高频小信号放大器仿真电路解析
高频小信号调谐放大器的电路设计与仿真
课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目：1.高频小信号调谐放大器的电路设计与仿真2. 乘积型相位鉴频设计与仿真3. 高频谐振功率放大器设计与制作初始条件：对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.谐振频率：o f ＝10.7MHz ；谐振电压放大倍数：dB A VO 20≥，；通频带：MHz B w 17.0=；矩形系数：101.0≤r K 。
要求：放大器电路工作稳定，采用自耦变压器谐振输出回路2.电路的主要技术指标：输出功率Po ≥125mW ，工作中心频率fo=6MHz ， >65%， 已知：电源供电为12V ，负载电阻,RL=51Ω，晶体管用3DA1，其主要参数：Pcm=1W,Icm=750mA,VCES=1.5V,fT=70MHz,hfe ≥10，功率增益Ap ≥13dB （20倍）。
时间安排：第15周，安排任务（鉴3-204）第16周，仿真、实物设计（鉴主实验室）第17周，完成（答辩，提交报告，演示）指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日高频小信号谐振放大器 (3)1.设计任务 (3)2 .总体电路方框图 (3)3 单元电路设计 (4)3.1小信号放大电路 (4)3.2 选频网络 (5)4仿真结果 (6)5 实物制作与测试 (7)乘积型相位鉴频设计与仿真 (8)1.鉴频器概述 (8)2.鉴频器的主要参数 (8)2.1鉴频特性(曲线) (8)2.2鉴频器的主要参数 (9)3.鉴频方法 (9)3.1直接鉴频法 (9)3.2间接鉴频法 (10)3.2乘积型相位鉴频器原理说明 (10)4.乘积型相位鉴频器实验电路说明及仿真设计 (11)4.1乘积型相位鉴频器电路 (11)4.2仿真电路设计及结果分析 (12)5.MC1496鉴频电路的鉴频实物实验 (14)5.1鉴频电路的鉴频操作过程 (14)5.2鉴频特性曲线（S曲线）的测量方法 (15)高频功率放大器 (15)1.放大器电路分析 (15)2 谐振功率放大器的动态特性 (17)2.1谐振功放的三种工作状态 (17)2.2 谐振功率放大器的外部特性 (18)3单元电路的设计 (21)3.1确定功放的工作状态 (21)3.2基极偏置电路计算 (22)3.3计算谐振回路与耦合线圈的参数 (22)3.4电源去耦滤波元件选择 (23)4电路的安装与调试 (24)总结 (25)参考文献 (26)高频小信号谐振放大器1.设计任务设计一高频小信号谐振放大器，所设计电路的性能指标如下：谐振频率：o f＝10.7MHz,谐振电压放大倍数：dBA VO 20≥，通频带：MHzB w 17.0=，矩形系数：101.0≤r K 。
高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真分析
1课程名称： 高频电路原理实验名称：高频小信号放大器与高频功率放大器的仿真一、实验目的：1.进一步掌握高频小信号调谐放大器和高频功率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和高频功率放大器的调试方法。
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（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f S ＝12MHz 。
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f 0，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f 0称为放大器的谐振频率，对于图1-1（a ）所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f 0的表达式为∑=LC f 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 C 2221++=∑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，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。
小信号放大器-高频电子电路2.2.217页PPT
负载和回路之间采用了变
压器耦合，接入系数
p2
u54 u31
N1 N
晶体管集、射回路与振荡回路之间 采用抽头接入，接入系数
p1
u21 u31
N2 N
+3 5
+C
L
u31
2
+
4 yL u54
yie
yreuce
yfeube
yoeu21
-
1
-
-
二、放大器性能参数分析：
1 ． 放 大 器 输 入 导 纳 Y i ib
休息1 休息2
3 电压增益
解 法 一 ：
利用上述求解输入导
纳的方法，把振荡回 路折合到晶体管集电 极回路的等效电路
uou54p2u31
+
iS YS
yie
ube
yreuce
-
uceu21p1u31
有uo
p2 p1
uce
如 右 图 所 示 ：
uce
yfe yoeYL
ube
故 可 得Auu uo i
的 缺 点 。
休息1 休息2
二、多级单调谐放大器
若 单 级 放 大 器 的 增 益 不 能 满 足 要 求 ， 就 要 采 用 多 级 放 大 器 设 放 大 器 有 n级 ， 各 级 的 电 压 增 益 分 别 为 A u1,A u2,A u3 A un ，
则 总 电 压 增 益 A n为 ： A nA u 1A u2A u3 A un
1 2 直 高 流 e 频 偏 交 置 Y流 i电 e 等 路 效 电 YR 工 路 fee作 U为 ·R c点 e射 b1Y、 ， 极 oeR C 负 b Cb2、 反 为 C 馈 基 e偏 为 1e极 )置 旁 、分 1g电 路 压 o旁阻 电 式 4， 容 路偏 稳 。 置 电定 Y电 L静 容阻 态 ， ，耦
高频电路Multisim仿真实验一 高频小信号放大器
实验一 高频小信号放大器
一、 单调谐高频小信号放大器
图1.1 高频小信号放大器
1、 根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp ；
s rad CL w p /936.210580102001
1
612=⨯⨯⨯==--
2、 通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = ===
357
.0544.10I O v V V A 4.325 输入波形：
输出波形：
3、 利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电
压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v相应的图，根据图粗略计算出通频带。
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高频电路Multisim仿真实验二 高频功率放大仿真
实验二 高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示：(Q1选用元件Transistors 中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic（1）设输入信号的振幅为0.7V ，利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。
要设置起始时间与终止时间，和输出变量。
（2）将输入信号的振幅修改为1V ，用同样的设置，观察i c 的波形。
（提示：单击simulate 菜单中中analyses 选项下的transient analysis...命令，在弹出的对话框中设置。
在设置起始时间与终止时间不能过大，影响仿真速度。
例如设起始时间为0.03s ，终止时间设置为0.030005s 。
在output variables 页中设置输出节点变量时选择vv3#branch 即可）（3）根据原理图中的元件参数，计算负载中的选频网络的谐振频率ω0，以及该网络的品质因数Q L 。
根据各个电压值，计算此时的导通角θc 。
（提示根据余弦值查表得出）。
srad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==-- =Cθ87.80378.0299.61263000=⨯==Lw R Q L2、线性输出（1）要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。
注意：此时要改基极的反向偏置电压V2=1V，使功率管工作在临界状态。
同时为了提高选频能力，修改R1=30KΩ。
（2）正确连接示波器后，单击“仿真”按钮，观察输入与输出的波形；输入端波形：输出端波形:（3）读出输出电压的值并根据电路所给的参数值，计算输出功率P0，PD，ηC；输出电压：12V ；∑==RI V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = Dc P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性，将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容（400pF ），在电路中的输出端加一直流电流表。
当回路谐振时，记下电流表的读数，修改可变电容百分比，使回路处于失谐状态，通过示波器观察输出波形，并记下此时电流表的读数；谐振时，C=200pF ，此时电流为：-256.371输出波形为：将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA 。
高频小信号放大电路实验报告
高频小信号放大电路
一.实验目的
1.了解Multisim软件的各项功能，掌握其使用方法。
2.通过使用Multisim软件来仿真电路，掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。
3.了解负载对谐振回路的影响。
4.掌握高频小信号放大器动态范围的测试方法。
二.实验内容
1.并联谐振回路的演示仿真分析。
2.测试小信号放大器的静态工作状态。
3.观察放大器输出波形与谐振回路的关系。
4.测试放大器的幅频特性。
5.观察放大器的动态范围。
三.绘图
四.数据处理
<4>.动态数据分析：
增益计算公式：（2.）
幅频特性曲线：。
高频小信号放大器Multisim仿真及分析报告
高频小信号放大器Multisim仿真及分析报告高频电子线路讨论课报告高频小信号放大器小组编号: 组长: 小组成员:教务处 2021年 9月1目录第一章高频小信号放大器简介 ...................................................................3 1.1高频小信号放大器 .................................................................. ........... 3 1.2高频小信号放大器质量指标 ............................................................. 3 第二章 Multisim简介 .................................................................. ................. 4 第三章 Multisim仿真电路 .................................................................. ......... 5 第四章 Multisim仿真分析 .................................................................. ......... 6 4.1放大器输出 .................................................................. ....................... 6 4.2选频特性分析 .................................................................. ................... 8 4.3增益特性分析 .................................................................. .. (10)2第一章高频小信号放大器简介1.1高频小信号放大器高频小信号放大器指的是将频率高、幅度小的包含我们需要信息的信号进行幅度放大，以便以后的信号处理。
【精品】08-第二章——高频小信号放大器解析PPT课件
时容抗很大，可以认为开路。
5. 噪声系数------NF
NF(dB )10lgP Pssoi//P Pn no i
NFP P ssoi//P P n nio＝ 输 输 入 出 信 信 噪 噪 功 功 率 率 比 比
希望放大器本身产生的噪声越小越好，要求噪声系数接 近1。
混频器
中频小信号 放大器
本地振荡器
高频小信号调谐放大器组成框图
有源放大元件
选频网 络
晶体管 场效应管 集成运放
LC谐振
晶体、陶瓷、声表面波 等固体滤波器
第二章 高频小信号放大器
有源器件是什么？ 选频网络在哪？ 输入输出在哪？ 负载是什么？ 负载抽头有何意义？
第二章 高频小信号放大器
放大器 特点
工作频率高，中心频率几百KHz-几百MHz
用作接收机的高频放大器和中频放大器第二章高频小信号放大器高频小信号放大器本地振荡器中频小信号放大器混频器高频小信号调谐放大器组成框图晶体管场效应管集成运放lc谐振晶体陶瓷声表面波等固体滤波器第二章高频小信号放大器有源器件是什么
第二章 高频小信号放大器
2.1 概述
高频小信号调谐放大器 （high frequency small signal amplifiers）
第二章 高频小信号放大器
Ｙ参数法从测量和使用的角度出发, 把晶体管作为一个有 源线性双口网络, 用一组网络参数构成其等效电路。
优点：导出的表达式具有普遍意义, 分析测量方便。 缺点：网络参数与频率有关。由于高频小信号谐振放大 器相对频带较窄, 一般仅需考虑谐振频率附近的特性, 因 而采用这种分析方法较合适。
Ｙ参数方程就是其中的一组, 它是选取各端口的电压为自变量, 电流为应变量。 晶体管的高频小信号等效电路主要有两种表示方法：
高频小信号放大器的仿真研究
高频小信号放大器的仿真研究作者：叶玉杰来源：《东方教育》2016年第02期摘要：针对高频电路实验教学的特点，阐述了软件仿真研究的可行性和必要性。
并将Multisim 软件应用于高频小信号谐振放大器实验的仿真研究中，尤其是LC并联谐振回路的特性分析中。
研究表明Multisim软件平台克服了传统实验设备的不足，使实验更加灵活，也更有利于提高学生的自学能力和创新意识。
关键词：高频实验;Multisim;高频小信号放大器1.引言《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课，是理论和实践性都很强的课程。
传统的实验模式为使用高频试验箱，以功能模块的形式进行实验。
每个或几个模块可完成一个验证性的实验。
模块内部的电路已经搭建好，不能修改。
这样的高频实验箱只能进行验证性的实验，大大的限制了学生的创新性。
另外，传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题，浪费有限的实验课时间，影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点，然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究，最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能，在计算机上进行电子线路的实验，有着它独特的优势，它不受时间、地点、设备的限制。
通过Multisim的仿真，可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析各元器件参数变化对电路带来的影响和作用，通过仿真把理论和实践结合起来，从而加深学生对电路的认识。
第二章高频小信号放大电路案例PPT课件
1
2 n 1
f0
Qe
1
2 n 1 • BW0.7
由上述公式可知, ｎ级相同的单调谐放大器的总增益 比单级放大器的增益提高了, 而通频带比单级放大器的 通频带缩小了, 且级数越多, 频带越窄。增益和通频带的 矛盾是一个严重的问题。
例2.2 某中频放大器的通频带为６MHz, 现采用两级或三级相同的 单调谐放大器, 两种情况下对每一级放大器的通频带要求各是多少？
在晶体管集电极上接入电感，和放大器输出端等效 电容组成LC并联回路，可以提高放大器的上限截止频率。 也可以采用多个电感串联或并联接入方式进行补偿，展 宽频带。
四、可控增益放大器
在通信、导航、遥测遥控系统中, 由于受发射功率大小、 收发 距离远近、电波传播衰落等各种因素的影响, 接收机所接收的信号 强弱变化范围很大, 信号最强时与最弱时可相差几十分贝。如果接 收机增益不变, 则信号太强时会造成接收机饱和或阻塞, 而信号太 弱时又可能被丢失。因此, 必须采用可控增益控制电路, 使接收机 的增益随输入信号强弱而变化。 这是接收机中几乎不可缺少的辅 助电路。在发射机或其它电子设备中, 可控增益控制电路也有广泛 的应用。
A、中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路 （中和电路）, 以抵消晶体管内部参数ｙre的反馈作用。
B、失配法通过增大负载电导ＹL, 进而增大总回路电导, 使 输出电路严重失配, 输出电压相应减小, 从而反馈到输入端 的电流减小, 对输入端的影响也就减小。可见, 失配法是用 牺牲增益而换取电路的稳定。
1
fα定义为
a
的幅值下降到低频放大系数
α0的
2 时的频率。
三个高频参数之间的关系满足下列各式：
fT 0 f, f fT f
高频小信号单调谐放大器的仿真
高频小信号单调谐放大器的仿真
刘宏坤 朱锐
Multisim软件仿真测试
仿真单调谐放大器的分析要求
（1）测试单调谐放大器的电压放大倍数
（2）利用波特图示仪测试单调谐放大器的幅频特性和相 频特性。
（3）测试单调谐放大器的回路谐振曲线。
3.1动态Ui –U0曲线和电压放大倍数测试
（1）发射极电阻 R3上并联虚拟万用表，开启仿真开关， 调整 RP，使虚拟万用表指示１Ｖ左右，并保持静态电压 不变。
通频带：BW0.7 6.845MHz
电路放大倍数：
Au 2.367 / 0.0566 41.84
回路品质因数：
Q 10.7MHz / 6.845MHz 1.563
R3 2k
当 R3 2k 时
fH 13.504MHz
fL 8.633MHz
通频带：BW0.7 4.871MHz 电路放大倍数：
gm IEQ / UT
其中，gm 是晶体管的跨导，IEQ 是晶体管
的静态电流，UT 为热点压，约为26mV.
y fe 表示输入电压对输出电流的控制作用，决定晶体管的放大能力。 | y fe | 值越大，晶体管的放大作用也越强。
3.2 测试调谐放大器回路谐振曲线
恢复发射极电阻 R3 为 1k
3.2 测试调谐放大器回路谐振曲线
由于单调谐放大器在谐振时的电压放大倍数与y
关系，即与gm有直接的关系，而
fe
有直接
ICQ
I EQ
U EQ RE
gm IEQ / UT
因此在发射极静态电压不变时，改变发射极电阻大小，可 以改变跨导，进而改变输出电压的大小。在输入电压幅值 不变的情况下，发射极电阻越大，电压放大倍数越小，这 说明利用软件对单调谐回路放大器的电压放大倍数的仿真 结果与理论分析结果是一致的。
高频小信号放大电路分析
3、高频小信号放大器的质量指标
1)增益：（放大系数）
电压增益：AV
Vo Vi
功率增益：
AP
P0 Pi
分贝表示：AV
2)通频带：
20 log V0 Vi
Ap
10 log
Po Pi
放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时，所对
应的频率范围称为放大器的通频带，用B=2f 0.7表示。
2f 0.7也称为3分贝带宽。
AV
AP
AV 0
AP 0
1
0.7 2f0.7
1
2
0.5
f0
f f0
为什么要求通频带？
f 2f0.5
放大器所放大的一般都是已调制的信号，已调制的信号
都包含一定谱宽度，所以放大器必须有一定的通频带，让必
要的信号频谱分量通过放大器。
放大器的质量指标
1）电压指标
A V
V o V i
Ib
c Ic
a
+
yreVc
yoe
+
P1
Is
Vi
Ys
– yie1 YfeVi
C Vc
L
+
P2
– gp
gie2Vo
根据电压变比关系： V o p2V ab V ab V c p1
所以： A V
V o V i
p2 p1
Vc Vi
p2 y fe
p1yoe YL
Y参数等效电路与混合π等效电路参数的转换式
输入导纳
y ie
I1 V1
V2 0
Ybe 1 rbbYbe
高频小信号放大器Multisim仿真及分析(课堂PPT)
简易滤波
负载
5
输入输出波形显示
示波器 失真分析仪
6
瞬态分析
7
单调谐回路谐振放大器
f
0
2
1 LC
f0=9.19MHz
L=3uH
A v0v vo i 22..1 8 2 m9V V 8.5 13.2 8dB
8
交流信号分析
9
波特图
f0=9.07MHz AV0=43.6dB
小放
放大 器
2
高
频
电
磁
波
频率高
放大幅度
幅度小
放大功率
有干扰
选频特性
信号接收
高频小信 号放大
后续处理
作为对高频小信号的前端处理装置，需要高频小信号放 大器对接收到的微弱高频信号具有较好的增益特性，同
时也需要一定的选频特性抑制噪声等造成的干扰。
3
通频带 选择性 电压增益 功率增益
4
单调谐回路谐振放大器
高高小小放放频率高频小信号放大频率高幅度小有干扰后续处理放大幅度放大功率选频特性作为对高频小信号的前端处理装置需要高频小信号放大器对接收到的微弱高频信号具有较好的增益特性同时也需要一定的选频特性抑制噪声等造成的干扰
高频小信号放大器
——高频电子线路讨论课
小组成员： 班 级： 指导老师：
高
频率 高
幅 度 小
矩形系数 Kr0.1410213.15
单调谐
矩形系数 Kr0.1210219.95
从波特图中可以看到，该高频小信号放大器的中心 频率在8.919MHz，此时增益最大为41.047dB。
可见，理想状态下的计算在实际情况中可能会有偏 差，但给了我们十分重要的参考作用。