10M小信号放大Microsoft Word 文档

10MHZ小信号单调谐放大器总结

——电信112 方凯平 模块参数要求：工作电压+5V（越低越好）；中心频率f0=10MHZ,通频带B小于2MHZ（尽量窄）；放大倍数不低于10倍（尽量大）；输入输出阻抗匹配50欧。

模块完成情况：工作电压+5V；中心频率f0=10MHZ,输入信号幅度20mVP-P；通频带B=0.8MHZ；放大倍数15倍，输出负载50欧； 模块涉及的理论知识：

所谓小信号，通常是指输入信号电压一边在微伏至毫伏级附近，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓调谐，主要是指放大器集电极负载为谐调回路(如LC谐振回路)。这种放大器对谐振频率f。的信号具有最强的放大作用，而对其他远离f.的频率信号，放大作用很差。

谐调放大器主要由放大器和谐调回路两部分组成。因此，谐调放大器不仅有放大作用，而且有选频作用。小信号谐调放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足频带和选择要求，工作稳定等。

调谐放大器频率响应

小信号调谐放大器的主要性能在很大程度上取决于谐振回路（选频网络）。 若谐振放大器设计时，信号源和负载都是直接并在L,C选频网络元件上，将存在以下三个问题：第一，谐振回路Q值大大下降，一般不能满足实际要求；第二，信号源和负载电阻常常是不相等的，即阻抗不匹配，当相差太大时，负载上得到的功率可能很小；第三，信号源输出电容和负载电容影响回路的谐振频率，在实际问题中，Rs，RL，Cs，CL给定后，不能任意改动。解决这些问题的途径是采用阻抗匹配的方法，使信号不直接并入回路两端，而是经过一些简单的变换电路，把他们折算回到回路两端。通过改变电路的参数，达到要求的回路特性。

晶体管内部有害的影响是使放大器的工作不稳定。因为放大后的输出电压Uo通过反向传输导纳yre,把一部分信号反馈到输入端。尽管yre可能很小，但由于放大的信号Uo比输出的信号Ui大的多，所以反馈电压Uf并不是总可以忽略不计的，它会到输入端后，又由晶体管加以放大，在通过yre反馈到输入端，如此循环不止。在合适条件时，放大器甚至不需外加输入信号，也能产生正弦或其他波形的振荡，但由于内部反馈随频率不同，它对于某些频率可能是正反馈，对另外一些频率可能是负反馈，反馈的强弱也完全不相等。这样，某一频率的信号将得到加强，输出增大，而某些频率的信号分量可能受到削弱，输出减小。其结果是使放大器的品路特性受到影响，通频带和选择性有所改变。

解决办法：中和法以及失配法。

高频小信号调谐放大器的主要指标是电压放大倍数、通频带、选择性和矩形系数。

电源通过高频扼流圈或者磁珠加到晶体管，其作用是消除各级放大器相互之间的有害影响以及防止电路自激振荡。

谐振回路谐振频率f0：

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率f0称为谐振频率。f0的表达式为：

f?12?LC

式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；C为谐路的总电容。本模块的中心频率为10MHZ，在LC谐振回路中，电感L（H）/电容C（F）=105~106，可达到较好的效果。因此，确定L的值为0.68UH的色环电感，电容为330pF。实际制作时，由于三极管存在结电容以及电路分布参数的影响，实际值会有所偏差。本设计完成后，电感值为0.68uH色环电感，电容使用几个贴片电容并才成310pf与40pF可调电容并联。

电路设计：设Ie=10mA，Ve=1.4V，Re=140欧（使用500欧可调电阻调节），电阻Re并接102的贴片电容；则Vb=Ve+0.7V=2.1V（大概），R1=3k欧，R2=2k欧，IB=3.3mA；Ri=R1//R2//rbe≈150欧；rbe=120欧。最佳负载RC=2.5V÷10mA=250欧；输入使用高通滤波器匹配，抑制低频信号；输出使用低通滤波器阻抗匹配，滤掉信号高次谐波。使用ADS这个软件进行滤波器阻抗匹配的设计。 测试结果：

输入信号20mVP-P 输出信号mVP-P 输入信号20mVP-P 输出信号mVP-P 5MHZ 20 10MHZ 6 MHZ 40 10.1 MHZ 130 7MHZ 58 10.2 MHZ 100 8 MHZ 50 10.3 MHZ 90 9 MHZ 40 10.4 MHZ 70 9.1MHZ 48 10.5 MHZ 60 9.2MHZ 50 10.6MHZ 9.3 MHZ 50 10.7MHZ 9.4MHZ 60 10.8MHZ 9.5 MHZ 100 10.9MHZ 9.6 MHZ 180 11MHZ 9.7 MHZ 268 12MHZ 9.8MHZ 380 13MHZ 9.9 MHZ 268 14MHZ Vb=2.245V，Ve=1.4V，Re=115欧 加大输入信号，输出端信号幅度最大达到400mVP-P；以上参数是输出带负载50欧测量。

从参数上可以得出：放大倍数等于15倍，通频带B=0.8MHZ，选频效果较理想。使用示波器观察，输出信号无明显失真。

总结；本次模块完成较好。放大倍数15倍，通频带0.8M。选频效果理想。经过总结要想让通频带越窄放大倍数就越小，通频带越宽放大倍数就越大。在LC并联谐振中想让通频带越窄就减小L的值，增大C的值。若想放大倍数大就应减小C的值，增大L的值。 因为Q=RO/WOL=ROWOC. 调式时应先不接输出匹配网络，调节电容使输入匹配并让输出幅度达到最大Uo。此时如中心频率不对可适当增加或减小LC谐振的电容值（可多并上电容或换下小电容，看中心频率偏大偏小。建议每次增加30pf的贴片电容。

这里介绍一种测LC谐振输出阻抗的方法：第一先不接输出匹配网络（负载），测出输出最大值Uo，然后接上阻值为RL的负载电阻，测的此时的输出电压为U.。

有Ro=（Uo/U—1）*RL 就可算出输出阻抗Ro （模电课本43页） 得到不接输出匹配阻抗的最大输出电压，然后接入输出匹配网络接上50欧负载，测输出电压，调节输出匹配网络的电容使输出电压最大，然后再调节输出输入匹配的电容使输出电压最大。如果输出电压太小（比不接负载时小1\\2以上），就是输出阻抗不匹配就要在重新计算。然后调节信号发生器的频率测量通频带。若太宽可在输入输出匹配网络上改进。输入输出匹配网络其实就是一个高通和低通滤波器。可增大或减小电容值改变其截止频率从而减小通频带。若要增加电容值没次可增加30pf的贴片电容。通频带改进到你满意为止。

小信号放大难点在于输入输出匹配网络和建立合适的静态工作点（看三极管而定）。所以第一步先选好管。然后参考管的PDF资料确定静态工作点，然后确定L.C的值。Rbe一般约等于100~150欧左右 Rbe=（1+&）26\\Ie。然后用winSMITH或ADS算出匹配网络（一般来说输入匹配网络是高通滤波的类型，输出匹配是低通滤波的类型）匹配的值以实验室能找到为最好（可并串电容）。 画PCB

布线时信号线一定要直。布局合理

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