LC谐振放大器的实验报告

LC谐振放大器设计报告

（D题）

内容摘要：

本文介绍了LC谐振放大器的设计原理，分析了有可能影响LC 谐振放大器的因素以及采取的针对性措施。在此设计中我们运用衰减器来减小输入电压的值进而方便了放大器电路的测量。中周电感和聚酯电容来提取频率为15MHz的波。用三极管来放大电路，并使用其他措施来减小电路误差。整个系统的-3dB带宽为300kHz。在较低的外部电压下，放大器电路的整体功耗很小。

关键词：LC谐振放大器衰减器中周电感

第一章绪论

1.1：设计任务

设计并制作一台LC谐振放大器。设计的大体示意图如下所示：

1.2：设计要求

1.2.1：基本要求

（1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频带与放大器相适应。

（2）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。（3）放大器使用3.6v稳压电源供电（电源自备）。最大不允许超过360mW，

尽可能减小功耗。

1.2.2：发挥部分

（1）在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于80dB。（2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1。

（3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC控制范围大于40dB。AGC控制范围为20lg(Vomin/Vimin)-20lg(Vomax/Vimax) (dB)。（4）其他。

附录：图二是LC谐振放大器的特性曲线，矩形系数Kr0.1=2Δf0.1/2Δf0.7

第二章方案的比较与论证

本系统主要有以下几个模块：自制电源衰减器LC谐振放大器等三大功能模块。

2.1自制电源模块：

方案一：线性稳压源。采用效率较高的串联电路，尤其是采用集成三端稳压器，输出电压波纹小，可靠性高，性价比高。可为后面的谐振放大电路提供不失真保障。

方案二：开关稳压电源。此方案效率高，但电路复杂，开关稳压

电源。但开关稳压源通常的频率在几十到几百KHz。和设计要求的谐波相差不多，极易对我们需要采取的谐波产生干扰。

在同等的自制电源的要求下，我们采用制作简单可靠性高的方案一。

2.2衰减器模块

采用П型衰减器模型，根据特性阻抗50Ω和衰减的40dB直接计算出精确地数据，此衰减器的结构简单，使用方便。精确度高。而且П型衰减器还可以起到如下作用：（1）、控制功率电平：在微波超外差接收机中对本振输出功率进行控制，获得最佳噪声系数和变频损耗，达到最佳接收效果。在微波接收机中，实现自动增益控制，改善动态范围。（2）去耦元件：作为振荡器与负载之间的去耦合元件。

2.3LC谐振放大器模块

方案一：采用AD603芯片作为放大器的核心芯片，输入端采用LC 谐振进行采波。然而，运放AD603的放大频带很宽，造成在放大过程中引入很多杂波。输出的信号里面就掺杂进去了杂波。此放大器就不符合设计的要求。

方案二：采用三极管和电感、电容等分立元件搭建LC谐振放大电路。在第一级放大时效果不错，但进行级联后，直接耦合的情况下，电路的放大倍数受到限制。信号极易失真。如要调试此类电路达到要求必须进行长时间的调试，而且电路不太稳定。故LC谐振放大器电路不采用此方案。

方案三：采用MC2833芯片和电阻，电容等元器件搭建放大器的核心，

电路简单而且所达到的效果很好。把失真控制的很好。而且由于采用MC2833芯片去搭建电路，应用了芯片内部的两个三极管而且芯片本身已经考虑了芯片内部两个三极管直接耦合后的零点漂移现象。所以采用此简洁、方便、有效的方案。

第三章主要单元的电路设计

(1)衰减器的电路：

(2)LC谐振放大器电路如下图所示：

图中的三极管我们采用MC2833.

MC2833的参数如下：

（1）电源电压范围较宽，为2.8V~~9.0V

（2）外接电子元件较少

（3）当电源电压为4.0V时，载频为166MHz是，最大频偏可达10KHz （4）调制灵敏度可达15Hz/mV

（5）输出最大功率为10nW(50Ω负载）

（6）低功耗电流（典型值为2.9mA）

（7）该芯片的极限参数如下表所示：

因为MC2833的频宽可达100MHz完全满足谐振频率15MHz的要求,而且芯片MC2833具有较高的性价比。

第四章系统调试

4.1硬件的调试：

4.1.1 衰减器的调试：

接通一个15MHz,Vpp为0.1v的正弦信号而后在输出端接上一个50Ω的电阻。在电阻两端接上电压表，测得其电压值为U1，Au=0.1/U1，其衰减量为20lgAu

4.1.2 LC放大器的调试测量：

还是在衰减器之前接上一个15MHZ，Vpp为0.1v的正弦信号，而后把衰减器和LC谐振放大器连接在一起。在谐振放大器后接上一个200Ω的负载电阻。测量负载电阻的两端电压和在示波器上的波形，观察是否发生了失真。

在一级和二级放大的输出端预留测试点，方便对放大电路进行调试和测量。

第五章指标测试

（1）单独测试衰减器模块：输入15MHZ、Vpp为1V的正弦信号在进行衰减器衰减后，转换为Vpp为10.2mV的15MHz的信号。所以衰减器的衰减量满足40dB±2dB。

（2）（2）？？？？

六实验总结：

本设计较好的完成了题目设计要求，完成了基本部分的全部内容以及部分发挥部分的内容。而且还可对LC谐振放大器进一步提高放大倍数。但由于时间的限制，不能把一些设计都实现。在本次设计中，我深切体会到了理论分析与实际动手能力相结合的重要性。在知识、团队合作和手动操作方面都有了长足的进步。也对以前学过的知识有了更深刻的理解。

参考书目：

黄丽亚杨恒新模拟电子技术基础机械工业出版社 2010年

高吉祥唐朝京大学生电子设计竞赛教程电子工业出版社 2010年