2011年全国大学生电子设计竞赛D题

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1、LC谐振放大器设计一、系统方案设计的论证与比较根据设计要求，电路设计框图如下：衰减器部分：采用π型电阻网络来实现40dB衰减，连接示意图如下：衰减器的特性阻抗应要求为50Ω，衰减量40±2dB，频带与LC谐振放大器相对应，中心频率为15MHz。LC谐振放大器部分：高频小信号放大器的特点：（1）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。（2）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。（3）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。高频

2、小信号调谐放大器简述：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

3、）前后级之间的阻抗匹配，即把各级联接起来之后仍有较大的增益，同时，各级之间不能产生明显的相互干扰。谐振频率的确定：高频放大器制作中最关键也是最难的就是选取恰当的电感和电容值，使电路谐振。谐振时有ωC=1/ωL，通过计算可以确定LC的值，但实际电路与理论计算往往相差很大，甚至能相差十几倍到几十倍，这就需要一定的操作技巧。多次实验表明，实际振荡频率一般小于计算的频率，这就要用调节的法来确定放大器的谐振频率。二、电路图连接衰减器电路图：其中R2为后级电路的输入阻抗。LC谐振放大器电路图：放大器以2N2222三极管为核心元器件，构成三级放大电路，通过改变静态工作点；三个三极管均工作在放大区；以

4、1nF的电容和102nH的电感构成选频网络，配合三极管，中心频率为15MHz；输出负载为200Ω；级间均用电容直接耦合。三、模拟仿真（1）放大器指标：a)谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100kHz；b)增益：不小于60dB；c)−3dB带宽：2Δf0.7=300kHz；带内波动不大于2dB；d)输入电阻：Rin=50Ω；e)失真：负载电阻为200Ω，输出电压1V时，波形无明显失真。中心频率为f0=15.000MHz,增益为71.866dB−3dB带宽：2Δf0.7=(15.110-14.919)=0.191MHz特性阻抗Rin=0.035mV/0.683uA=51.2445Ω当

5、输出电压Vpp为2.822V即有效值为1V是波形无明显失真综上所述：放大器设计基本要求均已满足。