小信号谐振放大.docx

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小信号谐振放大

课程设计报告

课程名称通信电子线路

课题名称小信号谐振放大器

专业通信工程

班级

学号

姓名

指导教师

20年月日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称通信电子线路

课题小信号谐振放大器

专业班级

学生姓名

学号

指导老师

审批

任务书下达日期2012年月日

任务完成日期2012年月日

一、课程设计内容

1.课程设计的意义和目的：

通过课程设计，使学生加强对通信电子电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。

进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与仿真分析，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。

2.课题题目

1）小信号谐振放大器

2）晶体二极管检波器

3）晶体三极管混频器

4）变容二极管调频器与相位鉴频器

二、课程设计要求：

设计课题题目：

每位同学根据自己学号除以4所得的余数加一选择相应题号的课题。

换题者不记成绩。

要求：

掌握LC振荡器和晶体振荡器、晶体二极管检波器、晶体三极管混频器与变容二极管调频器与相位鉴频器的基本原理和电路设计方法；掌握应用OrCAD/Pspice软件对电路进行仿真、分析。

培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

通过实际电路方案的分析比较，设计计算﹑元件选取﹑OrCAD仿真分析等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和仿真方法。

了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

培养严谨的工作作风和科学态度。

三、课程设计进度安排

序号

设计内容

所用时间

1

根据课题的技术指标，确定整体方案，并进行参数设计计算

2天

2

根据实验条件进行全部或部分电路的绘制与仿真分析，并完成基本功能

3天

3

总结编写课程设计报告

2天

合计

1周

四、课程设计说明书与图纸要求

课程设计说明书包括内容：

1.设计任务及主要技术指标和要求。

2.选定方案的论证及整机电路的工作原理。

3.单元电路的设计计算，元器件选择，电路图。

4.整机电路仿真结果（包括偏置点分析、DC扫描、瞬态分析和AC扫描）。

5.列出元件﹑器件明细表。

6.对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进意见；

目录

一、高频小信号放大器简介1

二、设计方案和基本原理1

三、设计电路3

四、电路仿真3

五、元器件明细表7

六、总结7

课题名称（小信号谐振放大器）

一、高频小信号放大器简介

高频小信号放大器是用于无失真的放大某一频率范围的信号。

按其频带宽度可分为窄带与宽带放大器，而最常用的为窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻变换和选频滤波功能。

高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。

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。

调谐放大主要用于无线电接收系统中高频和中频信号的放大。

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。

本文以理论分析为依据，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。

主要技术指标：

课题1：

放大倍数、中心频率以及频率稳定性

课题2：

检波效率、输入电阻、非线性失真和滤波特性

课题3：

混频增益、1dB压缩电平和滤波特性

课题4：

调制特性、最大频偏、调制灵敏度

二、设计方案和基本原理

设计方案：

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。

对高频小信号放大器的基本要求是：

（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1=2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7.

（3）工作稳定可靠，即要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善放大器的性能。

（4）阻抗匹配。

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。

本文以理论分析为依据，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。

基本原理：

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。

在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数会影响放大器的输出信号的频率或相位。

晶体管的静态工作点由电阻RB1和RB2以及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

放大器在谐振时的等效电路晶体管的4个y参数分别如下：

输入导纳：

输出导纳：

正向传输导纳：

反向传输导纳：

总的来说就是通过这四个参数来确定放大器的放大倍数。

三、设计电路

本设计采用了高频晶体管三极管2N2222，其Ic=800mA、Vce=30V，其最高工作频率可达250MHz，最大放大倍数为100~300，故此三极管适合用于制作高频小信号放大器。

在设计晶体管的静态工作点时采用了基极通过一个16k与15k电阻确定电路的静态工作点，使其能够满足晶体管处于放大状态所需要的要求。

L1用于调节谐振回路。

静态工作点的计算：

设2N2222的Vbe=0.7V，β=150则：

Q1：

VeQ=0V，VbQ=0.7V，VcQ=Vcc=6.5V；

Q2：

由IbQ×R9+βIbQ×R10+Vbe=Vcc=6.5V得：

IbQ=0.504mA，有VeQ=βIbQ×R10=0.756V，VbQ=IbQ×R9=1.46V，

VcQ=Vcc=6.5V

设计电路为：

四、电路仿真

偏置点仿真结果：

瞬时输入仿真：

瞬时输出仿真：

瞬时输入输出对比：

AC扫描电路图：

AC扫描频率特性

AC扫描中的选频放大特性

五、元器件明细表

名称

数量

型号

信号源

一个

VSTIM

三极管

一个

Q2N2222

电容

两个

22n、0.1u

电感

一个

4uH

电阻

四个

1k、1.5k、15k、16k

交流源

一个

VAC

六、总结

为期一周的通信电子线路课程设计，在真正设计时我感觉有太多的收获。

首先，巩固和加深了对电子线路基本知识的理解，提高了综合运用所学知识的能力。

其次，通过与实际电路方案的分析比较，设计计算，元件选取，安装调试等环节，让我们学会初步掌握了简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

最重要的是增强了动手能力和根据自己所学需要查阅资料的能力，以及自己分析和解决问题的能力。

我们就是在发现问题和解决问题中不断进步。

在这次课程设计过程中最深刻的感触是光有理论知识是远远不够的，还必须懂一些实践中的知识。

其中就因为电容的选择。

相差2n法图形的变化很大。

比如，元器件的参数在设置时尽量选择与标称值相等或相近的（如电阻和电容值的选择）；元器件的等效替换。

实践中，我们应将课堂所学与实验课结合起来，锻炼自己的理论联系实际的能力和实际动手能力。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

不断的交流不断地广见识，不断的进步不断的完善自身，我们才能在以后的大设计中更加轻松更加应付自如！

总之从这次课程设计收获还是有不少的，通过这次我更加掌握应用OrCAD/Pspice软件对电路进行仿真、分析。

课程设计评分表

课程名称：

通信电子线路

项目

评价

设计方案的合理性与创造性

设计与调试结果

设计说明书的质量

答辩陈述与回答问题情况

课程设计周表现情况

综合成绩

教师签名：

日期：