2级高频小信号放大器课程设计

辽宁工业大学高频电子线路课程设计（论文）题目：2级高频小信号放大电路设计学院：电子与信息工程学院专业班级：通信081班学号：080405023学生姓名：徐倩指导教师：牛芳琳教师职称：讲师起止时间：2011.7.2~10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信教研室学号080405023学生姓名徐倩专业班级通信081班课程设计（论文）题目2级高频小信号放大器电路设计课程设计（论文）任务设计内容：1．用EWB仿真，设计一个2级小信号放大电路。2．能够观察输入输出波形。3．测量并计算放大倍数4．分析电路设计参数：每一级放大倍数自定。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指导教师评语及成绩平时成绩（20%）：答辩成绩（30%）：论文成绩（50%）：总成绩：指导教师签字：年月日辽宁工业大学课程设计（论文）目录一、电路原理......................................................................................................................................................11．电路原理及用途....................................................................................................................................12．主要技术指标........................................................................................................................................23、谐振放大器的稳定性............................................................................................................................2二、设计步骤和调试过程..................................................................................................................................41、总体设计电路........................................................................................................................................42、电路工作状态或元件参数的确定........................................................................................................43、仿真及仿真结果分析............................................................................................................................5三、结论及心得体会..........................................................................................................................................7参考资料..............................................................................................................................................................8辽宁工业大学课程设计（论文）1一、电路原理1．电路原理及用途简介：高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。所谓高频，是指被放大信号的频率在数百千赫至数百兆赫。由于频率高，放大器的晶体管的极间电容的作用不能忽略。小信号是指放大器的输入信号小，可以认为放大器的晶体管（或场效应管）是在线性范围内工作，这样就可以将晶体管（或场效应管）看成为线性元件，分析电路时可将其等效为二端口网络。原理：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。若输入信号电压为tUuimicos，则输出电压tUAuimuocos，其中uA为放大器的电压增益。输入信号为小信号电压，输出信号是通过谐振回路放大后的电压。用途：高频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。分类：高频小信号放大器a：按所放大信号的频谱宽窄可分为宽带放大器和窄带放大器；b：按所用负载的性质可分为谐振放大器和非谐振放大器；c：按电路形式分为：单级放大器、多级放大器；d：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。辽宁工业大学课程设计（论文）22．主要技术指标（1）电压增益与功率增益电压增益（uA）等于放大器输出电压与输入电压之比；而功率增益（pA）等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。（2）通频带通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的1/2倍时所对应的频带宽度，常用7.02f来表示（3）矩形系数矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。而选择性是表示选取有用信号、抑制无用信号的能力。理想的频带放大器应该对通频带内的频谱分量有同样的放大能力，而对通频带以外的频谱分量要完全抑制，不予放大。所以，理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是，实际的放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异，矩形系数用来表示世纪曲线形状接近理想矩形的程度，通常用1.0rK来表示，其定义为：7.01.01.0r22ffK，式中7.02f为放大器的通频带；1.02f为放大器的电压增益下降至最大值的0.1倍时所对应的频带宽度。（4）噪声系数噪声系数是用来表征放大器的噪声性能好坏的一个参量。对于放大器来说，总是希望放大器本身产生的噪声越小越好，即要求噪声系数接近于1。3、谐振放大器的稳定性在实际运用中，晶体管存在着反向传输导纳fey，放大器的输出电压可通过晶体管的rey反向作用到输入端，引起输入电流变化，这种反馈作用将可能引起放大器产生自激振荡等不良后果。放大器存在着稳定系数和稳定增益。稳定系数用S表示，S越大，则放大器越稳定；S=1为维持自激振荡的条件。对于一般放大器来说，S5，就可以认为是稳定的。辽宁工业大学课程设计（论文）3而所谓稳定增益，是指晶体管不加任何稳定措施，而满足稳定系数S的要求时，放大器工作于谐振频率的最大的电压增益。理论上，只要放大器的电压增益不大于12.52，在没有任何稳定措施的条件下，放大器是稳定的，即满足S5的要求。提高谐振放大器的稳定性的措施：由于fey的反馈作用，晶体管是一个双向器件。使晶体管fey的反馈作用消除的过程称为单向化。单向化的目的就是提高放大器的稳定性。单向化的方法有中和法和失配法两种。所谓中和法，是在晶体管放大器的输出和输入之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵消晶体管内部rey的反馈作用。但是严格的中和很难达到。因晶体管的rey是随频率变化的，所以，只能对一个频率点起到完全中和的作用。失配法的实质是降低放大器的电压增益，以确保满足稳定的要求。可以选择合适的接入系数1p，2p或在谐振回路的两端并联阻尼电阻来实现降低电压增益。在实际运用中，较多的采用共射-共基级联放大器。由于后级共基晶体管的输入导纳较大，对于前级的共射晶体管来说，它是负载。大的负载导纳使电压增益低，但它仍有较大的电流增益。后级共基放大的电流增益小，电压增益大。组合后的放大器的总电压增益和功率增益都与单管共射放大电路差不多，但稳定性高。复合管的内部反馈很弱，放大器的工作稳定性提高了，而输出导纳也只有单管的几分之一。辽宁工业大学课程设计（论文）4二、设计步骤和调试过程1、总体设计电路图1：谐振放大器原理图2、电路工作状态或元件参数的确定2级高频小信号放大器，是由两个一级高频小信号放大器组成，令两部分放大电路参数相同，即增益，通频带，选择性，工作稳定性，噪声系数均一至。设06.5MHzf，通频带0.8MHzBW，且电压增益要大于20dB，选用晶体管3DG6C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，EQI应尽量小些，以减小静态功率损耗。EQI变化会引起Y参数的变化，在正常的EQI取值范围内，随着EQI的增加，fey变大，ieg、oeg略有增加。A、求晶体管的混合参数已知晶体管3DG6C的参数为MHzfT250，70rbb，pFCcb3，mAIEQ1，600。据此可求得：辽宁工业大学课程设计（论文）5(1)发射结的结电阻301056.1/26mAImVrEQeb；(2)发射结的结电导Srgebeb3'1064.0/1；(3)晶体管的跨导SmVmAIge3m1046.3826/；(4)发射结电容FfgCT12eb'105.242/=24.5pF。B、由混合参数求Y参数由于pFCeb3，cbebCC，可以按下列公式计算：(1)共射晶体管输入导纳mSjCjgrCjgebebbbebebie82.216.1)(1/)(y由此可得：mSgie16.1，105.22ieC-12F。(2)共射晶体管输出导纳mSjCjgrgrCjebebbbbbeboe922.0185.0)(1/y由此可得：mSgoe185.0，103.7oeC-12F。(3)共射晶体管正向传输导纳mSjCjgrgebebbbmfe73.095.34)(1/y由此可得：mSyfe65.35，37.11fe。。(4)共射晶体管反向传输导纳mSjCjgrCjyebebbbcbre347.007.0)(1/3、仿真及仿真结果分析用ewb仿真软件，实现该电路的模拟和仿真，得到如下结果：辽宁工业大学课程设计（论文）6图2原理电路的仿真图图3输出电压值测量图辽宁工业大学课程设计（论文）7三、结论及心得体会本课程设计中，是我的动