2011年全国大学生电子设计竞赛论文模...

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛2011年LC谐振放大器（D题）【02组】摘要本设计是采用谐振回路（串、并联及耦合回路）作负载的放大器，很好的满足了题目要求，对频率分辨力、动态范围及精度都做了较大的扩展。衰减器选用无源电阻网络在构建时候选用千分之一精密电阻，有效提高了衰减量精确度及减少温漂影响，放大部分选用了三极管。该设计报告对LC谐振放大器有关理论知识做了一些简要的介绍，然后在性能指标的分析基础上进行单元电路设计，最后得出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课程体会。该系统设计新颖、性价比高。关键词:衰减谐振频率

2、频带目录1系统方案11.1衰减器选择11.2LC谐振放大器选择12系统理论分析与计算12.1电路原理的分析12.1.1电路基本原理12.1.2LC谐振放大器主要质量指标22.1.3LC谐振放大电路的特性曲线32.2影响谐振放大器的稳定因素32.2.1影响放大器稳定的主要因素32.2.2反馈对谐振放大器的影响42.2.3谐振放大器稳定的措施52.3LC谐振放大电路的有关计算计算52.3.1设置静态工作点52.3.2计算谐振回路参数62.3.3确定输入耦合回路及高频滤波电容63电路与程序设计63.1电路的设计63.1.1系统总体框图63.1.2衰减器电路原

3、理图63.1.3LC谐振放大器电路原理图73.1.4电源74测试方案与测试结果84.1测试方案84.2测试条件与仪器94.3测试结果及分析94.3.1测试结果(数据)94.3.2测试分析与结论9参考文献………………………………………………………………112011年LC谐振放大器（D题）【02组】1系统方案本系统主要由衰减器模块、LC谐振放大器模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1衰减器模块的选择衰减器选用无源电阻网络，题目中提到“频带与放大器相适应”，可见，如若选用非线衰减网络，则一定要求3dB带宽足够，特性阻抗保持50欧，这样很难达

4、到。所以在构建时候选用了千分之一精密电阻，这样可以有效地提高衰减量精确度及减少温漂影响。衰减器的频率特性要满足系统的频率范围要求，在频率范围内衰减器的衰减量应和频率无关。因此，选用电阻元件组成。1.2LC谐振放大器选择由于放大器部分使用3.6V稳压电源，功率不超过360mW，意味着电流最大100mA，所以使用芯片要慎重考虑，我们选用了三极管，但是功耗要低于100mA的话，一定要减少三极管的数量，根据经验不可能出现太高阶多级放大。2系统理论分析与计算2.1电路的基本原理的分析2.1.1电路的基本原理图1LC谐振放大器12图1所示的电路为共发射极接法的晶体

5、管小信号单极调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还有一定的选频作用，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等会影响放大器输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻,及决定，其计算方法与低频单管放大器相同。图2谐振放大器的高频等效电路2.1.2LC谐振放大器主要质量指标a)增益：放大器输出电压与输入电压之比，我们希望每级放大器的增益尽量大，使满足增益时级数尽量少，放大器增益的大小，取决于所用的晶体管，要求的通频带宽，是否良好的匹配和稳定的工作。b)通频带：放大器的通频带取决于负载回

6、路的形式和回路的等效品质因数Q1。此外，放大器的总通频带随着放大级数的增加而变窄。并且，通频带越宽，放大器的增益就越小，两者是相互矛盾的。c)选择性：放大器从含有各种不同频率的信号的总和中选出有用信号，排除有害信号。选择性有两个基本指标-矩形系数和抑制比。d)工作稳定性：工作稳定性是指放大器的工作状态（直流偏置）晶体管参数，电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特征的稳定程度。一般的不稳定变化是增益变化，中心偏移，通频带变宽，谐振曲线变形等。e)噪声系数：在放大器中噪声系数总是有害无益的，因而应力求它的噪声系数越小越好，即要求噪声系数接近1.12

7、2.1.3LC谐振放大电路的特性曲线图3谐振放大器典型幅频特性示意图由于回路是些后电压放大倍数下降，所以放大器的频率特性曲线如图2所示，由式可知通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益。2.2影响谐振放大器的稳定因素2.2.1影响放大器稳定的主要因素放大器的工作稳定性是重要的质量指标之一，放大器的输入导纳在前面讨论Avo时忽略了内部反馈Yre，由于晶体管不是理想的单向化元器件，存在着反向传输导纳Yre,输出电压反馈到输入端引起了输入电流和输入阻抗变化，在某些特定的频率上，可能使放大器呈现负阻，甚至使放大

8、器失去性能，处于自激振荡状态，这是绝对不允许的，晶体管内部负反馈对频率特性的影响如图12图4反