小信号放大器

关键词： 反馈 评价 教学

小信号放大器（精选十篇）

小信号放大器 篇1

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。

高频谐振小信号放大器 篇2

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

小信号放大器 篇3

1 取一只用过的啤酒罐，洗净。

2 拔出拉环。

3 沿实线所示对罐底进行环切，将整个底部移除。

4 沿实线对罐顶进行环切（注意不要全切，留下虚线部分不切，同时虚线必须靠近罐口）。

5 在所留虚线的反面垂直画一条实线，沿实线剪去铁皮。

6 展开铁皮，使铝罐虚线部分依附在底座上，将天线穿过罐口，用胶固定罐底。

7 信号放大器大功告成！

硬化的羊毛衫如何变得柔软有弹性

羊毛衫穿的时间长了，会失去弹性变硬变形，有什么好办法让羊毛衫变得和刚买回来时一样柔软有弹性吗？现在就告诉大家一个窍门：用干净不会掉色的大毛巾把羊毛衫裹起来放在蒸笼里蒸10分钟左右，然后取出来轻轻抖动几次，羊毛衫会被抖得比较蓬松，这时把羊毛衫铺平，拉整成原貌，放在晾衣篮里晾晒。

注意事项：1，抖动的时候不要太用力，否则会损伤羊毛衫的纤维。2，羊毛衫一定要用透气的晾衣篮晾晒，不能挂在衣架子上，那样会让羊毛衫变形。3，晾晒的时候不可放在太阳下曝晒，放在阴凉通风处即可。

隐形眼镜盒新用法

戴隐形眼镜的MM都知道，眼镜盒用一段时间就要更换，这样才能更卫生更安全，而用过的隐形眼镜盒肯定就是扔掉了，其实这种小眼镜盒还有新的用途。冬天天气干燥，MM们出门千万不要忘带护手霜，但是整瓶放在包里又重又占地方，这时候隐形眼镜盒就可以做～个迷你护肤盒，把护手霜挤到里面就可以方便带出门了。它小巧，不占地方，而且密封性好，不会露出去把包包弄脏，还有两个小盒儿，所以能带两种润肤用品，容易清洗，干净卫生。

衣架乖乖不动

相信大家都有这样的经历，晾晒衣服的时候，风一吹，所有的衣架都会跑到一起，这样衣服要晒好久才能晒干。除此之外，衣架还容易被磨损。其实，你只要在衣架的弯钩处绕上一个橡皮筋就行了，因为橡皮筋会产生很大的摩擦力，即使有风吹来，衣架也还是乖乖地待在原地不动，而且橡皮筋在这里就像是一个保护套，使得衣架大大减小摩擦受损哦。

妙招对付松垮毛衣

无论是纯棉的T-shirt，还是薄薄的毛衣，洗的次数多了或者方法不对头，领口就会向下耷拉，看上去可真“劣质”！想避免？先用橡皮筋把衣服的领口扎紧后再扔进洗衣机，就再也不会出现松垮垮的领口了！对棉袜也可以同样处理哦！

不用订书机也可以订纸

平时我们打印的不超过10页的资料，其实不需要订书机也可以把它们牢牢固定。我们只需要将它们折一个角，然后在折痕下方平行的地方用小刀划出一条口子，再把折角塞在口子里就可以了。这样既牢固又不浪费，一起来试试吧。

拉链卡了怎么办？

新的拉链或者用久了的拉链总容易出现卡卡的情况，尤其是在赶时间的情况下，它会让你更加着急。这个时候，你只要在拉链上涂一点爽身粉就行了，由于爽身粉能够起到减小摩擦的作用，所以拉链在涂上爽身粉之后就会变得顺畅了，轻轻松松就能拉上了。

塑料瓶变身密封夹

零食袋里的食品吃了一部分没吃完，怎么保存呢？你是不是常为此烦恼？今天，就给大家介绍一个废塑料瓶DIY食品袋密封夹的方法，简单又环保。下面，我们就来看看详细教程。

准备材料：废旧塑料瓶一个。

1 把废旧塑料瓶的瓶口剪下来。

2 把食品袋的开口插入废旧塑料瓶口。

3 把食品袋口翻过来。

4 把废旧塑料瓶的盖子盖上。

键盘缝隙巧清洁

键盘很容易沾染灰尘，且不好清理，尤其是缝隙。很多人习惯翻过来从背面敲键盘来清理灰尘，但通常这样清理得不够彻底，有时还因用力过大，拍坏键盘里面的零件。下面学学这个妙招吧！

1 首先准备一张名片和一卷双面胶。

2 将双面胶贴在名片底部，再撕掉双面胶的白皮部分。

3 将名片贴有双面胶的一端插入键盘的缝隙，像刷卡一样来回地刷。

小信号放大器 篇4

关键词：H参数,小信号模型,欧姆定律,等效变换,输出电阻

模拟电子技术不仅是电类各专业的一门技术基础学科,也是生物医学工程、医学影像技术等医学相关专业的基础学科,它主要研究各种半导体器件的性能、电路及应用。而晶体三极管构成的基本放大电路,又是模拟电子技术最基本的、最重要的内容,因此,BJT的H参数及小信号模型的建立和简化,是掌握分析放大电路的基础。在实际的工程应用中,晶体三极管的单极放大倍数有限,大规模集成电路的发展,提高了电路的放大倍数,实现了将微弱的电信号进行放大的作用,那么在设计集成电路时,对多级放大电路各个参数的求解将显得尤为重要,特别是放大电路的输出电阻求解,而欧姆定律法求解输出电阻过于复杂,因此该文提出用等效变换法求解放大电路的输出电阻。

1 BJT的H参数及小信号模型

由于三极管是非线性器件,使得放大电路的分析非常困难。建立小信号模型,就是将非线性器件做线性化处理,从而简化放大电路的分析和设计。当放大电路的输入信号电压很小时,把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替,从而把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理。

低频小信号模型[1]如图1所示,它是用H参数来描述的,在交流通路中,把一个晶体管看成一个两端口网络,输入一个端口,输出一个端口。

图1(a)是将BJT封装起来,测试它的两个特性,输入特性和输出特性。图1(c)是输入特性曲线,其中vC E不同,输入特性曲线是有一些变化的,即要iB保持不变,增大vCE时也要增大vB E。从图1(d)的输出特性曲线中,当vC E变化时,iC是在一个特定的iB上变化的,就在iB一定时,分析iC与vCE这个函数的变化,从这两组特性上,如果仅从数学的角度去描述它,那么BE之间的电压,是iB和vCE的函数;而输出回路的iC,也是iB和vCE的函数。

从数学角度进行建模,即BE之间的电压,是iB和vCE的函数;而输出回路的iC,也是iB和vCE的函数进行分析,输入和输出回路的自变量是两个相同的自变量,iB和vCE,但是两个回路的函数不一样,在输入回路里面,函数是BE之间的动态电压vBEf(iB,vCE);在输出回路里面,函数是iC电流,即iCf(iB,vCE),下面的分析都是从这两个函数关系进行变化的。

小信号模型研究的不是某一条特性,而是在有变化量时的特性,即在Q点有变化时的模型。采用对函数求全微分的方法,,在低频小信号作用下,函数和自变量之间的关系就是全微分:

这里有几个特定的关系,CE间的电压vC E是一定的,分析iB和BE之间的关系vBE;IB是一定的,那么分析vB E和vCE之间的关系;vCE是一定的,分析iB和iC之间的关系;IB是一定的,分析Ci和vC E之间的关系。因此定义4个参数,其中diB和duCE表示的是一个动态的量,一个量,或者是一个交流小信号量。可以简化如下:

上述公式中,将晶体管看成一个黑盒子,向黑盒子里面看,从输入端看到一个ib,这个ib碰到的首先是一个电阻,然后还看到一个受控源,是CE间的电压vCE控制BE之间的电压。从输出回路看进去,可以看到一个受控电流源,是ib控制的ic;还有一项是与受控电流源并联的另外一路电流,它是1 h22这个动态电阻在此处产生的电流,可以得到一个图1(b)中的模型,这个模型完全是由这个公式建立起来的。这个数学模型,首先是选择合适的自变量和函数,研究的低频小信号情况,用变量进行替换,按照最后得到的式子,建立数学模型。

研究这4个H参数的物理意义的目的是这个电路仍然复杂,再通过近似法,将该数学模型简化的更合理一些,忽略掉一些参数,具体如图2所示。

h11描述的是vCE不变的情况下,vBE的变化量与iB的变化量之比。晶体管在静态工作点Q下,取一个vBE和一个iB,即一个变化的电压比上一个变化的电流,得出的是一个动态电阻,将Q点下取的变化量得到的电阻叫做rbe,指的是BE之间的动态电阻。所以h11的物理意义就是BE之间的动态电阻。

h12描述的是Bi不变的情况下,vBE的变化量与vC E的变化量之比。从图2(b)中可以看出,iB在静态工作点IB Q处,由于vCE变化vBE,曲线向左或者向右移动,产生。它的物理意义是,输出回路CE之间的电压对BE之间的影响,是反馈量,即输出通过一定的方式影响到输入就叫做反馈。对于管子自身CE之间的电压就对BE之间的电压有影响,所以称h12为内反馈系数。

h21描述的是在一定vCE的条件下,iC和iB变化量之比,就是电流放大系数。晶体管就是通过它的电流放大来进行能量控制的。

2 欧姆定律和等效变换求解输出电阻法比较

晶体管有三个极:基极、发射极和集电极,首先来分析共集电极放大电路,如图4所示。

方法一:用欧姆定律[2]求解输出电阻。

在交流等效电路的输出端加上一个电压vt,令信号源vs=0,保留该信号源的电阻Rsi。加上一个电压vt,必定产生一个电流it,用电压比上电流就是输出电阻。

则输出电阻:

方法二:用等效变换[3]求解输出电阻。

总结:如果看到的是小电流,实际上是大电流,这个电阻等效变换是要增大(1+β)倍;如果看到的是大电流,实际上是小电流,这个电阻等效变换是要减小(1+β)到多少倍。这就是等效变换的一个规则。

用等效变换的方法对共集-共集放大电路的动态分析,求解其输出电阻,如图5所示。

整个电路的输出电阻:

3 结语

通过详细地分析,介绍小信号模型的建模与简化,可以更好地理解其中每个参数的含义。模拟电子技术讲求的方法就是估算,在以后的实际的工程应用中,采用等效变换求解输出电阻法,相较于欧姆定律,能够快速估算出放大电路的参数,减小计算量。

参考文献

[1]康华光.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2014.

[2]胡翔骏.电路分析[M].高等教育出版社,2009.

第一章小信号谐振放大器作业 篇5

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

小信号放大器 篇6

独特的“药丸”造型

这款Pill音箱，有着独特的“药丸”造型，在蓝牙音箱界可谓标新立异的设计。0.31Kg的重量、45.72mm的高度和190.50mm的长度，使Pill在同类产品更显小巧紧凑。

Pill音箱前部采用钢丝网罩，透过网罩，4个并列的单元依稀可见。音箱后部采用磨砂材质，质感细腻温润。椭圆形的“药丸”设计、富有质感的材质、轻盈的重量，将Pill握于手中时，让你倍感舒适而轻巧。而从侧面看过去时，Pill就像一个圆滚滚的球，煞是可爱。网罩的中间部位自上而下地分布着三个功能按键：加音量、减音量和“b”字型键。将Pill音箱翻转过来，从左至右地排列着Line Out、Line In、电源键、蓝牙信号灯和Micro USB接口，电源键的上方则是一个NFC感应区。在箱体底部，使用了一道软胶，一来可以固定音箱，二来可以减少不必要的谐振以保持音质清晰。

在配件方面，Beats Pill配送了一条USB 2.0线缆、1.5m长的音频线。Pill还配有一个便携盒和一个挂扣，可以将其挂在背包上，方便携带。此外，Pill内置的可充电锂离子电池，有长达7小时的续航时间。颜色方面，Pill音箱有十种缤纷色可选：橙、蓝、绿、黄、酒红、桃红、粉红、黑、白、灰，同时还有两款混搭色，以迎合追赶潮流的时尚人士。

多样的连接方式

作为一款便携式无线音箱，Beats Pill有两种无线连接的方式。一是蓝牙连接。长按“b”字型logo，开启蓝牙后，蓝牙信号灯发出白色的闪烁光。继而将播放设备的蓝牙打开，配对后，蓝牙信号灯的白光趋于稳定。这时就可以用Pill音箱聆听播放设备上的音乐了。除了聆听音乐外，蓝牙2.1支持免提模式，用户可以通过蓝牙音箱接听电话，音质十分清晰。而大音量的效果，又使Pill能广泛应用到电话会议中。

二是NFC连接。Pill内置的NFC芯片，使这项时下流行的近场通讯技术有了用武之地。NFC连接比蓝牙更容易配对，用户只要将支持NFC功能的播放设备轻靠在Pill音箱的NFC感应区上方，当设备出现提示询问是否配对时，点击yes即可一键连接Pill音箱。不过，目前支持NFC技术的播放设备还没有得到广泛的普及。

内置蓝牙和NFC功能的播放设备当然可以选用以上两种连接方式。可是，没有这种功能的设备该怎么连接Pill音箱呢?这还得用上传统的方法——通过音频线连接。Pill配有一根1.5米长的音频线，通过音频线连接音箱和MP3、手机、平板和电脑灯播放设备，就同样能聆听音乐了。

流行音乐的利器

Beats Pill搭载了全频动力单元，即使音量开得很小，也能获得扎实有力的声音效果；调大音量后，音质依然十分清晰，没有失真感。均衡的高、中、低三频，使Pill十分适合听流行音乐和弦乐。

我们先来看看Pill的声音表现。

先听一首蔡琴的《月光小夜曲》。通过Pill重放的蔡琴声虽不那么温润，却还是富有磁性，歌声如流水般缓缓滑入心中，充满着能量感，极富感染力。歌曲的后半段，在一片蟋蟀与蛙鸣声中，人声显得十分干净，结像清晰，唇形依稀可见，令人久久沉醉其中。

再来一首侃侃的《蒲公英》。侃侃以其沙哑而随性的嗓音著称。在这首歌中，侃侃将蒲公英无所依傍却又顽强生长的品性完美地演绎了出来。那种漂泊的无奈和忧伤，变成了一丝丝甘冽和温暖的味道。伴奏的吉他声富有弹性，换弦声十分了然。曲中和曲末的口琴声悠扬婉转，通透明亮，却并不刺耳。

换上黑鸭子的《黑鸭子与琵琶》专辑。黑鸭子的“第一和声”配以“民乐之王”琵琶的伴奏，二者相得益彰。黑鸭子的歌喉如啼鸣般婉转清丽，琵琶如珠玉般圆润顺滑，一串接一串的琵琶声，大有大珠小珠落玉盘之感，富有弹性。

总之，Beats Pill在三频的表现不俗。低频扎实有力，中频温润，高频亮丽，适合听流行音乐和琵琶、古筝、吉他等弦乐。至于交响乐，则力不从心了，毕竟Pill的单元尺寸有限，营造不出那种宏大的声场和气势。

编辑建议：小巧的身形，释放出清晰而有力的声音。1780元的价格，对于Beats Pill的设计和音质来说，算是比较合理的。

锁相放大器对微弱信号的检测研究 篇7

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。

本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测电路,用来检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值及相位。电路主要通过带通滤波器、低通滤波器、放大电路和反向电路构成,最终形成锁相放大器,实现对微弱信号的检测。

1 500Hz~2k Hz的带通滤波器

带通滤波器可以由一个二阶低通滤波器和一个二阶高通滤波器串联得到,值得注意的是,在选运算放大器控件的时候要选真实运算放大器,不能用模拟或理想运放,不然在之后的电路仿真中会出错,而我们统一选择的AD8599这个型号的运算放大器。

画出来的电路如图所1示。

通带为500Hz~2k Hz,也就是图1二阶高通的通带到二阶低通的通带范围之间。

二阶低通滤波器的截止频率为:

二阶高通滤波器的截止频率为:

则带通滤波器的通频带为(fp1-fp2)。

但往往计算出来的结果带入电路中不会得到我们想要的结果,这就需要前后比较我们仿真的结果再对数据进行小小的变动和修改,直到得出的通带范围L-H为500Hz~2k Hz左右为止。得出的仿真结果如图2所示。

先测出平缓区域的幅值所对应的带宽,图2(a),在此基础上减3d B,也就是先把竖线往左平移到减3d B的位置,图2(b),对比对应的频率,得到的就是低频。同理,把竖线往右平移到减3d B的位置,图2(c),对比对应的频率,得到的就是高频。最后的通带范围就是512.047Hz~1.916Hz。

2 放大电路和反向电路

下面介绍放大电路和反相电路,设计的含运放的一个电路中,既可以是放大电路也可以是反向电路,二者之间不相互影响。具体的理论知识可参照《模拟电子技术基础》,放大倍数为(1+Rf/R1),正向电路就是将输入信号连入运算放大器的正向端,反向电路就是将输出信号连入运算放大器的负号端。

3 低通滤波电路

要实现低通滤波电路的起点带宽越小越好,就是使RC的乘积越大越好。仿真出来的截止频率少于1Hz。

低通滤波器电路和仿真测试结果分别如图3-4所示。

4 放大-移相-比较电路

放大电路已在前面提到,就不再说了。

对于图5(a)的移相电路的推导内容为:

此外,常用的还有0~180°和-180~0°的可调的连续移相电路,如图5(b)-5(c)所示。

在此设计电路中,就是选用的是0-180°的移相电路。移动滑动变阻器的大小可改变相位。

最后加上一个比较电路产生方波可观察到相位的平移。

在此过程中应该注意不要将滑动变阻器的值设的过大,如果值过大,在移动的时候不好控制,可能会导致移动数据较大,这样在图像中反映的相位移动过大,不利于观察。

5 总电路-锁定放大器

锁相放大器由信号通道、参考通道、相敏检波器以及输出电路组成,是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。其是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。基于互相关原理它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准,只对被测信号本身和那些与参考信号同频(或者倍频)、同相的噪声分量有响应。因此,能大幅度抑制无用噪声,改善检测信噪比。锁相放大器具有极强的抗噪声能力。它和一般的带通放大器不同,输出信号并不是输入信号的放大,而是把交流信号放大并变成相应的直流信号。

总电路的功能是要在噪声干扰中检测出有用的小信号。

锁定放大器的基本结构如图6所示,包括信号通道、参考信号、相敏检测器(PSD)和低通滤波器(LPF)等。

锁定放大器是利用互相关原理设计的一种检测仪。

如图7所示的电路图,是一个相敏检测器。

在实现电路的过程中存在很多问题,有些数据是单独就设置好了的,但往往各种仪器之间他们相互影响,得不到想要的结果,这就需要耐心的调节各类参数,最终得到理想的波形。其中要注意:

①放大倍数的调节,倍数过小会导致检测不出波形。

②输入信号也不能过大,不然会导致波形失真。

③要通过调节滑动变阻器的值来得到相位的变化(要求:-90°,0°或90°)。

④时间常数RC的设置要合理,不然传递时间会远远超出想象。

因此,在没加噪声时的输出波形为如图8所示。

改变输入信号的电压值时,低通滤波器输出电压也会改变,测试的数据如表1所示,观察发现低通滤波输出电压是成正比例变化。

当加入噪声输入时,仿真时间较长。控制输入信号电压不变时,改变输入端噪声,测试出低通滤波输出电压如表2所示。

从表2中发现,在相同信号电压时,随着输入端噪声电压的增大,低通滤波输出电压也会增大,不过并没有成比例关系。由此可以得出,当输入端噪声电压的增大到一定范围时,将会影响低通滤波输出电压。

6 结束语

本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测电路,用来检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值及相位。该系统由交流电压源,微弱信号检测电路,示波器组成。其中微弱信号检测电路是由信号通道,参考通道以及相敏检测器组成的对交变信号进行相敏检波的锁相放大器。该系统是以相敏检波器为核心,输入信号通过放大和带通滤波通过驱动开关,参考信号经过移相器后,接着通过比较器产生方波去驱动开关,最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号。

参考文献

[1]聂娅琴.基于锁相放大器的微弱信号检测研究[D].长沙:中南大学,2014.

[2]陈宇泽,邢维巍,樊尚春.基于DSP Builder的正交矢量型数字锁相放大器实现[J].现代电子技术,2015(1):62-65.

[3]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.

小信号放大器 篇8

由于AD9852的输出信号是直接通过其内部的余弦DAC进行输出的, 其输出信号的幅度较小且高频噪声较大, 因此需要通过一个120MHz的三级椭圆低通滤波器将高频噪声滤除后输出给AD8370。在电路中, 将AD8370的输入设计成差分输入方式, 以更好地消除偶次谐波, 并增大共模抑制比。输入端的1μF电容用以隔离信号中的直流成分, 同时该电容与AD8370的输入等效电阻到地, 形成一个高通滤波器, 可有效滤除低频噪声。AD8370的增益控制码可根据公式计算得出, 其中:Av是所要的电压增益, GainCode为控制码, 取8位二进制代码中的低7位, 第8位即MSB为1时表示采用高增益范围。当信号频率为2MHz时需要将增益控制码设置为10001101即12.6dB, 当信号频率为100MHz时, 增益控制码则调整为11001100即29dB。该增益控制码可由ARM单片机LM3S3749根据DDS的输出信号的相关幅度, 通过公式计算出来后通过PE2口, 写入AD8370的DATA端。

为了提高输出信号的共模抑制比, 减小偶次谐波畸变, 将AD8370的信号输出端设计为差分输出方式。由于作为信号源只能在石英晶片的一端施加信号激励, 因此在差分信号输出端设计了一个宽带集成运算放大器, 可将双端差分信号转换为单端信号输出。由于AD8370的信号输出增益受到外接负载电阻的影响与理论计算值产生一定的偏差, 该偏差可按照公式:计算得出。在本电路中, AD8370的输出负载近似等于100Ω, 代入该公式计算得出增益偏差为1, 因此无需对增益控制码进行调整。

为了防止高频信号的窜扰对供电电路的影响, 在印制电路板设计时, 需要将去耦磁珠紧靠着AD8370的输入端电源和输出端电源的引脚处放置, 以防止高频信号通过电路引线耦合到芯片内部, 同时100pF和0.1μF旁路电容将高频信号进行对地旁路。

参考文献

[1]Analog Devices, Inc.AD8370data sheet[EB/OL]http://www.analog.com2011.12

小信号放大器 篇9

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.

小信号放大器 篇10

虽然每一个系列放大器是针对某些应用而优化, 但是, 所有放大器都存在一些共同特性, 这些特性在设计阶段有必要加以考虑。每种放大器都会提供一定水平的增益, 但是, 增益变化和频率的关系是一项必须考虑的特性。放大器增益在频率较高时通常会减少, 随后可能需要在信号链的其他位置进行补偿。数据手册中的信息量也有助于加快设计过程。手册提供的数据, 例如增益变化与温度的关系、电源电压、工作频率等, 可以减少设计人员所耗费的验证时间, 加快产品上市。放大器的ESD额定值是另一项需要考虑的特性。ESD额定值与器件在不造成损坏的情况下能够承受的静电放电量有关。ADI公司的宽带IFA和增益模块经过优化设计, 可将相对于频率的增益滚降降至最低, 而且, 所有放大器均具有额定工作温度范围、电源电压和工作频率, 从而简化了产品选择和设计导入过程。

第一个需要详细介绍的放大器是LNA。LNA通常在接收路径中作为第一个有源器件使用, 是决定整体系统性能的关键器件, 该器件必须能够成功放大极低电平的信号, 同时不明显增加噪声。选择LNA时需要重点考虑的指标是噪声系数, 该系数与放大器增加至输入信号的噪声量有关。P1d B和OIP3也是十分重要的指标, 与放大器能够输出的线性信号功率及其功率处理能力有关。ADI公司的ADL5521和ADL5523 LNA能够实现不到1 d B的噪声系数、21 d Bm P1d B、37 d Bm OIP3和20 d Bm的输入功率处理能力。

中频放大器用于IF频率范围内的高性能工作, 通常在500 MHz以下的无线电架构中使用。无线电的IF部分需要高动态范围放大, 这样信号才不会在被模数转换器 (ADC) 进行数字化之前出现失真。放大器的高动态范围可通过低噪声系数和高OIP3实现。ADI公司的ADL5535和ADL5536 IFA可提供业界最佳的低噪声与高OIP3组合。工作在380 MHz、5 V电压、105 m A电源电流时, ADL5536的噪声系数为2.7 d B, OIP3为49 d Bm。

驱动器运算放大器通常用于无线电架构的发射路径, 可在信号发送至最终高功率放大器级之前增加信号强度。为了有效完成这一目标, 驱动器必须针对指定输出功率提供高线性度, 以实现低失真和高输出驱动能力。ADI公司的ADL5320、0.4~2.7 GHz以及ADL5321、2.3~4 GHz、SOT-89 0.25 W驱动器可实现宽带工作, 只需为指定工作频段提供极少的外部匹配器件。ADL5320驱动器可在2.14 GHz时提供42 d Bm的输出线性度和25.7 d Bm的输出压缩点, 5 V电压时消耗电源电流仅为104 m A。

增益模块是功能最丰富的放大器系列, 能够在中频至射频的宽频率范围内提供固定增益。选择增益模块时需要考虑的指标取决于具体应用, 但是, 宽带应用中增益平坦度与频率的关系非常重要。动态范围也很重要, 可以防止放大的信号出现失真。在现有的内部匹配增益模块中, ADI公司的ADL5601和ADL5602提供的动态范围最高。这些内部匹配的增益模块也经过了优化, 可将相对于频率的增益滚降降至最低。

在许多应用中, 通过集成方式来减少电路板面积是非常理想的方法。VGA通过集成各种放大器拓扑结构和数字步进衰减器 (DSA) 实现这一要求。ADL5240和ADL5243RF/IF数控式VGA的工作频率范围为100 MHz~4 000 MHz, 具有无与伦比的增益控制性能和精度。放大器或DSA都可以作为信号链路上的第一个器件, 并允许在设计中多处使用VGA, 使系统具有最大的灵活性。