2级高频小信号放大器课程设计

辽宁工业大学

高频电子线路课程设计（论文）题目：2级高频小信号放大电路设计

学院：电子与信息工程学院

专业班级：通信081班

学号：080405023

学生姓名：徐倩

指导教师：牛芳琳

教师职称：讲师

起止时间：2011.7.2~10

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院教研室：通信教研室

目录

一、电路原理 (1)

1．电路原理及用途 (1)

2．主要技术指标 (2)

3、谐振放大器的稳定性 (2)

二、设计步骤和调试过程 (4)

1、总体设计电路 (4)

2、电路工作状态或元件参数的确定 (4)

3、仿真及仿真结果分析 (5)

三、结论及心得体会 (7)

参考资料 (8)

一、电路原理

1．电路原理及用途

简介：高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。所谓高频，是指被放大信号的频率在数百千赫至数百兆赫。由于频率高，放大器的晶体管的极间电容的作用不能忽略。小信号是指放大器的输入信号小，可以认为放大器的晶体管（或场效应管）是在线性范围内工作，这样就可以将晶体管（或场效应管）看成为线性元件，分析电路时可将其等效为二端口网络。

原理：高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。若输入

信号电压为t U u im i ωcos =，则输出电压t U A u im u o ωcos =，其中u A 为放大器的电压增益。输入信号为小信号电压，输出信号是通过谐振回路放大后的电压。

用途：高频调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以实际制作为基础，用LC 振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以实际制作为基础，用LC 振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。

分类：高频小信号放大器a ：按所放大信号的频谱宽窄可分为宽带放大器和窄带放大器；b ：按所用负载的性质可分为谐振放大器和非谐振放大器；c ：按电路形式分为：单级放大器、多级放大器；d ：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器。

2．主要技术指标

（1）电压增益与功率增益

电压增益（u A ）等于放大器输出电压与输入电压之比；而功率增益（p A ）等于放大器输出给负载的功率与输入功率之比。

（2）通频带

通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的1/2倍时所对应的频带宽度，常用

7.02f ∆来表示

（3）矩形系数

矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。而选择性是表示选取有用信号、抑制无用信号的能力。理想的频带放大器应该对通频带内的频谱分量有同样的放大能力，而对通频带以外的频谱分量要完全抑制，不予放大。所以，理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是，实际的放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异，矩形系数用来表示世纪

曲线形状接近理想矩形的程度，通常用1.0r K 来表示，其定义为：7

.01.01.0r 22f

f K ∆∆=，式

中7.02f ∆为放大器的通频带；1.02f ∆为放大器的电压增益下降至最大值的0.1倍时所对应的频带宽度。

（4）噪声系数

噪声系数是用来表征放大器的噪声性能好坏的一个参量。对于放大器来说，总是希望放大器本身产生的噪声越小越好，即要求噪声系数接近于1。 3、谐振放大器的稳定性

在实际运用中，晶体管存在着反向传输导纳fe y ，放大器的输出电压可通过晶体管的

re y 反向作用到输入端，引起输入电流变化，这种反馈作用将可能引起放大器产生自激振荡等不良后果。

放大器存在着稳定系数和稳定增益。稳定系数用S 表示，S 越大，则放大器越稳定；S=1为维持自激振荡的条件。对于一般放大器来说，S ≥5，就可以认为是稳定的。

而所谓稳定增益，是指晶体管不加任何稳定措施，而满足稳定系数S 的要求时，放大器工作于谐振频率的最大的电压增益。理论上，只要放大器的电压增益不大于12.52，在没有任何稳定措施的条件下，放大器是稳定的，即满足S 5的要求。

提高谐振放大器的稳定性的措施：由于fe y 的反馈作用，晶体管是一个双向器件。使晶体管fe y 的反馈作用消除的过程称为单向化。单向化的目的就是提高放大器的稳定性。单向化的方法有中和法和失配法两种。

所谓中和法，是在晶体管放大器的输出和输入之间引入一个附加的外部反馈电路，以抵消晶体管内部re y 的反馈作用。但是严格的中和很难达到。因晶体管的re y 是随频率变化的，所以，只能对一个频率点起到完全中和的作用。

失配法的实质是降低放大器的电压增益，以确保满足稳定的要求。可以选择合适的接入系数1p ，2p 或在谐振回路的两端并联阻尼电阻来实现降低电压增益。在实际运用中，较多的采用共射-共基级联放大器。由于后级共基晶体管的输入导纳较大，对于前级的共射晶体管来说，它是负载。大的负载导纳使电压增益低，但它仍有较大的电流增益。后级共基放大的电流增益小，电压增益大。组合后的放大器的总电压增益和功率增益都与单管共射放大电路差不多，但稳定性高。复合管的内部反馈很弱，放大器的工作稳定性提高了，而输出导纳也只有单管的几分之一。