带有非旁路发射极电阻调谐放大器性能的研究
双调谐回路放大器实验报告
双调谐回路放大器实验报告篇一:实验一调谐放大器实验报告实验一调谐放大器实验报告一、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电路实验箱。
2.练习使用示波器、信号发生器和万用表。
3.熟悉谐振电路的幅频特性分析——通频带与选择性。
4.熟悉信号源内阻及负载对谐振电路的影响,从而了解频带扩展。
5.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。
二、实验仪器1.双踪示波器2.高频信号发生器3.万用表4.实验板G1三、实验内容及步骤单调谐回路谐振放大器1.实验电路见图1-1L1图1-1 单调谐回路谐振放大器原理图(1)按图1-1所示连接电路,使用接线要尽可能短(注意接线前先测量+12V电源电压,无误后,关断电源再接线,注意接地)(2)接线后仔细检查,确认无误后接通电源。
2.静态测量实验电路中选Re=1K,测量各静态工作点,并计算完成表1-1表1-1*Vb,Ve是三极管的基极和发射极对地电压。
3.动态研究(1)测量放大器的动态范围Vi ~ V o (在谐振点上)a.选R=10K ,Re=1K 。
把高频信号发生器接到电路输入端,电路输出端接示波器。
选择正常放大区的输入电压Vi,调节频率f使其为,调节Ct,使回路“谐振”,此时调节Vi由变到,逐点记录V o 电压,完成表1-2的第二行。
(Vi的各点测量值也可根据情况自己选定)b.当Re分别为500Ω,2KΩ 时,重复上述过程,完成表1-2的第三、四行。
在同一坐标纸上画出Ic 不同时的动态范围曲线V o—Vi,并进行比较与分析。
*Vi , V o可视为峰峰值(2)测量放大器的频率特性 a.当回路电阻R=10k时,选择正常放大区的输入电压Vi,将高频信号发生器的输出端接至电路的输入端,调节频率f,使其为,调节Ct使回路谐振,使输出电压幅度为最大,此时的回路谐振频率f0=为中心频率,然后保持输入电压Vi不变,改变频率f由中心频率向两边逐点偏离(在谐振频率附近注意测量V o变化快的点),测得在不同频率f时对应的输出电压V o,完成表1-3的第一行(频率偏离范围自定,可以参照3dB带宽来确定,即信号的幅值为信号最大幅值的倍的两个频率之差为放大器的3dB带宽)。
实验一.小信号调谐放大器实验
c.改变扫频仪输出衰减使曲线的顶点正好与基准 同高,由衰减器衰减系数便知放大器的放大倍 数,显示的曲线为谐振放大器的幅频特性曲线, 由曲线可看出中心频率及通频带的数值。 5.当高频信号源输出Ui=10mV,m=30% 的调幅信号 加到放大器输入端时,用示波器观察输出波形, 测出输出信号的m值。
m m值的测量可用下述公式: A B 100 % A B
图1.小信号谐振放大器实验电路图如下:
QL
f0
B0.7
RL RP 0 L
kv
f
i
无阻尼电阻接入时(R=∞)的幅频特性曲线
接入阻尼电阻(R=3kΩ )时的幅频特性曲线
比较可以看出,接入阻尼电阻,放大器增益下降, 通频带展宽.
实验内容
1.为顺利完成本次实验,应先对电路作以仿真分 析,仿真时可完成下列内容: a:静态工作点对放大器的影响。 b: 阻尼电阻变化对放大器增益、带宽、品质因 数等的影响。 c:负载电阻的变化对放大器的影响。 2.测量并调整放大器的工作点:调Rw1使UEQ=2V,测 此时的工作点Q(UCEQ,ICQ)。※注意:测试时, 输入高频=0,ICQ值可用间接法获得。 3.用逐点测试法测试放大器的幅频特性曲线,并 算出增益、带宽及品质因数 测试条件:
f0
1
C
便于实现调试,C取47pF的固定电容和可调电容 5/22pF并联使用。 (4).工程估算 a.谐振增益 因 goe=200μ s, gp=1/ω 0LQ0=1/2π f0LQ0≈53.1μ S ∴G∑=n12goe+n22gL+gp≈353.1s ∴Av0=n1n2Yfe/GΣ ≈32或30dB b.通频带 由前知 QL=1/GΣ ω 0L≈106/(353.1×2×π ×15×2)≈1
实验报告范本_3
实验课程名称:_高频电子线路实验项目名称高频小信号谐振放大器实验成绩实验者专业班级组别同组者XXX 实验日期xx年x月x日一.实验目的1.掌握高频小信号谐振放大器的电路组成与基本工作原理。
2.掌握高频小信号谐振放大器谐振回路的调谐方法及回路参数对谐振曲线的影响。
3.掌握高频小信号谐振放大器的主要技术指标的意义及测试方法。
(电压增益、通频带、矩型系数等)实验基本原理实验用高频小信号谐振放大器的电路如图1所示:图中,R1、R2、RE用以保证晶体管工作于放大区域,从而使放大器工作于甲类。
C5是RE的旁路电容,C1是输入耦合电容,L2、C2、Ct是谐振回路,Ct用来调谐,SW1用以改变集电极回路的阻尼电阻R,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括电压增益、带宽、Q值)的影响。
SW2用以改变射极偏置电阻Re,以观察放大器静态工作点变化对谐振回路(包括电压增益)的影响。
为了减轻负载对回路Q值的影响,输出端采用变压器耦合输出方式。
三、主要仪器设备高频实验箱GP-4 一台双踪示波器TDS-1002 一台高频信号发生器WY-1052 一台万用表一块四、实验内容,实验数据等记录1、放大器静态测量与工作状态判断基本条件:R=10K Vcc=12V按表要求分别改变RE时,测试数据记录于表中:实际测量值(V) 计算值根据VCE 判断BG1是否工作在放大区REVb Ve Vc Vce Ic(mA) 是否原因2、谐振频率fo与谐振增益Avo的测定与计算基本条件:当阻尼电阻R=10K条件1数据(Re=2K)条件2数据(Re=500Ω)fo=? Avo= ? fo=? Avo= ?输入/输出信号波形输入/输出信号波形说明1:放大器的AVo表征的是:说明2:放大器射极电阻Re变化对AVO的影响。
3.谐振放大器通频带Bw的测定基本条件:Re=1K条件1数据(R=10K)条件2数据(R=470Ω) Bw 0.7=fH-FL= ? Bw 0.7=fH-FL= ?通带特性曲线通带特性曲线说明1:什么是通频带?说明2:放大器阻尼电阻R变化对AVO与Bw的影响。
高频电子线路(通信电子线路)实验指导书
实验一 函数信号发生实验一、实验目的1)、了解单片集成函数信号发生器ICL8038的功能及特点。
2)、掌握ICL8038的应用方法。
二、实验预习要求参阅相关资料中有关ICL8038的内容介绍。
三、实验原理(一)、ICL8038内部框图介绍ICL8038是单片集成函数信号发生器,其内部框图如图2-1所示。
它由 恒流源I 2和I 1、电压比较器A 和B 、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。
外接电容C 可由两个恒流源充电和放电,电压比较器A 、B 的阀值分别为总电 源电压(指U CC +U EE )的2/3 和1/3。
恒流源I 2和I 1的大 小可通过外接电阻调节,但 必须I 2>I 1。
当触发器的输出为低电平时,恒流源I 2断开 图2-1 ICL8038原理框图,恒流源I 1给C 充电,它的两端电压u C 随时间线性上升,当达到电源电压的确2/3时,电压比较器A 的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变外接电容E E为高电平,恒流源I 2接通,由于I 2>I 1(设I 2=2I 1),I 2将加到C 上进行反充电,相当于C 由一个净电流I 放电,C 两端的电压u C 又转为直线下降。
当它下降到电源电压的1/3时,电压比较器B 输出电压便发生跳变,使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平,恒流源I 2断开,I 1再给C 充电,……如此周而复始,产生振荡。
若调整电路,使I 2=2I 1,则触发器输出为方波,经反相缓冲器由引脚9输出方波信号。
C 上的电压u c ,上升与下降时间相等(呈三角形),经电压跟随器从引脚3输出三角波信号。
将三角波变为正弦波是经过一个非线性网络(正弦波变换器)而得以实现,在这个非线性网络中,当三角波电位向两端顶点摆动时,网络提供的交流通路阻抗会减小,这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波,从引脚2输出。
1、ICL8038引脚功能图图2-2 ICL8038引脚图供电电压为单电源或双电源: 单电源10V ~30V 双电源±5V ~±15V2、实验电路原理图如图2-3 所示。
小信号调谐放大器实验
小信号调谐放大器实验一、实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统; 2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理; 3.掌握测量放大器幅频特性的方法;4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响; 5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。
二、实验仪器1.100M 示波器 一台2.高频信号源 一台3.高频电子实验箱 一套三、实验电路原理1.基本原理在无线电技术中,经常会遇到这样的问题—所接收到的信号很弱,而这样的信号又往往与干扰信号同时进入接收机。
我们希望将有用的信号放大,把其它无用的干扰信号抑制掉。
借助于选频放大器,便可达到此目的。
小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器,即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。
小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路,其作用是放大信道中的高频小信号。
调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。
因此,调谐放大器不仅有放大作用,而且还有选频作用。
小信号调谐放大器,一般工作在甲类状态,多用在接收机中做高频和中频放大,其主要指标要求是:有足够的增益,满足通频带和选择性要求,工作稳定等。
小信号调谐放大器中,小信号,通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级,放大这种信号的放大器工作在线性范围内;调谐,主要是指放大器的集电极负载为调谐回路(如LC 谐振回路)。
这种放大器对谐振频率o f 的信号具有最强的放大作用,而对其他远离o f 的频率信号,放大作用很差。
调谐放大器的幅频特性如图1-1所示。
放大倍数fof 1f K0.7K oK图 1-1 调谐放大器的幅频特性(1)单调谐放大器小信号调谐放大器的种类很多,按调谐回路区分,有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。
按晶体管连接方法区分,有共基极、共发射极和共集电极调谐放大器,等等。
该电路采用共发射极单调谐放大,原理电路如图1-2所示。
图 1-2 共发射极单调谐放大器原理电路图1-2中晶体管T 起放大信号的作用,R b1、R b2、R e 为直流偏置电阻,用以保证晶体管工作于放大区域,从而放大器工作于甲类。
任务二 调谐放大器的制作与测试 (2)
项目二
调谐放大器的制作与测试
调幅收音机的输入回路接收了广播电台的调幅信号后,经变频电路将载波频率统 一变换为465kHz。此时的中频电压信号很弱,远不能保证功率放大器的正常工作,需 对它进行电压放大。同时,为防止噪声和干扰信号影响己调信号质量,中频电压放大 电路还需要具有相应的选频功能,只对载波频率为465kHz的调幅信号进行放大,而对 其它频率的信号进行有效的抑制。像这种具有选频放大功能的电路,就称为调谐放大 器。其中,具有选频特性的网络是LC并联电路,正是利用LC回路的并联谐振特性来实 现选频的,所以又将它称为调谐回路。 实际使用的调谐放大器,为了实现阻抗匹配,级间耦合往往采用变压器耦合方式。 根据一级放大器中有几个调谐回路,将调谐放大器又分为单调谐放大器与双调大电路,它实质上就是变压器耦合的单调放大 器。偏置电阻R5引入直流负反馈,可使电路获得较稳定的静态工作点;基极旁路电容 C4 可提高电路增益。T3、T4为输入、输出耦合的中频变压器(常称为中周),调节磁芯 上、下位置可改变耦合系数,也就改变了原边等效电感,调节了谐振频率 f 。(调为 465kHz);同时,中周外壳为磁屏罩,是为了屏蔽掉外磁场的干扰;原边绕组中心抽头 且交流接地,是为了提高谐振回路的品质因数Q和对音频信号的选择性。 需要指出的是,调谐放大器工作的稳定性是其重要的性能指标。影响电路稳定性的主 要原因是三极管的内部反馈,它使前后级的谐振频率相互影响,谐振曲线不对称,并可 能在输入端形成正反馈,引起自激振荡。
双调谐放大器的级间耦合有变压器耦合和电容耦合两种,分别如图所示。通过调 节变压器的磁芯位置或耦合电容Ck,可改变耦合的松紧程度,最终改善通频带与选择 性。
变压器耦合
电容耦合
两个调谐回路之间的耦合程度,对放大器幅频特性有很大的影响。松耦合时,幅 频特性曲线呈单峰;紧耦合下,幅频特性曲线呈双峰;而当调节到临界耦合时,幅频 特性曲线呈现平顶现象,此时的电路可兼顾通频带与选择性两方面。
双调谐回路谐振放大器
4. 搭建电路,并进行调试和优化。
测试结果与分析
测试结果
对双调谐回路谐振放大器进行测试,记录其在不同频率和输入信号下的输出电压和增益。
结果分析
对测试结果进行分析,评估放大器的性能指标,如增益、带宽、噪声等是否满足设计要 求。同时,分析放大器的频率响应特性和稳定性,以及可能存在的失真和干扰问题。
广播电视
在广播电视系统中,双调谐回路谐振放大器可用 于信号的选频、放大和传输,提高电视节目的清 晰度和稳定性。
测量仪器
双调谐回路谐振放大器可用于各种测量仪器中, 如示波器、频谱分析仪等,提高测试精度和稳定 性。
双调谐回路谐振放大
05
器的设计实例
其他领域的应用
1 2 3
电子对抗
双调谐回路谐振放大器在电子对抗中可用于对特 定频率的信号进行放大和干扰,实现电子攻击和 防御。
稳定性分析
稳定性
双调谐回路谐振放大器的稳定性主要取决于电路参数和元件性能,在特定条件下可能存在不稳定现象,需要进行 稳定性分析和改进。
稳定性改进
为了提高双调谐回路谐振放大器的稳定性,可以采取一系列改进措施,如优化电路参数、调整元件性能、增加反 馈等。
稳定性分析
稳定性
双调谐回路谐振放大器的稳定性主要取决于电路参数和元件性能,在特定条件下可能存在不稳定现象,需要进行 稳定性分析和改进。
稳定性改进
为了提高双调谐回路谐振放大器的稳定性,可以采取一系列改进措施,如优化电路参数、调整元件性能、增加反 馈等。
双调谐回路谐振放大
04
器的应用场景
双调谐回路谐振放大
04
器的应用场景
无线通信系统中的应用
谐振功率放大器的调谐特性
3.集电极脉冲电流的分解
前面提到,集电极余弦脉冲电流展开成傅里叶级数为 其中,IC0为直流量,ICmn为基波及各次谐波的振幅。应用数学求傅里叶级数的方法不难求出各 个分量,它们都是导通角的函数。它们的关系分别为
3.2.2 输出功率与效率
例题3.1
3.3 谐振功率放大器的外特性
谐振功率放大器的输出功率、效率及集电极损耗等都与集电极负载回路的谐振阻抗、输入信号的 幅度、基极偏置电压以及集电极电源电压的大小密切相关,其中集电极负载阻抗的影响尤为重要。 通过对这些特性的分析,可了解谐振功率放大器的应用及正确的调试方法。
gd=
Icm
UCm(1cos)
因为 Ic1m=ICmα1(θ), RΣ=
U cm I c1m
所以Rd=
1 gd
a1()(31(.2.14) c os)R
3.3.1 谐振功率放大器的工作状态与负载特性
1. 谐振功率放大器的工作状态 谐振功率放大器的工作状态,表现为输出回路的谐振电阻Rp(即谐振功率放大器的负载电阻)
设vt1和vt2管的饱和压降为uces则当vt1管饱和导通时a点对地电压电压电流波形图318丁类放大器原理图及电压电流波形3636功率合成技术与宽带谐振功率放大器功率合成技术与宽带谐振功率放大器上述谐振功率放大器的主要优点是效率高但当需要改变工作频率时必须改变其滤波匹配网络的谐振频率这往往是十分困在多频道通信系统和相对宽频带的高频设备中谐振功率放大器就不适用了这时必须采用无需调节工作频率的宽带高频功率放大器
CK为谐振点对应的电容值。由图可知,可以利用Ico或Icm1出现的最小值,或者利用Ucm1 出现的最大值来指示放大器的调谐。通常因Ico变化比较明显,又只用直流电流表示,故采用 Ico指示调谐的较多。
高频电路原理与分析(第六版)课件:高频谐振放大器
高频谐振放大器
图 3-4 放大器的频率特性
高频谐振放大器
2. 提高放大器稳定性的方法 为了提高放大器的稳定性,通常从两个方面入手,一 是从晶体管本身想办法,减小其反向传输导纳Yre,Yre的大
小主要取决于Cb′c,选择管子时尽可能选择Cb′c小的管子,
使其容抗增大,反馈作用减弱。二是从电路上设法消除晶 体管的反向作用,使它单向化,具体方法有中和法和失配 法。
式中, ξ为广义失谐,ξ=2QΔω/ω0。设多级放大器各回路的 带宽及Q值相同,即α相同,则有n个回路的多级放大器的 归一化频率特性为
高频谐振放大器
对高频小信号放大器的主要要求是: (1) 增益要高,也就是放大量要大。例如,用于各种 接收机中的中频放大器,其电压放大倍数可达104~105, 即电压增益为80~100 dB, 通常要靠多级放大器才能实现。 (2) 频率选择性要好。选择性就是描述选择所需信号 和抑制无用信号的能力,这是靠选频电路完成的,放大器 的频带宽度和矩形系数是衡量选择性的两个重要参数。
图3-3是图3-1所示高频小信号放大器的高频等效电路,
图中将晶体管用Y参数等效电路进行了等效,信号源用电
流源 IS 表示, YS 是电流源的内导纳,负载导为 YL ,
它包括谐振回路的导纳和负载电阻RL的等效导纳。忽略 管子内部的反馈,即令Yre =0, 由图3-3可得
Ib IS YSUb
(3-6a)
作在窄带,晶体管可以用Y参数等效。由图3-2可以得到晶 体管Y参数等效电路的Y参数方程
Ib YieUb YreUc Ic YfeUb YoeUc
(3-5a) (3-5b)
高频谐振放大器
图 3-2 晶体三极管等效电路 (a) 混Π等效电路; (b)Y参数等效电路
谐振放大器的稳定性分析终结版
目录摘要 (1)第一章谐振 (2)第一节谐振定义 (2)第二节谐振回路 (2)一串联谐振 (3)二并联谐振 (3)第二章谐振放大器电路 (4)第三章工作稳定性 (5)第四章谐振放大器工作不稳定的原因 (9)第一节失配法 (10)第二节中和法 (12)第三节减少噪音系数与干扰 (15)心得体会 (16)参考文献 (17)摘要用LC谐振回路作为选频网络构成的选频放大器称为谐振放大器或调谐放大器,其用来从众多的微弱信号中,选出有用信号加以放大并对其他无用频率信号予以抑制,它广泛应用于通信设备的接收机中。
由于谐振放大器大多采用晶体管作为放大器件,而晶体管集电极和基极,其值虽然很小(只有几个PF),但高频工作时仍能之间存在结电容Cbe使放大器输出和输入之间形成反馈通路(称为内反馈),再加上谐振放大器中LC谐振回路阻抗的大小及性质随频率变化剧烈,使得内反馈也随频率而剧烈变化,致使谐振放大器工作不稳定。
一般情况下,内反馈会使谐振放大器的增益频率特性曲线变形,增益、通频带和选频性发生变化,严重时反馈某个频率上满足自激条件,放大器产生自激振荡,即失去放大性能,不能正常工作。
本设计针对谐振放大器的稳定性做了详细分析,给出了克服自激振荡的方式,并加以说明。
关键词:谐振放大器;稳定性:自激振荡。
第一章谐振第一节谐振定义所谓谐振,按电路理论,它是正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感或电容串联电路上。
当正弦频率为某一值时,容抗与感抗相等,电路的阻抗为零,电路电流达到无穷大;如果正弦电压加在电感和电容并联电路上,当正弦电压频率为某一值时,电路的总导纳为零,电感、电容元件上电压为无穷大。
前者称为串联谐振,后者称为并联谐振。
谐振的现象是电流增大和电压减小,越接近谐振中心,电流表电压表功率表转动变化快,但是和短路得区别是不会出现零序量。
电学谐振指的是电磁学物理量的强度在一个中值上下进行波动,也是类似运动学的谐振。
第二节谐振回路由电感L和电容C组成的,可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路,统称为谐振电路。
调谐放大器的稳定性.课件
调谐放大器的实际案例分析
案例一
调谐放大器在无线通信中的应用
案例二
调谐放大器在雷达系统中的应用
案例三
调谐放大器在音频处理系统中的应用
06 结论
本课程的主要内容回顾
课件的背景和意义
介绍了课件在教育领域中的重要性和 应用场景,以及课件制作技术的发展 历程。
课件制作流程
详细介绍了课件制作的基本流程,包 括需求分析、教学设计、素材准备、 课件制作和测试评估等环节。
器。
因此,在设计和应用调谐放大器 时,必须充分考虑其稳定性,采 取有效的措施来提高其稳定性。
课程目标与大纲概览
掌握调谐放大器的基本原理、分类和 性能指标。
掌握调谐放大器的稳定性分析和提高 稳定性的方法。
学习调谐放大器的设计方法和实现技 术,包括电路设计、元件选择、匹配 网络设计等。
学习调谐放大器的应用实例和实际应 用技巧,包括在通信、雷达、电子对 抗和广播电视等领域的应用。
课件制作工具
介绍了多种课件制作工具及其优缺点 ,包括PowerPoint、Flash、 Authorware等。
优秀课件案例分析
通过分析优秀课件的案例,探讨了课 件设计的原则、技巧和实现方法。
对未来研究的展望
人工智能与课件制作的结合
探讨如何利用人工智能技术提高课件制作的效率和智能化水平。
移动学习与微课程的发展
调谐放大器在雷达系统中的应用
目标检测
01
调谐放大器能够放大特定频率的回波信号,提高雷达对目标的
检测精度和距离。
速度分辨率
02
调谐放大器可以用于多普勒雷达中,通过对回波信号的频率分
析,实现对目标速度的精确测量。
抗干扰能力
单调谐回路谐振放大器课件
目录
CONTENTS
引言单调谐回路谐振放大器的基本原理单调谐回路谐振放大器的设计单调谐回路谐振放大器的应用实验与操作课程总结与展望
引言
单调谐回路谐振放大器是电子技术领域中的重要组成部分,随着电子技术的发展,其在通信、雷达、导航等领域的应用越来越广泛。
为了更好地理解和应用单调谐回路谐振放大器,学习者需要具备一定的电子技术和电路分析基础。
单调谐回路谐振放大器的应用
单调谐回路谐振放大器在通信系统中用于信号的放大,确保信号传输的稳定性和可靠性。
通信系统
雷达系统
电子对抗
在雷达系统中,单调谐回路谐振放大器常用于发射和接收信号的放大,提高雷达的探测精度和距离。
在军事领域的电子对抗中,单调谐回路谐振放大器用于增强特定频率的信号,干扰敌方电子设备。
根据工作频率和带宽要求,设计合适的单调谐回路,包括电感、电容和电阻的参数。
为了实现最佳的输入输出匹配,需要设计合适的匹配网络。
设计一个增益为20dB,带宽为1MHz的单调谐回路谐振放大器:选择合适的晶体管(如硅NPN晶体管),设计电感值为10uH,电容值为0.1uF的单调谐回路,以及合适的匹配网络。
通频带
放大器抑制不需要频率信号的能力,反映了放大器的抗干扰性能。
选择性
放大器在工作过程中保持性能稳定的能力,反映了放大器的可靠性。
稳定性
单调谐回路谐振放大器的设计
首先需要明确放大器的增益、带宽、输入输出阻抗等规格。
确定放大器规格
选择晶体管
设计单调谐回路
匹配网络设计
根据放大器规格,选择合适的晶体管型号和参数。
输入信号源
单调谐回路
晶体管放大器
负载电阻
第四章高频功率放大器
P0
P=
P0
P0+PC
集电极效率:
可见,提高效率ηc的关键是减小集电极耗散功率Pc。
集电极耗散功率PC的计算式为:
可见,减小Pc的方法有三种: 减小半流通角θc。 在2 θc内,iC最大时,vCE最小。 在2 θc内之外, 虽然vCE最大,但iC=0。
由谐振功率放大器中各部分电压与电流的波形可知,iC于vCE正好满足上述几个条件。此即丙类谐振功率放大器效率高的原因。
(2)过压状态:集电极最大点电流正好位于临界线左方饱和区。 此时,c较高(弱过压状态最高);负载阻抗变化时,vCE 基本不变;用于发射机中间级。
(3)欠压状态:集电极最大点电流正好位于临界线右放大区。 Po较小; c较低;PC大;输出电压不稳定;很少采用, 基极调幅电路工作于此状态。
解:1.根据右图可求 根据
,可求得
∴ 晶体管安全工作
4. 求交流电压的振幅
5. 求各功率与效率
∴ 晶体管安全工作
6. 激励(输入)功率
例4. 3 某高频功率放大器工作在临界状态,已知其工作频率f=520MHz,电源电压VCC=25v,集电极电压利用系数ξ=0.8,输入激励信号电压的幅度Vbm =6v,回路谐振阻抗RP=50Ω,放大器的效率ηC=75%。求(1) Vcm 、Icm1、输出功率Po、集电极直流能源P=及集电极功耗PC. (2) 当激励电压Vbm增加时,放大器过渡到何种工作状态?当负载阻抗Rp增 加时,放大器由临界状态过渡到何种工作状态?
§4.1 概述
§4.2 谐振功率放大器的工作原理
由上堂课折线化分析法可知:
由于晶体管基极偏置电压为负值,在输入信号的一个周期内,晶体管的导通时间小于半个周期。因此,工作于丙类工作状态。晶体管的集电极电流是一个脉冲电流串,产生了严重的非线性失真。
实验一_高频小信号调谐放大器实验报告
本科生实验报告实验课程高频电路实验学院名称信科院专业名称物联网工程学生姓名刘鑫学生学号201313060108指导教师陈川实验地点6C1001实验成绩二〇年月二〇年月高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1.掌握小信号调谐放大器的基本工作原理;2.掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算;3.了解高频小信号放大器动态范围的测试方法;二、实验仪器与设备高频电子线路综合实验箱;扫频仪;高频信号发生器;双踪示波器三、实验原理(一)单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1所示。
该电路由晶体管Q1、选频回路T1二部分组成。
它不仅对高频小信号放大,而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率f S=12MHz。
基极偏置电阻R A1、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。
可变电阻W3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点,从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0,谐振电压放大倍数A v0,放大器的通频带BW及选择性(通常用矩形系数K r0.1来表示)等。
放大器各项性能指标及测量方法如下:1.谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率,对于图1-1所示电路(也是以下各项指标所对应电路),f0的表达式为∑=LCf π210式中,L 为调谐回路电感线圈的电感量;∑C为调谐回路的总电容,∑C的表达式为ie oe C P C P C C2221++=∑式中, C oe 为晶体管的输出电容;C ie 为晶体管的输入电容;P 1为初级线圈抽头系数;P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0的测量方法是:用扫频仪作为测量仪器,用扫频仪测出电路的幅频特性曲线,调变压器T 的磁芯,使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f 0。
2.电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时,所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。
高频实验报告实验二 单调谐高频小信号谐振放大器
单调谐高频小信号谐振放大器目录一、实验原理 (2)二、仿真分析 (8)2.1 实验一 (8)2.2 实验二 (14)三、单调谐放大电路设计实例 (22)3.1电路选择与参数计算 (23)3.1.1选定电路形式 (23)3.1.2设置静态工作点 (24)3.1.3谐振回路参数计算 (24)3.1.4确定耦合电容与高频滤波电容: (24)一、实验原理调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻,而是由 L 、C 组成的并联谐振回路,由于L 、C 并联谐振回路的阻抗随频率而变化,在谐振频率处、其阻抗是纯电阻,且达到最大值。
因此,用并联谐振回路作集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上具有最大的放大系数,稍离开此频率放大系数就迅速减小。
因此用这种放大器就可以只放大我们所需要的某些频率信号,而抑止不需要的信号或外界干扰信号。
正因如此,调谐放大器在无线电通讯等方面被广泛地用作高频和中频选频放大器。
调谐放大器的电路形式很多,但基本的电路单元只有两种:一种是单调谐放大器,一种是双调谐放大器。
这里先讨论单调谐放大器。
(—) 单调谐放大器的基本原理典型的单调谐放大器电路如图1.1所示。
图中R 1, R 2 是直流偏置电阻;LC 并联谐振回路为晶体管的集电极负载,R e 是为提高工作点的稳定性而接入的直流负反馈电阻, C b 和C e 是对信号频率的旁路电容。
输入信号V s ’经变压器耦合至晶体管发射结,放大后再由变压器耦合到外接负载R L ,C L 上。
为了减小晶体管输出导纳对回路的影响,晶体管T 1采用抽头接入。
L LV s ’图1.1高频小信号谐振放大器电路在低频电子电路中,我们经常采用混合π模型来描述晶体管。
把晶体管内部的物理过程用集中元器件RLC 表示。
用这种物理模型的方法所涉及到的物理等效电路就是所谓的π参数等效电路。
混合π 参数是晶体管物理参数,与频率无关,物理概念清楚。
但是由于输入输出相互牵制,在高频分析时不太方便。
南理工高频电子线路实验-小信号调谐实验报告
小信号调谐放大一、实验目的(1)掌握小信号调谐放大器的基本工作原理;(2)掌握谐振放大器电压增益、通频带和选择性的定义、测试及计算; (3)了解高频小信号放大器动态范围的测试方法;二、实验原理高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路,它的作用是放大信道中的高频小信号。
为使放大信号不失真,放大器必须工作在线性范围内。
高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路,选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载,或作为放大器与负载之间的匹配器。
高频小信号放大器电路主要由放大器与选频回路两部分构成。
用于放大的有源器件可以是半导体三极管,也可以是场效应管,电子管或者是集成运算放大器。
用于调谐的选频器件可以是LC 谐振回路,也可以是晶体滤波器,陶瓷滤波器,LC 集中滤波器,声表面波滤波器等。
本实验用三极管作为放大器件,LC 谐振回路作为选频器。
(1)单调谐放大器小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图1-1(a )所示。
该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。
它不仅对高频小信号进行放大,而且还有一定的选频作用。
本实验中输入信号的频率12s f MHZ 。
基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。
可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点,从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率0f ,谐振电压放大倍数VO A ,放大器的通频带BW 及选择性(通常用矩形系数0.1r K 来表示)等。
1-1a 1-1b谐振频率0f 的表达式为∑=LC f π210 ∑C 为调谐回路的总电容,L 为调谐回路电感线圈的电感量(2)双调谐放大器:双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。
双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。
其原理基本相同。
三、实验内容(1)调整晶体管的静态工作点:在不加输入信号时用万用表(直流电压测量档)测量电阻R4两端的电压(即V BQ )和R5两端的电压(即V EQ ),调整可调电阻W3,使V EQ =4.8V ,记下此时的V BQ 、V EQ ,并计算出此时的I EQ =V EQ /R5(R5=470Ω)。
《非谐振功率放大器》课件
非谐振振荡器在雷达系统中用于产生高频连 续波信号。
非谐振振荡器的设计考虑因素
1 频率范围
2 能耗
设计时需要考虑振荡器所需覆盖的频率范 围。
非谐振振荡器的能耗也是设计考虑的重要 因素。
3 稳定性
4 功率输出
振荡器的频率稳定性需要在设计中予以充 分考虑。
根据应用需求,需要合理设计振荡器的功 率输出。
非谐振振荡器
什么是非谐振振荡器?
非谐振振荡器是一种电路,它不以谐振频率振荡。不同于谐振振荡器,非谐振振荡器的频率可以变化。
非谐振振荡器的特点
1 灵活变频
非谐振振荡器的频率可以调节,具有灵活的应用性。
2 频率稳定性低
由于频率可变,非谐振振荡器的频率稳定性较差。
3 较高的功率输出
非谐振振荡器能够提供较高的功率输出。
非谐振振荡器的性能评估
频率稳定性
• 稳定性测试方法 • 要求和标准 • 测试结果分析
功率输出
• 功率测试方法 • 功率输出曲线 • 功率损耗分析
谐波扭曲
• 谐波测试方法 • 谐波补偿技术 • 谐波扭曲评估
非谐振振荡器的发展趋势
1
更高的频率范围
追求更大的可调频率范围,以满足不同应用需求。
2
提高频率稳定性
通过改进电路结构和控制技术,提高振荡器的频率稳定性。
3
降低能耗
研究新的能源控制策略,以减少非谐振振荡器的能耗。
非谐振振荡器的工作原理
非谐振振荡器利用反馈电路中的正反馈原理,在电路中产生自激振荡。
非谐பைடு நூலகம்振荡器的应用领域
通信系统
非谐振振荡器在无线通信系统中用于产生稳 定的射频信号。
科学研究
调谐放大器实验报告
高频实验一高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1.进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。
2.掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。
3.掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数(电压放大倍数,通频带,矩形系数)的测试方法。
4.熟练掌握multisim软件的使用方法,并能够通过仿真而了解到电路的一些特性以及各电路原件的作用二、实验仪器1.小信号调谐放大器实验板2.200MHz泰克双踪示波器(Tektronix TDS 2022B)3. 8808A FLUKE万用表4.220V市电接口5.EE1461高频信号源6.AT6011 频谱分析仪7.PC一台(附有multisim仿真软件)三、实验原理1.小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器的作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号进行放大。
所谓“小信号”,通常指输入信号电压一般在微伏 毫伏数量级附近,由于信号小,从而可以认为放大器工作在晶体管的线性范围内。
所谓“调谐”,主要是指放大器的集电极负载为调谐回路。
这种放大器对谐振频率f及附近频率的信号具有较强的放大作用,而对其它远离f的频率信号,放大作用很差。
高频小信号调谐放大器是我主要质量指标如下:1.增益:放大器输出电压与输入电压之比,用来表示高频小信号调谐放大器放大微弱信号的能力,即2.通频带:通常规定放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时,所对应的频率范围为高频放大器的通频带,用B0.7表示。
3.选择性:从含有各种不同频率的信号总和(有用和有害的)中选出有用信号排除有害(干扰)信号的能力,称为放大器的选择性。
衡量选择性的基本指标一般有两个:矩形系数和抑制比。
矩形系数通常用K0.1表示,它定义为,其中是指放大倍数下降至0.1处的带宽。
且矩形系数越小,选择性越好,其抑制邻近无用信号的能力就越强。
抑制比见末尾附录,此处略。
4.稳定性:指放大器的工作状态(直流偏置)、晶体管的参数、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。
并联谐振回路+阻抗变换+高频小信号放大器
0.99M 1M 1.01M
f
图2.11 例题图
第2章 通信信号的接收
6>并联谐振回路中的电流 并联回路谐振时,流过RP、C、L中的电流如下:
I RP (0 )
U RP
U GP
I s (0 )
I L (0 )
UU
j0L RP
RP
j 0 L
j
I
0 (0 )Q0
I C (0 )
若放大器是一个理想的无噪声线性网络,那么,噪声 系数
(N F)dB10lg(P P o i//P P n nio)10lg10dB
第2章 通信信号的接收
2.1. 谐振回路
2.1.1 并联谐振回路 信号源与电感线圈和电容器并联组成的电路,叫做LC并联
回路,如图2.4所示.图中与电感线圈L串联的电阻R代表 线圈的损耗,电容C的损耗不考虑.
第2章 通信信号的接收
U AB U Is Z
Is
( C R )2 ( C 1 )2
L
L
C 1
u arctan
L CR
L
U AB
U0
Is
L RC
IsRP
<2─6> <2─7> <2─8>
由此可见,在信号源电流Is一定的情况下,并联回路端电压 UAB的频率特性与阻抗频率特性相似,如图2.7所示.
第2章 通信信号的接收
A +
. Is
RP
C
L. U
- B
图2.6 并联振荡回路
U Um
第2章 通信信号的接收
图2.7 电压-频率特性曲线
第2章 通信信号的接收
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带有非旁路发射极电阻调谐放大器性能的研究
作者:李雪莹叶建芳董琳
来源:《微型电脑应用》2019年第01期
摘要:发射极电阻在稳定放大电路静态工作点中起着重要作用,但发射极电阻的引入会牺牲放大电路的增益,利用Multisim仿真软件强大快速的电路分析功能,同时创新地运用点测法得到非旁路电阻与电压增益及电压增益变化率间的关系,定量地研究分析单调谐放大电路发射极的电容旁路电阻和非旁路电阻阻值的最优配置,使得在兼顾放大电路静态工作点稳定性的同时,最大限度提高放大器电压增益。
关键词: Mulitisms13.0; 调谐放大器增益; 发射极电阻; 静态工作点
中图分类号: TN 722.5
文献标志码: A
Abstract: The emitter resistance plays an important role in stabilizing the static operating point of the amplifier circuit. However, the introduction of the emitter resistor will reduce the gain of the amplifier circuit. This paper uses the powerful circuit analysis function of Multisim simulation software to analyze the capacitance’s bypass and non-bypass resistance of the monotonic amplifier circui t emitter’s optimal configuration quantitatively. At the same time, the relationships between the non-bypass resistance and the voltage gain and the voltage gain change rate are obtained by using the dot measurement method creatively. While taking into account the stability of the static operating point of the amplifier circuit, at the same time, the amplifier voltage gain is maximized.
Key words: Multisim 13.0; Tuned amplifier; Emitter resistance; Static operating point
0 引言
调谐放大器是高频小信号放大器的一种,也是超外差式接收机的主要部分[1]。
在超外差式无线电接收机中作中频放大器用,主要用来选择和放大中频信号[2]。
本论文以仿真软件Mulistims13.0为基础,通过仿真探究放大器发射极电容旁路电阻和非旁路电阻作用及参数设置。
1 交互式Multisim13.0 仿真软件
NI Multisim 电路仿真软件是一款专门用于电子线路设计仿真的虚拟电子工作平台。
该软件平台将原理图输入、工业标准的SPICE仿真集成在同一环境中完成电路行为分析[3][4]。
其提供的元件库丰富全面,是高频电子线路设计分析中强大的工具。
同时虚拟仪器的使用给学生的分析工作提供了很大便利且缩短实验时间,减少大量元件的耗费[5]。
在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠,而且具有逼近真实电路的效果[6]。
2 电路设计及仿真模型的构建
设计的单调谐选频放大电路性能指标:
3 调谐放大器的仿真分析
3.1 发射极总电阻值的设置
发射极电阻由旁路电阻R4和非旁路电阻R5串联组成。
在平台中针对各参数对管压降VCE影响的灵敏度分析可知,发射极总电阻值对电路有很大影响[11],接下来,我们运用仿真来确定发射极两电阻阻值的最佳配比。
研究思路如图3所示。
发射极电阻R4对晶体管静态工作点有很大影响,从而影响到电路的输出波形,利用参数扫描中的瞬态分析得到当发射极非旁路电阻R5取值为0时,旁路电阻R4分别取0,1 kΩ,2 kΩ时的输出波形,仿真分析结果如图4所示。
由图可知当发射极电阻为0 Ω时输出波形幅值呈下降趋势,不稳定;当发射极电阻为1
kΩ,2 kΩ时输出波形相对稳定,且为1 kΩ时较2 kΩ时电压放大倍数大。
结合输出波形稳定性和电压放大倍数两个因素,可知发射极电阻选择1 kΩ比较合适。
其次考虑发射极电阻在于温度变化时在稳定静态工作点中的作用。
晶体管是一个温度敏感器件,温度对晶体管参数β、反向饱和电流ICEO以及发射结电压VCE的变化作用显著,从而引起电压放大倍数和输入电阻等动态参数的不稳定[12]。
选取合适的发射极电阻阻值使晶体管温度稳定性更佳极其重要。
利用Multisim平台中温度扫描分析可得到发射极电阻取1 kΩ时静态工作点随温度变化較小[11]。
综合参数扫描及温度扫描结果可知,发射极总阻值取1 kΩ时电路静态工作点稳定性最佳。
3.2 发射极两电阻对电压增益的影响
结合以上放大电路静态工作点稳定分析,接下来要考虑发射极两电阻对电路增益特性影响。
首先,利用平台中参数扫描功能,借控制变量法,探寻两电阻在电路中的作用。
一般非旁路电阻R5阻值很小,这里设为100 Ω,利用参数扫描分析对R4进行参数扫描,得到R”4为900 Ω,1 900 Ω,2 900 Ω时的幅频特性曲线如图5所示。
3.3 发射极电阻R4、R5阻值分配
由以上R4、R5总阻值及R4参数扫描分析可知,R4取980 Ω左右比较合理。
接下来论文就电压增益问题来定量探讨引入的非旁路电阻R5的合理取值。
共射放大器的晶体管输入阻抗很低,而小的晶体管输入电阻直接并接在谐振回路两端,会大大降低回路的谐振阻抗和Q值,降低谐振阻抗的后果是降低放大器的增益[1]。
本课题中电路输入电阻为:
在确保Au主要取决于R5及放大器有较大电压增益的前提下,对R5进行取值时,还要考虑发射极阻值对晶体管发射极内阻,即对电压增益的变化率的影响。
变化率越小代表电压放大倍数受发射极内阻的影响越小即稳定性越好。
通过改变发射极电阻R4改变发射极电流值继而得到不同的发射极内阻RBE的值,再由参数扫描得到R5取不同值时的电压放大倍数,利用公式ΔAu/ΔRBE計算得到电压增益与发射极内阻间的的变化率如表1所示。
4 总结
论文运用严谨的逻辑,定量且系统地阐述了发射极两电阻阻值配比问题。
首先考虑输出波形稳定性及静态工作点,运用Multisim中的瞬态分析及温度扫描功能,确立发射极最优总阻值;再考虑电压增益确立旁路电阻及非旁路电阻作用,便于定量分析。
最后考虑三极管内阻影响,创新地运用点测法绘制非旁路电阻与增益的关系及与电压增益变化率的关系,定量的得出发射极旁路电阻和非旁路电阻的阻值。
使电路工作在适当的电压增益下,同时一定程度上抵消发射极内阻对电压放大倍数的影响。
参考文献
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[12] 许敏丰. 基于神经网络的三极管温度特性模型研究[J]. 北京工商大学学报(自然科学版),2008(2):47-50.
(收稿日期: 2018.01.22)。