关键词:
高频谐振小信号放大器(精选8篇)
篇1:高频谐振小信号放大器
高频小信号谐振放大器实训电路
高频小信号谐振放大器实训电路
高频小信号谐振放大器的输入、输出波形图 高频小信号谐振放大器实训电路
高频小信号谐振放大器的幅频特性曲线
篇2:高频谐振小信号放大器
设计题目:LC高频小信号放大器
院 系:机械与电子信息工程学院
专业班级:电子信息工程071121班
小组成员:赵培杰20121000181
张源林20121000136
裴生伟20121000291
肖曲林20121000182
指导老师:罗大鹏
日 期:2014年3月
ABSTRACT
High frequency signal resonance amplifier was widely used in telecommunications.Broadcasting equipment and so on.We can use, LC loop resonance frequency selective parallel resonant frequency amplifier , thus the particular signal.Transistor amplifier with voltage gain of emitter, output voltage and input voltage, frequency characteristics of the poor performance, suitable for low and middle level of multi-level amplifier circuit, using two levels of signal tuned circuit will original weak signal, and by using the LC 100 times parallel resonant circuit will be elected signal.The technical indexes of amplifier and test method, the impact of distribution parameters of the circumstances about circuit performance.Small signal resonance frequency amplifier, characterized by the main performance indexes, the harmonic resonance frequency and voltage magnification Av0 amplifier pass band BW and selective rectangular K1.0r coefficient usually.Keywords triode LC resonant quality factor pass band rectangular coefficient.摘 要
高频小信号谐振放大器在通信、广播等设备中有广泛的应用,可以利用三极管放大信号、LC并联谐振回路谐振选频,从而放大特定频率的信号。三极管共发射极放大具有电压增益大、输出电压与输出电压反相、低频性能差的特点,适用于高频和多级放大电路的中间级,利用两级单调谐电路将原始微弱信号放大100倍,并利用LC并联谐振回路将特定信号选出。表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标由谐振频率f0,谐振电压放大倍数AV0,放大器的通频带BW及选择性(矩形系数K1.0r)的计算。
关键词 三极管;LC;谐振;品质因数;通频带;矩形系数
本设计以理论分析为依据,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。
分工
赵培杰,主要参数计算及仿真实验
张源林,参数计算及报告制作
裴生伟,PPT制作及仿真实验
肖曲林,参数计算及PPT演讲
1电路设计方案
1.1 设计任务
设计一个高频小信号调谐放大器。要求 :
(1)谐振频率10.7mhz,谐振电压放大倍数>20db,带宽为1mhz(2)矩形系数<10,噪声系数<7db(3)输入、输出阻抗为50欧姆。
1.2 高频小信号放大器的特点
(1)频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz,故必须用选频网络。
(2)小信号信号较小故工作在线性范围内即工作在线形放大状态。
(3)采用谐振回路作负载,即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益,对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降,即具有选频放大作用。
1.4 电路原理图
根据上面各个具体环节的考虑设计出下面总体的电路:
2选用三极管
选取适用于高频放大的三极管,2N2222三极管 型号:2N2222A 封装:TO92 极性:NPN 主要参数:60V,0.8A,500mW,300MHZ,HFE=100~300,从参数可以知道需要放大的频率为10.7MHZ《300*0.2,即可以使用 又查表可知放大系数为50。
以下是从网上查的2N2222型三极管参数资料.3电路参数的设计
3.1 设置静态工作点
取
Ieq =1mA, Veq =1.5V, Vceq=7.5V, 则
Re=Veq/Ieq=1.5KΩ
Rb2=Vbq/(6Ibq)=18.3KΩ
Rb1=(Vcc-Vbq)*Rb2/Vbq=55.6KΩ
3.2 计算谐振回路参数
根据要求应由谐振频率选取电感L,中心频率f0=10.7MHz取电容为51pF 由公式
L=(1/2x3.14)2/C
得L=4uH 3.3计算输入回路的LC的值
Q=f0/bw=10.7/1=10.7;
设R1=800;Xl1=Xc1=R1/Q=77.7;C=1/(2*3.14*f0*77.7)=200pH;L=77.7/(2*3.14)=1.2uH;p1=R1/RS=0.25;
4仿真结果
从示波器可知与原信号反向放大
5心得体会
篇3:高频谐振功率放大器设计
高频功率放大器按其工作频带的宽窄来划分, 有窄带高频功率放大器和宽带功率放大器。窄带功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频回路作为输出负载, 故又称为谐振功率放大器。高频谐振功率放大器是通信系统发送装置的重要组成部分, 输出功率及效率是其重要的指标。本文重点研究了如何提高高频功率放大器输出功率和效率。
1电路设计
丙类功率放大电路优点在于其效率高达到80%, 所以适合作为主要的功率放大级。电路采用自偏压电路能够自动维持放大器的工作稳定。高频功率放大器电路如图1所示, 电路输出功率1W, 输出效率70%。
2提高输出功率与效率的关键问题分析
在高频功率放大电路中, 由于是最大可能的输出功率, 所以匹配相当重要。阻抗匹配反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系, 为了使信号和能量有效地传输, 必须使电路工作在阻抗匹配状态。在纯电阻电路中, 当负载电阻等于激励源内阻时, 则输出功率为最大, 这种工作状态称为匹配, 否则称为失配。当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时, 为使负载得到最大功率, 负载阻抗与内阻必须满足共扼关系, 即电阻成份相等, 电抗成份绝对值相等而符号相反, 这种匹配条件称为共扼匹配。尤其是最后一级的匹配, 对输出功率和效率影响很大。对于最后一级匹配, 可以先通过输出功率计算出等效负载电阻, 然后根据等效负载电阻进行匹配。
常见的匹配网络有L型、Π型、T型以及部分接入等匹配方法。部分接入需要电路Q>>1, 并且效果不是特别理想, 一般很少使用。L型匹配, 当输入、输出阻抗确定后, 其Q值为固定值, 不能根据需要进行改变, 在使用上受到一定的限制。使用更多的是Π型、T型匹配网络, 其Q值可以根据设计需要进行设定, 具有较好的灵活性, 但是, 理论计算较为麻烦, 为避免繁琐的计算推荐使用smith chart软件。
前级采用变压器匹配可以在很宽的频率范围内放大, 变压器线圈匝数不能太多, 否则损耗会比较大, 在这里取11:5, 而且磁芯要用损耗小的镍锌铁氧体材料。前级只是起放大电压作用, 由于变压器匹配调节不方便, 也可以使用LC谐振回路或L型、Π型、T型等匹配网络, 在匹配时调节可能会比较简单。
根据理论, 最佳导通角为θ=74°左右时, 效率比较高。当输出功率很小时, 可以利用三极管的导通压降作为, 在输出功率为200m W时, 效率比较高可以达到85%。但既要输出很大功率同时又要很高效率时, 这时需要采用基极馈电电路提供偏置。在发射极串接电阻Re这种方法, 虽然可以提供偏置但对放大倍数的影响很大, 所以舍弃了这种办法。这使得在输出功率较大时效率不是很高只能达到70%左右。
参考文献
[1]廖惜春.高频电子线路.北京:电子工业出版社.2010.2
[2]谢自美.电子线路设计.武汉:华中科技大学出版社.2000.7
篇4:高频谐振功率放大器的研究与分析
关键词:高频谐振功率放大器;工作状态;外部特性
1 高频谐振功率放大器工作原理
高频谐振功率放大器是采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器。高频谐振功率放大器的电路构成,除电源电路外,主要由晶体管、输入激励电路和输出谐振回路组成。
[ub]为输入交流信号,[EB]是基极偏置电压,调整[EB],可以改变放大器的导通角,使放大器工作在导通角[θ≤900]的丙类状态。[EC]是集电极电源电压。集电极外接LC并联谐振回路的功用是作放大器负载,实现滤波选频和阻抗匹配
2 高频谐振功率放大器工作状态
高频谐振功率放大器根据集电极电流是否进入饱和区可以分为欠压、临界和过压三种状态。当谐振功率放大器的静态工作点、输入信号、负载发生变化时,谐振功率放大器的工作状态也将发生变化。
当C点落在输出特性(对应UBEmax的那条)的放大区时,功放工作在欠压状态;当C点正好落在临界点上时,功放工作在临界状态;当C点落在饱和区时,功放工作在过压状态。
3 高频谐振功率放大器外部特性
3.1 谐振功率放大器的负载特性
负载特性是指当保持Ec、EB、Ubm不变而改变Re时,谐振功率放大器的电流Ic0、IC1M,电压Ucm,输出功率Po,集电极损耗功率PC,电源功率PE及集电极效率ηC随之变化的曲线。根据特性曲线随Re变化的分析可以看出,Re由小到大,功放的工作状态由欠压状态到临界,再进入过压状态。相应的集电极电流由余弦脉冲变为凹陷脉冲
3.2 谐振功率放大器的集电极调制特性
集电极调制特性是指当保持EB、Ubm、Re不变而改变Ec时,功率放大器电流IC0、IC1M,电压UCM以及功率、效率随之变化的曲线。当Ec由小增大时,UCEmin=Ec-Ucm也将由小增大,动特性曲线将随Ec的变化左右平移,由特性的饱和区向放大区移动,功放的工作状态由过压工作状态到临界,再进入到欠压状态,集电极电流ic波形从凹顶的脉冲变化到一完整的余弦脉冲。
3.3谐振功率放大器的基极调制特性
基极调制特性是指当Ec、Ubm、Re保持不变,仅改变EB时,功率放大器电流Ico、Ic1m,电压Ucm、功率以及效率的变化特性。当增大EB时,同时会引起0、icmax的增大,从而引起Ico、Ic1m、Ucm的增大。因为Ec不变,所以UCEmin=Ec-Ucm会减小,这样就会导致工作状态由欠压变到临界再进入过压状态。当进入过压状态以后,集电极电流脉冲的高度会有增加,但凹陷也会不断的加深,ic波形。
3.4 谐振功率放大器的放大特性
放大特性是指当Ec、EB、Re保持不变,仅Ubm变化时,功率放大器的电流Ico、Ic1m,电压Ucm、功率以及效率的变化特性。Ubm的变化对谐振功率放大器性能的影响与基极调制特性基本相似。Ubm波形及Ico、Ic1m、Ucm、Po、PE随Ubm的变化曲线如图3.4-1所示。由图可知,在欠压区域,输出电压振幅与输入电压振幅基本成正比,即电压增益近似为常数。我们可以利用这个特点,将谐振功率放大器用作放大器,因此称这组曲线为放大特性曲线。
3.5 谐振功率放大器的调谐特性
一般我们都会认为高频功放的负载回路处于谐振状态,因而呈现为一电阻RL,其实在实际使用时需要进行调谐,这是通过改变回路原件来实现的。功放的外部电流Ico、Ic1和电压Uc等随回路电容C的变化特性称为调谐特性。
当回路谐振时,阻抗最大,此时,电路中Ico、Icm1最小,而Ucm最大。当回路参数变化后,将使LC回路失谐,则使阻抗Zp的模值减小,根据负载特性可知,功放的工作状态将由临界向欠压状态或过压状态变化,此时Ico和Icm1要增大,而Ucm将下降。
当回路失谐时,无论是容性失谐还是感性失谐,阻抗的模值Zp要减小,而且会出现一幅角,工作状态也将发生变化。如图3.5-1所示。可以利用Ico或Icm1最小,或者利用Ucm最大来指示放大器的调谐。通常因Ico变化明显,又只用直流电流表,故采用Ico指示调谐的较多。
由此可见,高功放的回路失谐后直流输入功率Po=IcoEc将随Ico的增加而增加,而输出功率Pc=Icm1Ucmcosφ将主要因为因子cosφ而下降,因此失谐后集电极功耗Pc将迅速增加。这表明高频功放必须经常保持在谐振状态。
4 结束语
高频谐振功率放大器研究的主要问题就是如何提高效率,减小损耗及获得大的输出功率。高频谐振功率放大器在很多领域和方面都有应用,并且涉及到很多方面的知识点。它主要用于发射机的末级,将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。实际上也不仅仅应用于发射机中,高频加热装置,高频换流器,微波炉等许多电子设备中都有广泛的应用。
参考文献:
[1] 曾兴雯:高频电路原理与分析,西安电子科技大学出版社,2013.1,P74-P92
篇5:第一章小信号谐振放大器作业
2图示的单调谐回路谐振放大器.已知 f0=10.7MHz, BW0.7=500KHz, Avo=-100.回路空载品质因数Q0=60.三极管y参数同上题,试计算回路元件R, L, C的值。由相同三极管组成的同步调谐放大器,已知:f0=465KHz, gie=0.49ms,cie=142pf,goe=55us,coe=18pf, yfe=36.8ms,∮fe=0,yre=0.回路接入系数n1=0.35, n2=0.035, 等效电容Ce=200pf.(1)若回路Q0=80, 试求Qe=?
(2)求单级放大器的谐振电压增益Avo.由相同三极管组成的同步调谐放大器如图示,已知:f0=465KHz,gie=0.49ms,cie=140pf,goe=50us,coe=20pf, yfe=36.8ms,yre=0.中频变压器各引出端子如图所示,其中W12=35匝,W23=65匝,W45=3.5匝,回路空载品质因数Q0=100,等效电容Ce=200pf, <1>画出放大器的交流等效电路
篇6:高频小信号功率放大器
摘 要
在无线通信中,发射与接收的信号应当适合于空间传输。所以,被通信设备处理和传输的信号是经过调制处理过的高频信号。高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路,它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。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,从信号所含频谱来看,输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。高频小信号放大器广泛用于广播、电视、通信、测量仪器等设备中。它的主要功能是从接收的众多电信号中,选出有用信号并加以放大,同时对无用信号、干扰信号、噪声信号进行抑制,以提高接收信号的质量和抗干扰能力。关键词:通信;小信号;功率;放大器
Abstract
In wireless communications, launching and receiving the signal should be adapted to the transmission.Therefore, the communications equipment processing and transmission of the signal is modulated high-frequency signal processing.HF communications equipment is commonly used in small-signal amplifier circuit functions.it magnified hundreds kHz to several MHz frequency signal.High-frequency small-signal amplifier is the function of the high frequency signal is weak fidelity amplification from the content spectrum signal, the output signal after amplification of input signal spectrum and the spectrum are the same.Small-signal amplifier widely used in high-frequency radio, television, telecommunications, measuring instruments and other equipment.Its main function is to receive from the many signals, and to be elected useful signal amplification, the signal useless.signal, signal noise suppressor, to improve signal reception quality and anti-jamming capability.Key words: Communications;Small signal ;power;Amplifier
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
目 录
引言..........................................................................................................................................................1 1 理论知识............................................................................................................................................2 1.1 高频小信号功率放大器概述.........................................................................................................2 1.2基本性能指标..................................................................................................................................2 1.3 晶小信号放大器的有关知识.........................................................................................................3 1.3.1串并联谐振回路的特性......................................................................................................3 1.3.2串并联阻抗的等效互换......................................................................................................3 1.3.3并联谐振回路的耦合联结与接入系数..............................................................................4 2 电路的制作........................................................................................................................................7 2.1 电路原理图及说明:.....................................................................................................................7 2.2 放大器具体分析.............................................................................................................................7 2.2.1放大器的技术指标..............................................................................................................7 2.2.2 稳定性...............................................................................................................................10 2.3 PCB.................................................................................................................................................15 2.3.1PCB图..................................................................................................................................15 2.3.2高频PCB设计的布局布线................................................................................................15 3 调试..................................................................................................................................................16 3.1 调试...............................................................................................................................................16 结论........................................................................................................................................................16 谢 辞....................................................................................................................错误!未定义书签。参考文献................................................................................................................................................18 附 录....................................................................................................................................................19
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 1 页
共 19 页
引言
本文介绍的高频小信号功率放大器的设计制作电路,高频小信号放大器又称为小信号放谐振放大器。本制作主要功能是:这个电路是两级放大电路,输入信号:100mVpp输出负载:51Ω谐振电压放大倍数:AUO≧30dB,通频带带宽为4MHz。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 2 页
共 19 页 理论知识
1.1 高频小信号功率放大器概述
高频小信号放大器的功用就是放大各种无线电设备中的高频小信号,如常见的无线电接收机中高频和中频放大器。
高频:频率范围从几百kHz到几百MHz。
小信号:所用的非线性放大元件(如晶体管或场效应管)可近似看成线性元件,工作在线性范围,可等效成四端网络。高频小信号放大器的基本组成是:由“放大部分+选频滤波部分”按“级联”方式构成。
具体分为:先放大后选频,先选频后放大,以及选频、放大、再选频的三种基本模式。
放大部分的核心:晶体管、场效应管、集成运放或专用集成放大器等。
选频滤波部分的核心:LC谐振回路或固定滤波器。
1.2基本性能指标
高频小信号放大器的基本性能指标如下:
(1)增益
增益定义为放大器的输出信号电量与输入信号电量的比值,用A加下标(类似于低频放大器的增益)来表示。
图3-1(b)为一典型增益的幅频特性曲线。
(2)通频带
通频带定义为放大器的增益比最大增益下降3dB时的上限截止频率fH 与下限截止频率fL之差,用BW0.7 = fH-fL 表示。(3)选择性
选择性表示放大器对通频带以外的各种干扰信号及其噪声的滤除能力,或者说,从各种干扰中选出有用信号的能力。放大电路的选择性主要由选频电路来决定。衡量选择性的具体指标是矩形系数Kr0.1。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 3 页
共 19 页
(4)工作稳定性
这是指选频放大器中的非线性放大元器件的偏置,交流参数,以及其它电路元件参数发生变化时,电路性能(如增益、通频带、矩形系数等)的稳定程度。(5)噪声系数
与低频放大器一样,选频放大器的输出噪声也来源于输入端和放大电路本身。通常用信噪比来表示噪声对信号的影响,电路中某处信号功率与噪声功率之比称信噪比。信噪比越大,信号质量越好。
噪声系数是用来反映电路本身噪声大小的技术指标。其定义为输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值。噪声系数越接近于1,说明放大器的抗噪能力越强,输出信号的质量越好。
以上五项性能指标,相互间有联系也有矛盾。如增益和稳定性,通频带和选择性等。因此,应根据要求决定主次和取舍。1.3 晶小信号放大器的有关知识 1.3.1串并联谐振回路的特性
1.3.2串并联阻抗的等效互换 由图:
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 4 页
共 19 页
图 2-1 等效互换电路 可知
(2-2)得:
(2-3)根据品质因数的定义,串连电路的品质因数为
代入上式得
可见等效结果 Q 不变。即
若回路品质因数较高,由式(2-3)可得
(2-4)
(2-5)此时可得:串联电路转换为并联电路后,R2 为串联电路 r1 的 电路X1相同,保持不变。
1.3.3并联谐振回路的耦合联结与接入系数
当并连谐振回路作为放大器的负载时,其连接的方式将直接影响放大器的性能。一般来看直接接入是不适用的,因为晶体管的输出阻抗低,会降低谐振回路的品质因数Q。通常,多采用部分接入方式,以完成阻抗变换的要求。
倍,而X2与串联
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 5 页
共 19 页
我们定义:接入系数p为转换前的圈数(或容抗)与转换后的圈数(或容抗)的比值。由此定义我们分别可得:
(1)变压器耦合联接的变比关系
图 2-2 变压器耦合联接的变换 根据功率关系,故
(2-6)
根据变压器的电压变换关系,即
可得
(2-7)(2)自耦变压器耦合联接的变比关系
图 2-3 自耦变压器耦合联接的变换
上图是自耦变压器耦合联接形式,其变比关系的分析与变压器耦合相同。同理可得
(2-8)(3)双电容分压耦合联结的变比关系
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 6 页
共 19 页
图 2-4 双电容分压耦合联结的变换
其变比关系可以应用串并联等效互换的关系求得,首先将 Rl 与 2 组成的并联支路等效为串联支路。其中X不变 , 电阻 RLS 为
再将 R LS、C 1、C 2 组成的串联支路等效为并联支路。而电阻
又因为:
所以
(2-9)上面以电阻 R L 的等效变换推导了各种联结形式的变比关系。可以得到电阻转换通式为
(2-10)为了以后分析电路时运用方便,可将上述变化关系推广到电导、电抗、电流和电压源的等效变比关系上去,可得
(2-11)
利用上式可以很方便地进行各种变换,这对我们以后分析电路是非常有用的。同学们一定要理解和牢记。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 7 页
共 19 页 电路的制作
2.1 电路原理图及说明:
高频小信号谐振放大器是由放大电路(由晶体管、场效应管或集成电路组成)与选频电路(主要是LC谐振回路)组成,作用是将微小的高频信号进行线性放大,选出中心频率(输入信号对应)的信号,并滤除不需要的干扰频率信号。原理图如下:
L3330uFC3103R122KCT15-20PC2L522K3.3uFGNDGNDL2C92.2uF22KC4103GNDL4330uFC5103GNDGNDC6103C11100uFGNDJ21234CON4CT25-20PC10C8J312CON2100P4321CON4GNDR26.2KR333L6330uFR4101102T29018J1C1T19018102J4CON1C7103RL51GNDGNDGNDGNDGNDGND 本放大器由共发射极组态的晶体管和并联谐振回路组成,如图,其直流偏置由R1、R2、Re来实现,CT1,C2,L5和 CT2,C9,L2 分别组成L、C谐振回路。C7为高频旁路电容。若晶体管用y参数等效电路等效,信号源用Is和Ys等效。变压器次级的负载为下一级放大器的输入导纳Yie2。2.2 放大器具体分析 2.2.1放大器的技术指标
(1)电压增益 根据定义,由上图得
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 8 页
共 19 页
从等效关系可知
则
(2-26)放大器谐振时,对应的谐振频率为
(2-27)则
通常,在电路计算时,电压增益用其模表示,即
可表示为
(2)谐振曲线
放大器的谐振曲线是表示放大器的相对电压增益与输入信号频率的关系。
(2-28)由式(2-28)可得
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 9 页
共 19 页
对谐振放大器来讲,通常讨论的 f 与 f 0 相差不大,可认为 f 在 f 0 附近变化,则
(2-29)式中,令,称为一般失谐。,称为广义失谐。代入上式得
(2-30)取模得
(2-31)下图是谐振特性的两中表示形式 :
图2-11放大器的谐振特性(3)放大器的通频带 通频带的定义是
时所对应的
为放大器的通频带。根据定义得
则
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 10 页
共 19 页
故
(2-32)(4)放大器的矩形系数 矩形系数的定义是
其中,是
时所对应的频带宽度,即
故
根据矩形系数的定义得
(2-33)由此可以看出,单调谐回路放大器的矩形系数远大于1。也就是它的谐振曲线与矩形相差较远,选择性差。
2.2.2 稳定性
(1)谐振放大器存在不稳定的原因
前面分析电路曾假定晶体管的yre=0。但是,在实际运用中,晶体管存在着反向传输导纳yre,放大器的输出电压可通过晶体管的yre反向作用到输入端,引起输入电流的变化,这种反馈作用将可能引起放大器产生自激等不良后果。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 11 页
共 19 页
图2-12等效输入电路
由上图可见:输入导纳Yi为 Yi=yie+YF 其中,YF =gF+jbF为反馈导纳。负载导纳影响输入导纳,输入导纳影响负载导纳。值得注意的是,YF是频率的函数,在某些频率上,gF有可能为负值,还会使放大器自激振荡;bF使回路失谐,中心频率偏移。(2)放大器的稳定系数及稳定增益
①放大器的稳定系数
下图是调谐放大器的等效电路。当信号源提供输入电压后,通过晶体管得到,而
通过 y re 反馈到输入端得
图 2-13 调谐放大器等效电路
如果反馈电压在相位和幅度上Ui′与Ui相同,这就意味着放大器要产生自激振荡。现将Ui与Ui′的比值定义为稳定系数,即
(2-39)S 越大,放大器越稳定; S=1 为维持自激振荡的条件。
由于,Y s 是信号源的内导纳,它是有前级放大器的谐振回路等效而得,即
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 12 页
共 19 页
(2-40)式中,用幅值与相角表示
(2-41)其中
同理,输出回路也可用相同形式表示,即
(2-42)其中,通常,放大器的输入贿回路和输出回路相同,即,则,(2-43)根据相位相同的条件,可得
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 13 页
共 19 页
代入得
(2-44)②单级调谐放大器的稳定增益
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 要求时,放大器工作于谐振频率的最大电压增益。从图 2-9 所示等效电路可求得放大器的电压增益。设各级放大器的参数相同,且晶体管接入系数为 p 1,下级负载接入为 p 2,则单级电压增益为
由于各级参数相同,从输出电压 Uo 处向放大器输出端看,可认为其等效导纳为,故可得
于是
则
当回路谐振时,谐振电压为
故稳定电压增益为
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 14 页
共 19 页
(2-45)③提高谐振放大器稳定性的措施
由于yre的反馈作用,晶体管是一个双向器件。使晶体管的反馈作用消除的过程称为单向化,其目的是提高放大器的稳定性。单向化的方法有中和法和失配法。
(一)中和法
所谓中和,是在晶体管放大器的输出与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yre的反馈作用。
图 2-14 具有中和电路的放大器
应该注意的是,严格的中和很难达到。因晶体管的 yre 是随频率变化的。
(二)失配法
所谓失配是指信号源内阻不与晶体管的输入阻抗匹配,晶体管输出端的负载不与本级晶体管的输出阻抗匹配。
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。可以选用合适的接入系数p1、p2或在谐振回路两端并联阻尼电阻来实现降低电压增益。在实际运用中,较多的是采用共射-共基级联放大器,其等效电路如下:
图2-15共射-共基级联放大器
从图中可以看出,输入回路与晶体管采用部分接入,而输出回路与晶体管直接接入,这是由于共基晶体管输出电阻很大,不用部分接入。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 15 页
共 19 页
2.3 PCB 2.3.1PCB图 如下图:
2.3.2高频PCB设计的布局布线
(1)高频微波板的基本要求
① 基材 电讯工程师在设计时,已经根据实际阻抗的需要,选择了指定的介电常数、介质厚度、铜箔厚度,因此,在接受订单时,要认真核对,一定要满足设计要求。② 传输线制作精度要求 高频信号的传输,对于印制导线的特性阻抗要求十分严格,即对传输线的制作精度要求一般为±0.02mm(±0.01mm精度传的输线也很常见),传输线的边缘要非常整齐,微小的毛刺、缺口均不允许产生。
③ 镀层要求 高频微波板传输线的特性阻抗直接影响微波信号的传输质量。而特性阻抗的大小与铜箔的厚度有一定的关系,特别对于孔金属化的微波板,镀层厚度不仅影响总的铜箔厚度,而且影响蚀房刻后导线的精度,因此,镀层厚度的大小及均匀性,要严格控制。
④ 机械加工方面的要求 首先高频微波板的材料与印制板的环氧玻璃布材料在机加工方面有很大的不同;其次是高频微波板的加工精度比印制板的要求高很多,一般外形公差为±0.1mm(精度高的一般为±0.05mm或者为0~-0.1mm)。
⑤ 特性阻抗的要求 前面已经谈到了有关特性阻抗的内容,它是高频微波板最基本的要求,不能满足特性阻抗的要求,一切都是徒劳的。(2)高频微波板生产中应注意的问题
① 工程资料的处理:对客户的文件进行CAM处理时,一定要把握两方面的内容,一是要认真吃透传输线的制作精度要求;二是根据精度要求并结合本厂的制程能力,作出适当的工艺补偿。
② 下料:通常印制板下料均使用剪板机或自动开料机,但对于微波介质材料则不能一概而论,要根据不同的介质特性,而选择不同的下料方法,多以铣、割为主,以免影响材料的平整度以及板面的质量。
③ 钻孔:对于不同的介质材料,不仅钻孔的参数有所不同,而且对钻头的顶角、刃长、螺旋角等都有其特殊的要求,对于铝基、铜基的微波介质材料,钻孔时加工方式也有所
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 16 页
共 19 页
不同,以避免毛刺的产生。
④ 导通孔接地:一般情况下,导通孔采用化学沉铜的方法接地,化学沉铜时通常使用化学法或等离子法进行处理,从安全方面考虑,我们采用等离子法,效果很好;而对于铝基的微波介质材料,若使用通常的化学沉铜,有相当大的难度,一般建议采用金属导电材料灌孔接地的方法较为合适,但孔电阻一般小于20m?。
⑤ 图形转移:本工序是保证图形精度的一个重要工序。在选择光刻胶、湿膜、干膜等感光材料时,必须满足图形精度的要求;同时光刻机或曝光机的光源也必须满足制程的需要。
⑥ 蚀刻:本工序要严格控制蚀刻的工艺参数,如:蚀刻液各成份的含量、蚀刻液的温度、蚀刻速度等。确保导线边缘整齐,无毛刺、缺口,导线精度在公差要求的范围内。要切切实实做好这一点,需要细功夫,是非常必要的。
⑦ 涂镀:高频微波板导线上最后涂层一般有锡铅合金、锡铟合金、锡锶合金、银、金等。但以电镀纯金较为普遍。
⑧ 成形:高频微波板的成形与印制板一样,以数控铣为主。但铣削的方法对于不同的材料,是有很大区别的。金属基微波板的铣削需要使用中性冷却液进行冷却,而且铣削的参数也有相当大的差异。
总之,高频微波板的生产中,除了要注意以上的一些问题,还必须小心热风整平时锡缸温度、风压的大小及周转、装夹过程中的压痕和划伤。只有认真仔细地注意每一个环节,才能真正做出合格的产品来。调试
3.1 调试
调试时,可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求,有无虚焊点及线路间有无短路、断路。然后用万用表测试或通电检测,检查无误后,可通12V电压,在加入100mv,11.9MHZ(我个人的学号的后三位)的信号,先调节第一级的,使得其输出频率为11.9MHZ,在调节第二级的,最后使得输出电压大于2V以上,频率为11.9MHZ,这样就成功了。我这次做电路板运气比较好,接入电源和信号,随便调节一下就得了。
结论
次此设计不但复习巩固了三年来所学习的专业知识,而且让我门更进一步掌握我们的所学知识。此过程对我们的动手能力又有进一步的提高。首先掌握高频小信号放大器的电路组成、晶体管工作的内部物理机制、高频参数、高频等效电路、参数等效电路。其次掌握高频小信号放大器放大倍数、输入阻抗、出入阻抗的计算公式的推导与使用方法。再次掌握高频小信号放大器阻抗匹配、接入系数的概念与基本计算方法。所以次此设计将对我们以后的工作起到不可磨灭的作用。此次设计还让我明白了,做什么事情都要认真仔细,来不得半点马虎,此次制作达到了我预期的结果。
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 17 页
共 19 页
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 18 页
共 19 页
参考文献
[1] 沈伟慈.通信电路.西安电子科技大学出版社,2004 [2] 曾兴雯.高频电子线路.高等教育出版社,2004 [3] 懂尚斌.高频电子线路实验指导.武汉大学电子信息学院,2003 18
桂林电子科技大学课程设计(论文)报告用纸
第 19 页
共 19 页
附 录
正确使用电烙铁
1、选用合适的焊锡,应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。
2、助焊剂,用25%的松香溶解在75%的酒精(重量比)中作为助焊剂。
3、电烙铁使用前要上锡,具体方法是:将电烙铁烧热,待刚刚能熔化焊锡时,涂上助焊剂,再用焊锡均匀地涂在烙铁头上,使烙铁头均匀的吃上一层锡。
4、焊接方法,把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净,涂上助焊剂。用烙铁头沾取适量焊锡,接触焊点,待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后,电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一提离开焊点。
5、焊接时间不宜过长,否则容易烫坏元件,必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。
6、焊点应呈正弦波峰形状,表面应光亮圆滑,无锡刺,锡量适中。
7、焊接完成后,要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净,以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。
8、集成电路应最后焊接,电烙铁要可靠接地,或断电后利用余热焊接。或者使用集成电路专用插座,焊好插座后再把集成电路插上去。
篇7:小信号调谐放大器专题
课 程: 高频电子线路实验 实 验: 小信号调谐放大器 班 级: 09电信2班 姓 名: 林小龙 学 号: 20090662224
日 期: 年 月 日
一、实验目的
①通过实验进一步熟悉小信号调谐放大器的工作原理,初步了解工程估算的方法。②掌握调谐放大器的电压增益、选择性、通频带及动态范围的测试方法。③掌握使用频率特性测试仪调整小信号谐振放大器谐振特性的方法。
二、实验原理
小信号调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻,而是由LC组成的并联谐振回路,如图1-1所示。由于LC并联谐振回路的阻抗是随频率而变的,在谐振频率
处其阻抗是纯电阻,达到最大值。因此,用并联谐振回路作集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上具有最大的电压增益。稍离开此频率,电压增益迅速减小。我们用这种放大器可以放大所需要的某一频率范围的信号,而抑制不需要的信号或外界干扰信号。因此,调谐放大器在无线电通信系统中被广泛用作高频和中频放大器。
图1—1 小信号调谐放大器
三、实验电路
图1-1所示电路为实验电路,它是由共发射极组态的晶体管和并联谐振回路组成的单级单调谐放大器。
本实验电路要求完成单级调谐放大器的技术指标:中心频率f0=15MHz,通频带2△f0.7=4MHz,增益A>20dB,RL=1 kΩ。
电路主要元件参数:晶体管3DG6C,β=60,查手册知在f0=30MHz,IC=2mA,Vcc=9V条件下测得y参数为gie=2mS,Cie=12PF,goe=250μs,Coe=4pF,yfc=40mS,yre=350μS。如果工作条件发生变化,则上述参数值仅作为参考。要得到晶体管的y参数也可由混合π参数计算出y参数。中频变压器参数:L=4μH,Q0=100,P1=0.6,P2=0.3。回路电容C1=10PF,C2=(5~20)PF,在调谐过程中使用微调电容C2,调整中心频率。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc实现,电阻器W1为47kΩ,用于调整静态工作点。电路中的电容一般使用体积小的瓷片电容。
四、调谐放大器的调整与测试
首先应调整每一级所需的直流工作点。其调试方法与阻容耦合放大器相同。但要注意一点:在多级调谐放大器中,由于增益高,容易引起自激振荡。因此,在测试其直流工作点时,应先用示波器观察一下放大器的输出端是否有自激振荡波形。如果已经有自激振蔼,应先设法排除它,然后再测试其直流工作点。否则,所测数据就是不准确的。对于调谐放大器的频率特性、增益及动态范围的调整与测试,一般有两种方法:一种是逐点法;一种是扫频法。后者比较简单、直观。但由于其频标较粗,对于窄带调谐放大器难以精确测试。
(一)逐点法
所谓逐点法,就是以高频信号发生器为信号源,用示波器或电压表为测试仪器,直接接线如图1-4所示。
图1-4调谐放大器的测试电路
1.谐振频率的调试
将信号发生器的输出频率置于f=15MHz,输出电压Uo=10mv,Vcc=+12v,调可变电容器C2使回路谐振,即高频毫伏表的指示值达到最大,回路处于谐振状态。
对于多级单调谐放大器的谐振频率的调试,应该从末级开始,逐级向前进行调试。即先将信号源的输出电压加到末级放大器的基极,调节末级放大器调谐回路中的电感或电容,使输出电压达到最大。……如此推进到第一级后,就说明各级的谐振同路都基本上工作在所需的fo附近了。但由于各级之间存在着相互影响,因此当信号源输出电压加到第·级输入端后还应再反复调节各级调谐回路的电感或电容,使输出电压达到最大。
在调整过程中,应注意几点:第一,信号源输出幅度对末级应适当大些,越呈向前级推进,其输出幅度就应该相应减小。否则由于输入幅度过大而使放大器进入非线性状态,将使调谐不准。第二,当信号源输出端接到各级输入端时,应有隔直电容,否则信号源的接入会影响放大器的直流工作点。第三,在调谐回路的电感或电容时,最好采用绝缘材料做的改锥,以减小金属改锥对回路电感或电容的影响。
2.幅频特性的调试
当中心频率调整好后,就可测试放大器的频率特性了。在输出幅度不超过放大器线性动态范围的条件下,保持输入电压幅度不变,在谐振频率fo两旁逐点改变信号频率,用示波器或高频毫伏表测出相应的输出电压Uo,计算出各点的放大倍数Au,就可描出放大器的谐振曲线Au-f,如图1-5所示。从曲线上即可求出2△f0.7和2△f0.1。
若这些指标的测量值与设计值相差较远,应根据它们的表达式分析。例如放大倍数
Au0较小,可以通过调整静态工作点Ic,接入系数p1或更换β较大的晶体管,使Auo增加。如果2△f0.7窄了,可以通过调整阻尼电阻R使之变小,从而增加插入损耗使2△f0.7变宽。
由于分布参数的影响,放大器的各项技术指标满足要求后的元件参数与设计计算值有一定偏差。
采用逐点法测量,调整起来比较麻烦,花费的时间也比较多。因此目前采用最多的方法是扫频法,用BT-3频率特性测试仪测量回路的谐振曲线。
(二)扫频法
I.放大器的调谐
将BT-3频率特性测试仪提供的扫频信号用终端接有75Ω电阻的电缆加到单级放大器的输入端,检波探头接到末级的输出负载上,然后调节中心频率旋钮,屏幕上就可显示出放大器的谐振特性曲线。这时调节回路电容或回路电感,使谐振特性曲线在规定的中心频率上出现最大值。
多级单调谐放大器的调谐,要先调谐末级放大器的谐振回路,然后调前一级回路,使中心频率上出现的峰值增大。按此逐级向前推移。这种从后级调到前级的方法,可以减小后级回路参数通过晶体管内部反馈对前级回路的影响。实际上,这种影响是难免的,因此必须多次由后级向前级反复调谐。应注意的是各调谐回路调到同一频率时,放大器的增益不断提高,扫频信号必须相应减小,以防止放大器饱和。
2.增益的测量
参考第四章频率特性测试仪中有关增益的测量方法。
五、实验仪器
高频信号产生器
QF-1056
1台
双踪示波器
DOS-645B
1台
频率特性测试仪
BT-3
1台
超高频毫伏表
DA-36
1台
晶体管直流稳压电源
1台
万用表
1块 高频Q表
QBC-3
1台 无感起子
1把 小信号调谐放大器实验电路板
1块
六、实验内容
(一)单级单调谐放大器的调整与测试
①知图1-1为单调谐放大器的实验电路图。L=4μH,p1=0.6,p2=0.3,晶体管为3DG6C,Vcc=+12V,RL=1 KΩ
主要技术指标:中心频率fo=15 MHz,谐振电压放大倍数Au0≥20dB,通频带2△f0.7=4 MHz。
②拟定实验步骤。
③确定测量方法。
④测量主要技术指标‘
⑤实验分析与研究。
(二)两级单调谐放大器的调整与测试
①用两块如图1-1所示的单级单调谐放大器实验板组成两级单调谐放大器。
注意:把作为第一级放大器的输出负载RL取下,即第二级的输入阻抗为第一级的输出负载。
②主要技术指标:谐振频率fo=15MHz,谐振电压放大倍数Auo=40db,通频带2△f0.7=2.5MHz
③拟定实验步骤。
④确定测量方法。
⑤误差分析。
⑥电路的改进意见及本次实验中的收获体会。
七、实验研究与思考题
①回路的谐振频率fo与哪些参数有关?如何判断谐振回路处于谐振状态,用实验说明。
解:回路谐振频率主要和电容电感的大小有关,由于谐振实放大电路输出的增益应最大,故只要测出功率最大的频率即谐振频率。判断方法有两种:
1、用高频毫伏表观测Uo,当Uo得最大值时,并联谐振回路处于谐振状态;
2、用示波器监测Uo,当波形最大不失真时,并联谐振回路处于谐振状态。②为什么说提高电压放大倍数Auo时,通频带2△f0.7,会减小?可以采取哪些措施提高放大倍数Auo?可以采取哪些措施使2△f0.7加宽?实验结果如何? 解:因为AUP1P2YfeGT,要提高AV,则可适当增加接入系数,但因为接入系数过大导致GT增加,由BW0.7f0可知,GT增大,BW0.7减小,即带宽BW减小。GT③在调谐LC谐振回路时,对放大器的输入信号有何要求?如果输入信号过大会出现什么现象?
解:由AUP1P2YfeGT 知AV与输入信号大小无关。但由于UO的增大将可能超出小信号放大器的线形动态范围。引起信号失真,也会通过外部寄生耦合导致放大器工作不稳定。所以,输入信号不能太大,过大则引起信号失真和放大器工作不稳定。
④影响小信号调谐放大器稳定的因素(使放大器不稳定的因素)有哪些?如果实验中出现自激现象,采取什么措施解决? 解:有温度,电阻电容值,信号源等等。如果实验中出现自激现象可以使用:(1)中和法:
在晶体管的输出和输入端之间插入一个外加的反馈电路,使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。
外加的反馈电路克服自激
(2)失配法:
失配法一般采用共射——共基级联放大器实现,失配法是用牺牲增益换来提高放大器的稳定性。如下图:
篇8:高频谐振小信号放大器
高频小信号电路的教学从分析晶体管的高频小信号模型入手, 把完整的放大器结构看成双端口网络, 建立导纳矩阵的Y参数小信号模型, 在阻抗匹配部分采用的是电感抽头式电路与电容组成的谐振网络, 通过阻抗匹配的要求推导出接入系数的关系式, 但在常规教学中, 阻抗匹配只是用来推导接入系数, 并未做深入的解释, 学生对阻抗匹配概念比较模糊。笔者在教学中引入微波工程中S参数的概念, 使学生更深刻地理解高频小信号放大器阻抗匹配的物理意义。结合微波电子技术中小信号低噪声放大器, 为学生学习小信号放大器提供了一个新的认识角度。
1 高频电子线路中小信号放大器的组成
高频小信号放大器由信号源、晶体管、并联振荡回路和负载阻抗并联组成, 因此, 采用导纳分析比较方便, 其中输出回路中抽头系数为P1, 变压器接入系数为P2, 在引入晶体管Y参数模型后, 假设不存在内反馈, 即yre=0, 并把晶体管集电极回路和负载折合到振荡回路两端 (1和3) 后的等效图如图1所示[1]。
由图1可得谐振增益[1]:
为了获得最大增益, 负载阻抗需和信号源内阻相同, 因此, 满足的匹配条件如式 (2) 所示。根据式 (2) 即可求出接入系数P1和P2, 分析自激条件可得到稳定系数S, 从而完成高频小信号放大器设计[1]。
虽然在常规的高频电子线路教学中, 根据以上内容已完成高频小信号放大器的设计教学, 但其中关于阻抗匹配的概念仅是一带而过。由于高频电子线路中处理的是高频电磁波信号, 所谓阻抗匹配, 即无反射波, 所有高频的微波信号皆能传至负载, 不会有信号反射回源点, 从而提升能源效益[3,4]。因此, 笔者在教学中引入微波技术中的散射参量S的概念, 并使用软件完成高频小信号放大器的仿真, 加深学生对高频小信号放大器的理解。
2 散射参量S的概念
设n端口网络的第j个端口接微波源, 其余所有端口接匹配负载, 即网络只有一个电压入波aj, 按上面的公式可知, 任意一个端口的电压的出波[3]:
(1) 如果i≠j, 按照归一化电压波的定义可知:
公式 (5) 和 (6) 表明, 在网络负载端口都处于匹配的状态的条件下, Sij的物理意义是任意两个端口之间的归一化电压传输系数;当相关端口的特性阻抗相同时, 其物理意义是两个物理端口的电压传输系数;其模的平方是两端口之间的功率传输系数。
(2) 如果i=j, 按照归一化的电压波的定义可知:
公式 (7) 表明, 在网络的各负载端口都处于匹配状态的条件下, Sij的物理意义是任意端口的电压发射系数。因此, 使用散射参量S即可表征高频小信号放大器的传输增益、反射系数以及阻抗匹配情况。
3 采用S参数分析法的高频小信号放大器的软件仿真
在课堂上使用软件仿真演示采用S参数分析法的高频小信号放大器设计和分析过程, 具有步骤简单易实现且效果直观的优点。高频晶体管放大器与低频放大器的设计方法有明显的不同, 它需要考虑一些特殊的因素, 其中最重要的是输入信号与晶体管良好的匹配以及放大器的稳定性分析。稳定性分析以及增益、噪声系数等都是设计高频放大器电路时必须考虑的基本问题, 只有综合考虑这些问题, 才能设计出符合实际应用要求的高频晶体管放大器。
我们采用ADS软件仿真实现高频晶体管低噪声放大器。ADS是美国安捷伦公司开发的高频电子设计自动化软件, 包括时域电路仿真 (SPICE类仿真) 、频域电路仿真 (谐波平衡, 线性分析) 、通信系统仿真等。小信号放大器采用的是小信号SP模型, 模型中已经带有确定的直流工作点[5]。和理论教学的过程一致, 首先进行直流特性的仿真, 仿真电路图如图2所示。仿真结果如图3所示, 选定晶体管的直流工作点后, 可以进行晶体管的S参数扫描, 对应的工作点为Vce=2.7 V, Ic=5 m A。由于SP模型本身已经对应于一个确定的直流工作点, 因此, 在做S参数扫描时无需加入直流偏置, 仿真结果如图4所示。图4给出的是S11参数, 可见在工作频率2 GHz处的反射系数依然较大, 为-6.5 d B, 可知当前晶体管的输入端反射较大, 输入匹配不好。
由晶体管的S参数可得其在2 GHz的输入阻抗为 (18.89+j*6.81) Ω (虚部表示含有感抗部分) , 为实现良好的输入及输出匹配, 引入用微带线分布参量实现的等效电感电容选频网络, 仿真电路结构图如图5所示, 所匹配的阻抗大小均为50Ω, 亦即选频网络的阻抗变化作用, 将晶体管的输入输出阻抗均变化为信号源的标准阻抗50Ω, 从而实现阻抗匹配, 降低输入信号的反射, 并获得最优的传输增益。放大器的工作中心频率选在2 GHz。
S11反应的是输入匹配情况, S11越小, 输入匹配则越大, S22反应的是输出匹配情况, S22越小, 输出端反射越小, 匹配越好。S21则是放大器的增益, 在2 GHz下达到了10 d B。
该仿真为学生提供了直观形象的高频微波小信号放大器的设计过程, 并引入了S参数的概念, 使学生对小信号放大器设计过程中输入及输出匹配的影响有了更深刻的认识。
4 噪声系数在高频小信号放大器教学中的介绍
高频小信号放大器一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器, 也用于高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合, 放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重, 因此, 希望减小这种噪声, 以提高输出的信噪比。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常用噪声系数F来表示[6]。理想放大器的噪声系数F=1 (0分贝) , 其物理意义是输出信噪比等于输入信噪比。一般对于低噪声放大器使用高Q值电感完成偏置和匹配功能, 由于电阻会产生额外的热噪声, 放大器的输入端应避免直接连接到偏置电阻, 低噪声放大器PCB应具有损耗低, 易于加工和性能稳定的特点, 均匀材料的物理和电气性能 (特别是介电常数和厚度) , 虽然对材料的表面光洁度有一定要求, 也可以使用通常在FR-4 (介电常数4和5之间) 的基片, 如果电路需要高氧化铝陶瓷等材料, 可以使用作为底物的微波板PCB布局, 要考虑到邻近相关电路的影响, 注意过滤, 接地和外部电路设计, 以满足电磁兼容的设计原则。
通过在电路原理图中加入噪声系数计算控制器和稳定系数计算控制器, 为学生演示噪声系数和稳定性系数的仿真结果, 并设置优化控件。为提高稳定性, 在晶体管源级增加电感, 最终得到以上高频小信号放大器的噪声系数及稳定系数 (如图9和10所示) 。可见在2 GHz下的噪声系数仅为1.925, 稳定系数大于1。
5 结束语
针对高频电子线路中的重要知识点, 拓展了高频小信号放大器的教学内容。引用了微波技术中的散射参数S的概念, 采用ADS仿真的方法展现了高频小信号放大器的设计过程, 通过软件仿真和新的物理概念的引入, 在课堂上学生从多个角度深刻认识了阻抗匹配的基本原理和物理含义, 低噪声系数的介绍使学习不再局限于教材上的稳定系数的内容, 让学生从目前无线电通信接收机的实际要求中深刻领会产业前沿, 进一步激发学习本课程的兴趣。
摘要:通过多年的教学实践, 在高频电子线路教学过程中适当补充微波电子技术中S参数的概念, 并结合软件仿真进行讲授可以让学生从多方面、多角度地理解高频小信号放大器中阻抗匹配的物理意义, 在课堂教学中取得了较好的教学效果。
关键词:高频电子线路,小信号放大器,S参数,教学
参考文献
[1]张肃文.高频电子线路[M].第五版.北京:高等教育出版社, 2009.
[2]谈文心, 邓建国, 张相臣.高频电子线路[M].西安:西安交通大学出版社, 1996.
[3]黄智伟.射频小信号放大器电路设计[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2008.
[4]张玉兴.射频与微波晶体管功率放大器工程[M].北京:电子工业出版社, 2013.
[5]陈艳华, 李朝辉, 夏玮.ADS应用详解——射频电路设计与仿真[M].北京:人民邮电出版社, 1996.
相关文章:
小信号放大器02-05
几种开源协议的比较研究02-05
直接融资的几种方式02-05
鸡蛋果的几种吃法02-05
集体备课的几种形式02-05
高频小信号放大器电路02-05
经皮肾活检02-05
电力抄表无线信号放大浅析02-05
小信号单调谐放大器02-05
牛胰蛋白酶02-05