高频电子线路课程设计-高频小信号谐振放大器设计

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1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 高频电子线路课程设计 课题名称 高频小信号谐振放大器设计专 业 电子科学与技术 班 级 1202 班 学 号 姓 名 指导教师 刘正青 2014 年 12 月 31 日等级: 湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 高频电子线路课程设计 题 目 高频小信号谐振放大器设计 专业班级 电科 1202 班 学生姓名 学号 指导老师 刘正青 审 批 任务书下达日期： 2014 年 12 月 22 日 星期一设计完成日期： 2015 年 01 月 2 日 星期五 设计内容与设计要求一、设计内容：设计高频小信号谐振放大器：+Vcc=+9V，晶体管为3DG100C

2、， =50，查手册得 rb,b=70,Cb,c=3pF。当 IE=1mA时，Cb,e=25pF，L4uH，测得 N2=20 匝，p1=0.25， p2=0.25， RL=1k。技术指标：谐振频率 fo=10.7MHz，谐振电压放大倍数 AVO20dB，通频带 BW=1MHz二、设计要求：1、 通过具体计算，选择器件给出设计电路；2、 给出最终实现电路；3、 进行仿真效验4、 写出设计报告； 主要设计条件提供计算机和必要的实验仪器说明书格式1 课程设计报告书封面；2 任务书；3 说明书目录；4 电路具体设计计算；5 仿真结果及结论；6 最终电路的确定；7 设计体会；8 参考文献。 进 度 安 排

3、第一周：星期一 ： 安排任务、讲课；星期二 星期五： 查资料、设计； 第二周：星期一星期二：实验系统调试；星期三星期四：写总结报告星期五：答辩。参 考 文 献电子线路设计实验测试 谢自美 主编 华中科技大学出版高频电子线路 （第三版） 高吉祥 主编 电子工业出版社电子技术基础（模拟部分） 康华光 主编 高等教育出版社目录1 电路的基本原理 .11.1 电路结构 .11.2 高频小信号放大电路等效电路 .12 主要性能指标及测量方法 .32.1 谐振频率 .32.2 电压增益 .32.3 通频带 .33 计算参数 .43.1 设置静态工作点 .43.2 计算谐振回路参数 .44 电路仿真与调试

4、.54.1 电路仿真图 .54.2 调试方法与注意事项 .64.3 结果分析 .6参考文献 .911 电路的基本原理1.1 电路结构如图所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单级调谐回路谐振放大器，它不仅要放大高频小信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集成电极负载为 LC 并联谐振回路。晶体管的静态工作点由电阻， ，及 决定，其计算方法与低频单管放大器相同。1BR2E图 1 高频小信号单级调谐回路谐振放大电路1.2 高频小信号放大电路等效电路高频小信号放大电路等效电路图如下：2图 2 谐振放大器的高频等效电路晶体管的 4 个 参数分别为y输入导纳 )(1ebbeiecjgr输出导纳

5、 ebebebmoe cjjry )(正向传输导纳 )(1ebebfe cjgr反向传输导纳 )(r ebebcejy式中， 为晶体管的跨导，与发射极电流关系为mgsIgmAE26gbe 为发射结电导，与晶体管的电流放大系数 及 有关，其关系为EIsIrgmAEbe261br为基极电阻，一般为几十欧姆； 为集电极电容，一般为几十cb皮法； 为发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。ecP1 为晶体管的集成电极接入系数，即 21NpP2 为输出变压器 的副边与原边的比，即 oTr 3/32 主要性能指标及测量方法2.1 谐振频率放大器的谐振回路谐振是所对应的频率 称为谐振频率。 的表达0f 0f式

6、为： LCf210式中， 为谐振回路电感线圈的电感量； 为谐振回路的总电容, C的表达式为 。 式中， 为晶体管的输出电容；CieoeP221oe为晶体管的输入电容。ie并联回路谐振时，直流毫安表 的指示值为最小，电压表 的LmA2V指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路的谐振频率就等于信号发生器的输出频率。2.2 电压增益谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数 称为谐振放大器的电压增VOA益。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4压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数 下降到谐振电压放大倍数VA的 0.707 倍时所对应的 频率范围称为放大通频带 ，其

7、表达式为：VOA BW。式中， 为谐振回路的有载品质因数。LQfBWL3 计算参数3.1 设置静态工作点取 ， ， ，则mAIEQ1VEQ5.1CEQ5.7kIR取标称值 18kICQBQB 3.18662kKRVBC.5213.2 计算谐振回路参数mSAIgEm3826IEeb7.0下面计算 4 个 y 参数，mSjjwCgryebbeie 5.196.0)(1 因为 ，所以ieieiej5mSgie96.0kgriei1pFsCi235.1mSjCjjgrjy cbebebmcoe 5.06.)(1 因为 ，所以oeoeeCjSge06.pFS75.0mSjjrgyebebmfe 1.43

8、)(1故模 。Sfe 7.4372先由下式计算求回路电容pFLfC.5)2(10再求回路电容取标称值Cpieoe3.221 pF51求出输出耦合变压器 的原边抽头匝数 及副边匝数 ，即TrN3匝 匝521N23p4 电路仿真与调试4.1 电路仿真图将元件参数值进行安装。先调整放大器的静态工作点，然后再调谐振回路使其谐振。6图 3 高频小信号放大器测试电路图4.2 调试方法与注意事项调整静态工作点，不加输入信号，将 的 左端接地，将谐振回路的1C电容 开路，这时用万用表测量电阻 两端的电压，调整电阻 使CER1BR。VBQ5.1在放大器处于谐振状态下测量各项技术指标，若将这些指标的测量值与设计要

9、求相差较远，则根据它们的表达示进行分析。如果电压放大倍数 VOA较小，则可以通过调整静态工作点 Q 或接入系数 P1 使 VOA增大或更换较大是晶体管。4.3 结果分析以下是利用 Multisim 软件仿真高频谐振放大器电路的效果图。7输入输出波形：Auo=20lg(vo/vi)=20*lg(205.478/13)=24db=20db波特图测试：谐振频率 f0=10.67MHz8Bw=(11.10410.201)MHZ=0.903MHz根据以上可知设计符合要求。5 心得体会为期两周的课程设计结束了，在这两周的时间我收获了许多。刚开始拿到课题头脑里毫无思绪，通过看书查资料，把一些知识弄清楚后，知

10、道了电路的原理，同时对理论知识有了更深刻的理解：高频小信号放大器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。仿真过程中也遇到了许多麻烦，首先不熟悉软件的使用，找不到各种元件等，但我还是慢慢地摸索，渐渐的熟悉软件的使用。在仿真的过程中，发现谐振频率不是 10.7MHz，相差较大；通频带宽也太窄，不符合要求，通过询问老师，才恍然大悟，将 C 变成可变电容，通过调节电容使谐振频率出现在 10.7MHz。每当出现问题，老师都会根据理论分析：是什么导致了问题的出现，如通频带 B=f0/Q,而谐振回路 R 值和

11、Q 相关，并一个可变电阻即可使通频带符合要求。听了老师的指导，我懂得了要利用课堂所学理论知识调整电路，理论联系实践。在做课程设计的过程中，遇到困难的时候不要退缩，坚持下去就能成功。9参考文献电子线路设计实验测试 谢自美 主编 华中科技大学出版高频电子线路 （第三版） 高吉祥 主编 电子工业出版社电子技术基础（模拟部分） 康华光 主编 高等教育出版社电气信息学院课程设计评分表评 价项 目优 良 中 及格 差设计方案合理性与创造性（10%）开发板焊接及其调试完成情况*（10%）硬件设计或软件编程完成情况（20%）硬件测试或软件调试结果 *(10%)设计说明书质量(20%)答辩情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况(10%)综 合 评 分指导教师签名：_日 期：_注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非 16K 大小的图纸及程序清单） 。