高频电子线路课程设计-高频小信号谐振放大器设计.doc

等级:
湖南工程学院

课 程 设 计

课程名称 高频电子线路课程设计
课题名称 高频小信号谐振放大器设计

专 业 电子科学与技术
班 级 1202 班
学 号
姓 名
指导教师 刘正青

2014 年 12 月 31 日

湖南工程学院
课 程 设 计 任 务 书

课程名称 高频电子线路课程设计
题 目 高频小信号谐振放大器设计
专业班级 电科1202班
学生姓名 学号
指导老师 刘正青
审 批

任务书下达日期： 2014 年12月22日 星期一
设计完成日期： 2015年01月2 日 星期五

设计内容与设计要求

一、设计内容：
设计高频小信号谐振放大器：+Vcc=+9V，晶体管为3DG100C，β=50，查手册得rb,b=70Ω,Cb,c=3pF。当IE=1mA时，Cb,e=25pF，L≈4uH，测得N2=20匝，p1=0.25，p2=0.25，RL=1kΩ。
技术指标：
谐振频率fo=10.7MHz，
谐振电压放大倍数AVO≥20dB，
通频带BW=1MHz

二、设计要求：
1、 通过具体计算，选择器件给出设计电路；
2、 给出最终实现电路；
3、 进行仿真效验
4、 写出设计报告；

主要设计条件

提供计算机和必要的实验仪器

说明书格式

1． 课程设计报告书封面；
2． 任务书；
3． 说明书目录；
4． 电路具体设计计算；
5． 仿真结果及结论；
6． 最终电路的确定；
7． 设计体会；
8． 参考文献。

进 度 安 排
第一周：星期一 ： 安排任务、讲课；
星期二 ～星期五： 查资料、设计；

第二周：星期一～星期二：实验系统调试；
星期三～星期四：写总结报告
星期五：答辩。

参 考 文 献

《电子线路设计·实验·测试》 谢自美 主编 华中科技大学出版
《高频电子线路》（第三版）  高吉祥 主编   电子工业出版社
《电子技术基础（模拟部分）》 康华光 主编   高等教育出版社

目录
1电路的基本原理 1
1.1电路结构 1
1.2高频小信号放大电路等效电路 1
2主要性能指标及测量方法 3
2.1谐振频率 3
2.2电压增益 3
2.3通频带 3
3计算参数 4
3.1 设置静态工作点 4
3.2计算谐振回路参数 4
4电路仿真与调试 5
4.1电路仿真图 5
4.2调试方法与注意事项 6
4.3结果分析 6
参考文献 9

1电路的基本原理
1.1电路结构
如图所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单级调谐回路谐振放大器，它不仅要放大高频小信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集成电极负载为LC并联谐振回路。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 1 高频小信号单级调谐回路谐振放大电路

1.2高频小信号放大电路等效电路
高频小信号放大电路等效电路图如下：

图 2 谐振放大器的高频等效电路
晶体管的4个参数分别为
输入导纳
输出导纳
正向传输导纳
反向传输导纳
式中，为晶体管的跨导，与发射极电流关系为

gbe为发射结电导，与晶体管的电流放大系数及有关，其关系为

为基极电阻，一般为几十欧姆；为集电极电容，一般为几十皮法；为发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。
P1为晶体管的集成电极接入系数，即
P2为输出变压器的副边与原边的比，即
2主要性能指标及测量方法
2.1谐振频率
放大器的谐振回路谐振是所对应的频率称为谐振频率。 的表达式为：
式中，为谐振回路电感线圈的电感量；为谐振回路的总电容, 的表达式为。 式中，为晶体管的输出电容；为晶体管的输入电容。
并联回路谐振时，直流毫安表的指示值为最小，电压表的指示值达到最大，且输出波形无明显失真。这时回路的谐振频率就等于信号发生器的输出频率。
2.2电压增益
谐振回路谐振时所对应的电压放大倍数称为谐振放大器的电压增益。
2.3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下降到谐振电压放大倍数的0.707倍时所对应的 频率范围称为放大通频带，其表达式为： 。式中， 为谐振回路的有载品质因数。
3计算参数
3.1 设置静态工作点
取，，，则

取标称值18

3.2计算谐振回路参数

下面计算4个y参数，

因为，所以

因为，所以

故模。
先由下式计算求回路电容

再求回路电容
取标称值
求出输出耦合变压器的原边抽头匝数及副边匝数，即
匝 匝
4电路仿真与调试
4.1电路仿真图
将元件参数值进行安装。先调整放大器的静态工作点，然后再调谐振回路使其谐振。
图 3高频小信号放大器测试电路图

4.2调试方法与注意事项
调整静态工作点，不加输入信号，将的 左端接地，将谐振回路的电容开路，这时用万用表测量电阻两端的电压，调整电阻使。
在放大器处于谐振状态下测量各项技术指标，若将这些指标的测量值与设计要求相差较远，则根据它们的表达示进行分析。如果电压放大倍数较小，则可以通过调整静态工作点Q或接入系数P1使增大或更换较大是晶体管。
4.3结果分析
以下是利用Multisim软件仿真高频谐振放大器电路的效果图。
输入输出波形：

Auo=20lg(vo/vi)=20*lg(205.478/13)=24db>=20db
波特图测试：

谐振频率f0=10.67MHz

Bw=(11.104—10.201)MHZ=0.903MHz
根据以上可知设计符合要求。
5心得体会
为期两周的课程设计结束了，在这两周的时间我收获了许多。刚开始拿到课题头脑里毫无思绪，通过看书查资料，把一些知识弄清楚后，知道了电路的原理，同时对理论知识有了更深刻的理解：高频小信号放大器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。仿真过程中也遇到了许多麻烦，首先不熟悉软件的使用，找不到各种元件等，但我还是慢慢地摸索，渐渐的熟悉软件的使用。在仿真的过程中，发现谐振频率不是10.7MHz，相差较大；通频带宽也太窄，不符合要求，通过询问老师，才恍然大悟，将C变成可变电容，通过调节电容使谐振频率出现在10.7MHz。每当出现问题，老师都会根据理论分析：是什么导致了问题的出现，如通频带B=f0/Q,而谐振回路R值和Q相关，并一个可变电阻即可使通频带符合要求。听了老师的指导，我懂得了要利用课堂所学理论知识调整电路，理论联系实践。在做课程设计的过程中，遇到困难的时候不要退缩，坚持下去就能成功。

参考文献
《电子线路设计·实验·测试》 谢自美 主编 华中科技大学出版
《高频电子线路》（第三版）  高吉祥 主编   电子工业出版社
《电子技术基础（模拟部分）》 康华光 主编   高等教育出版社

9

电气信息学院课程设计评分表

项 目
评 价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性（10%）

开发板焊接及其调试完成情况*（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（20%）

硬件测试或软件调试结果*(10%)

设计说明书质量(20%)

答辩情况(10%)

完成任务情况(10%)

独立工作能力(10%)

出勤情况(10%)

综 合 评 分

指导教师签名：________________
日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。

目 录

第一章 总论........................................................... ........................1
1、项目名称及承办单位................................................................1
2、编制依据........................................................ ...........................4
3、编制原则....................................................................................5
4、项目概况..................................................... ..............................6
5、结论............................................................................................6
第二章 项目提出的背景及必要性................................................8
1、项目提出的背景........................................................................8
2、项目建设的必要性....................................................................9
第三章 项目性质及建设规模........................................................13
1、项目性质...................................................................................13
2、建设规模...................................................................................13
第四章 项目建设地点及建设条件................................................17
1、项目建设地点............................................................................17
2、项目建设条件............................................................................17
第五章 项目建设方案..................................................................25
1、建设原则...................................................................................25
2、建设内容...................................................................................25
3、工程项目实施...........................................................................33
第六章 节水与节能措施..............................................................37
1、节水措施...................................................................................37
2、节能措施...................................................................................38
第七章 环境影响评价.................................................................39
1、项目所在地环境现状...............................................................39
2、项目建设和生产对环境的影响分析.......................................39
3、环境保护措施…………………………………........…...........40
4、环境影响评价结论……………………………..…………… 42
第八章 劳动安全保护与消防.....................................................44
1、危害因素和危害程度...............................................................44
2、安全措施方案............................. .............................................44
3、消防设施………………………........................................…...45
第九章 组织机构与人力资源配置.............................................46
1、组织机构...................................................................................46
2、组织机构图...............................................................................46
第十章 项目实施进度..................................................................48
1、建设工期............................................... ...................................48
2、项目实施进度安排...................................................................48
3、项目实施进度表................................... ...................................48
第十一章 投资估算及资金筹措..................................................49
1、投资估算依据...........................................................................49
2、建设投资估算...........................................................................49
3、资金筹措方案...........................................................................50
第十二章 经济分析......................................................................52
1、国民经济评价...........................................................................52
第十三章 社会评价......................................................................54
1、项目对社会的影响分析..........................................................54
2、互适性分析..............................................................................55
3、社会风险分析..........................................................................55
4、社会评价结论..........................................................................56
第十四章 工程招标.....................................................................57
1、发包方式..................................................................................57
2、招标组织形式..........................................................................57
3、招标方式..................................................................................58
4、本项目招标形式和招标内容..................................................58
第十五章 结论与建议..................................................................60
12.1结论........................................................................................60
12.2 建议.......................................................................................60