调谐小信号放大器分析设计方案与仿真

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小信号调谐放大器预习报告

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．实验内容

调谐放大器的频率特性如图所示。

图1-1 调谐放大器的频率特性

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。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。 二．单调谐放大器

共发射极单调谐放大器原理电路如图1-2所示。 放大倍数f

o f 1f K 0.7o K o K 2o

f ∆通频带f ∆2o f ∆2o f ∆

图1-2

图中晶体管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。C E 是R E 的旁路电容，C B 、C C 是输入、输出耦合电容，L 、C 是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q 值的影响，R C 是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q 值、带宽。

三．双调谐回路放大器

图中，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，且放大器工作于甲类状态，E C 为E R 的旁通电容，B C 和C C 为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：11L C 、组成了初级回路，22L C 、组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对12L L 、加以屏蔽），而是由电容3C 进行耦合，故称为电容耦合。

本次实验需做内容

1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；

2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；

3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；

4.用示波器观察放大器的动态范围；

5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。

三．实验步骤

1．画出单调谐和双调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？

2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。

3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？

4．总结由本实验所获得的体会。

实验报告

一．实验目的

1．掌握小信号调谐放大器的电路组成和工作原理。

2．了解调谐放大器性能指标的仿真方法。

3．理解电路元件参数对调谐放大器性能指标的影响。

二．实验原理（简述）

单调谐小信号放大器可以对高频小信号进行不失真的放大，其结构由放大部分和选频部分构成。放大部分通常由晶体管或场效应管等构成放大电路，LC 谐振回路作为晶体管集电极负载起到选频的作用，这是与低频小信号放大器电路结构上最主要的区别。调谐放大器具有选频滤波放大作用，当输入信号的频率与LC 回路的谐振频率相等时，LC 回路发生谐振，此时单调谐放大器增益达到最大。

单调谐小信号放大器的性能指标主要有增益，通频带B0.7和矩形系数K0.1，各项性能指标的定义如下：

1．增益

以电压增益Au 为例，指得是当单调谐放大器发生谐振时，所对应的电压放大倍数，即：

o u i =

U K U （1-1）

或者 o u i =20log

(dB)U K U （1-2） 或者

o b

=10log (dB)p P K P （1-3） Kp 是指功率增益，Po 是交流输出功率，Pb 是输入功率。

增益的大小，与所选用的晶体管型号、LC 谐振回路用的器件、品质因数、通频带等参数均有关。

2．通频带B 0.7

放大器的电压增益下降到最大值的 ( 下降-3dB ）倍时所对应的频率范围称为通频带，即图1-1中选频特性曲线0.7所对应的频带宽度。通频带也叫3dB 带宽，定义为：

B 0.7=f2-f1 （1-4）

图1-1 通频带

通频带B 0.7可表示为： 00.7f B Q

= （1-5） 其中，f 0是LC 谐振回路的谐振频率。通频带是与谐振频率f 0成正比，与品质因数Q 成反比。

3．矩形系数K 0.1

矩形系数为电压增益下降到最大值的0.1倍(下降-20dB)所对应的频率范围和0.7倍对应的频率范围之比，即

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0.121f f K f f -=- （1-6）

矩形系数衡量的是电路选择性的好坏。在理想情况下，K 0.1的值为1。因此，矩形系数的值越接近于1，说明电路的选择性越好。而单调谐小信号放大器矩形系数的值理论上约为9.96，选择性不是非常理想。

一．实验电路或仿真电路图

1.单调谐放大电路的仿真

2.双调谐放大电路的仿真

四．实验内容和相关实验参数

1．单调谐放大电路的仿真

已知单调谐小信号谐振放大器电路如图1-2所示。LC并联谐振回路作为集电极负载，起到选频和滤波的作用，要求该LC谐振回路的谐振频率f0为465KHz。试：

（1）画出仿真电路图；

（2）通过仿真，用示波器观察输入、输出电压波形，计算电路谐振时的电压增益Ku0；（3）利用波特仪观察放大电路的幅频特性，通过该特性计算谐振频率f0，通频带BW0.7，品质因数QL和矩形系数K0.1；

（4）改变负载R4的值，观察负载对电路性能的影响（通频带BW0.7，品质因数QL）；（5）改变信号源的频率，如当信号源频率为2f0、3f0、4f0，通过示波器观察输出电压波形的幅值变化，验证谐振电路的选频特性。

2．双调谐小信号谐振放大电路的仿真

双调谐放大电路如图1-3所示。微调可变电容C2和C8，使电路谐振在465KHz。

（1）画出仿真电路图；

（2）调节耦合电容C9的值，用波特仪观察放大电路幅频特性，记录下不同的耦合电容C9的值时波形的变化情况，并与单调谐放大电路的性能进行比较；

（3）通过示波器观察输入、输出电压波形，并求电压增益K u0。

五．实验结果或仿真结果（测量数据和实测波形）

1.单调谐小信号谐振放大器相关仿真结果