集电极调幅电路设计

集电极调幅电路设计1沈航北方科技学院课程设计说明书课程名称通信电子线路课程设计学生姓名任建元专业电子信息工程班级B941202学号B94120222指导教师高磊成绩2012年1月集电极调幅电路设计2摘要高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分，其研究对象是通信系统中的发送设备和接受设备的高频“功能”电路功能的基本组成和原理。“高频”是指讨论的功能电路的工作频率范围在几百千赫兹至几百兆赫兹的高频频段，电路可以用LCR分立元件和有源器件组成，有源器件的级间电容不能忽略，研制电路时必须考虑分布电容对电路的影响。“功能”是指基本电路能够完成的信号传输和信号变换处理的具体工作任务。对于同一功能电路，可以用不同的器件和不同的电路形式构成，但功能电路的功能和输入信号，输出信号的频谱关系是不会改变的。高频电子线路是在科学技术和生产实践中发展起来的，也只有通过实践才能得到深入的了解，本次课程设计正好提供一个实验平台，坚持理论联系实际，在实践中积累丰富的经验关键词：高频电路；集电极调幅电路设计3目录1、方案论证与选择...........................................42、电路工作原理.............................................53、电路调试与排故...........................................84、结论...................................................10参考文献...................................................11元器件参数.................................................11集电极调幅电路设计41、方案论证与选择1．1调幅器使受调波的幅度随调制信号而变化的电路称为调幅器。调幅器输出信号幅度与调制信号瞬时值的关系曲线叫做调幅特性。理想的调幅特性应是直线，否则便会产生失真。调幅器主要由非线性器件和选择性电路构成。非线性器件实现频率变换，产生边带和谐波分量；选择性电路用来选出所需的频率分量并滤掉其他成分，如高次谐波等。常用的非线性器件有晶体二极管、场效应晶体管等。选择性电路大多用谐振回路或带通滤波器。按照电平的高低，调幅器可分为高电平调幅和低电平调幅。大功率广播或通信发射机多采用高电平调幅器。这种调幅器输出功率大，效率高。载波电话机和各种电子仪器多采用低电平调幅器。它们对输出功率和效率要求不高，可以选用调幅特性较好的电路。1.2集电极调幅所谓的集电极调幅，就是用调幅信号来改变高频功率放大器的集电极直流电源电压，以实现调幅。集电极调幅的特点：（1）因过压工作，η高(与m无关)用于大功率调幅发射机。（2）要求vΩ提供较大的驱动功率。（3）m较大时，调幅波非线性失真1.3集电极调幅的要求及技术指标要求：1．用EWB仿真，能够观察输入输出波形。2．针对所设计的电路进行分析，并计算输出功率。集电极调幅电路设计53．三极管工作在丙类状态4．采用单调谐做为负载5．采用三极管作为放大器参数：输入信号频率15000HZ，电压500mV左右输入直流电源电压12V采用单调谐做为负载采用三极管作为放大器2、电路工作原理2.1集电极调幅的工作原理集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。集电极调幅的基本原理电路如图2—1所示：图2－1集电极调幅原理电路集电极调幅电路设计6图中，设基极激励信号电压（即载波电压）为：tV000cos则加在基射极间的瞬时电压为tVVBEB00cos2.2集电极电流脉冲的变化情形调制信号电压υΩ加在集电极电路中，与集电极直流电压VCC串联，因此，集电极有效电源电压为tmVtVVVVaCCCCCCCcos1cos0式中，VCC为集电极固定电源电压；CCaVVm为调幅指数。由式可见，集电极的有效电源电压VC随调制信号压变化而变化。由图2—2所示，图2－2同集电极电压相对应的集电极电流脉冲的变化情形图中，由于-VBB与υb不变，故maxBv为常数，又RP不变，因此动态特性曲线的斜率也不变。若电源电压变化，则动态线随VCC值的不同，沿υc平行移动。由图可以看出，在欠压区内，当VCC由VCC1变至VCC2（临界）时，集电极电流脉冲的振幅与通角变化很小，因此分解出的Icm1的变化也很小，因而回路上的输出电压υc的变化也很小。这就是说在欠压区内不能产生有效的调幅作用。2.3集电极调幅波形图当动态特性曲线进入过压区后，VCC等于VCC3、VCC4等，集电极电流脉冲的振幅下降，出现凹陷，甚至可能使脉冲分裂为两半。在这种情况下，分解出集电极调幅电路设计7的Icm1随集电极电压VCC的变化而变化，集电极回路两端的高频电压也随VCC而变化。输出高频电压的振幅Vc=Icm1·Rp，Rp不变，Icm1随Vc而变化，而VCC是受υΩ控制的，回路两端输出的高频电压也随υΩ变化，因而实现了集电极调幅。其波形如图2—3所示。t00(t)vt0(t)vt0(t)v图2-3集电极调幅波形图2.4集电极调幅的静态调制特性当没有加入低频调制电压υΩ（即υΩ=0）时，逐步改变集电极直流电压VCC的大小，同样可使ic电流脉冲发生变化，分解出的ICO或Icm1也会发生变化。我们称集电极高频电流Icm1（或ICO）随VCC变化的关系线为静态调制特性曲线。根据分析结果可作出静态调制特性曲线如图2—4所示。集电极调幅电路设计8图2－4集电极调幅的静态调制特性静态调制特性曲线不能完全反映实际的调制过程，因为没有加入调制信号，输出电压中没有边频存在，只有载波频率，不是调幅波。通常调制信号角频率Ω要比载波角频率ωo低得多，因此对载波来说，调制信号的变化是很缓慢的，可以认为在载波电压交变的一周内，调制信号电压基本上不变。这样，静态调制特性曲线仍然能正确反映调制过程。我们可以利用它来确定已调波包络的非线性失真的大小。由图2—4可知，为了减小非线性失真，当加上调制信号电压时，保证整个调制过程都工作在过压状态，所以工作点Q应选在调制特性曲线直线段的中央，即VCCQ=1/2VCCO处，VCCO为临界工作状态时的集电极直流电压。否则，工作点Q偏高或偏低，都会使已调波的包络产生失真。在本实验中会得到证实。3、电路调试与排故3.1整体电路测试集电极调幅电路设计9设计电路3.2单元电路测试输入载波信号波形5MHz输入调制信号波形1KHz集电极调幅电路设计10输出波形2V4、结论我感觉这次课程设计让我学到了不少知识，把自己所学的理论知识运用了实际的课程设计中，感觉收获很多。虽然有些地方不是很懂，也不能很好的运用，但通过去图书馆查资料和经过同学的帮助，终于把完成了。也对相关集电极这方面的了解加深了。参考文献[1]于洪珍.通信电子电路.清华大学吗出版社，2002，7集电极调幅电路设计11主要元器件参数