高频课设：高频放大器
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高频电子线路课程设计
题目： 高频放大器 班级： 2008级通信工程 姓名： 学号： 成绩：
1、 设计任务
要求设计一个调频电路中载波输入中的高频放大器（调谐放大 器），由LC单回路构成集电极的负载，调谐于放大器的中心频率。调 谐放大器的种类很多，按调谐回路分为单调谐、双调谐和参差调谐等放 大器；而按电路联接方式又可分为共射、共基、共集三种放大器。
界饱和，Uce<Ube时称为过饱和。 (3)、静态工作点的近似计算
Icq Ibq Uceq=Vcc-IcqRc (4)、电压增益
式中： n1、 n2 分别代表C4 、L1、C9与C5 、C10 、 L2组成的谐振回路 接入系数。但ξ=0时，则 广义失调量 KQL：式中K为耦合因子，QL为有载品质因素。对耦合 回路来讲，可分为临界耦合、强耦合及弱耦合。
也可以表示为：d=AV0/An 用分贝表示，则为
d(dB)=20lg(AV0/An) (8)、电路参数选择与元件作用
①、电路的元器件 信号源、电感、电容、电阻、三极管等。 ②、三级管的作用 直流电压源Vcc应大于Vbb，从而使电路满足放大的外部条件： 发
射结正向偏置，集电极反向偏置。改变可调电阻Rb，基极电流IB，集电 极电流Ic 和发射极电流IE都会发生变化，由测量结果可以得出以下结 论：
i、储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等 等。 上述中放电路结构简单，回路损耗小，调试方便，所以应用广 泛。但很难同时满足选择性和通频带两方面的要求，所以只能用在 要求不太高的收音机上。
(9)、工作稳定性 指在电源电压的变化或器件参数变化时，增益、同频带、选择性三
参数的稳定程度。一般的不稳定现象是增益的变化，中心频率偏移、通 频带变窄等，不稳定状态的极端情况是放大器自激，以致使放大器完全 不能工作。要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素 变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善 放大器的性能。5-3图为 对fn的抑制能力。
五、附录
设计电路总图如下：
Ib=0
发射结正向偏置，集电结反向偏置。 截止区
在放大区中，各条输出曲线比较平坦，近
0
5 10
Uce
似为水平线，且等间距。集电极电流和基
三极管输出特性曲
线
极电流体现放大作用，即
△Ic=△Ib
③ 饱和区：②是Ube>0,Ubc>0的区域。
发射结和集电结均正偏。在饱和区中，Ic基本上不随Ib而变化。在
饱和区，三极管失去放大作用，Ic≠Ib。当Uce=Ube，即Ucb=0时，称临
指放大电路增益由最大值下降3db时对应的频带宽度。它相当于 输入不变时，输出电压由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半时对 应的频带宽度，如图5—1所示。由于放大器放大的是已调信号，已调制 的信号都包含一定的频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带以便让 必要的信号中的频谱分量通过放大器。
BW= 与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路形式和回路的等效品 质因数QL。此外放大器的总通频带，随着级数的增加而变窄，并且通频 带越宽，放大器的增益越小。
Ic/mA
Ic=f（Uce）|Ib=常数
三极管的特性曲线划分为三个区：截止区、
放大区和饱和区。
4
100uA
① 截止区：是Ib≤0的区域。
80u百度文库 饱和区
放 大 器
Ib=0时，Ic=Iceo。硅管约等于1uA，
3
60uA
锗管约为几十～几百微安，两个发射结
2
40uA
和集电结都处于反向偏置。
1
20uA
② 放大区：是Ube>0,Ubc<0的区域。
>1 =1
<1 O
1 临界耦合的条件 η＝ 1,谐振曲线较平坦，在 （ 现最大峰值。此时 =
=0）处，出
2 强耦合条件 η＞1,谐振曲线出现双峰，两个双峰点位置在
此时 =
③ 弱耦合条件 η ＜1，调谐曲线在 （ =0）处出现峰值。此
时 =
并联谐振回路调谐在放大器的工作频率上，则放大器的增益就很 高；偏离这个频率放大器的放大作用就下降。可以测出的是 (5)、通频带
单调谐放大器实验框图如下：
输入信号 直流偏置电路 高频交流放大器
图中，直流偏置电路中包括基极分压式偏置电阻、发射机负反馈偏 置电阻和旁路电容。高频交流放大电路包括输入回路、晶体管、输出回 路（LC并联谐振回路，输出变压器和负载）。
2、 电路工作原理及设计说明
1、实验电路图
双调谐回路放大器具有较好的选择性、较宽的通频带，并能较好地 解决增益与通频带之间的矛盾，因而它被广泛地用于高增益、宽频带、 选择性要求高的场合。但双调谐回路放大器的调整较为困难。双调谐回 路放大器如图所示，图中由C3、C4、C5、C9、C10、L1、L2组成的双调 谐回路。 2、三极管输入输出特性 (1)、Uce>0时的输入特性
IE ＝ IB ＋ IC ( 符合克希荷夫电流定理）。 IC ≈ IB ×? （ ?称为电流放大系数，可表征三极管的电流放大 能力）。 △ IC ≈ △ IB ×?。 由上可见，三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。 ③、电感的作用 电感是用绝缘导线(例如漆包线,沙包线等)绕制而成的电磁感应元 件。 a.电感的作用：通直流组交流这是简单的说法，对交流信号进行隔 离，滤波或与电容器，电阻器等组成谐振电路。 b.调谐与选频电感的作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电 路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感 抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是 LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向，因此回 路总电流的感抗最小，电流量最大(指f=f0的交流信号)，所以LC谐振电 路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 ④、电容的作用 电容的基本工作原理就是充电放电， 当然还有整流、振荡以及其 它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和 夹在中 间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。电 容的用途非常多，主要有如下几种： a、隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 b、旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 c、耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下 一级电路。
一般说，采用双调谐回路的放大器，其频率响应在通频带内可以 做得较为平坦，在频带边缘上有更陡峭的截止。超外差接收机中的中 频放大器常采用双回路的调谐放大器。双调谐回路谐振放大器主要技 术指标：静态工作点、电压增益、通频带、矩形系数，将其与单调谐 回路谐振放大器进行比较，得到对同一输入信号而言，双调谐回路谐 振放大器比单调谐回路谐振放大器的电压增益有所增大、通频带显著 加宽、矩形系数明显改善，高频小信号放大器主要应用于接收机的高
仿真时的输入信号： 仿真后的输出信号：
3、 性能比较
1、对于双调谐回路放大器的谐振回路工作在谐振频率条件下，其 通频带比单调谐回路放大器的通频带宽，选频作用明显；
2、与单调谐回路放大器的最大谐振电压增益比较而言，在选用同 样的晶体管时，两者的电压增益完全一致，都是晶体管所能提供的最大 电压增益；
d、滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作 用。 e、温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善
电路的稳定性。 f、计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 g、调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 h、整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
当Uce>0时，这时电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集 电极、Uce>Ube，三极管处于放大状态。
当Uce≥1V是的输入特性具有实用意义。
Ib/uA
+ +
+ +
0
三极管的输入特性
IB UCE IC VCC Rb VBB
c e b RC
V
V
A
mA
UBE
三极管共射特性曲线测试电路
(2)、输出特性
(6)、谐振角频率
或、 (7)、选择性
放大器对通频带外干扰信号的衰减能力,有两种表征方法：其一， 用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏：
矩形系数Kr0.1定义为：Kr0.1=2△f0.1/(2△f0.7) 矩形系数Kr0.01定义为：Kr0.01=2△f0.01/(2△f0.7) 式中2△f0.2为相对电压增益（或相对电压输出幅度）下降到0.7时的频 带宽度，即放大器的通频带B；2△f0.1为相对电压增益下降到0.1时的 频带宽度。显然，理想矩形系数应为1，实际矩形系数均大于1。 双调谐回路谐振功率放大器的矩形系数： ①、频率带宽：Ao/Au=0.1 ②、给定相对插入损耗的通带带宽：2Δf0.7=BW 3.16 其二，用抑制比来说明对外带某一特定干扰频率fn信号抑制能力的大 小，其定义为中心频率上功率增益Kp(f0)与特定干扰频率fn上的功率增 益之比。
5、矩形系数：当给定相对插入损耗的通带带宽相同时，单调谐回 路的通频带比双调谐回路放大器的通频带窄，所以双调谐回路放大器的 矩形系数比单调谐回路放大器的矩形系数小；对于同一参考量而言，双 调谐回路放大器的矩形系数比单调谐回路放大器的矩形系数小5-6级。
四、总结
通过本次课程设计，使我对高频电子线路当中双调谐回路放大器和 单调谐回路放大器有更深的了解。
频放大器和中频放大器中，目的是对高频小信号进行线性放大。
二、高频放大器方案分析
由于单调谐放大器的频带较窄,选择性较差。优点是线路简单,调整 方便。通常当放大器的相对带宽B/ f 较小时(B/ f < 5 %) ,可以采用 这种线路。双调谐放大器具有较好的选择性和较宽的通频带。它由两级 调谐回路组成,分别称为初、次级回路,通过电容或电感耦合。其电路比 较复杂,调整比较困难。
(10)、噪声系数 放大器的噪声性能可用噪声系数NF表示 噪声系数=输入信号噪比/输出信号噪比 用数学公式表示为： NF=(Psi/P ni)/( Pso/P no) 其中NF越接近1越好 在多级放大器中，前两级的噪声对这整个放大器的噪声起决 定作
用，因此要求他的噪声系数应尽量小。
三、仿真电路
电路原理图：
3、功率增益：由双调谐回路的RF特性可得，与前面所学习的单调 谐回路的RF特性相比较而言，二者完全一样的，这是由于晶体管的最大 功率增益是一致的；
4、通频带与选择性：双调谐回路放大器在失谐较小的情况下，曲 线比单调谐回路放大器的谐振曲线平坦，当失谐较大时，曲线下降很 快，因此，双调谐回路放大器具有较宽的通频带；
题目： 高频放大器 班级： 2008级通信工程 姓名： 学号： 成绩：
1、 设计任务
要求设计一个调频电路中载波输入中的高频放大器（调谐放大 器），由LC单回路构成集电极的负载，调谐于放大器的中心频率。调 谐放大器的种类很多，按调谐回路分为单调谐、双调谐和参差调谐等放 大器；而按电路联接方式又可分为共射、共基、共集三种放大器。
界饱和，Uce<Ube时称为过饱和。 (3)、静态工作点的近似计算
Icq Ibq Uceq=Vcc-IcqRc (4)、电压增益
式中： n1、 n2 分别代表C4 、L1、C9与C5 、C10 、 L2组成的谐振回路 接入系数。但ξ=0时，则 广义失调量 KQL：式中K为耦合因子，QL为有载品质因素。对耦合 回路来讲，可分为临界耦合、强耦合及弱耦合。
也可以表示为：d=AV0/An 用分贝表示，则为
d(dB)=20lg(AV0/An) (8)、电路参数选择与元件作用
①、电路的元器件 信号源、电感、电容、电阻、三极管等。 ②、三级管的作用 直流电压源Vcc应大于Vbb，从而使电路满足放大的外部条件： 发
射结正向偏置，集电极反向偏置。改变可调电阻Rb，基极电流IB，集电 极电流Ic 和发射极电流IE都会发生变化，由测量结果可以得出以下结 论：
i、储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等 等。 上述中放电路结构简单，回路损耗小，调试方便，所以应用广 泛。但很难同时满足选择性和通频带两方面的要求，所以只能用在 要求不太高的收音机上。
(9)、工作稳定性 指在电源电压的变化或器件参数变化时，增益、同频带、选择性三
参数的稳定程度。一般的不稳定现象是增益的变化，中心频率偏移、通 频带变窄等，不稳定状态的极端情况是放大器自激，以致使放大器完全 不能工作。要求放大器的性能尽可能地不受温度、电源电压等外界因素 变化的影响，内部噪声要小，特别是不产生自激，加入负反馈可以改善 放大器的性能。5-3图为 对fn的抑制能力。
五、附录
设计电路总图如下：
Ib=0
发射结正向偏置，集电结反向偏置。 截止区
在放大区中，各条输出曲线比较平坦，近
0
5 10
Uce
似为水平线，且等间距。集电极电流和基
三极管输出特性曲
线
极电流体现放大作用，即
△Ic=△Ib
③ 饱和区：②是Ube>0,Ubc>0的区域。
发射结和集电结均正偏。在饱和区中，Ic基本上不随Ib而变化。在
饱和区，三极管失去放大作用，Ic≠Ib。当Uce=Ube，即Ucb=0时，称临
指放大电路增益由最大值下降3db时对应的频带宽度。它相当于 输入不变时，输出电压由最大值下降到0.707倍或功率下降到一半时对 应的频带宽度，如图5—1所示。由于放大器放大的是已调信号，已调制 的信号都包含一定的频谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带以便让 必要的信号中的频谱分量通过放大器。
BW= 与谐振回路相同，放大器的通频带决定于回路形式和回路的等效品 质因数QL。此外放大器的总通频带，随着级数的增加而变窄，并且通频 带越宽，放大器的增益越小。
Ic/mA
Ic=f（Uce）|Ib=常数
三极管的特性曲线划分为三个区：截止区、
放大区和饱和区。
4
100uA
① 截止区：是Ib≤0的区域。
80u百度文库 饱和区
放 大 器
Ib=0时，Ic=Iceo。硅管约等于1uA，
3
60uA
锗管约为几十～几百微安，两个发射结
2
40uA
和集电结都处于反向偏置。
1
20uA
② 放大区：是Ube>0,Ubc<0的区域。
>1 =1
<1 O
1 临界耦合的条件 η＝ 1,谐振曲线较平坦，在 （ 现最大峰值。此时 =
=0）处，出
2 强耦合条件 η＞1,谐振曲线出现双峰，两个双峰点位置在
此时 =
③ 弱耦合条件 η ＜1，调谐曲线在 （ =0）处出现峰值。此
时 =
并联谐振回路调谐在放大器的工作频率上，则放大器的增益就很 高；偏离这个频率放大器的放大作用就下降。可以测出的是 (5)、通频带
单调谐放大器实验框图如下：
输入信号 直流偏置电路 高频交流放大器
图中，直流偏置电路中包括基极分压式偏置电阻、发射机负反馈偏 置电阻和旁路电容。高频交流放大电路包括输入回路、晶体管、输出回 路（LC并联谐振回路，输出变压器和负载）。
2、 电路工作原理及设计说明
1、实验电路图
双调谐回路放大器具有较好的选择性、较宽的通频带，并能较好地 解决增益与通频带之间的矛盾，因而它被广泛地用于高增益、宽频带、 选择性要求高的场合。但双调谐回路放大器的调整较为困难。双调谐回 路放大器如图所示，图中由C3、C4、C5、C9、C10、L1、L2组成的双调 谐回路。 2、三极管输入输出特性 (1)、Uce>0时的输入特性
IE ＝ IB ＋ IC ( 符合克希荷夫电流定理）。 IC ≈ IB ×? （ ?称为电流放大系数，可表征三极管的电流放大 能力）。 △ IC ≈ △ IB ×?。 由上可见，三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。 ③、电感的作用 电感是用绝缘导线(例如漆包线,沙包线等)绕制而成的电磁感应元 件。 a.电感的作用：通直流组交流这是简单的说法，对交流信号进行隔 离，滤波或与电容器，电阻器等组成谐振电路。 b.调谐与选频电感的作用：电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电 路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感 抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容之间来回振荡，这就是 LC回路的谐振现象。谐振时由于电路的感抗与容抗等值又反向，因此回 路总电流的感抗最小，电流量最大(指f=f0的交流信号)，所以LC谐振电 路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。 ④、电容的作用 电容的基本工作原理就是充电放电， 当然还有整流、振荡以及其 它的作用。另外电容的结构非常简单，主要由两块正负电极和 夹在中 间的绝缘介质组成，所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的。电 容的用途非常多，主要有如下几种： a、隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 b、旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 c、耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下 一级电路。
一般说，采用双调谐回路的放大器，其频率响应在通频带内可以 做得较为平坦，在频带边缘上有更陡峭的截止。超外差接收机中的中 频放大器常采用双回路的调谐放大器。双调谐回路谐振放大器主要技 术指标：静态工作点、电压增益、通频带、矩形系数，将其与单调谐 回路谐振放大器进行比较，得到对同一输入信号而言，双调谐回路谐 振放大器比单调谐回路谐振放大器的电压增益有所增大、通频带显著 加宽、矩形系数明显改善，高频小信号放大器主要应用于接收机的高
仿真时的输入信号： 仿真后的输出信号：
3、 性能比较
1、对于双调谐回路放大器的谐振回路工作在谐振频率条件下，其 通频带比单调谐回路放大器的通频带宽，选频作用明显；
2、与单调谐回路放大器的最大谐振电压增益比较而言，在选用同 样的晶体管时，两者的电压增益完全一致，都是晶体管所能提供的最大 电压增益；
d、滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作 用。 e、温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善
电路的稳定性。 f、计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 g、调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 h、整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
当Uce>0时，这时电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集 电极、Uce>Ube，三极管处于放大状态。
当Uce≥1V是的输入特性具有实用意义。
Ib/uA
+ +
+ +
0
三极管的输入特性
IB UCE IC VCC Rb VBB
c e b RC
V
V
A
mA
UBE
三极管共射特性曲线测试电路
(2)、输出特性
(6)、谐振角频率
或、 (7)、选择性
放大器对通频带外干扰信号的衰减能力,有两种表征方法：其一， 用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏：
矩形系数Kr0.1定义为：Kr0.1=2△f0.1/(2△f0.7) 矩形系数Kr0.01定义为：Kr0.01=2△f0.01/(2△f0.7) 式中2△f0.2为相对电压增益（或相对电压输出幅度）下降到0.7时的频 带宽度，即放大器的通频带B；2△f0.1为相对电压增益下降到0.1时的 频带宽度。显然，理想矩形系数应为1，实际矩形系数均大于1。 双调谐回路谐振功率放大器的矩形系数： ①、频率带宽：Ao/Au=0.1 ②、给定相对插入损耗的通带带宽：2Δf0.7=BW 3.16 其二，用抑制比来说明对外带某一特定干扰频率fn信号抑制能力的大 小，其定义为中心频率上功率增益Kp(f0)与特定干扰频率fn上的功率增 益之比。
5、矩形系数：当给定相对插入损耗的通带带宽相同时，单调谐回 路的通频带比双调谐回路放大器的通频带窄，所以双调谐回路放大器的 矩形系数比单调谐回路放大器的矩形系数小；对于同一参考量而言，双 调谐回路放大器的矩形系数比单调谐回路放大器的矩形系数小5-6级。
四、总结
通过本次课程设计，使我对高频电子线路当中双调谐回路放大器和 单调谐回路放大器有更深的了解。
频放大器和中频放大器中，目的是对高频小信号进行线性放大。
二、高频放大器方案分析
由于单调谐放大器的频带较窄,选择性较差。优点是线路简单,调整 方便。通常当放大器的相对带宽B/ f 较小时(B/ f < 5 %) ,可以采用 这种线路。双调谐放大器具有较好的选择性和较宽的通频带。它由两级 调谐回路组成,分别称为初、次级回路,通过电容或电感耦合。其电路比 较复杂,调整比较困难。
(10)、噪声系数 放大器的噪声性能可用噪声系数NF表示 噪声系数=输入信号噪比/输出信号噪比 用数学公式表示为： NF=(Psi/P ni)/( Pso/P no) 其中NF越接近1越好 在多级放大器中，前两级的噪声对这整个放大器的噪声起决 定作
用，因此要求他的噪声系数应尽量小。
三、仿真电路
电路原理图：
3、功率增益：由双调谐回路的RF特性可得，与前面所学习的单调 谐回路的RF特性相比较而言，二者完全一样的，这是由于晶体管的最大 功率增益是一致的；
4、通频带与选择性：双调谐回路放大器在失谐较小的情况下，曲 线比单调谐回路放大器的谐振曲线平坦，当失谐较大时，曲线下降很 快，因此，双调谐回路放大器具有较宽的通频带；