双调谐高频小信号放大器(2)

本科生课程设计（论文）

第2章 双调谐高频小信号放大器总体设计方案

2.1方案分析

由于单调谐高频小信号放大器具有选择性差，通频带和增益之间矛盾较大的缺点，所以引入了双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽和选择性好的优点，并能较好的解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。

双调谐高频放小信号放大器的工作原理应是：被放大的信号通过耦合电路加到下级放大器的输入端。双调谐高频放小信号放大器工作在临界耦合状态，且在回路无损耗以及匹配的情况下，其谐振电压增益可达到最大值。否则，电压增益会显著减小。双调谐高频放小信号放大器是利用谐振回路作为负载，利用谐振回路的选频特性实现具有滤波性能的窄带放大器。

按照该原理,此次课程设计所设计出的双调谐高频小信号放大器的设计方案框图如下图2.1所示。它的总体电路共分为4部分：输入回路部分，放大回路部分，选频滤波回路部分，和下一级回路部分。其输入回路部分的输入信号为频率10000HZ，电压100mV左右的正弦波，并与上、下两个偏置电阻和旁路滤波电容相连；放大回路部分采用晶体三极管作为放大器；选频滤波回路采用互感耦合的谐振回路作为负载，被放大的信号通过互感耦合加到次级放大器的输入端；下一级回路的构造与输入回路部分基本一致，它同时也作为放大器部分的输出端。

2.2 双调谐高频小信号放大器总体设计方案框图

晶体三极管放大器 互感耦合双调谐回路 图2.1 双调谐高频小信号放大器总体原理框图

2

正弦信号源 下一级回路

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第3章 双调谐高频小信号放大器电路原理分析

3.1双调谐高频小信号放大器总电路图

如下图3.1所示为高频小信号放大器总电路图。输入信号为频率10000HZ，电压100mV左右的正弦波，它接到晶体三极管放大器上进行放大，之后通过双调谐回路进行选频滤波，对靠近谐振频率的信号进行明显的增益放大，而对远离谐振频率的信号进行明显的增益衰减，最后接到下一级回路上作为输出。示波器分别显示原始正弦信号的输入波形和经过放大器放大后的输出波形。

图3.1 双调谐高频小信号放大器总电路图

3.2 双调谐高频小信号放大器元件参数分析

3.2.1 高频小信号放大器的常用技术指标

首先介绍高频小信号放大器常用的几个技术指标及其计算公式。它们分别是：增益

Av0、通频带fbw、选择性，工作稳定性和噪声系数。

1.增益Av0

Av0??p1p2yfeG???p1p2yfepgoe?pgie?G02122 （3-1）

式中p1，p2分别为接入系数，yfe为正向传输导纳，goe为输出回路导纳，gie为

3

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输入回路导纳，G0为谐振电导。

2.通频带fbw

fbW?2?f0.707?f0/QL （3-2）

式中f0为回路谐振频率，QL为回路有载的品质因数。通频带曲线如下所示。

图3.2 通频带曲线图

3.选择性

选择性通常用矩形系数比Kr0.1来衡量，它揭示了理想情况与实际情况下通频带 曲线的差异。

4.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、电路元件参数等发生可能的变化时，放大器的主要特性的稳定程度。

5.噪声系数

在放大器中，噪声总是有害无益的，因而应力求使它的内部噪声越小越好，即要求噪声系数接近1。在多级放大器中，最前面的一、二级对整个放大器的噪声系数起决定性作用，因此要求它们的噪声系数尽量接近1。

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3.2.2 双调谐高频小信号放大器元件参数计算

元件参数计算包含静态工作点的计算和谐振回路参数的计算。其中元件参数计算主要包括上、下偏置电阻和晶体管射级输出电阻的计算，谐振回路参数的计算主要包括回路谐振电容，电感和电导的计算。

1.静态工作点的计算

根据晶体管的参数已知条件可知：IEQ?1mA,?0?60,IBQ?IEQ??0。而为了稳定静态工作点，晶体管分压式偏置电阻上流过的电流一般需要设置为（5~10）IBQ,在此处取10倍的关系，并设VEQ?2V,VCEQ?7.5V,则有Re?VEQ/IEQ?360Ω，

Rb2?(VEQ?VBEQ）/?10IBQ??4.74KΩ，保留一位小数为4.7KΩ，得到实际的流过偏置电

上

2.谐振回路参数的计算

的

电

流

为

阻

IRb2??VEQ?VBEQ?/Rb2?0.17mA，从而可得出

Rb1?(Vcc?VEQ?VBEQ)/IRb2?62KΩ

谐振回路的总电容为：

2C??p12Coe?p2Cie?C0（3-3）

式中，P1?N12/N13，P2?N45/N13，若选取p1?0.6,p2?0.3,C0?18pF，则谐振回

2C??p12Coe?p2Cie?C0?0.36*7.3?18?0.09*2.2?20.628pF路的总电容

为了设计方便，取其为20pF 谐振回路的电感为：

L?

代入数据后，得出L?1.3?H

1?2?f0?2C? （3-4）

根据中心频率f0?20MHz可得回路的损耗电导为:

5

g??1?0LQL（3-5）

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其中有载品质因数QL?f0/（2?f0.7）=20/4=5，故代入数据后，可求得：g??0.504mS 回路损耗电导为：

2 g ? ? g 0 ? p 12 g oe 2 g ie （3-6） ? p

式中g0为空载传输电导，其表达式为：

g0? （3-7）

1?LQ0

若取回路空载品质因数Q0?100，则有g0?0.025mS，故最终可求得谐振电阻

RP?3.1KΩ。

故综上所述，求出:Av0?

?p1p2yfeG???p1p2yfe2p12goe?p2gie?G0?10.74

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