小信号单调谐放大器

关键词：教来反馈评价教学

小信号单调谐放大器（共9篇）

篇1：小信号单调谐放大器

实验一

高频小信号调谐放大器实验

一、实验目的1.掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；

2.掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算；

3.了解高频小信号放大器动态范围的测试方法；

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Q1、选频回路T1二部分组成。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fS＝12MHz。基极偏置电阻W3、R22、R4和射极电阻R5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W3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f0，谐振电压放大倍数Av0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1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f0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），f0的表达式为

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

为调谐回路的总电容，的表达式为

式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1为初级线圈抽头系数；P2为次级线圈抽头系数。

谐振频率f0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f0。

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AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为

式中，为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180º

而是为180º+Φfe。

AV0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1（a）中输出信号V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

AV0

或

AV0

(V0

/Vi)

3.通频带

由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为

2△f0.7

f0/QL

式中，QL为谐振回路的有载品质因数。

分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为

0.7

0.1

2△f0.1

图1-2

谐振曲线

上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。

通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。

可得：

通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

4.选择性——矩形系数

调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图1-2所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1

AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707

AV0时对应的频率偏移之比，即

Kv0.1

2△f0.1/

2△f0.7

2△f0.1/BW

上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。

*（二）双调谐放大器

双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路改用双调谐回路。其原理基本相同。

1.电压增益为

2.通频带

2△f0.7

fo/QL

3.选择性——矩形系数

Kv0.1

2△f0.1/

2△f0.7

三、实验步骤

（一）单调谐小信号放大器单元电路实验

1.根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出）。

2.按下面框图（图1-3）所示搭建好测试电路。

图1-3

高频小信号调谐放大器测试连接框图

注：图中符号表示高频连接线

3.打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯。(以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤)

4.调整晶体管的静态工作点：

在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻R4两端的电压（即VBQ）和R5两端的电压（即VEQ），调整可调电阻W3，使VeQ＝4.8V，记下此时的VBQ、VEQ，并计算出此时的IEQ＝VEQ

/R5。

5.按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。

6.调节信号源“RF幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为12MHz的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。在TH1处观察信号峰-峰值约为50mV。

7.调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：

将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。

8.测量电压增益Av0

在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在TH1和TH2分别观测输入和输出信号的幅度大小，则Av0即为输出信号与输入信号幅度之比。

9.测量放大器通频带

对放大器通频带的测量有两种方式，其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量；

其二则是用点频法来测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描绘出通频带特性，具体方法如下：

通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以20KHz或500KHz为步进间隔来变化），并用示波器观测各频率点的输出信号的幅度，然后就可以在如下的“幅度－频率”坐标轴上标示出放大器的通频带特性。

输出幅度

频率

10.测量放大器的选择性

描述放大器选择性的的最主要的一个指标就是矩形系数，这里用Kr0.1和Kr0.01来表示：

式中，为放大器的通频带；和分别为相对放大倍数下降至0.1和0.01处的带宽。用第9步中的方法，我们就可以测出、和的大小，从而得到和的值

注意：对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。

*（二）双调谐小信号放大器单元电路实验

双调谐小信号放大器的测试方法和测试步骤与单调谐放大电路基本相同，只是在以下两个方面稍作改动：

其一是输入信号的频率应改为465KHz（峰－峰值200mV）；

其二是在谐振回路的调试时，对双调谐回路的两个中周要反复调试才能最终使谐振回路谐振在输入信号的频点上，具体方法是，按图1-3连接好测试电路并打开信号源及放大器电源之后，首先调试放大电路的第一级中周，让示波器上被测信号幅度尽可能大，然后调试第二级中周，也是让示波器上被测信号的幅度尽可能大，这之后再重复调第一级和第二级中周，直到输出信号的幅度达到最大，这样，放大器就已经谐振到输入信号的频点上了。

11.同单调谐实验，做双调谐实验，并将两种调谐电路进行比较。

四、实验报告要求

1．写明实验目的。

2．画出实验电路的直流和交流等效电路。

3．计算直流工作点，与实验实测结果比较。

4．整理实验数据，并画出幅频特性。

五、实验仪器

1.高频实验箱

1台

2.双踪示波器

1台

3.万用表

1块

4.扫频仪（可选）

1台

篇2：小信号单调谐放大器

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AUP1P2YfeGT，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BW0.7f0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AUP1P2YfeGT 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3：小信号单调谐放大器

关键词：差分放大电路,单端输入,射极耦合传输,等效变换

0 引言

图1所示为典型长尾式单端输入差分放大电路, 利用电路分析的方法将单端输入信号ui等效变换成差模输入信号、共模输入信号的叠加, 可深入理解输入信号ui经发射极耦合传输、等效变换的过程。

以下分析, 假设电路中对称元件的参数相同。

1 单端输入信号发射极耦合传输及分解

图1所示电路, 输入信号ui经T1的发射极耦合传输至T2的发射极, 输入回路的微变等效电路如图2所示。其中:rbe为晶体管的输入电阻;β为晶体管的电流放大系数。

在图2中所设定的ui参考极性下, 输入回路所产生的各处电流、电压是ib1为T1的基极电流;ie1为T1的发射极电流, ie1= (1+β) ib1;ib2为T2的基极电流;ie2为T2的发射极电流, ie2= (1+β) ib2;ie为发射极电阻Re中的电流;ue为发射极电位。

由图2及KCL有:

$\begin{array}{l} i_{e 1} = i_{e} + i_{e 2} \\ = \frac{i_{b 2} (R_{b} + r_{b e})}{R_{e}} + (1 + β) i_{b 2} \\ = \frac{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}}{R_{e}} i_{b 2} (1) \end{array}$

变换式 (1) 有:

$\begin{array}{l} i_{b 2} = \frac{R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}} i_{e 1} \\ = \frac{(1 + β) R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}} i_{b 1} (2) \end{array}$

由图2及式 (2) , 输入信号ui可表示为:

$\begin{array}{l} u_{i} = (R_{b} + r_{b e}) i_{b 1} + (R_{b} + r_{b e}) i_{b 2} \\ = (R_{b} + r_{b e}) (i_{b 1} + i_{b 2}) \\ = (R_{b} + r_{b e}) [i_{b 1} + \frac{(1 + β) R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}} i_{b 1}] \\ = (R_{b} + r_{b e}) \frac{R_{b} + r_{b e} + 2 (1 + β) R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}} i_{b 1} (3) \end{array}$

变换式 (3) 有:

$i_{b 1} = \frac{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}}{(R_{b} + r_{b e}) [R_{b} + r_{b e} + 2 (1 + β) R_{e}]} u_{i} (4)$

由图2及式 (2) , 式 (4) , 发射极电位ue可表示为:

$\begin{array}{l} u_{e} = (R_{b} + r_{b e}) i_{b 2} \\ = (R_{b} + r_{b e}) \frac{(1 + β) R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + (1 + β) R_{e}} i_{b 1} \\ = \frac{(1 + β) R_{e}}{R_{b} + r_{b e} + 2 (1 + β) R_{e}} u_{i} \\ = \frac{1}{2} u_{i} - \frac{R_{b} + r_{b e}}{2 (R_{b} + r_{b e}) + 4 (1 + β) R_{e}} u_{i} (5) \end{array}$

由图1及图2, ui作用下所产生的左边输入端和发射极之间的电压为:

$\begin{array}{l} u_{i 1} = u_{i} - u_{e} \\ = u_{i} - [\frac{1}{2} u_{i} - \frac{R_{b} + r_{b e}}{2 (R_{b} + r_{b e}) + 4 (1 + β) R_{e}} u_{i}] \\ = \frac{1}{2} u_{i} + \frac{R_{b} + r_{b e}}{2 (R_{b} + r_{b e}) + 4 (1 + β) R_{e}} u_{i} (6) \end{array}$

由图1及图2, ui作用下所产生的右边输入端和发射极之间的电压为:

$\begin{array}{l} u_{i 2} = - u_{e} \\ = - \frac{1}{2} u_{i} + \frac{R_{b} + r_{b e}}{2 (R_{b} + r_{b e}) + 4 (1 + β) R_{e}} u_{i} (7) \end{array}$

式 (6) 、式 (7) 中, $\frac{1}{2} u_{i} ‚ - \frac{1}{2} u_{i}$ 为作用于输入端和发射极之间的每边差模输入信号; $\frac{R_{b} + r_{b e}}{2 (R_{b} + r_{b e}) + 4 (1 + β) R_{e}} u_{i}$ 为作用于输入端和发射极之间每边的共模输入信号即总的共模输入信号, 表达式中含发射极电阻Re, 反映了Re对共模输入信号的抑制作用, 发射极电阻Re越大, 共模负反馈抑制作用越强, 共模输入信号越小。

式 (6) 、式 (7) 表明, 输入信号ui在输入回路可等效分解为差模输入信号、共模输入信号的叠加, 如图3所示。

图4, 图5为输入信号ui分解后差模输入单独作用等效电路及共模输入单独作用的等效电路。

2 信号的等效变换

在保持输入端和发射极之间的差模输入信号不变, 既保持输入端所产生的差模输入电流不变的前提下, 可将图4中每边的差模输入信号 $\frac{1}{2} u_{i} ‚ - \frac{1}{2} u_{i}$ 等效变换作用于输入端和地之间, 发射极经电阻Re接地, 如图6所示。

在保持所产生的共模输入电流不变的条件下, 可将图5中每边的共模输入信号等效变换后作用于输入端和地之间、共模输入信号等效变换成数值为ui/2, 发射极经电阻Re接地, 如图7所示。

3 结论

差分放大电路的单端输入信号, 经差分管的发射极耦合传输, 可等效为差模输入信号、共模输入信号的叠加, 且等效变换时, 与发射极电阻Re取值大小无关。

发射极电阻Re抑制共模输入信号, 取值大小反映对共模输入信号的抑制程度; 发射极电阻Re对差模输入信号无影响。

参考文献

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[7]胡晏如.模拟电子技术[M].2版.北京:高等教育出版社, 2004.

篇4：小信号单调谐放大器

关键词：运放；窄脉冲；小信号

运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业中。

文中介绍的就是一种以三个芯片级联而成的差分运算放大器，该运放能实现窄脉冲小信号放大，脉冲的上升沿可以达到50ns。

1设计目的

根据项目需要，本次设计的差分运算放大器是用于放大检波器输出的信号的，由于接收机接受的信号是小信号脉冲调制，因此设计的运放必要能够放大小信号窄脉冲。因为在小信号情况下，检波器输出为毫伏级别，而指标要求输出在-2～+2V之间，所以设计的差分放大电路放大倍数约100倍。

2 设计思路

由于此次设计的运放是为了放大脉冲信号的，所以必须要考虑脉冲信号上升沿的问题，如果上升沿时间太大会导致脉冲信号的失真，因此设计的最初就是要限定脉冲信号上升沿时间T<50ns。由于脉冲信号的带宽和上升沿存在如下关系：F×T=3.5(F表示带宽)，可知上升沿时间越小，带宽就越大，当上升沿时间T=50ns时，带宽就要达到70MHz。因为运放的带宽和增益成反比，如果只使用一级运放，在达到要求带宽的同时增益就达不到要求的100，因此本次设计的运放采用两级放大结构，每级放大10倍。

3 相关电路

从以上分析可知本次运放电路采用两级结构。第一级首先对基带信号进行差分放大，芯片选择AD公司的ADA4817-1和ADA4817-2，第一级放大电路如图1所示。

第一级放大所用的芯片ADA4817-1(单通道)和ADA4817-2(双通道)FastFET放大器是单位增益稳定、超高速电压反馈型放大器，具有FET输入。这些放大器采用ADI公司专有的超高速互补双极型(XFCB)工艺，这一工艺可使放大器实现高速和超低的噪声(4nV/√Hz；2.5 fA/√Hz)以及极高的输入阻抗。

将第一级输出的信号进行二次放大，第二级放大选择AD公司的AD8009芯片。图2所示是第二级放大电路。

第二级放大所用的芯片AD8009是一款超高速电流反馈型放大器，压摆率达到惊人的5 500 V/μs，上升时间仅为545ps，因而非常适合用作脉冲放大器。

此外为了防止自激，在两级放大的中间连接了一个10Ω电阻。图3是差分运放的整体原理图。

4测试

图4是示波器上显示的是差分输入端得两个信号，从图上可以看出，两个信号的差是2.32mV。

图5是运放的输出信号，从图中可以看出输出信号为220mV，相比输入信号的2.32mV，实现了接近100倍的放大。而且可以从图中看出，上升沿为50ns，也是满足设计目标的。

图6是运放的实物图，实物图中包含了两组运放还有12V转成+5V和-5V的电源转换模块。

5结束语

综上所述，说明该运放几乎无失真的将检波器输出的毫伏级窄脉冲小信号放大了接近100倍。这证明本次设计的差分运放是能够满足要求的并且性能良好。?笮

参考文献

[1] 康华光.电子技术基础，高等教育出版社.

[2] 方振国，杨一军，陈得宝，等.差分-运放电压串联负反馈的理论计算与仿真分析.

[3] Dai，Y.;“ Noise performance analysis of bipolar operational amplifier based on the noise matrix superposition expression Circuits，Devices and Systems”，IEE Proceedings - Volume: 145，Issue: 5.

[4] Khare，K.; Khare，N.; Sethiya，P.K.; “ Analysis of low voltage rail-to-rail CMOS operational amplifier design Electronic Design”，2008. ICED 2008. International Conference on Digital Object Identifier: 10.1109/ICED.2008.4786640.

[5] Diogu，K.K.; Harris，G.L.; Mahajan，A.; Adesida，I.; Moeller，D.F.; Bertram，R.A.; “Fabrication and characterization of a 83 MHz high temperature β-SiC MESFET operational amplifier with an AlN isolation layer on (100) 6H-SiC” Device Research Conference，1996. Digest. 54th Annual.

[6] Ming-Dou Ker; Jung-Sheng Chen; “Impact of MOSFET Gate-Oxide Reliability on CMOS Operational Amplifier in a 130-nm Low-Voltage Process” Device and Materials Reliability，IEEE Transactions on Volume: 8，Issue: 2.

作者简介

篇5：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6：高频小信号放大器实验报告

高频电子线路实验报告

作者徐飞学号 20092334925 系部电子工程系专业班级通信三班

实验一高频小信号放大器实验

一、实验原理

高频小信号放大器的作用就是放大无线电设备中的高频小信号，以便作进一步变换或处

理。所谓“小信号”，主要是强调放大器应工作在线性范围。高频与低频小信号放大器的基本构成相同，都包括有源器件（晶体管、集成放大器等）和负载电路，但有源器件的性能及负载电路的形式有很大差异。高频小信号放大器的基本类型是以各种选频网络作负载的频带放大器，在某些场合，也采用无选频作用的负载电路，构成宽带放大器。

频带放大器最典型的单元电路如图所示，由单调谐回路做法在构成晶体管调谐放大器。

图电路中，晶体管直流偏置电路与低频放大器电路相同，由于工作频率高，旁路电

容Cb.、Ce可远小于低频放大器中旁路电容值。调谐回路的作用主要有两个：

晶体管单调谐回路调谐放大器

第一、选频作用，选择放大ff0的信号频率，抑制其它频率信号。

第二、提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗匹配变换。

高频小信号频带放大器的主要性能指标有：

（1）中心频率 f0：指放大器的工作频率。它是设计放大电路时，选择有源器件、计算

谐振回路元件参数的依据。

（2）增益：指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益和

功率增益。

电压增益 AVOVO/Vi

功率增益 APOPO/Pi

式中 VO、Vi分别为放大器中心频率上的输出、输入电压幅度，PO、Pi分别为放大器中心频率上的输出、输入功率。增益通常用分贝表示。

（3）通频带：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。（4）选择性：指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。通常有两种表征方法：其一，用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏。

其二，用抑制比来说明对带外某一特定干扰频率 fn信号抑制能力的大小，其定义为中心频率上功率增益 APf0与特定干扰频率fn上的功率增益 APfn之比：

df0

ApfnAp还有其它一些性能指标参数，如工作稳定性，噪声系数等。

高频小信号谐振放大电路如图所示：

高频小信号谐振放大器

晶体管基极为正偏，工作在甲类，负载为 LC 并联谐振回路，调谐在输入信号的频率

465khz 上。该放大电路能够对输入的高频小信号进行反向放大。

在 Multisim 7 电路窗口中，创建如图所示的高频小信号放大电路图，其中晶体管

Q1 选用虚拟晶体管。单击“防真”按钮，就可以从示波器中观察到输入与输出的信号波形。

二、实验内容

（一）频带放大器的测量

1.观察高频小信号放大器输入输出信号的波形，注意幅度变化和相位关系。

高频小信号放大器输入输出信号

2.高频小信号的选频作用

观察输入输出波形，分析产生此种现象的原因

3.高频小信号放大电路的通频带和矩形系数

利用 Multisim 7 仿真软件中所提供的波特图仪观察上述高频小信号放大电路的通频

带，将波特图仪接入高频小信号谐振放大电路，观察幅频特性。

4.观察双调谐回路高频小信号放大器输入与输出波形，分析幅频特性。

（二）宽带放大器的测量

篇7：单级低频小信号放大电路

一、理解电路原理、和的作用：的作用：、组成什么反馈：什么作用：组成什么反馈：什么作用：的作用：的作用：的作用：

二、实验结果、测出三极管

篇8：小信号单调谐放大器

教 -- 评 -- 教是个螺旋上升的过程,评价的最终目的是为教来服务。如何来体现评价结果对教的服务呢 ? 就是对教学评价的反馈,即教学反馈。在我国多数高校中,对教学反馈的评价还停留在对一个或几个具体指标的分析之上,缺少对教学结果的分析,不能真实的反应教师的教学效果,因此,建立合理的反馈途径,是解决当前反馈问题的行之有效的办法。

那么,什么是课堂教学反馈行为呢?课堂教学反馈行为是指课堂教学过程中师生之间、生生之间或师生自己对教学活动的反应。教学反馈行为是一种互动性行为,既包括教师的行为,又包括学生的行为,因而它是不连续的一系列的行为。教学反馈的重要实践意义,就在于通过反馈的调节作用,能确保教学活动正常有效地开展并取得应有的教学成效。本文将从教学成效检验目标、教学成效检验内容及教学成效检验方法三方面来具体分析

1 教学成效检验目标

我校所招收的应用电子技术专业的学生,对象生源分普通高考和中职技能高考两类,录取途径有三类 : 普通高考,单独招生考试及技能高考。针对这些教学对象,“单级低频小信号放大器的测调项目”的成效检验目标为 :使对象熟练使用万用表、示波器等常用仪器仪表 ;

正确使用函数信号发生器 ;掌握单级低频放大器的测调方法。

2 教学成效检验内容

为了体现测调过程的形成性评价与终结性评价并根据定量与定性相结合基本原则,我们将该项目的教学成效检验内容分为四个部分。1. 检查万用表的表笔连接、档位选择和测量值读取是否正确 ;2. 检查示波器的面板功能操作、示波器校验、信号幅值、频率数值读取以及示波器扫描系数读取是否正确 ;3. 检查函数信号发生器的面板功能操作、不同波形输出选择方法和信号波频率和幅值调试是否熟练 ;4. 检查低频小信号放大器的测调,内容包括静态工作点测调及交流放大倍数的测试两部分。目标设定内容如表1所示,成效检验内容如表2所示。

从表1可以看出,我们将整个项目的检验目标分为对万用表、示波器及函数信号发生器的使用熟练程度的检验和对低频小信号放大器静态工作点的测调两大部分。其中,前一部分的检验目标主要为形成性评价,即通过学生使用仪器的过程来评价学生操作的熟练度。而后一部分检验目标为终结性评价,即通过学生的测试数据来评价学生对该项目的掌握情况。

同样,我们将检验标准也按照检验目标分为了两大部分。每一个项目模块的目标完成度都分为了A、B、C、D四个等级,如果全部完成了目标,就为A等 ;完成了目标的75% 就为B等,以此类推。并且,我们给每个项目模块都划分了权重,最终的总体评价就可以按照总体评价 = ∑各模块目标完成度×模块权重这个公式来得出结论。

3 教学成效检验方法

该项目的教学成效检验方法采用的是三层渐进一体化式检验方法。从课堂过程检验到项目模块检验再到项目终结性检验,逐层递进,归为一体。

3.1 课堂过程检验

课堂过程检验,采取布置围绕知识点设计的测试题,知识点内容涵盖本次课的讲授内容,进行过程普适性检验。此种检验方法为普适方法。

3.2 项目模块检验

项目模块教学结束时,给出涵盖该模块知识点的操作案例,对学生进行分组并让其轮换分工,按照随机抽签原则,选取分组中的一名学生进行演讲式实操,既可以提高学生操作熟练程度,也可以锻炼学生语言表达能力,如时间允许还可进行竞表1目标设定内容赛排名,提高学生积极性。此种检验方法为互动方法。

3.3项目终结性检验

在项目教学完结后,需组织学生进行终结性考核,可规定项目场地开放时限,通常一周内,对象与教师提前预约,分批或单独到项目场地进行考核能力操作的部分,并填写项目教学成效反馈表,对未达到良好的学生允许其在规定时间内进行一次重考。此种检验方法为开放性检验方法。

普适、互动及开放三种检验方法三层一体,逐层渐进,组成了该项目的检验方法。

4教学成效反馈

对于教学情况的反馈效果,我们可以用表3教学成效反馈表来实施。

通过该反馈表,学生可以将本次项目实施过程中遇到的问题勾选出来,方便教师及时了解学生的掌握情况,哪些问题需要加强讲解,也可以通过该表格清楚的反映出来。

篇9：小信号单调谐放大器

摘要：中频放大电路是收音机的重要组成部分，用来对变频级输出的中频信号进行放大，因为只放大中频信号因此涉及到中频信号的选频。本文对一种典型的双调谐中频放大电路进行分析，并指出其特点及应用情况。

关键词：收音机；中频；双调谐；放大电路

中图分类号：G640 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）16-005-01

一、中频放大器

中频放大器能够实现中频特性主要是由其滤波特性决定的，放大器跟着一个中频特性的滤波器，此滤波器的频率特性决定了放大器的幅频特性。根据调谐电路形式的不同，主要有两种电路。○1集中滤波宽带放大电路形式。这种形式的电路特点是从变频级输出的信号输入到具有中频特性的滤波器中，再将此中频信号送到一个带宽放大器中放大。○2参差调谐电路形式[1]。在多级相同单调谐放大器中，如果适当的把多级单调谐放大器调整到各自需要的谐振频率和Q值，这样N极参差极同N极相同单调谐极的增益一样而总的频带宽度接近单极单调谐极的频带宽度。这样的参差调谐放大器可以是任何形式的，目前应用较多的是成对参差及三极参差二种。单调谐和双调谐都可以构成参差调谐。参差调谐电路形式与双调谐电路相同，但谐振点不同，各谐振回路并不都在中心频率上，而是按一定的规律偏离中心频率，最后的合成通频带满足要求。

二、双调谐中频放大电路

双调谐中频放大电路是针对单调谐放大电路来说的。单调谐放大电路的中频变压器只有初级接成调谐回路，谐振点为中频。电路结构简单，增益高，调整方便。但通频带与选择性不能兼顾。双调谐中频放大电路初级、次级均接成调谐回路，谐振点均为中频，结构复杂，调整麻烦，但具有较好的选择性、较宽的通频带，能较好的解决增益与通频带间的矛盾。如图1即为一种典型的双调谐中频放大电路：在中放管的输出回路和输入回路均有LC并联谐振选频电路，并且同时谐振在中频频率（456kHz），俩谐振电路谐振再耦合起来。

从图中可知，L1与C3组成第一个并联谐振回路，接在第一个放大管的集电极回路中，也就是输出电路中。L2与C6组成第二个并联谐振回路，接在第二个放大管基极回路中，也就是它的输入回路中。

三、双调谐电路的几点说明

1、电路工作过程：输入信号Ui经过电容C1的耦合加入VT1的基极，经过第一个谐振回路的调谐再由C5耦合到第二个谐振回路中，然后再把信号送到VT2的基极进行第二级中放的放大。

2、要求：两个谐振回路必须同时谐振在中频465kHz上，且俩电路的品质因数Q值要相同。

3、电容C5实现对俩谐振回路的耦合，C5的容量大小决定耦合的松紧。容量大耦合紧，容量小耦合松。不同的耦合强度有着不同的频响特性。如图2所示。

第一条曲线为单峰，峰较矮，耦合较松，属欠耦合。

第二条曲线也是单峰，但峰较高，处于临界耦合的状态，临界耦合时，选择性比单调谐放大器选择性好。当两个调谐电路Q值与谐振频率相等时，双调谐电路的相对带宽在临界耦合情况下比单调谐电路宽倍，所以双调谐电路有更好的选择性和通频带。松些就是欠耦合，紧些就是过耦合。在要求较高的收音机中一般采用这种电路。

第三条曲线与第四条曲线都是过耦合的双峰曲线，曲线四比三耦合更紧，通频带显著加宽，矩形系数变好，缺点就是顶部的凹陷使通频带、增益不能两全其美。耦合越紧带宽越宽，谷底越低。

4、对于两个调谐电路要求相互隔离，无互感，因此俩电路要分别装在独立外壳内，图中虚线表示独立外壳，外壳需接地，这就是平时常见的中周。中周调节磁芯可改变电感量从而改变谐振频率。一般情况下出厂前已经调好无需调整，至多进行简单的微调。

中频放大器旨在放大中频信号，然后再进行检波处理，要求只允许放大中频信号，这样才能提高信号质量。文章介绍了一种典型的双调谐中频放大电路，对其电路形式及特点进行简单阐述。得出其具有较好的选择性、较宽的通频带，能较好的解决增益与通频带间的矛盾。

参考文献：

[1] 沈炳华.参差调谐放大器[J].电子技术.1965.09：399-401.