【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 調(diào)諧放大電路的 交流等效電路。 將晶體管用小信號(hào)電路模型代入圖 312，則得如圖 313 所示電路。 圖中， Gi、 Ci分別為晶體管的輸入電導(dǎo)和輸入電容， Gm為晶體管的跨導(dǎo)， Gm≈ mVmAIEQ26 ，G0、 C0分別為晶體管的輸出電導(dǎo)和輸出電容。 設(shè)諧振回路初級(jí)電感線圈 12 之間的匝數(shù)為 N12,13 之間的匝數(shù)為 N13，次級(jí)線圈的匝數(shù)為 N45。由圖 313 可知，自耦變壓器的匝比 n1=1213NN ，初、次級(jí)間的匝比 n1=4513NN 。因此可將 Gm .U i， G0、 C0、 RL折算到諧振回路 13 端，可得圖 314 所示小信號(hào)放大電路模型。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 6 圖 312 單調(diào)諧放大電路交流等效電路 圖 313 單調(diào)諧放大電路模型（一） 圖 314 單調(diào)諧放大電路模型（二） 圖中 GP=PR1 為諧振回路空載電導(dǎo)， GL=LR1 。由此可得并聯(lián)諧振回路的有載電導(dǎo)等于：GT=GP+210nG+22nGL，當(dāng) LC 并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在輸入信號(hào)頻率上，回路產(chǎn)生諧振時(shí)，放大電路電壓最大，故電壓增益也最大，用 Auo表示，稱為諧振電壓增益。由圖 314 可得： Tmi GnngUUuoA21..0. ??? （ 311） 當(dāng)輸入信號(hào)頻率不等于諧振回路諧振頻率 f0 時(shí)，回路失諧，輸出電壓下降，電壓增益也下降。由于諧振頻率 f0 附近很窄的頻率范圍內(nèi)，晶體管的放大特性頻率變化不大，因此，單調(diào)諧放大電路的增益頻率特性決定于 LC 并聯(lián)諧振特性。因此，可得到放大器的寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 7 增益頻率特性為： 20..211???????? ???ffQAATuou （ 312） 式中， QT 為 LC 并聯(lián)諧振回路考慮到負(fù)載及晶體管參數(shù)影響后的有載品質(zhì)因數(shù)，0fff ??? 為回路的絕對(duì)失調(diào)量。 根據(jù)公式（ 312）作出單調(diào)諧放大電路的增益特性曲線，如圖 315 所示。 315 單調(diào)諧放大電路的增益特性曲線 計(jì)算機(jī)仿真 1．測(cè)調(diào)諧放大電路的動(dòng)態(tài)范圍 曲線 Ui～ Uo（在諧振點(diǎn)） （ 1）單擊元件工具條上的“ Place Basic”按鈕，從彈出的“ Select a Component”對(duì)話框的“ Family”欄中選取“ VARIABLE–CAPACITOR”，再在“ Component”欄中選取“ 30p”，如圖 316 所示，最好單擊對(duì)話框右上角的“ OK”按鈕，將可變電容調(diào)出。 圖 316 調(diào)出可變電容器 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 8 （ 2）雙擊可變電容圖標(biāo)，將彈出對(duì)話框“ Value”選項(xiàng)頁(yè)的“ Capacitance”欄修改為“ ”；將“ Increment”欄修改為“ 1%”， 如圖 317 所示；然后切換到“ Label”選項(xiàng)頁(yè)，將它設(shè)置為“ C2”，最后單擊對(duì)話框右下角的“ OK”按鈕退出。 圖 317 修改可變電容器參數(shù) （ 3）單擊元件工具條上的“ Place Basic”按鈕，從彈出的“ Select a Component”對(duì)話框的“ Family”欄中選取“ INDUCTOR”，再在“ Component”欄中分別選取“ 12181。” 、“ 20181?！焙汀?470181?！彪姼?，如圖 318 所示，將它們調(diào)出放置在電子平臺(tái)上。 圖 318 調(diào)出三只電感 （ 4）調(diào)出其他對(duì)應(yīng)元件，整 理后，在電子平臺(tái)上組建仿真電路，如圖 319 所示。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 9 圖 319 仿真電路（一） （ 5）在發(fā)射極電阻上并聯(lián)虛擬萬(wàn)用表，開啟仿真開關(guān)，調(diào)整電位器，是虛擬萬(wàn)用表指示 1V左右，如圖 3110 所示。 圖 3110 仿真電路（二） （ 6）將虛擬萬(wàn)用表改接到輸出端，在輸入端接上虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，并將其設(shè)置成 、 20mVp 的正弦波，如圖 3111 所示。開啟仿真開關(guān)， 調(diào)整可變電容器的百分比約為 17%左右，此時(shí) LC 回路處于諧振狀態(tài)，虛擬萬(wàn)用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)最大為，如圖 3111 所示，將虛擬萬(wàn)用表的數(shù)據(jù)填入表 311中。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 10 圖 3111 仿真電路（三） 表 311 調(diào)諧放大器輸出電壓測(cè)試（一 ） Ui（ mV） 20 30 40 50 80 100 200 500 800 Uo（ V） R3=1kΩ R3=500Ω R3=2kΩ （ 7）逐漸加大函數(shù)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)，如表 311 所示，將每次讀得的虛擬萬(wàn)用表顯示的交流電壓數(shù)據(jù)填入表 311中。 （ 8）關(guān)閉仿真開關(guān)，將發(fā)射極電阻分別換成 500Ω和 2kΩ，再開啟仿真開關(guān)，重復(fù)步驟（ 6）、（ 7）的內(nèi)容，并將測(cè)量結(jié)果填入表 311中。 （ 9） 根據(jù)表 311 中的數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)紙上畫出不同工作點(diǎn)（ IcQ≈ IEQ） 時(shí)的 Ui～Uo動(dòng)態(tài)范圍曲線，并進(jìn)行比較和分析。 2．測(cè)調(diào)諧放大器的回路諧振曲線 （ 1）恢復(fù)發(fā)射極電阻等于 1kΩ，調(diào)出虛擬波特儀和虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以不做任何設(shè)置），如圖 3112 所示連好仿真測(cè)試電路。 圖 3112 仿真測(cè)試電路 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 11 （ 2）打開仿真開關(guān)，雙擊虛擬波特儀圖標(biāo)，可以從波特儀的放大面板屏幕上觀察到調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線，如圖 3113所示，波特儀的放大面板右面各欄參數(shù)參 照?qǐng)D設(shè)置，拉出屏幕上的讀數(shù)指針到曲線所在位置，可以從屏幕下方讀出調(diào)諧放大器的諧振頻率約為 左右，增益為 左右。 圖 3113 調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線 3．測(cè)繪調(diào)諧放大器的頻率特性曲線 （ 1）恢復(fù)圖 3111仿真電路（三）。輸入信號(hào)取 、 80mV，按表 312中 R3=10kΩ時(shí)進(jìn)行測(cè)試，并將結(jié)果填入表中。 312 調(diào)諧放大器輸出電壓測(cè)試（二） ｆ (MHz) 5 7 8 9 10 12 13 14 15 17 Uo ( V) R3=10kΩ R3=2kΩ R3=470Ω 15 （ 2）根據(jù)表 312數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出調(diào)諧放大器的頻率特性曲線，并計(jì)算出它的通頻帶 。 （ 3）將電阻 R3分別改成 2kΩ和 470Ω，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果填入表 312 中，比較它們的通頻帶。 結(jié)果分析 單調(diào)諧放大器負(fù)載阻值變大，放大器增益變大、通頻帶寬帶變窄；單調(diào)諧放大器負(fù)載阻值變小，放大器增益變小、通頻帶寬帶變寬。 由于 負(fù)載電阻影響了單調(diào)諧回路的諧振阻抗，直接造成諧振阻抗高諧振峰值也高也即增益高、諧振曲線陡峭也即通頻帶寬帶變窄；反之，諧振阻抗低諧振峰值也低也即增益低、諧振曲線平緩也即通頻帶寬帶變寬。 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 12 正弦波振蕩器 正弦波振蕩器的工作原理 從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號(hào)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。若用 R、C 元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)，就稱為 RC 振蕩器，一般用來(lái)產(chǎn)生 1Hz～ 1MHz 的低頻信號(hào)。 1. RC 移相振蕩器 電路型式如圖 321 所示，選擇 RRi 圖 321 RC 移相振蕩器原理圖 振蕩頻率： RCf 62 10 ?? （ 321） 起振條件：放大器 A 的電壓放大倍數(shù)｜ A｜＞ 29 電路特點(diǎn)：簡(jiǎn)便，但選頻作用差，振幅不穩(wěn)，頻率調(diào)節(jié)不便，一般用于頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。 頻率范圍：幾赫～數(shù)十千赫。 2. RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（文氏橋）振蕩器 電路型式如圖 322 所示。 振蕩頻率：起振條件： |A|＞ 3 電路特點(diǎn)：可方便地連續(xù)改變振蕩頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅，容易得到良好的振蕩波形。 圖 322 RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器原理圖 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 13 3. 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器 電路型式如圖 323 所示 。 圖 323 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)原理圖 振蕩頻率 ： RCf 510 ? （ 322） 起振條件 ： 239。 RR? |AF|＞ 1 （ 323） 電路特點(diǎn) ： 選頻特性好，調(diào)頻困難，適于產(chǎn)生單一頻率的振蕩。 計(jì)算機(jī)仿真 1．各元件選擇 （ 1）振蕩器電路選擇 LC 振蕩器一般工作在幾百千赫茲至幾百兆赫茲范圍。振蕩器線路主要根據(jù)工作的頻率范圍及波段寬度來(lái)選擇。 在短波范圍：電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器都可以采用。 若要求輸出頻率調(diào)節(jié)范圍較寬：選擇電感反饋振蕩器； 若要求頻率較高：常采用克拉潑、西勒電路。 在中、短波收音機(jī)中，為簡(jiǎn)化電路常用變壓器反饋振蕩器做本地振蕩器。 （ 2）晶體管選擇 從穩(wěn)頻的角度出發(fā)，應(yīng)選擇 fT 較高的晶體管，這樣晶體管內(nèi)部相移較小。通常選擇fT (3～ 10)f1max。同時(shí)希望電流放大系數(shù)β大些，這既容易振蕩，也便于減小晶體管和回路之間的耦合。 （ 3）直流饋電線路的選擇 為保證振蕩器起振的振幅條件，起始工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線性放大區(qū)；從穩(wěn)頻出發(fā)，穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)在截止區(qū)，而不應(yīng)在飽和區(qū)（因?yàn)轱柡蛥^(qū)的輸出阻抗較?。?，否則回路的有載品質(zhì)因數(shù) QL將降低。所以，通常應(yīng)將晶體管的靜態(tài)偏置點(diǎn)設(shè)置在小電流區(qū)，電路應(yīng)采用自偏壓。 （ 4）振蕩回路元件選擇 從穩(wěn)頻出發(fā)，振蕩回路中電容 C 應(yīng)盡可能大，但 C 過(guò)大，不利于波段工作；電感 L寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 14 也應(yīng)盡可能大，但 L 大后，體積大，分布電容 大， L 過(guò)小，回路的品質(zhì)因數(shù)過(guò)小，因此應(yīng)合理地選擇回路的 C、 L。在短波范圍， C 一般取幾十至幾百皮法， L 一般取 至幾十微亨。 T 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器如圖 324 所示。 圖 324 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器原理圖 在調(diào)試電路時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié) RP1(RP1)和 RP2(RP2)，否則振蕩器不起振。 仿真結(jié)果如圖 325 所示。 圖 325 雙 T 選頻網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器振蕩波形 寧夏大學(xué)新華學(xué)院本科學(xué)位論文 15 結(jié)果分析 R22KΩ，輸出不能起振， 在能起振的前提下，隨著 R2 的增大，波形嚴(yán)重失真，則說(shuō)明反饋太強(qiáng)。 R 較小的時(shí)候，頻率較大，根據(jù)公式RCf 62 10 ??可知， f0與 R 成反比。C 較小的時(shí)候，頻率從較大， 根據(jù)公式RCf 62 10 ??可知， f0與 C 成反比。 高頻功率放大器 高頻功率放大器的工作原理 高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)天 線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在“低頻電子線路”課程中已知， 放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為 360176。，適用于小信號(hào)低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180176。；丙類放大器電流的流通角則小于 180176。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。