高频小信号调谐放大器课程设计Word格式.docx
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这种小信号放大器是一种谐振放大器。
高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。
高频小信号放大器可分为两类:
一类是以谐振回路为负载的谐振放大器;
另一类是以滤波器为负载的集中选频放大器。
它们的主要功能都是从接收的众多电信号中，选出有用信号并加以放大，同时对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制，以提高接收信号的质量和抗干扰能力。
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。
任务书
一、设计题目:
高频小信号调谐放大器
二、适用班级:
电子0901,0903
三、指导教师:
贾雅琼
四、设计目的与任务:
学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《通信电子线路》中所学的理论知识和实验技能，掌握通信电子系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。
五、设计要求
30dB设计一个高频小信号调谐放大器。
要求中心频率为20MHz,电压增益，通频带为
4MHz，负载电阻100，电源电压+12V。
概序
高频小信号放大器的分类:
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;
按频带分为:
窄带放大器、宽带放大器;
按电路形式分为:
单级放大器、多级放大器;
按负载性质分为:
谐振放大器、非谐振放大器;
高频小信号放大器的特点:
频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络小信号信号较小故工作在线性范围内（甲类放大器）即工作在线形放大状态。
采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。
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。
第一章高频小信号放大器主要性能指标简介
高频小信号放大器的主要性能指标包括电压增益与功率增益、频带宽度、矩形系数、工作稳定性。
1.电压增益与功率增益
电压增益等于放大器输出电压与输入电压之比;
而功率增益等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。
2（频带宽度
由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯称电压的放大倍数Av下降到谐振电压放大倍数Avo的0.707倍时所对应的频率范围称为放大器的通频带BW，其表达式:
f0f=式1-1-1BW=2ΔQ0.707L
Q上式中为谐振回路的有载品质因数。
可知放大器的谐振电压放大倍数Av与通频带BWL
yfeABW,,的关系为:
式1-1-2VO2,C,
yC上式说明，当晶体管选定即确定，且回路总电容为fe,定值时，谐振放大倍数Avo与通频带BW的乘积为一常数。
这与低频放大器的增益为一常数的概念是相同的。
由于谐振回路失调后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图1-1-1所示。
由式1-1-1可得:
BWfff,,,,2式1-1-3HH0.707
通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。
要得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的
y电压增益，由式1-1-2可知，除了选用较大的晶体管外，还应尽量减少调谐回路的总电fe
C容量。
如果放大器只是用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减少,
通频带BW，尽量提高放大器的增益。
其频率特性曲线如图（1-1）所示:
图（1-1-1）频率特性曲线
3（矩形系数
KK矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。
用表示。
矩形系数为为电压r0.1r0.1放大倍数下降到0.1Avo时对应的频率范围与电压放大倍数下降到0.707Avo时对应的频率偏移之比，即
2,f0.12/,fBW=式1-1-4K,0.10.1r2,f0.7
2,f2,f式1-1-4中，为放大器的通频带，为放大器的电压增益下降至最大值的0.70.1
K0.1倍时所对应的频带宽度。
矩形系数越接近1，邻近波道的选择性越好，滤除干扰能r0.1
K力越强。
一般单级谐振放大器的选择性较差，因其矩形系数远大于1，为提高放大器r0.1
的选择性，通常采用多级谐振放大器。
4（工作稳定性
指放大器的直流偏置、晶体管参数、电路元件参数等在可能发生变化时，放大器主要性能的稳定程度。
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。
有无反馈对其稳定性影响的比较曲线图如下图（1-2）所示:
图（1-2）反馈对放大器谐振曲线的影响
第二章电路设计原理
2.1单调谐谐振放大器
小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1所示。
该电路由晶体管Q、选频回路T二部分组成。
它不11仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率f,S10.7MHz。
基极偏置电阻W、R、R和射极电阻R决定晶体管的静态工作点。
调节可变电阻32245
W改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。
3
高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f，谐振电压放大倍数A，放大器0v0的通频带BW及选择性（通常用矩形系数K来表示）等。
r0.1
+12V
T2C5C4104104
GNDC3GND
TRAN-2P3S
TIC13DG6C
104
输入信号
输出信号R1R2C21.5K470R104
GND
图2-1-1单调谐放大器
2.1.1谐振频率
放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电0
路（也是以下各项指标所对应电路），f的表达式为0
1f,02,LC,
式中，L为调谐回路电感线圈的电感量;
CC为调谐回路的总电容，的表达式为,,
22C,C，PC，PC,oeie12
式中，C为晶体管的输出电容;
C为晶体管的输入电容;
P为初级线圈抽头系数;
P为次oeie12
级线圈抽头系数。
谐振频率f的测量方法是:
用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变0
压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f。
0
2.1.2电压放大倍数
放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数A称为调谐放大器的电压放大倍数。
V0
A的表达式为V0
ppy,ppyv12fe12fe0A,,,,V022vgpg，pg，G,i1oe2ie
g式中，为谐振回路谐振时的总电导。
要注意的是y本身也是一个复数，所以谐振时输出fe,
º
º
电压V与输入电压V相位差不是180而是为180+Φfe。
0i
A的测量方法是:
在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信V0
号V及输入信号V的大小，则电压放大倍数A由下式计算:
0iV0
A=V/V或A=20lg（V/V）dBV00iV00i
2.1.3通频带
由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数A下降到谐振电压放大倍数A的0.707倍时所对应的频率偏移称为VV0
放大器的通频带BW，其表达式为
BW=2?
f=f/Q0.70L
式中，Q为谐振回路的有载品质因数。
L
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数A与通频带BW的关系为V0
yfeA,BW,0V2,C,
C上式说明，当晶体管选定即y确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数A与feV0,
通频带BW的乘积为一常数。
这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。
通频带BW的测量方法:
是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。
测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。
逐点法的测量步骤是:
先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f及电压放大倍数A然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压V不0V0S变），并测出对应的电压放大倍数A。
由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐V0
振曲线如图1-2所示。
AvAV0BW,f,f,2,f可得:
HL0.70.7
BW通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。
要
0.1想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器
fff0LH的电压增益，除了选用y较大的晶体管外，还应fe
尽量减小调谐回路的总电容量C。
如果放大器只Σ2?
f0.1
图1-2谐振曲线用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信
号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。
2.1.4选择性
调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数K时来表示，如图1-2所示的谐振曲线，v0.1
矩形系数K为电压放大倍数下降到0.1A时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707v0.1V0
A时对应的频率偏移之比，即V0
K=2?
f/2?
f=2?
f/BWv0.10.10.70.1
上式表明，矩形系数K越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。
一般v0.1
单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数K远大于1），为提高放大器的选择性，通常采v0.1
用多级单调谐回路的谐振放大器。
可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数K。
v0.1
单调谐放大器的矩形系数远大增益与带宽的乘积是一个常数。
这就是说明单调谐放大器的增益和通频带是一对矛盾，要增大增益，必然要减小通频带。
将变窄。
但是这对矛盾在低
f增益或
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