中频放大器

摘要
中频放大器主要是将混频器输出的信号进行大幅度提升,以满足解
调电路的需要。

其主要质量指标有：电压增益Av、通频带
2f 、选择
7.0
性，即矩形系数
k、噪声系数。

对于中频放大器,不仅需要得到高的增
1.0r
益、好的选择性,还要有足够宽的通频带和良好的频率响应、大的动态范围等。

由于中频信号为单一的固定频率,其通频带可最大限度地做得很小,以提高相邻信道选择性。

在实际工程上,一般采用多级放大器,并使每级实现某一技术要求，就电路形式而言,第一级中频放大器多采用共发射极电路,多级晶体管单调谐回路级联的方式实现应有的增益，中频放大器总是位居变频（即混频）之后。

本课程设计所做图像中频放大器，选择通频带在6MHZ左右，其工作频率为38MHz，常用于电视机电路中，在电视机中采用的是集成调谐放大器，外接声表面波滤波器，构成调谐回路。

本设计将采用三级晶体管单调谐回路级联的方式，来实现对中频信号
60dB的放大，每一级的电路完全相同，固要求每级谐振电压放大倍数Avo ≥20dB.
1 设计方案原理图及单元电路解析
1.1 设计方案原理图
通过采用三级晶体管单调谐回路级联的方式，来实现对中频信号60dB的放大。

各级之间采用自耦变压器的耦合方式，每一级的电路完全相同，谐振电压放大倍数Avo≥20dB.
图1.1. 图像中频放大器原理图
1.2 单元电路解析
中频放大器属于高频小信号放大器，按照不同的标准，可以分为不同的类型。

按照器件的不同，可以分为晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器；按照调谐回路来分，可分为单调谐回路放大器，双调谐回路放大器等.
图1.2. 晶体管单调谐回路放大器
图中BG1为高频放大管，R1、R2为基极偏置电阻，R3为发射极电阻，C1为基极旁路电容，C2为发射极旁路电容，C3为槽路电容,C4为中和电容。

电路的特点是采用放大管集电极负载为LC调谐回路，利用调谐回路的选频特性，实现选频放大；当工作于谐振频率时，增益最大；失谐时，增益减少。

回路采用变压器接入方式，以减少晶体管输出电阻和负载对回路的影响，使回路有较好的选择性；同时，这种变压器
耦合方式还能较好的实现级间的阻抗匹配。

由于晶体管集电结电容c b C '的存在，会引起交流反馈而自激。

为抵消c b C '的反馈作用，在晶体管的输出端和输入端之间接一个电容C4，从而抵消晶体管的内部反馈，使放大器稳定工作。

2 单调谐中频放大器主要质量指标
2.1 电压增益Av
假如，放大器有 m 级，各级的电压增益分别为 A v1 、 A v2 、…
A vm ，则总增益 A m 是各级增益的乘积，即
A m = A v1 · A v2 … A vm (3-41)
如果多级放大器是由完全相同的单级放大器组成， 则 A m =
m 级相同的放大器级联时，它的谐振曲线可由下式表示 ：
它等于各单级谐振曲线的乘积。

所以级数愈多，谐振曲线愈尖锐。

这里采用三级完全相同的单级放大器，即m=3，要使总的增益
dB A v 60=，则每一级的电压增益应为
dB A V 201≥即10≥Av
由前面计算得到的参数可知，每一级的谐振电压增益为 1510
10
1.0210302)(2
3
3
21max =⨯⨯⨯=
---i o fe
vo g g y A
2.2 通频带7.02f ∆
对 m 级放大器而言，通频带的计算应满足下式 ：
解上式，可求得 m 级放大器的通频带 m f )2(7.0∆ 为
式中， 2 D f 0.7 为单级放大器的通频带， 称为带宽缩减因了，
它意味着，级数增加后，总通频带变窄的程度。

设计中采用三级单调谐放大，即m=3，总的通频带为6MHz ，则单 级的通频带
()MHz MHz f O f f m m L 125.061
22217.007
.0=≈-∆==∆
2.3 选择性，即矩形系数1.0r k
按矩形系数定义，当 时，求得 2 D f 0.7 。

对于多级而言求得
故 m 级单调谐回路放大器的矩形系数为
当m=3时，75.31
211003
13
11.0=--=
r K <10
3、设计任务技术指标及回路参数的确定
3.1设定设计任务的技术指标
电源电压 Vcc=12V 中心频率 f=38MHz 单级通频带 Bw=12MHz 总增益 Avm=60db
单级增益 Avo>=10db 级间变压器耦合，各级增益相同
3.1.1 根据技术指标，选取某高频小功率晶体管
图3.1.1共发射极直流通路
如上直流通路，晶体管工作于线性放大状态。

用小信号模型的方法可以简单确定其Q点为Vce=6V, Ie=2mA。

3.2 回路参数的确定
图3.2. 单调谐回路放大器
根据已知参数，
mS g ie 2.1=, pF C ie 12=; S g oe μ400= ,pF C oe 5.9=
并且
s rad f w /1039.2103814.32286⨯=⨯⨯⨯==π
可以求得输入导纳
mS j mS jwc g y ie ie ie 868.22.1+=+=
输出导纳
mS j mS jwc g y oe oe oe 27.24.0+=+=
设选取回路总电容uF C 200=∑,则回路电感为
H C w L μ881
2
0==
∑
由通频带为12MHz （单级），中心频率为38MHz 的技术指标，及
3
1238≈==w
l B f
Q
由此可求得并联到LC 回路上的总损耗电导为
S L
w Q G L p μ151
0≈=
'
又已知 gie=1.2mS goe=400uS 可求得在阻抗匹配时的初级抽头比为
137.02'
1
1==
=
oe
p
g G n
n p
初次级匝数比为
079.02'
2
2==
=
ie
P
g G n
n p
则根据电感的值可算出匝数n=200，进而求出和21,n n 。

匝4.27137.02001=⨯=n 匝8.15079.02002=⨯=n
将单调谐回路中的电路参数折算到LC 回路两端的等效电路为
pF pF C p C o o 18.05.9137.02
121'1=⨯== pF pF C p C i i 07.012079.0222
2
'2=⨯== F pF pF F C C C C i o μμ20007.018.0200'
2'1≈--=--=∑
高频电路中的耦合电容、旁路电容及高频滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，其值可以取0.01uF 到0.1 uF.
4 元件清单
5 心得体会
在接到图像中频放大器的设计任务书时，我就和我们小组积极展开讨论，大家针对设计原理和《电子线路设计指导》上的讲解进行分析,首先将课本上的设计思路和设计原理搞懂，在在课本设计基础上改进和优化自己的设计方案，在讨论分级放大问题，即按照任务书上的要求需要设定所要的放大增益，我们就关于如何晶体管选择放大电路，晶体管放大后经过几级放大以及对单调谐双调谐和LC 调谐回路的选择等问题展开了讨论，在讨论中大家共同思考各抒己见，真正体现了团队的力量。

之后，我到图书馆查阅相关资料，学习了很多有关电视机中图像中频放大部分的设计原理方案，并对高频电子线路课本上所学的各调谐回路做了更深入的理解。

通过这次课程设计，不仅可以巩固了所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

使我更加深刻体会了知识的学以致用。

在设计过程中，出现了错误，经过反复检查和纠错，并发现造成错误的原因。

设计中只有把所学的理论知识与实践相结合起来，最重要的是学会查阅更多的资料学培养自主学习的能力。

做完整个设计后，我对本次的设计内容有了很透彻的理解，尽管大家设计的总电路图都是大同小异，但在整个分析和理解过程中，我学到了很多知识，衷心的感谢老师和同学在这个过程中对我的帮助，使我在迷惑时茅塞顿开，并激励我在以后的学习生活中，要迎难而上，不断努力，懂得坚持。

参考文献
1、张肃文高频电子线路高等教育出版社,2004.11
2、李银华电子线路设计指导北京航空航天大学出社,
2005.6
3、李林和电视机原理与技术西安电子科技大学出版社
2004.7
4、康华光电子技术基础模拟部分高等教育出版社
2005.12
5、蔡杏山电视机原理与检修国防科技大学出版社
2003
附录。