL>1/WC,即X>0，這說明回路阻抗呈容性；當(dāng)WL<1/WC,即X<0，這說明回路阻抗呈感性；它們的阻值都小于諧振的阻抗。</p><p>　　回路

68、諧振時(shí)，電感和電容的電抗相等，這個(gè)阻抗成為回路特性阻抗，用符號(hào)表示：</p><p>　　= W0L = 1/ W0C = 錯(cuò)誤!未找到引用源。</p><p>　　品質(zhì)因數(shù) Q= /(rl+rc)</p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　Q稱為回路的“品質(zhì)因數(shù)”，它標(biāo)志著諧振回路質(zhì)量的優(yōu)劣。所

69、謂質(zhì)量的優(yōu)劣，包含兩層意義：其一是說回路諧振時(shí)阻抗的大小，當(dāng)回路特性阻抗給定后，諧振阻抗就完全由回路的品質(zhì)因數(shù)Q決定。Q值越大（即回路的等效損耗電阻r越小），則諧振阻抗也越大，回路質(zhì)量就越好。反之，質(zhì)量就差；其二是說回路阻抗Z隨訊號(hào)角頻率衰減的速度。Q值越大，則回路阻抗Z隨訊號(hào)角頻率衰減就越快，回路質(zhì)量就越好。反之，質(zhì)量就差。如圖所示，特性阻抗和諧振頻率相同（=1kΩ，f0=465kHz），但品質(zhì)因數(shù)不同（分別為Q1=100，Q2=50

70、）的兩個(gè)諧振回路的回路阻抗的模數(shù)|Z|隨角頻率而變化的曲線（此曲線亦稱回路的諧振曲線）。由圖可知，對(duì)于Q1=100的回路，其諧振阻抗Roe1=Q1ρ=100kΩ，而對(duì)于Q2=50的回路，其諧振阻抗只有Roe2=Q2ρ=50kΩ；此外，從曲線形狀顯而易見，品質(zhì)因數(shù)大的回路，其阻抗|Z|隨角頻率衰減的速度比品質(zhì)因數(shù)小的回路要快得多，亦即諧振曲線越尖銳。</p><p>　　除了用品質(zhì)因數(shù)來描述諧振回路的特性外，還常用

71、到通頻帶的概念。所謂振諧回路的通頻帶，是指回路阻抗的模| Z|和其最大值Roe之比d(|Z|/Roe)下降到某一給定值時(shí)所對(duì)應(yīng)的那段頻帶寬度，一般用符號(hào)B表示。如無特別指明，通頻帶B指的是回路阻抗| Z|下降到Roe/ 錯(cuò)誤!未找到引用源。時(shí)（即d=1/ 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤!未找到引用源。）的那段頻帶寬度。對(duì)圖Q1=100的回路，其通頻帶B1=2Δf1=4.6kHz；而Q2=50的回路，器通頻帶B2=2Δf2=9.3kHz。這說

72、明了，回路的品質(zhì)因數(shù)越高，諧振曲線越尖銳，通頻帶越窄。反之，品質(zhì)因數(shù)越低，則諧振曲線越平坦，通頻帶越寬。</p><p>　　LC諧振電路是調(diào)諧放大器(又稱選頻器)和LC自激振蕩放大器的主要組成部分。諧振電路在選頻器中的作用是在眾多接收來的不同頻率的正弦信號(hào)中,把f0(f0=1/2π)信號(hào)的幅值提高Q (Q 為品質(zhì)因數(shù))并經(jīng)變壓器耦合到下一級(jí);而LC自激振蕩器中的作用是在本身產(chǎn)生的多個(gè)不同頻率的正弦信號(hào)中,把f0

73、 信號(hào)的幅值提高Q且經(jīng)變壓器反饋到三極管的輸入端繼續(xù)放大; 并最終把幅值足夠大的f0 信號(hào)耦合到下一級(jí)。可見欲提高選頻器的選頻能力和增加LC自激振蕩器的起振能力,就必須增大Q值。由式Q=1/R* 錯(cuò)誤!未找到引用源。和L=N2/l*μS知,提高磁導(dǎo)率μ和降低LC回路的電阻R 是提高Q值最有效的辦法( l、S 和C均受結(jié)構(gòu)等因素限制難以得到大幅改變,而提高匝數(shù)N 的同時(shí)會(huì)使R 增加) ,前者靠緊密耦合的鐵芯變壓器可得以解決, 而后者則受外

74、界因素影響較大,可采用變壓器中間抽頭的辦法加以解決。 </p><p>　　2.3.4 多級(jí)單調(diào)諧回路諧振放大器</p><p>　　當(dāng)單級(jí)放大器不能滿足性能要求時(shí)(主要是增益要求)，常采用多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的方式。級(jí)聯(lián)之后的增益、通頻帶和選頻性等指標(biāo)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。</p><p>　　設(shè)放大器有n級(jí)，各級(jí)電壓增益分別為Av1，Av2，Avn，則總的電壓增益An是

75、各級(jí)增益的乘積，即</p><p>　　如果各級(jí)放大器是由完全相同的單級(jí)放大器所組成，則</p><p><b>　　增益</b></p><p><b>　　通頻帶</b></p><p>　　可求得n級(jí)放大器的通頻帶</p><p><b>　　選擇性（矩形系數(shù)

76、）</b></p><p><b>　　通頻帶 </b></p><p>　　當(dāng)級(jí)數(shù)n增加時(shí)，放大器的通頻帶減小，放大器的矩形系數(shù)有所改善，但這種改善是有限度的。級(jí)數(shù)越多，的變化越緩慢；即使級(jí)數(shù)無線加大，也只有2.56，離理想的矩形還有很多距離。</p><p>　　2.3.5 LC諧振放大器的設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)</p>

77、<p>　　采用高頻管組成多級(jí)級(jí)聯(lián)的單調(diào)諧回路諧振放大器，極間耦合采用大小電容并聯(lián)的方式耦合,此方案簡(jiǎn)單易行，可使各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，但前后級(jí)不能很好的隔離，放大倍數(shù)較高時(shí)，電路易發(fā)生自激振蕩。</p><p>　　.LC諧振放大器的電路圖</p><p>　　圖14 LC諧振放大器的電路圖</p><p><b>　　2）.理論計(jì)算：&

78、lt;/b></p><p>　　系統(tǒng)采用的三極管為9018，主要參數(shù)指標(biāo)如下：</p><p>　　9018是超高頻三極管，在本系統(tǒng)工作頻率高達(dá)幾十MHz，不能隨意代換。市面上2SC3355可以替代，但2SC3355管子多用貼片封裝，不方便手工焊接。故選擇穩(wěn)定性較高，性價(jià)比很高，容易購買到的9018。</p><p>　　根據(jù)題目所給的指標(biāo)， =15MHz確

79、定諧振頻率的L、C的值。</p><p>　　式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；</p><p>　　為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為</p><p>　　系統(tǒng)選用電容 C= 39pf 再加20pf可調(diào)，配合中周變壓器。 </p><p>　　靜態(tài)工作點(diǎn)：放大器工作電流一般在0.8－2mA之間選取為宜，設(shè)計(jì)電路中取 ，設(shè)。因?yàn)椋?

80、而 所以：=0.01V； 因?yàn)?硅管的發(fā)射結(jié)電壓為0.7V所以： =+0.7V</p><p><b>　　因?yàn)椋?</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　因?yàn)椋?而 </b></p><p><b>　

81、　取則： </b></p><p>　　考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方便靜態(tài)工作的調(diào)節(jié)，Rb1以及Re用電位器。</p><p><b>　　增益：</b></p><p><b>　　帶寬與矩形系數(shù)：</b></p><p>　　放大器的諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的關(guān)系為：&l

82、t;/p><p>　　矩形系數(shù)，BW= 這里的m等于3 </p><p>　　3）.諧振頻率的確定</p><p>　　高頻放大器制作中最關(guān)鍵也是最難的就是選取恰當(dāng)?shù)碾姼泻碗娙葜担闺娐分C振。諧振時(shí)有ωC=1/ωL，通過計(jì)算可以確定LC的值，但實(shí)際電路與理論計(jì)算往往相差很大，甚至能相差十幾倍到幾十倍，這就需要一定的操作技巧。以

83、33MHz放大器為例，經(jīng)計(jì)算得電感為4.7uH時(shí)選用5—25pF的可調(diào)電容完全可以達(dá)到諧振頻率，但接好電路后很少能夠調(diào)到30MHz。多次實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)際振蕩頻率一般小于計(jì)算的頻率，這就要用其它辦法來確定放大器的諧振頻率。一個(gè)比較好的辦法就是借助LC振蕩電路來實(shí)現(xiàn)諧振。 </p><p>　　圖15 共基組態(tài)的“考畢茲”振蕩器</p><p>　　如圖15所示，此電路為共基組態(tài)的“考畢茲”振

84、蕩器，原理不再贅述，下面說明如何利用本電路:可調(diào)電容Cx選用和放大器電路中同一規(guī)格的，電感Lx是放大器中變壓器接入諧振回路的電感值，由于本電路僅由Lx和Cx決定，但在實(shí)際電路中電容對(duì)電路的振蕩頻率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn) 沒有電感明顯，因而先選定電容（5—20pF可調(diào)），則頻率為33MHz時(shí)，電感需要4uH左右。用一外徑較大的磁芯（其中磁芯的Q值一定要高，否則高頻損耗太大，放大器就不能放大），然后用漆包線手工繞制電感（若要大批量生產(chǎn)，可把繞好的做樣品

85、），繞適當(dāng)?shù)娜?shù)后再用高頻Q表測(cè)量其電感值大小，不斷改變其圈數(shù)，使Lx基本達(dá)到要求（4uH左右），然后把繞制好的電感作為L(zhǎng)x接入圖2.4所示的電路中，再用示波器測(cè)量此電路的震蕩頻率，調(diào)節(jié)Cx,看振蕩頻率是否為33MHz,若不是，則相應(yīng)的減少或增加變壓器（即接入的電感）的圈數(shù)，直到其頻率為所要求的為止，最后再按照要求的比例（常用3：1）來繞變壓器的次級(jí)線圈。 </p><p>　　4）.克服自激設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)</p

86、><p>　　本實(shí)驗(yàn)在調(diào)試過程中最大的問題是出現(xiàn)了自激現(xiàn)象，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)放大器放大的倍數(shù)過于大，實(shí)現(xiàn)是是對(duì)微弱信號(hào)的放大，由于采用多級(jí)單調(diào)諧放大器級(jí)聯(lián)，各級(jí)晶體管分布參數(shù)影響不能忽略，而且影響較大，使得電路出現(xiàn)較為嚴(yán)重的自激現(xiàn)象。 解決方法： （1）采用中和法來減小晶體管結(jié)電容Cbc，外加耦合電容Cn=(N1/N2)Cbc（中周初級(jí)線圈無中心抽頭N1：初級(jí)線圈匝數(shù)，N2：次級(jí)線圈匝數(shù)）。 （2）

87、調(diào)試控制法：自激現(xiàn)象是由于正反饋的存在，也可以說是放大倍數(shù)過大很容易造成自激現(xiàn)象，因此要嚴(yán)格控制各級(jí)放大量，在調(diào)試中我們適當(dāng)減小第一級(jí)的放大倍數(shù)，第二三級(jí)引入負(fù)反饋，這樣都可以有效減小自激情況。 （3）電源濾波，電源的開始供電的交流成分很容易引起自激，所以在電源的輸入各級(jí)都要進(jìn)行濾波處理。</p><p><b>　　5）.放大器穩(wěn)定性</b></p><p>　

88、　放大器要達(dá)到絕對(duì)穩(wěn)定，放大器不僅不能同時(shí)接近自激條件：ΔΨ=180度和20㏒|T|=0dB,而且要留有適當(dāng)?shù)母辉Ａ?。富裕量越大，放大器越不易產(chǎn)生自激振蕩，但設(shè)計(jì)也就越困難，同時(shí)對(duì)放大器所使用的元件的要求很嚴(yán)格。</p><p>　　不良接地和不充分的供電電源濾波、大容量性負(fù)載、輸入雜散電容的影響和高頻噪聲都對(duì)放大器的穩(wěn)定性有影響。</p><p>　　本系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性。通過電源旁

89、路電路增加電路的穩(wěn)定性，電源和地之間使用10µF的電容再并聯(lián)一個(gè)0.1µF的電容，來提高放大器的穩(wěn)定性。其次，在電源電壓加到元件上之前就通過連接有電容和電感做成的π型二端口網(wǎng)絡(luò)對(duì)電源進(jìn)行濾波，保證電源的穩(wěn)定與純凈，使系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>　　2.3.6諧振放大器的指標(biāo)</p><p><b>　　1）.諧振頻率</b></p>

90、<p>　　放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），f0的表達(dá)式為</p><p>　　式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；</p><p>　　為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為</p><p>　　式中， Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容。</p>&l

91、t;p>　　諧振頻率f0的測(cè)量方法是：</p><p>　　用掃頻儀作為測(cè)量?jī)x器，用掃頻儀測(cè)出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)f0。</p><p><b>　　2）.電壓放大倍數(shù)</b></p><p>　　放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。A

92、V0的表達(dá)式為</p><p>　　式中，gΣ為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。因?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)回路在諧振點(diǎn)時(shí)的L和C的</p><p>　　并聯(lián)電抗為無限大，因此可以忽略其電導(dǎo)。但要注意的是yfe本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ Φfe）。</p><p>　　AV0的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量圖1-1中

93、RL兩端的電壓u0及輸入信號(hào)ui的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計(jì)算：</p><p>　　AV0 = u0 / ui 或 AV0 = 20 lg (u0 / ui) dB </p><p><b>　　3）.通頻帶</b></p><p>　　由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓

94、放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為</p><p>　　BW = 2△f0.7 = fo/QL </p><p>　　式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。</p><p>　　分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻

95、帶BW的關(guān)系為</p><p>　　上式說明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容CΣ為定值時(shí)，諧振電壓放大</p><p>　　倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。</p><p>　　通頻帶BW的測(cè)量方法：是通過測(cè)量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧

96、放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)AV0然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖16所示。</p><p><b>　　圖16 諧振曲線</b></p><p>　　通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時(shí)又能

97、提高放大器的電壓增益，由以上分析可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。</p><p>　　4）.選擇性——矩形系數(shù)</p><p>　　調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時(shí)來表示，如圖16所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0

98、.1 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即</p><p>　　Kv0.1 = 2△f0.1/ 2△f0.7 = 2△f0.1/BW </p><p>　　上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大&

99、lt;/p><p>　　器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器。可以通過測(cè)量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)Kv0.1。</p><p>　　當(dāng)單級(jí)放大器不能滿足性能要求時(shí)(主要是增益要求)，常采用多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的方式。級(jí)聯(lián)之后的增益、通頻帶和選頻性等指標(biāo)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。</p><p>　　設(shè)放大器有m級(jí)，各級(jí)電壓增益分別為Av1，Av2，Avm，則總的電

100、壓增益為：</p><p>　　通頻帶：當(dāng)m級(jí)相同的放大器級(jí)聯(lián)時(shí)，總的通頻帶為：</p><p><b>　　選擇性(矩形系數(shù))</b></p><p>　　令 Am/Am0=0.1，得：</p><p>　　m越大，級(jí)數(shù)越多時(shí)，矩形系數(shù)越小，選擇性越好</p><p><b>　　5）

101、.噪聲系數(shù)</b></p><p>　　與低頻放大器一樣，選頻放大器的輸出噪聲也來源于輸入端和放大電路本身。通常用信噪比來表示噪聲對(duì)信號(hào)的影響，電路中某處信號(hào)功率與噪聲功率之比稱信噪比。信噪比越大，信號(hào)質(zhì)量越好。</p><p>　　噪聲系數(shù)是用來反映電路本身噪聲大小的技術(shù)指標(biāo)。其定義為輸入信號(hào)的信噪比與輸出信號(hào)的信噪比的比值。噪聲系數(shù)越接近于1，說明放大器的抗噪能力越強(qiáng)，輸出

102、信號(hào)的質(zhì)量越好</p><p><b>　　3、系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　3.1 測(cè)試主要儀器</p><p>　　a、數(shù)字萬用表 DT9205 一塊</p><p>　　b、數(shù)字存儲(chǔ)示波器 TDS1002 一臺(tái)</p><p>　　c、EE1461型合成信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)&l

103、t;/p><p>　　3.2 測(cè)試的主要方法</p><p>　　（1）部分的測(cè)試方法</p><p>　　對(duì)各個(gè)電路進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到要求后拼接在一起</p><p>　　（2）整體的測(cè)試方法</p><p>　　將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測(cè)量該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。</p><p>　　3.3

104、測(cè)試結(jié)果及分析 </p><p>　　1）衰減器測(cè)試結(jié)果：輸入信號(hào)960mV 輸出信號(hào) 8.55mV 特性阻抗50Ω</p><p><b>　　衰減量41dB </b></p><p>　　題目要求：衰減量40±2dB，特性阻抗50Ω</p><p>　　測(cè)試結(jié)果達(dá)到題目要求。</p>

105、<p>　　2）諧振頻率fo=15.5MHz。</p><p>　　題目要求：fo=15MHz；允許偏差±100kHz。</p><p>　　測(cè)試結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)，達(dá)到題目要求。</p><p>　　3) 功耗：由直流穩(wěn)壓源讀數(shù)可得，系統(tǒng)的功耗為W=3.6x20=72mW。</p><p>　　題目要求：3.6v穩(wěn)壓電源

106、供電，最大允許不超過360mW。</p><p>　　測(cè)試結(jié)果達(dá)到題目要求。</p><p>　　4）-3dB帶寬：帶寬很寬達(dá)不了要求。</p><p>　　題目要求：-3dB帶寬為300kHz </p><p><b>　　5）電壓增益：</b></p><p>　　將衰減器輸入端信號(hào)有效值設(shè)為

107、80mv,利用示波器測(cè)試輸出信號(hào)幅度與頻率關(guān)系</p><p>　　諧振頻率fo=15.5 增益AV=63.7dB </p><p>　　3.4 設(shè)計(jì)中遇到的困難和可以改進(jìn)的措施</p><p>　　首先，選擇器材方面，中周、變壓器沒有買到。限于現(xiàn)有條件，我用色環(huán)電感及三極管9018等構(gòu)成單級(jí)諧振回路，級(jí)間用電容耦合。系統(tǒng)電路焊接起來后，單級(jí)諧振電路都不能諧

108、振放大。通過靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整，各級(jí)增益分配調(diào)整，諧振網(wǎng)絡(luò)調(diào)整；電路基本上能工作。同時(shí)也出現(xiàn)了一些問題：信號(hào)有些不穩(wěn)定，容易自激振蕩；當(dāng)信號(hào)輸出幅度很大時(shí)，波形有點(diǎn)失真，應(yīng)該是系統(tǒng)帶負(fù)載能力欠佳；系統(tǒng)的諧振頻率很難調(diào)準(zhǔn)，單級(jí)調(diào)好后，級(jí)聯(lián)起來都有所變化，這和級(jí)間沒有很好的隔離有關(guān)，在調(diào)試當(dāng)中，我發(fā)現(xiàn)它還和電路的靜態(tài)工作點(diǎn)有關(guān)，應(yīng)該是受三極管極間電容的影響。</p><p>　　總的來說本設(shè)計(jì)存在的問題主要有兩個(gè)：1.諧

109、振頻率不是很準(zhǔn)； 2.放大器帶寬很寬。</p><p><b>　　可以改進(jìn)的措施</b></p><p>　　1，將級(jí)間電容耦合換成變壓器耦合方式，由于變壓器是靠磁路耦合，所以它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，它的低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號(hào)，不能集成化，但可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換，級(jí)與級(jí)之間可以很好的隔離。</p><p>　　2，選擇器

110、材方面可以選擇品質(zhì)因數(shù)Q值較大的電感元件、高頻磁芯、中周等另外選擇低電源電壓、特征頻率高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的三極管。</p><p>　　3，采用9018高頻三極管組建參差調(diào)諧LC諧振放大網(wǎng)絡(luò)，分別調(diào)諧于略大于15M，略小于15M的中心頻率的諧振網(wǎng)絡(luò)，通過射級(jí)電阻，基極分壓電阻控制直流偏置電流以減少功耗，兩級(jí)三極管諧振電路中級(jí)間采用運(yùn)放構(gòu)成正向射級(jí)跟隨器進(jìn)行隔離和緩沖，末級(jí)再通過運(yùn)放opa2354構(gòu)成緩沖，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載輸

111、出。</p><p>　　4，帶寬問題可以考慮使用高階無源帶通濾波器，或者低通、高通進(jìn)行限制，減小矩形系數(shù)K。</p><p><b>　　4、結(jié)論</b></p><p>　　這次電路設(shè)計(jì)主要是對(duì)諧振放大電路這部分知識(shí)的應(yīng)用。這次的電路設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)電子電路理論知識(shí)的理解，并鍛煉了實(shí)踐動(dòng)手能力，具備了高頻電子電路的基本設(shè)計(jì)能力和基本調(diào)試能力

112、 。 在設(shè)計(jì)的過程中由于基礎(chǔ)不牢固，再加上缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)及動(dòng)手的經(jīng)驗(yàn)，所以遇到過各種各樣的問題。比如說高頻放大器時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的自激振蕩，和頻率難以準(zhǔn)確確定的問題。最后，通過自己的努力和老師同學(xué)的幫助，本設(shè)計(jì)的大部分指標(biāo)能達(dá)標(biāo)，但是系統(tǒng)的帶寬過寬的問題始終沒解決。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足之處，比如說發(fā)現(xiàn)自己對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　雖然我現(xiàn)在已經(jīng)初步學(xué)會(huì)