高頻小信號(hào)諧振放大器設(shè)計(jì)-高頻電子線路課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 13:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 負(fù)載電阻 ???10LR ，電源電壓 VVcc 12? 總體方案簡(jiǎn)述 高頻小信號(hào)放大器的功用就是無(wú)失真的放大某一頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。按其頻帶寬度可以分為窄帶和寬帶放大器，而最常用的是窄帶 放大器，它是以各種選頻電路作負(fù)載，兼具阻抗變換和選頻濾波功能。對(duì)高頻小信號(hào)放大器的基本要求是： （ 1） 增益要高，即放大倍數(shù)要高。 （ 2） 頻率選擇性要好，即選擇所需信號(hào)和抑制無(wú)用信號(hào)的能力要強(qiáng)，通常用 Q 值來(lái)表示。其中，帶寬為 2 fffW L Δ???? ? ,品質(zhì)因數(shù)為 （ 3） 電路工作要穩(wěn)定可靠，即要求放大器的性能盡可能地不受溫度、電源電壓等外界因素變化的影響，內(nèi)部噪聲要小，特別是不產(chǎn)生自激振蕩，加入負(fù)反饋可以改善放大器的性能。 6 第二章 高頻小信號(hào)諧振放大器的 原理分析 主要特點(diǎn)： 晶體管集電極負(fù)載通常是一個(gè)由 LC 組成的并聯(lián)諧振電路。由于 LC 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨著頻率變化而變化，理論上可以分析，并聯(lián)諧振在諧振頻率處呈現(xiàn)純阻，并達(dá)到最大值。即放大器在回路諧振頻率上將具有最大的電壓增益。若偏離諧振頻率，輸出增益減小?？傊?，調(diào)諧放大器不僅具有對(duì)特定頻率信號(hào)的放大作用，同時(shí)也起著濾波和選頻的作用。 主要性能指標(biāo)： 高頻小信號(hào)諧振放大器主要的性能指標(biāo)將分成下面的幾部分進(jìn)行說(shuō)明： 諧振頻率 放大器的諧振回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱 為放大器的諧振頻率，理論上，對(duì)于 LC 組成的并聯(lián)諧振回路來(lái)說(shuō)，諧振頻率為： 式中， L 為調(diào)諧回路電感線圈的電感值； C 為調(diào)諧回路的總電容。 電壓增益和功率增益 電壓放大倍數(shù)用 u? 表示，等于放大器輸出電壓 OU 與輸入電壓 iU 之比，功率增益用 p?表示，等于放大器輸出功率 oP 與輸入功率 iP 之比，即 放大器的諧振電壓增益放大倍數(shù) （ uo? ） 指：放大器處在在諧振頻率 0f 下，輸出電 壓與輸入電壓之比 。 LCπ2 1f0 ?iou UU??ioP PP?? 7 測(cè)量方法：當(dāng)諧振回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻毫伏表測(cè)量輸入信號(hào) iU 和輸出信號(hào) oU大小 。 圖 222 放大器歸一化幅頻特性曲線 通頻帶 通頻帶定義為放大器增益從最大值下降 )2/1(3?d 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，用)(2 Wf ?或Δ 表示。 選擇性 選擇性表示放大器對(duì)通頻帶以外的各種干擾信號(hào)及其噪聲的濾除能力，或者說(shuō)，從各種干擾中選出有用信號(hào)的能力。理想情況下，放大器應(yīng)該對(duì)通頻帶以內(nèi)的各種信號(hào)頻譜分量具有相同的放大作用，而對(duì)通頻帶以外的信號(hào)則完全抑制。為了評(píng)價(jià)實(shí)際幅頻特性曲線接近理想矩形的程度，這里引入矩形系數(shù)： 式子式中， 是增益下降到最大值的 倍時(shí)的頻帶寬度。 倍和 倍之間的頻帶稱為過(guò)渡帶， ? 越小，則過(guò)渡帶越陡峭，表明選擇性越好，越接近理想曲線。實(shí)際中 ? 總是大于 1 的，等于 1 則為理想情況。 工作穩(wěn)定性 工作穩(wěn)定性是指放大器中的直流偏置、交流參數(shù)和電路元件參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)，放大器性能的穩(wěn)定程度。一般不穩(wěn)定現(xiàn)象表現(xiàn)在增益變化、中心頻率偏移、通頻帶變化和諧振 22 ffΔΔ?? 8 曲線畸變等方面。不穩(wěn)定狀態(tài)嚴(yán)重時(shí)可 使放大器產(chǎn)生自激振蕩，不能正常工作。所以必須采取穩(wěn)定措施，如穩(wěn)定工作點(diǎn)、限制放大器的增益、選擇反向傳輸導(dǎo)納小的有源器件、中和法或失配法以及安排合理的電路工藝（元件布局、布線、接地）等來(lái)解決穩(wěn)定性問(wèn)題。 噪聲系數(shù) 放大器的性能在很大程度上與干擾（常指外部）和噪聲（指內(nèi)部）有關(guān)，因此，要盡量減少這些干擾和噪聲對(duì)放大器的影響。噪聲系數(shù)定義為輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值，記為 F? ，即： 顯然，噪聲系數(shù)越小越好 ，說(shuō)明放大器抑制噪聲的能力越強(qiáng)。當(dāng)放大器沒(méi)有內(nèi)部噪聲時(shí)， 1??F 。噪聲的來(lái)源主要有兩個(gè)方面：電阻熱噪聲和半導(dǎo)體管噪聲。兩者有許多相同的特性。 放大器等效電路與分析方法 在小信號(hào)條件下，晶體管可用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等效電路中的 y 參數(shù)等效電路或混合 π 型等效電路取代，分別如下圖所示： 圖 23（ a） 混合 π 電路圖 圖 23（ b） y 參數(shù)等效電路圖 Y 參數(shù)等效電路與混合 π等效電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換，用混合 π參數(shù)表示的 Y 參數(shù)： nosonisiF PP PP //?? 9 其中， )(39。 39。39。39。,39。39。 cbebebebeb CCjwYjw CY ??? 。 單調(diào)諧回路諧振放大器 圖 23 單調(diào)諧回路諧振放大器原理圖 從理論上分析可得： 在諧振點(diǎn)上的電壓增益為：ieoefefeuo gpgpg yppg ypp 222112121 ?????? 矩形系數(shù)為： 22 ??????? ffΔΔ 從這里也可以看出，矩形系數(shù)比 1 大得多，說(shuō)明選擇性還是比較差的。 多級(jí)單調(diào)諧放大器 在實(shí)際中，有時(shí)單級(jí)調(diào)諧放大器不能滿足總的增益要求，就要采用多級(jí)放大器。根據(jù)各級(jí)諧振情況分為多級(jí)單調(diào)諧放大器（每級(jí)諧振頻率均相同）和參差調(diào)諧放大器（各級(jí)諧)11(39。1139。139。39。39。39。02239。39。39。0239。39。01239。39。01139。11122ebYrrgjw CyYrjw CVyYrgyYrYVybbbbmcbVoeebbbcbVreebbbmVfeebbbebVie???????????????????????? 10 振頻率不同，但相差不大）。假如有 m 級(jí)放大器，其電壓增益分別為 umuu ??? ,......, 21 ，則總增益為： umuum ????? ...... 21 為了方便討論， 設(shè)每一級(jí)電壓增益均相等（都為 u? ），則 （ 1）電壓增益為： mum ??? （ 2）諧振曲線： 當(dāng)每級(jí)是由完全相同的單機(jī)放大器組成時(shí)，多級(jí)諧振曲線等于各單級(jí)諧振曲線的乘積，諧振曲線表達(dá)式為 ? ? 2222 21111moLmmomffQ??????????????????????Δ? 上式表明，級(jí)數(shù)越多（ m 越大），諧振曲線月尖銳，選擇性越好。 （ 3） 通頻帶： ? ?11 212122 fQff mLom
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