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1、 学学 士士 学学 位位 论论 文文基于基于 MultisimMultisim 的高频小信号的高频小信号 谐振放大器仿真谐振放大器仿真姓 名: 李敏学 号: 20081121003院 系： 计算机与信息工程学院年 级: 2008 级专 业: 通信工程指导教师: 萍萍时 间： 2011 年 5 月 1 日基于基于 MultisimMultisim 的高频小信号谐振放大器仿真的高频小信号谐振放大器仿真计算机与信息工程学院 08 级通信班 李敏 20081121003指导教师 萍萍 助教摘要 高频小信号放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，在接受设备中，从天线上感应的信号是非常微弱的，要将传输的
2、信号恢复出来，需要将信号放大，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。本文结合高频谐振电路实例，运用Multisim软件的仿真得到信号放大波形及其放大倍数，最后运用传统的实验方法再次验证高频小信号谐振电路的选频和信号放大作用。 关键词 高频小信号；谐振；放大器；Multisim目目 录录1.绪论绪论 .11.1 引言.12.电路的基本原理及电路的设计电路的基本原理及电路的设计 .12.1 电路的基本原理.1 2.1.1 实验仪器及技术指标.12.1.2 电路的基本原理及参数设置 .22.1.3 完整的电路图.42.2 电路的仿真结果.5 2.2.1 仿真图.53.电路的安
3、装与测试电路的安装与测试 .73.1电路的安装与焊接.7 3.2电路测试.7 3.3 误差分析.8致谢致谢.9参考文献参考文献.911.绪论1.1 引言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
4、。本文运用Multisim仿真结果为依据，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。2.电路的基本原理及电路的设计2.1 电路的基本原理 2.1.1 实验仪器及技术指标 表 2-1实验仪器设备 数量高频信号发生器 1 台数字存储示波器 1 台12V 直流稳压电源 1 台使用 2N2222A 型号的三极管，因为它的特征频率较高，导通截止特性良好，2由于晶体管的 PN 结有一定的电容，在接受高频信号时由于电容的旁路作用而使信号受到衰减，表现为放大倍数的降低。信号频率越高，放大倍数降低的越厉害。当放大倍数为 1
5、时（即没有放大作用了） ，其频率称为晶体管的特征频率。2N2222A 的特征频率为 300MHZ。高频小信号放大器的分类：按元器件分，此设计为晶体管放大器，按频带分，此设计为窄带放大器，按电路形式分，此设计为单级放大器，按负载性质分，此设计为谐振放大器。高频信号放大器理论比较简单，主要是实际制作比较困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，用并联LC谐振振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择。表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率，谐振电压放大系数Avo，本课程设计电路的中心频率为，期望达到的电压增益为MHzf3 .110。)55(35倍dBAu2.1.2 电路的基
6、本原理及参数设置一电路的基本原理：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。如图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，电容C2与C4串联后和电感L1构成并联谐振回路。图1 晶体管小信号调谐回路谐振放大器根据电路基础知识，谐振频率 式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；为谐振回路的总电容，C2 100pF与C4 100pF串3联后得到50pF的电
7、容，电感为4uH，代入公式可得中心频率为f=11.3MHz。当输入信号的频率在11.3MHz左右时，输出电压幅度最大，可知并联谐振回路具有选频滤波作用。输入信号可以是多个高频信号的叠加，本课程设计将输入信号分别设为1MHz,5MHz和11.3MHz，但输出的信号为11.3MHz的单一频率信号，通过输入信号和输出信号的比较可知电路可以完成从多信号中选择单一信号的选频功能，电压增益公式为，输入电压设为70uV，通过Multisim仿真后，得到输出电压为40mV，代入上式公式，通过输出电压与输电压之比可得电压增益为55.1倍，所以电路有选频放大功能。二电路的参数设置：已知参数要求与晶体管 2N222
8、2A 参数，2N2222A 的特征频率为 300MHZ。晶体管的静态工作点由电阻R1和R2，R3，R4，以及R6，R7决定，其计算方法与低频单管放大器相同。设置静态工作点：取 =1mA, =1.5V, =7.5V, 则EQIEQVCEQVERKIVEQEQ5 . 1, 取标称值 6.6K2BRKIVIVCQBQBQBQ6 . 6661BRKRVVVB BQBQCC152可用 3k 电阻和 12k 电阻串联。1BR计算谐振回路参数：mSmVIgmAE mSeb77. 026mSmVIgmAE mSm3826下面计算 4 个 y 参数，4mSjmSCjgrCjgyebebbbebeb ie5 .
9、196. 0)(1 因为, 所以ieieieCjgy，mSgie96. 0kgrieie11pFmSCie2 . 25 . 1mSjmSCjCjgrgrCjycb ebebbbmbbcb oe5 . 006. 0)(1 因为，所以oeoeoeCjgy，mSgoe06. 0pFmSCoe75 . 0mSjmSCjgrgyebebbbm fe1 . 437)(1故模 mSmSyfe371 . 437|22回路总电容为pFLfC2 .52)2(12 0再计算回路电容，取标称值 50pFpFCpCpCCieoe3 .532 22 1三个不同频值的输入源由高频信号发生器提供，示波器波形显示端口A，B分别
10、用于测量输入信号与输出信号的波形及值。 2.1.3 完整的电路图利用 Multisim 绘制出如图 2 所示的仿真实验电路。5Mu 是专业电路设计的电路仿真软件，具备如信号源、基本元器件、模拟数路图 2 高频小信号谐振放大器完整电路图2.2 电路的仿真结果2.2.1 仿真图Multisim是专业电路设计的电路仿真软件，具备如信号源、基本元器件、模拟数字集成电路、指示器件、控制部件等各种元器件，故可以用于对模拟电路、数字电路和混合电路的仿真工作。在Multisim中，虚拟测试仪表和仿真元件的外形与实物非常接近，配合强大的仿真分析，从而使结果更加精确、可靠。另外，其中的虚拟仪器与现实中所使用的仪器一样可以直接通过仪器观察电路的运行状态，非常直观。按图 2 设置各元件的参数，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，如图 3 所示。6在万用板上制作一个单级小信号调谐放大电路；将上述设计的元器件参数值按照图 2 所示电路进行安装。将信号发生器的输入频率置于f=11.3MHZ，1MHz，5MHz。输入电压设为 Vi=70uV。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，在此设置+Vcc=+6V，回路处于谐振状态后，再将电源电压恢复至+12V
