高频LC谐振功率放大器的设计方案

高频LC谐振功率放大器的设计

目录

前言 (1)

1 高频LC谐振功率放大器原理 (2)

1.1 原理电路 (2)

1.2 高频功率放大器的特性曲线. (3)

1.3 功率放大器的三种工作状态 (5)

1.4 高频功率放大器的外部特性 (5)

2 高频LC谐振功率放大器电路设计 (7)

2.1 实验电路参数计算 (7)

2.2高频LC谐振功率放大器设计电路 (7)

3高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (8)

3.1 EWB软件简介 (8)

3.2软件界面介绍 (8)

3.3EWB软件对丙类功放的仿真 (11)

3.3.1电路仿真图 (11)

3.3.2负载特性 (11)

3.3.3输入电压改变时对电路的影响 (14)

3.3.4当电源电压改变时对电路的影响 (17)

3.3.5输入仿真和输出仿真 (20)

3.4中心频率、通频带、放大倍数的计算 (22)

4 心得体会 (25)

5 参考文献 (26)

前言

高频谐振放大器广泛应用于通信系统和其他电子系统中，如在发射设备中，为了有效地使信号通过信道传送到接收端，需要根据传送距离等因素来确定发射设备的发射功率，这就要用高频谐振放大器将信号放大到所需的发射功率；在接受设备中，从天线上

级，要将传送的信号恢复出来，需要将信号放大，感应到的信号是非常微弱的，一般在V

这就需要用高频小信号谐振放大器来完成。

高频功率放大器的主要功能是放大高频信号，并且以高效输出大功率为目的。它主要应用于各种无线电发射机中。发射机中的振荡器产生的信号功率很小，需要经过多级功率放大器才能获得足够的功率，送到天线辐射出去。

高频功放的输出功率范围，可以小到便携式发射机的毫瓦级，大到无线电广播电台的几十千瓦，甚至兆瓦级。目前，功率为几百瓦以上的高频功率放大器，其有源器件大多为电子管，几百瓦以下的高频功率放大器则主要采用双极晶体管和大功率场效应管。

已知能量（功率）是不能放大的，高频信号的功率放大，其实质是在在输入高频信号的控制下将电源直流功率转换成高频功率，因此除要求高频功放产生符合要求的高频功率外，还应要求具有尽可能高的转换效率。

应当指出，尽管高频功放和低频功放的共同特点都要求输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度相差很大，因此存在着本质的区别。低频功放的工作频率低，但相对频带很宽。工作频率一般在20--20000Hz，高频端与低频端之差达1000倍。所以，低频功放的负载不能采用调谐负载，而要用电阻，变压器等非调谐负载。而高频功放的工作频率很高，可由几百千赫到几百兆赫，甚至几万兆赫，但相对频带一般很窄。例如调幅广播电台的频带宽度为9kHz，若中心频率取900kHz，则相对频带宽度仅为1%。因此高频功放一般都采用选频网络作为负载，故也称为谐振功率放大器。近年来，为了简化调谐，设计了宽带高频功放，如同宽带小信号放大器一样，其负载采用传输线变压器或其他宽带匹配电路，宽带功放常用在中心频率多变化的通信电台中。

低频功率放大器可以工作在甲类状态，也可以工作在乙类状态，或甲乙类状态。乙类状态要比甲类状态效率高。为了提高效率，高频功放多工作在丙类状态。为了进一步提高高频功放的效率，近年来又出现了D类，E类和S类等开关型高频功率放大器。

1 高频LC 谐振功率放大器原理

1.1原理电路

u BB CC

i

图1 谐振功率放大器的基本电路

图1是一个采用晶体管的高频功率放大器的原理线路。除电源和偏置电路外，它是由晶体管，谐振回路和输入回路三部分组成。高频功放中常采用平面工艺制造的NPN 高频大功率晶体管，它能承受高电压和大电流，并有较高的特征频率T f 。晶体管作为一个电流控制器件，它在较小的激励信号电压作用下，形成基极电流i B ，i B 控制了较大的集电极电流i C ，i C 流过谐振回路产生高频功率输出，从而完成了把电源的直流功率转换为高频功率的任务。为了使高频功放以高效输出大功率，常选在丙类状态下工作，为了保证在丙类工作，基极偏置电压应使晶体管工作在截止区，一般为负值，即静态时发射结为反偏。此时输入激励信号应为大信号，一般在0.5V 以上，可达1到2V ，甚至更大。 晶体管的作用是将供电电源的直流能量转变为交流能量的过程中起开关控制作用。

线路特点：

(1) LC 谐振回路作为晶体管的负载起到选频滤波以及阻抗匹配的作用。 (2)电路工作在丙类工作状态以保证电路效率较高；基极负偏压（或零偏压）。 关系式：

(1)外部电路关系式： cos cos be BB bm ce CC cm u U U t

u U U t ωω=-+=-

(2)晶体管的内部特性: ()'c m be BB I g u U =- (3)（半）导通角： 根据晶体管的转移特性曲线可得：

'cos 'cos

BB BB

bm BB BB bm

U U U U U arc U θθ+=+=

即集电极的导通角是由输入回路决定的。

必须强调指出：集电极电流ic 虽然是脉冲状，但由于谐振回路的这种滤波作用，仍然能得到正弦波形的输出。

1.2高频功率放大器的特性曲线

图2 谐振功率放大器的转移特性曲线

功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控制集电极的直流电源所供给的

直流功率o P ，使之一部分转变为交流信号功率1P 输出去，另一部分功率以热能形式消耗在集电极上，成为集电极耗散功率C P 。

根据能量守衡定理：1o C P P P =+ 直流功率：0o c CC P I U =?

输出交流功率：221111

1222

c c c c L L U P U I I R R =

?== C U -回路两端的基频电压 1c I -基频电流 L R -回路的负载阻抗 图解分析法的步骤：

(1)测出晶体管的转移特性曲线及输出特性曲线，并将这两组曲线折线化处理； (2)作出不同工作状态下的动态特性曲线；

(3)根据激励电压b U 的大小在特性曲线上画出对应输出电压c U 和电流脉冲c i 的波形；

(4)分析功放的外部特性，即分析放大器的外部供电电压或负载的变化将如何影响输出电压、输出电流、输出功率、效率等指标的。

晶体管的特性曲线及其特性方程：

由图可见，在放大区，有转移特性方程：()'c m be BB i g u U =- 所以，集电极电流随激励而正向变化。

在饱和区，集电极电流只受集电极电压的控制，而与基极电压无关。 因此有临界线方程：c c ce i S u =

在截止区，有方程：0=c i (当 BB be U u '

<时)

(a)

(b)

图3 晶体管的输入和输出特性曲线

谐振功率放大器的动态特性曲线（负载线）高频放大器的工作状态是由负载阻抗L R 、

激励电压b u 、供电电压BB CC U ,U 等4个参量决定的。

如果BB CC U ,U , b u 3个参变量不变，则放大器的工作状态就由负载电阻L R 决定。此时，放大器的电流、输出电压、功率、效率等随L R 而变化的特性，就叫做放大器的负载特性。

所谓动态特性是和静态特性相对应而言的，在考虑了负载的反作用后，所获得的

c be ce i u u 和, 的关系曲线就叫做动态特性。

图4 功率及效率随负载变化的波形

1.3功率放大器的三种工作状态

在非线性谐振功率放大器中，常常根据集电极是否进入饱和区，将放大器的工作状态分为三种情况：

(1)欠压工作状态：集电极最大点电流在临界线的右方

(2)过压工作状态：集电极最大点电流进入临界线之左的饱和区

(3)临界工作状态：欠压和过压状态的分界点，集电极最大点电流正好落在临界线上。

1.4高频功率放大器的外部特性

高频放大器的负载阻抗

L

R、激励电压

b

U、供电电压

cc

U、

BB

U4个外部变量会影响放大器的工作状态、功率及效率等。

对应的影响关系分别为：

L

临

区

L

临

区

图5 高频功率放大器的负载特性

图6 高频功率放大器的振幅特性

(a) (b)

CC CC

图7 高频功率放大器的调制特性

bm

2 高频LC 谐振功率放大器电路设计

2.1实验电路参数计算

晶体管2N2222A 的主要参数为：12,0.5

,0.8cc c cm V V P W I A === 主要技术指标：

交流电压放大倍数：25u A > 输出交流电压峰-峰值：2(2)op p L V V R k ->=Ω 中心频率：15MHz 通频带宽：250(3B)kHz d ≥±-

2.2高频LC 谐振功率放大器设计电路

图8功率放大器设计电路

3 高频谐振功率放大器电路的仿真与分析

3.1EWB软件简介

随着电子技术和计算机技术的发展，电子产品已与计算机紧密相连，电子产品的智能化日益完善，电路的集成度越来越高，而产品的更新周期却越来越短。电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。EDA是在计算机辅助设计（CAD）技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的CAD软件相比，EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快，而且操作界面友善，有良好的数据开放性和互换性。

电子工作平台Electronics Workbench (EWB)软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，它具有这样一些特点：

(1)采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，

绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；

(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

(3)EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。

(4)作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。

(5)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。

(6)用EWB进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作的效果。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。使电路调试变得快捷方便。

(7)不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件, 还提供了各种丰富的调试

测量工具：各种电压表、电流表、示波器、指示器、分析仪等。是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。

(8)EWB（电子学工作平台）为我们提供了一个很好的实用工具，使我们能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。

因此非常适合电子类课程的教学和实验。这次课程设计，我们将了解EWB软件的初步知识和基本操作方法。

3.2 软件界面介绍

图9 主窗口

图10 元件库

图11 基本器件库

图12 信号源库

图13 指示器件库

图14 仪器库

图15 二极管库

3.3 EWB 软件对丙类功放的仿真

3.3.1电路仿真图

图34 电路仿真图

3.3.2负载特性

当负载电阻为1K Ω时，电路处于欠压状态：

图9 输入电压及直流电流

mA I c 1566.30= mV U bm 350= V U cm 76.5= Ω1K R L = V U cc 12=

图10 输出电压

0.0379W

12V ×1566.3U ×00===mA I P cc c 0.01658W 05.76/2/100×5.76)R ×

2/(L 2

1===cm U P ％76.430379.0/01658.0％100×/01==P P 当负载电阻为2K Ω时，电路处于临界状态：

图11 输入电压及直流电流

mA I c 3697..30= mV U bm 350= V U cm 993.9= Ω2K R K = V U cc 12=

图12 输出电压

0.025W 0009.9993/2/29.9993)R ×

2/(L 2

1=?==cm U P 0.04044W

12V ×3697.3U ×cc 00===mA I P c ％8.6504044.0/025.0％100×/01==P P 当负载电阻为3K Ω时，电路处于过压状态：

图13 输入电压及直流电流

图14 输出电压

0..03839W

12V ×1992.3U ×0===mA I P cc co 0.01863W 300010.6588/2/10.6588)R ×

2/(L 2

1=?==cm U P ％52.4803839.0/01863.0％100×

/01==P P 3.3.3输入电压改变时对电路的影响

当输入电压为100mV 时电路处于欠压状态：

图15 集电极直流电流

mA I c 8830.20= mV U bm 100= V U cm 4345.5= V U cc 12=

Ω2K =

图16 输出电压

0..03460W

12V ×8830.2U ×cc 00===mA I P c 0.0074W 0005.4345/2/25.4345)R ×

2/(L 2

1=?==bm U P ％39.2103460.0/0074.0％100×/01==P P 当输入电压为750mV 时电路处于临界状态：

图17 集电极直流电流

mA I c 5971.30= mV U bm 750= V U cm 3190.10= V U cc 12= Ω2K R L =

图18 输出电压

0.04316W

12V ×5971.3U ×cc 00===mA I P c 0.0267W 200010.3190/2/*10.3190)R ×

2/(L 2

1===cm U P ％9.670416.0/0267.0％100×/01==P P 当输入电压为900mV 时电路处于过压状态：

图19 集电极直流电流

mA I c 6735.30= mV U bm 900= V U cm 2286.10= Ω2K R L = V U cc 12=

图20 输出电压

0.04408W

12V ×6735.3U ×cc 00===mA I P c 0.0216W 200010.2286/2/10.2286)R ×

2/(L 2

1=?==cm U P ％01.4904408.0/0216.0％100×

/01==P P 3.3.4当电源电压改变时对电路的影响

当电源电压为25V 时，电路处于欠压状态：

图21 输入电压及集电极电流

mA I c 1196.70= mV U bm 350= V U cm 2056.21= Ω2K R L = V U cc 25=

图22 输出电压

0.17799W

25V ×1196.7U ×cc 00===mA I P c 0.1124W 200021.2056/2/21.2056)R ×

2/(L 2

1=?==cm U P ％15.6317799.0/1124.0％100×/01==P P 当电源电压为12V 时，电路处于临界状态：

图23 输入电压及集电极直流电流

mA I c 1957.30=mV U bm 350=V

U cm

14.10=Ω2K R L =V

U cc 12=

图24 输出电压

0.03835W

12V ×1957.3U ×cc 00===mA I P c 0.2570W 0010.14/2/2010.14)R ×

2/(L 21=?==cm U P ％03.6703835.0/02570.0％100×/01==P P 当电源电压为4V 时，电路处于过压状态：

图25 输入电压及直流电流

mA I c 8167.00= mV U bm 350= V U cm 8168.2= V U cc 4= Ω2K R L =

高频调谐放大器,LC振荡电路和高频谐振功率放大器的设计(通信电子线路)

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信0704 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 通信电子线路综合设计 课程设计目的： ①较全面了解常用的数据分析与处理原理及方法； ②能够运用所学知识进行初步电路的设计； ③掌握基本的文献检索和文献阅读的方法； ④提高正确地撰写论文的基本能力。 课程设计内容和要求 1.高频小信号调谐放大器的电路设计 2. LC振荡器的设计； 3.高频谐振功率放大器电路设计。 初始条件： ①电路板及元件，参数； ②通信原理，高频，电路等基础知识。 时间安排： 课程设计时间为5天。 （1）方案设计，时间1天； （2）软件设计，时间2天； （3）系统调试，时间1天； （4）答辩，时间1天。 指导教师签名： 2010年月日 系主任（或责任教师）签名：年月

目录 目录 (1) 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................................ II 1高频小信号调谐放大器的电路设计.. (1) 1.1 主要技术指标： (1) 1.2给定条件 (1) 1.3设计过程 (2) 1.4 单调谐高频小信号放大器电路调试 (5) 2 LC三点式反馈振荡器设计与制作 (6) 2.1电容三点式振荡器原理工作原理分析 (6) 2.2 主要设计技术性能指标 (10) 2.3 基本设计条件 (10) 2.4 电路结构 (10) 2.5 静态工作电流的确定 (10) 2.6 确定主振回路元器件 (11) 2.7 电路调试 (12) 3 高频谐振功率放大器电路设计与制作 (13) 3.1设计要求 (13) 3.2确定功放的工作状态 (13) 3.3 基极偏置电路计算 (14) 3.4计算谐振回路与耦合线圈的参数 (14) 3.5电源去耦滤波元件选择 (15) 3.6 电路调试 (15) 4 心得体会 (16) 5 参考文献 (17) 本科生课程设计成绩评定表 (18)

高频谐振功率放大器课程设计说明书

前言 在通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，通信距离越远，要求输出功率越大。为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射没备的重要组成部分。在无线电信号发射过程中，发射机的振荡器产生的高频振荡信号功率很小，因此在它后面要经过一系列的放大，如缓冲级、中间放大级、末级功率放大级等，获得足够的高频功率后，才能输送到天线上辐射出去。这里提到的放大级都属于高频功率放大器的范畴。实际上高频功率放大器不仅仅应用于各种类型的发射机中，而且高频加热装置、高频换流器、微波炉等许多电子设备中都得到了广泛的应用。 本次课设报告先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后总结课设体会。 工程概况 高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如，自20至20000 Hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百Hz 一直到几百、几千甚至几万MHz），但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（535－1605 kHz 的频段范围）的频带宽度为10 kHz，如中心频率取为1000 kHz，则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工作于乙类）。 正文 3.1课程设计目的 由于高频振动器所产生的高频振动信号的功率很小，不能满足发射机天线对发射机的功率要求，所以在发射之前需要经过功率放大后才能获得足够的功率输出。 本次课程设计使通过已学的电路基础知识，模拟高频振动功率放大器，使发射机内部各级电路之间信号功率能有效传输，这就要求放大器输入端和输出端都能实现阻抗匹配。即放大器输入端阻抗和信号阻抗匹配，放大器输出端阻抗和负载阻抗匹配。

高频 谐振功率放大器

高频谐振功率放大器实验 121180166 赵琛 1、实验目的 1.进一步掌握高频丙类谐振功率放大器的工作原理。 2.掌握丙类谐振功率放大器的调谐特性和负载特性。 3.掌握激励电压、集电极电源电压及负载变化对放大器工作状态的影响。 4. 掌握测量丙类功放输出功率，效率的方法。 二、实验使用仪器 1. 丙类谐振功率放大器实验板 2. 200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 高频信号源 5. 扫频频谱仪（安泰信） 6 . 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 1.高频谐振功率放大器原理电路 高频谐振功率放大器是一种能量转换器件，它可以将电源供给的直流能量转换为高频交流输出。高频谐振功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件，其作用是放大信号，使之达到足够的功率输出，以满足天线发射和其它负载的要求。 高频谐振功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率的输出。放大器电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。如甲类功放的θ＝180，效率η最高为50％，而丙类功放的θ＜90°，效率η可达到80％。谐振功率放大器采用丙类功率放大器，采用选频网络作为负载回路的丙类功率放大器称为高频谐振功率放大器。高频谐振功率放大器原理电路如图3-1。 图中U b为输入交流信号，E B是基极偏置电压，调整E B，改变放大器的导通角，以改变放大器工作的类型。E C是集电极电源电压。集电极外接LC并联振荡回路的功用是作放大器负载。放大器工作时，晶体管的电流、电压波形及其对应关系如图3-1所示。晶体管转移特性如图3.2中虚线所示。由于输入信号较

大，可用折线近似转移特性，如图中实线所示。 图中' B U 为管子导通电压，g m 为特征斜率（跨导）。 图3-1 高频谐振功率放大器的工作原理 设输入电压为一余弦电压，即 u b =U bm cos ωt 则管子基极、发射极间电压u BE 为 u BE =E B +u b =E B +U bm cos ωt 在丙类工作时，E B <' B U ，在这种偏置条件下，集电极电流i C 为余弦脉冲，其最 大值为i Cmax ，电流流通的相角为2θ，通常称θ为集电极电流的通角，丙类工作时，θ<π/2 。把集电极电流脉冲用傅氏级数展开，可分解为直流、基波和各次谐波i C =I C0+i c1+i c2+=I C0+I c1m cos ωt+I c2m cos2ωt+… 式中，I C0为直流电流，I c1m 、I c2m 分别为基波、二次谐波电流幅度。 i R L

LC谐振放大器

LC谐振放大器（D题） 目录 摘要 (2) 一、方案论证与比较 (3) 1、总体设计方案 (3) 2、衰减器部分方案与选择 (3) 3、LC谐振选频网络 (3) 4、AGC自动增益控制 (4) 二、硬件单元电路部分 (4) 1、固定衰减器 (4) 2、LC谐振 (4) 3、固定增益放大 (5) 4、AGC可控增益放大 (5) 三、理论分析与计算 (6) 1、LC谐振部分参数 (6) 2、系统总增益 (6) 3、带宽与矩形系数 (7) 四、测试方案与测试结果及分析 (7) 1、调试与测试所用仪器 (7)

2、测试条件` (7) 3、测试方法、测试数据及测试结果分析 (7) 五、总结 (9) 六、参考文献 (9) 七、附录 (10) LC谐振放大器（D题） 摘要 本系统以硬件电路为主体，主要由双π衰减电路、LC谐振放大电路、固定增益模块、AGC自动增益控制模块组成。双π衰减电路作为衰减器部分完成 =15MHz为中心频率，带40 2dB的衰减量；LC谐振放大电路主要是选出以f 宽为300kHz的频带；固定增益模块实现一定的增益以保证电路有大于等于40dB 的固定增益；AGC自动增益控制模块实现大于40dB的控制范围。整个系统在低压、低功耗的条件下实现高频小信号的传输，放大器增益大于80dB，且在最大增益情况下尽可能减小矩形系数K 。 1.0r 关键词：双π衰减电路；LC谐振放大；AGC自动增益控制；

一、方案论证与比较 1、总体设计方案 本系统设计完全由硬件电路实现，具体框图如图1-1所示： 2、衰减器部分方案与选择 方案一、采用现成的集成产品衰减器。此方案不合本课题宗旨，故不采用。 方案二、采用有源衰减电路。采用高频带运算放大器（如OPA642）搭建反向衰减电路，合理选择电阻阻值使其衰减倍数为40dB 。但由于题目要求衰减器部分特性阻抗为50Ω，用运放搭建该衰减电路难以实现。 方案三、采用无源衰减网络。该部分由纯电阻搭建，有两种基本电路模型T 型、Π型网络。 如上图（a ）为T 型网络，（b ）为Π型网络。若衰减器的电压衰减倍数N=(2 1U U ) 和特性阻抗给定，则元件参数可由（2-1）式或（2-1）式决定。 对T 型网络有 R 1=N Z 21N * 2 c - 1 1* c 2-+=N N Z R （2-1） 对Π型网络有 R 1=1 1-N * c +N Z 1 2* 2 c 2-=N N Z R （2-2） 通常这种无源衰减网络接于信号源与负载之间，这种由纯电阻元件组成的四 端网络，其特性阻抗、衰减值都是与频率无关的常数，相移等于零。 综上，我们选择方案三，搭建一个双Π型网络。 3、LC 谐振选频网络 方案一、采用单级调谐放大器，即单级LC 谐振网络。

年全国电子设计大赛d题lc谐振放大器设计报告

年全国电子设计大赛d题 l c谐振放大器设计报告 Prepared on 22 November 2020

全国电子设计大赛 LC谐振放大器 方案设计报告 2011-9-3 课题名称：LC谐振放大器 指导老师：孙继昌 小组成员：朱培军，赵磊，蔡翔 目录 摘要 (3) Abstract (3) 一、系统方案 (5) 1、整体方案的论证与比较 (5) 2、系统设计方案 (6) 二、设计与论证 (6) 1、理论分析 (6) 三、单元电路的分析 (10) 1、系统组成 (10) 2、衰减器模块的设计 (11) 3、“高感磁芯”选频模块的设计 (12) 4、运放级联放大模块的设计 (13) 四、系统测试 (14) 1、使用的仪器和设备 (14)

五、过程中遇到的困难和注意事项 (14) 六、参考文献 (15) 附录（元件清单、电路图） (16) 摘要 本文采用自制的电源对系统供电，系统经过衰减器后，输入信号通过“高感磁芯”（具有高品质因数）构成的选频网络选择出符合题目要求的频率（15MHZ）与带宽（300KHZ），且此选频网络对信号有一定的放大作用；再将得到的信号经过双运放OPA2354正向放大接入以达到放大60DB 以上的指标。 完成以上基本要求后就是对发挥部分的操作（此题发挥部分基本上为对几根要求部分指标的提高）；在设计系统时满足LC谐振放大器低压、低功耗。 关键字：衰减器、选频网络、LC谐振、高品质因数、低压、低功耗 Abstract In this paper, homemade power supply system, the system through the attenuator, the input signal through the “high sense of core”(high quality factor) consisting of frequency-selective network choose topics that meet the requirements of frequency (15MHZ) and bandwidth (300KHZ), and this election has a certain frequency network signal amplification; then get the signal through the OPA2354 dual op amp in order to achieve positive amplification amplified 60DB access more indicators.

谐振功率放大电路的设计

毕业设计（论文）任务书 2010 年 1 月 10 日至 2010 年 4 月 25 日题目：谐振功率放大电路的设计 姓名： 学号： 系部：物理系 专业：电子信息科学与技术 年级：二00六 指导教师：（签名） 系主任（或教研室主任）：（签章）

谐振功率放大电路的设计 XX大学 XXX 摘要： 本论文利用所学的高频电子线路知识，设计一个高频功率放大器。通过对电路的设计，来掌握高频谐振功率放大器的设计方法、电路调谐及测试技术。加深对高频电子线路课程理论知识的理解，提高电路设计及电子实践能力。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，在高频范围内，为了获得足够大的高频输出功率，就要采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。功率放大电路的主要性能指标：输出功率、效率和非线性失真，而通常在实际应用中为了节省能量所以效率显得尤为重要，因此丙类工作状态为我们所采用，而在工作中为了滤除丙类工作中产生的众多高次谐波分量，因而采用LC谐振回路作为选频网络，也因此也称为丙类谐振功率放大电路 由于丙类谐振功率放大电路方便实用而且容易实现，所以本篇论文主要展示其工作原理、状态及效果。 关键词：谐振、功率、丙类谐振功率、放大电路的设计

目录 （一）设计原理 (5) （二）谐振功率放大电路的工作原理 (7) （三）选定器件 (11) （四）安装调试 (12) （五）结束语 (12) （六）致谢 (13) （七）参考文献 (13)

引言 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是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。 高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，功率放大电路的应用也变得越来越广泛，作为电子器件中最重要的的功率放大元件，功率放大器也是高频电子线路中需要我们学习的一门主要课程。因此，这门课程也要求我们熟悉谐振功率放大器的工作方法及工作状态，懂得谐振功率放大器的工作原理并且能设计和测试简单的谐振功率放大电路。 因为功率放大器在实际应用中重要而广泛，所以谐振功率放大器的性能以及效率就显得尤为重要。在放大器中根据晶体管的工作状态的不同，或晶体管集电极导通角的范围的差异，放大器又可以分为甲、乙、丙、丁等不同的种类。晶体管中电流的导通角越小，放大器的工作效率也就越高。所以谐振功率放大器一般都工作在丙类状态，主要应用于无线发射机中，用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大。

第4章 谐振功率放大器习题参考解答

第4章 谐振功率放大器习题参考解答 4-1 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙类？ 解：两种放大器最根本的不同点是：低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽，因而只能采用无调谐负载，工作状态只能限于甲类、甲乙类至乙类（限于推挽电路），以免信号严重失真；而高频功率放大器的工作频率高，但相对频带宽度窄，因而可以采用选频网络作为负载，可以在丙类工作状态，由选频网络滤波，避免了输出信号的失真。 4-2 一谐振功率放大器，若选择甲、乙、丙三种不同工作状态下的集电极效率分别为：％＝甲50c η，％＝乙75c η，％＝丙85c η。试求： （1） 当输出功率P o =5W 时，三种不同工作状态下的集电极耗散功率P C 各为多少？ （2） 若保持晶体管的集电极耗散功率P C ＝1W 时，求三种不同工作状态下的输出功率P o 各为多少？ 解：通过本题的演算，能具体了解集电极效率对集电极耗散功率和输出功率的影响。 （1）根据集电极效率ηc 的定义 c o o D o c P P P P P +== η 可得 o c c c P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式可得 P c 甲＝P o ＝5W ，P c 乙＝0.33P o ＝1.65W ，P c 丙＝0.176P o ＝0.88W 可看出η c 越高，相应的 P c 就越小。 （2）从P c 的表达式可以推导出 c c c o P P ηη-=1 将ηc 甲、ηc 乙、ηc 丙分别代入上式得 P o 甲＝P c ＝1W ，P o 乙＝3P c ＝3W ，P o 丙＝5.67P c ＝5.67W 可见，在P c 相同时，效率越高，输出功率就越大。 4-4 某一晶体管谐振功率放大器，设已知V CC =24V ，I C0＝250mA ，P o ＝5W ，电压利用系数ξ＝1。试求P D 、ηc 、R p 、I cm1、电流通角θc 。 解： ()W W I V P C CC D 625.0240=?== %3.83833.06 5====D o c P P η V V V V CC cm 24241=?==ξ

高频谐振功率放大器设计

课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总 时间安排： 二十周一周，其中3天硬件设计，4天软、硬件调试及答辩。 指导老师签名 年月日 系主任（或责任老师）签名： 年月日

目录 摘要...................................................................................................................................... I 1 高频功率放大器简介. (1) 1.1 宽带功放 (1) 1.2 丙类功率放大器. (4) 2 单元电路的设计 (6) 2.1 丙类功率放大器的设计 (6) 2.2 甲类功率放大器的设计 (8) 2.3 电路仿真 (9) 3 电路的安装与调试 (10) 4 课程设计心得体会 (12) 参考文献 (14) 附录1 (15)

摘要 高频功率放大器用于发射机的末级，作用是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。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360°，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180°；丙类放大器电流的流通角则小于180°。乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。高频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，则在此次设计中我们可以掌握高频宽带功放与高频谐振功放的设计方法，电路调谐及测试技术；负载的变化及激励电压，基极偏置电压，集电极电压的变化对放大器工作状态的影响；了解寄生振荡引起的波形失真及消除寄生振荡的方法；并且可以了解并掌握仿真软件的应用。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

LC谐振放大器的实验报告

LC谐振放大器设计报告 （D题） 内容摘要： 本文介绍了LC谐振放大器的设计原理，分析了有可能影响LC 谐振放大器的因素以及采取的针对性措施。在此设计中我们运用衰减器来减小输入电压的值进而方便了放大器电路的测量。中周电感和聚酯电容来提取频率为15MHz的波。用三极管来放大电路，并使用其他措施来减小电路误差。整个系统的-3dB带宽为300kHz。在较低的外部电压下，放大器电路的整体功耗很小。 关键词：LC谐振放大器衰减器中周电感 第一章绪论 1.1：设计任务 设计并制作一台LC谐振放大器。设计的大体示意图如下所示：

1.2：设计要求 1.2.1：基本要求 （1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频带与放大器相适应。 （2）放大器指标： (a）谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100KHz； (b）增益：不小于60dB； (c）-3dB带宽：2Δf0.7=300KHz；带内波动不大于2dB； (d）输入电阻：Rin=50Ω； (e）失真：负载电阻为200Ω，输出电压1v时，波形无明显失真。（3）放大器使用3.6v稳压电源供电（电源自备）。最大不允许超过360mW， 尽可能减小功耗。 1.2.2：发挥部分 （1）在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于80dB。（2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1。

（3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC控制范围大于40dB。AGC控制范围为20lg(Vomin/Vimin)-20lg(Vomax/Vimax) (dB)。（4）其他。 附录：图二是LC谐振放大器的特性曲线，矩形系数Kr0.1=2Δf0.1/2Δf0.7 第二章方案的比较与论证 本系统主要有以下几个模块：自制电源衰减器LC谐振放大器等三大功能模块。 2.1自制电源模块： 方案一：线性稳压源。采用效率较高的串联电路，尤其是采用集成三端稳压器，输出电压波纹小，可靠性高，性价比高。可为后面的谐振放大电路提供不失真保障。 方案二：开关稳压电源。此方案效率高，但电路复杂，开关稳压

丙类高频功率放大器课程设计

高频电子线路课程设计报告 题目：丙类功率放大器 院系： 专业：电子信息科学与技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 报告成绩： 2013年12月20日

目录 一、设计目的 (1) 二、设计思路 (1) 三、设计过程 (2) 、系统方案论证 丙类谐振功率放大器电路 、模块电路设计 丙类谐振功率放大器输入端采用自给偏置电路 丙类谐振功率放大器输出端采用直流馈电电路 匹配网络 VBB 、Vcm、Vbm、VCC对丙类谐振功率放大器性能影响分析 四、整体电路与系统调试及仿真结果 (11) 电路设计与分析 .仿真与模拟 Multisim 简介 基于Multisim电路仿真用例 五、主要元器件与设备 (14) 晶体管的选择 判别三极管类型和三个电极的方法 电容的选择 六、课程设计体会与建议 (17) 、设计体会 、设计建议 七、结论 (18) 八、参考文献 (19)

一、设计目的 电子技术迅猛发展。由分立元件发展到集成电路，中小规模集成电路，大规模集成电路和超大规模集成电路。基本放大器是组成各种复杂放大电路的基本单元。弱电控制强电在许多电子设备中需要用到。放大器在当今和未来社会中的作用日益增加。 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗，要求发射机具有较大的输出功率，而且，通信距离越远，要求输出功率越大。所以，为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。高频功率放大器是无线电发射设备的重要组成部分。丙类谐振功率放大器在人类生活中得到了广泛的应用，而且能高效率的将电源供给的直流能量转换为高频交流输出，研究它具有很高的社会价值。 设计简单丙类谐振功率放大器电路并进行仿真，以及对丙类谐振功率放大器发展的展望。 二、设计思路 丙类谐振功率放大器工作原理 图2-2-1为丙类谐振功率放大器原理图,为实现丙类工作,基极偏置电压V BB应设置在功率的截止区。 输入回路 由于功率管处于截止状态，基极偏置电压V BB作为结外电场，无法克服结内电场，没有达到晶体管门坎电压，从而，导致输入电流脉冲严重失真，脉冲宽度小于90o。 由i C≈βi B知，i C也严重失真，且脉宽小于90o。 输出回路 若忽略晶体管的基区宽度调制效应以及结电容影响,在静态转移特性曲线(i C～V BE)上画出的集电极电流波形是一串周期重复的脉冲序列,脉冲宽度小于半个周期。

高频谐振功率放大器设计

天津天狮学院 《高频电子线路》设计报告 题目：高频谐振功率放大器 专业：（本14级电子信息工程 班级：2班 ：黄霞 总成绩： 天津天狮学院信息与自动化学院 2016年 5月 10 日

课程设计任务 具较扎实的电子电路的理论知识及较强的实践能力；对电路器件的选型及电路形式的选择有一定的了解；具备高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力；能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、采用晶体管完成一个高频谐振功率放大器的设计 2、电源电压V cc＝＋12V，采用NXO－100环形铁氧体磁芯， 3、工作频率f0＝6MHz 4、负载电阻R L＝75Ω时，输出功率P0≥100Mw，效率η>60％ 5、完成课程设计报告（应包含电路图，清单、调试及设计总

目录 摘要.................................................................................................................................................. I 1 高频功率放大器简介 (1) 1.1 高频功率放大器的分类 (1) 1.2 高频功率放大器的主要技术指标. (2) 1.3 功率放大器的三种工作状态 (2) 1.4 高频功率放大器的分析方法 (3) 2 放大器电路分析 (4) 2.1 谐振功放基本电路组成 (4) 2.2 集电极电流余弦脉冲分解 (5) 2.3 谐振功率放大器的动态特性 (7) 2.3.1 谐振功放的三种工作状态 (7) 2.3.2 谐振功率放大器的外部特性 (8) 3 单元电路的设计 (11) 3.1 丙类功率放大器的设计 (11) 3.1.1 放大器工作状态的确定 (11) 3.1.2谐振回路和耦合回路参数计算 (12) 3.2 甲类功率放大器的设计 (12) 3.2.1电路性能参数计算 (12) 3.2.2静态工作点计算 (14) 3.3 电路原理图 (14) 4 电路的安装与调试 (15) 5 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (17) 附录1 (18)

LC谐振放大器 (D题)

2011年全国大学生电子设计竞赛 设计报告 题目：LC谐振放大器 (D题) 队号：512077

LC 谐振放大器 摘要：本系统以高频小信号LC 谐振放大电路为核心，设计制作了振荡频率为15MHz 的谐振放大器。系统第一部分输入信号通过π型电阻网络衰减电路实现信号衰减dB 240±的功能，同时完成电路阻抗匹配，使信号能够很好的传给下一级放大电路。综合考虑功耗、通频带、选择性噪声影响及工作稳定等因素，第二部分设计了两级高频小信号单调谐放大电路相串联来完成60dB 的放大。每级高频小信号放大电路均采用分立元件搭建而成，使用三极管S9018作为高频放大管，谐振负载采用LC 并联谐振回路。通过各个模块间的配合使用，实现了谐振频率达15MHz ，上下偏差不超过100KHz ，并且系统带宽为KHz f 30027.0=?，带内波动不大于dB 2，同时又降低了整个系统的成本及提高了系统的可实现性。总的来说，本系统基本符合指标的要求。 关键词：衰减器 谐振回路 高级小信号放大 阻抗匹配

目录 一、系统方案论证 (4) 1、衰减器方案论证 (4) 2、LC谐振放大器方案论证 (4) 二、理论分析与计算 (4) 三、电路设计 (5) 1、衰减电路设计 (5) 2、LC谐振放大电路设计 (6) 四、系统测试 (7) 1、放大性能测试 (7) 2、通频带测试 (8) 3、矩形系数 (9) 4衰减电路测试 (10) 五、总结 (10)

一、系统方案论证 经过仔细地分析和论证，根据题目要求，将本次谐振放大器由分为两大部分：即衰减电路和LC 谐振放大电路。 1、衰减器方案论证 方案一：采用集成运放构成有源衰减器，但这种衰减器输出容易产生超调或振荡现象，这种衰减器用常于自动增益和斜率控制电路中，电路比较复杂，不容易实现。 方案二：采用π型电阻网络衰减器，这种衰减器又称为无源衰减器。利用这种衰减电路不仅可以对信号进行准确衰减而且还能进行阻抗匹配，从而提高测量准确度。π型衰减器可以在规定的频率范围内实现较理想阻抗变换而且π型衰减器尺寸小、成本低、功耗低、电路简单、易于实现等诸多优点。因此在本设计中，我们选择π型衰减器。 2、LC 谐振放大器方案论证 方案一：直接利用集成运算放大器构成高频谐振放大器对信号进行放大。这种放大电路具有体积小，电路结构简单等优点，但它对器件依赖性强，信号保真度差，而且价格昂贵，更为重要的是使用运放芯片后会大大提高电路的功耗，所以本设计不选择该方案。 方案二：利用分立元器件搭成高频小信号LC 谐振放大电路。采用S9018三极管作为高频放大管，LC 并联谐振回路作为谐振负载。考虑到放大倍数和通频带等因素，采用两级放大相串联的形式，每级放大35dB 。从放大器选择性的角度来看单谐回路的选择性不如双调谐回路，但是双调谐回路的调整相对比较麻烦，因此谐振负载仍采用单调谐回路。该种方案不仅价格便宜，电路简单，而且对于电路的调节也相对方便，因此我们选择方案二。 系统的总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 二、理论分析与计算 按基本要求增益需要达到60dB ，因此增益部分采用两级串联放大。每级放大电路均使用单谐振回路谐振放大电路的典型接法，其中采用9018作为高频放大管。该放大电路的静态工作点主要由2R 、2W R 、3R 、6R 和CC V 确定，利用这种分压偏置方式可以很好的稳定工作点。对于小信号高频放大，为防止出现在波

LC谐振放大器

LC谐振放大器 摘要 高频功率放大器是发送设备的重要组成部分之一，通信电路中，为了弥补信号在无线传输过程中的衰耗要求发射机具有较大的功率输出，而且通信距离越远，要求输出功率越大。所以为了获得足够大的高频输出功率，必须采用高频功率放大器。由于高频功率放大器的工作频率高，相对频带窄，所以一般采用选频网络作为负载回路。 本次设计先是对高频功率放大器有关理论知识作了一些简要的介绍，然后在性能指标分析基础上进行单元电路设计，最后设计出整体电路图，在软件中仿真验证是否达到技术要求，对仿真结果进行分析，最后焊接并调试电路。 关键词：高频谐振功率放大器谐振回路耦合回路工作状态

Abstract High frequency power amplifier is an important part of the equipment to send one of communication, circuit, in order to make up for in process of wireless transmission signal attenuation requirements with greater transmitter output power and communications, the farther the distance, the greater the output power requirements. So in order to get enough high frequency output power, must use high frequency power amplifier. Due to the high frequency power amplifier high frequency band, relatively narrow, so the general use of the web as a load circuit choose frequency. The first design of the high frequency power amplifier theory knowledge about some briefly introduced, and then the performance index analysis in based on the circuit design, and in the end the design unit circuit diagram, a whole in software simulation verify whether attain the technical requirements of the simulation results on analysis, the final installation and debugging circuit circuit. Keywords：High-frequency resonant power amplifier Resonant circuit Coupling Loop Working condition

高频小信号谐振放大器设计报告

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 高频小信号谐振放大器设计 课程设计目的： ①巩固和运用在《高频电子线路》课程中所学的理论知识和实验技能； ②基本掌握常用高频电子电路的一般设计方法； ③提高设计能力和实验技能，通过动脑、动手解决实际问题； ④为以后从事通信电路设计、研制电子产品打下基础。 课程设计内容和要求 1.掌握高频小信号调谐放大器的工作原理； 2. 熟悉谐振回路的调谐方法及放大器动态工作状态的测试方法； 2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。初始条件： ①电路板及元件，参数； ②高频，电路等基础知识； ③EWB仿真软件。 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为1周。 （1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天； （2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天； （3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要....................................................................... I Abstract ................................................... 错误！未定义书签。1高频小信号调谐放大器的原理分析.. (1) 1.1 小信号调谐放大器的主要特点 (1) 1.2 小信号调谐放大器的主要质量指标 (1) 1.2.1谐振频率 (1) 1.2.2谐振增益（Av） (1) 1.2.3通频带 (2) 1.2.4增益带宽积 (3) 1.2.5选择性 (3) 1.2.6噪声系数 (4) 1.3 晶体管高频小信号等效电路与分析方法 (4) 1.3.1单级单调谐回路谐振放大器电路原理 (5) 1.3.2多级单调谐回路谐振放大器 (6) 1.4 自激 (7) 1.5 多级放大器的设计原则 (8) 1.6 集成宽带放大电路 (9) 2高频小信号调谐放大器的设计与制作 (10) 2.1主要技术指标 (10) 2.2给定条件 (10) 2.3设计过程 (10) 2.3.1选定电路形式 (10) 2.3.2设置静态工作点 (11) 2.3.3谐振回路参数计算 (12) 2.3.4确定耦合电容与高频滤波电容 (13) 3高频小信号谐振放大器电路仿真实验 (14) 3.1仿真电路图 (14) 3.2测量并调整放大器的静态工作点 (14) 3.3谐振频率的调测与技术指标的测量 (15) 4 总结（心得体会） (17) 参考文献 (18)

高频谐振功率放大器实验实验报告

丙类高频谐振功率放大器与基极调幅实验报告 一． 实验目的 1．了解和掌握丙类高频谐振功率放大器的构成及工作原理。 2．了解丙类谐振功率放大器的三种工作状态及负载特性、调制特性、放大特性和调谐特性。 3. 掌握丙类谐振功率放大器的输出功率o P 、直流功率D P 、集电极效率C 测量方法。 4. 掌握用频谱仪观测信号频谱、频率及调制度的方法。 二．实验仪器及设备 1．调幅与调频接收模块。 2．直流稳压电压GPD-3303D 3．F20A 型数字合成函数发生器/计数器 4．DSO-X 2014A 数字存储示波器 5．SA1010频谱分析仪 三．实验原理 1.工作原理 高频谐振功率放大器是通信系统重要的组成电路，用于发射机的末级。主要任务是高效率的输出最大高频功率，馈送到天线辐射出去。为了提高效率，晶体管发射结采用负偏置， 使放大器工作于丙类状态（导通角θ＜90O ）。高频谐振功率 放大器基本构成如图1.4.1所示， 丙类谐振功率放大器属于大信号非线性放大器，工程上常采用折线分析法，各级电压、电流波形如图1.4.2所示。 （a ）原理电路 （b ）等效电路 图1.4.1 高频功率放大器

图1.4.1中，晶体管放大区的转移（内部静态）特性折线方程为： ()C C BE BZ i g v U =- 1.4.1 放大器的外电路关系为： cos BE B b m u E U t ω=+ 1.4.2 cos CE C cm u E U t ω=- 1.4.3 当输入信号B B Z b u E U <+时，晶体管截止，集电极电流0C i =；当输入信号 B BZ b u E U >+时，发射结导通，由式1.4.1、1.4.2和1.4.3得集电极电流 C i 为： m a x c o s c o s 1c o s C C t i i ωθθ-=- 1.4.4 式中，BZ U 为晶体管开启电压，C g 为转移特性的斜率。 以上分析可知，晶体管的集电极输出电流c i 为尖顶余弦脉冲，可用傅里叶级数展开为： ++++=t I t I t I I t i m C m C m C C c ωωω3cos 2cos cos )(3210 1.4.5 其中，0C I 为C i 的直流分量，m C I 1、2C m I 、…分别为c i 的基波分量、二次谐波分量、…。集电极余弦脉冲电流C i 及各次谐波的波形如图1.4.3所示，其频谱如图1.4.4所示。 （a ） （b ） 图1.4.2 各级电压、电流波形

高频电子线路杨霓清答案第七章-高频功率放大器

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思考题与习题 为什么高频功率放大器一般要工作于乙类或丙类状态为什么采用谐振回路作负 载为什么要调谐在工作频率上回路失谐将产生什么结果 答：高频功率放大器的输出功率高，其效率希望要高些，这样在有源器 件的损耗的功率就低，不仅能节省能源，更重要的是保护有源器件的安全 工作。乙类丙类放大器状态的效率比甲类高因此高频功率放大器常选用乙 类或丙类放大器。 乙类和丙类放大器的集电极电流为脉冲状，只有通过谐振电阻p R 相 乘，产生边疆的基波电压输出。回路调谐于工作频率是为了取出基波电压 输出。 丙类高频功率放大器的动态特性与低频甲类功率放大器的负载线有什么区别为 什么会产生这些区别动态特性的含义是什么 答：所谓动态特性是指放大器的晶体管（c g 、bz U ）、偏置电源（cc V 、 bb V ）、输入信号（bm U ）、输出信号或谐振电阻（cm U 或p R ）确定后，放 大器的集电极电流c i 随be u 和ce u 的变化关系。事实上，改变bb V 可以使放大 器工作于甲类、乙类或丙类。而工作在甲类，电流c i 是不失真的，所作的 负载线也是在确定动态特性，它的动态特性为一条负斜的直线，是由负载 线决定的。 而丙类放大器的bb V ＜bz V ，电流产生失真，是周期脉冲电流。而输出 电压是谐振回路的谐振电阻p R 与电流脉冲的基波电流相乘，即电流c i 的变 化为脉冲状，而输出电压是连续的基波电压，因此动态特性不能简单地用 谐振电阻p R 负载线决定。只能根据高频谐振功率放大器的电路参数用解析 式和作图法求得，它与甲类放大的负载线不同，其动态特性为。原因是电 流为脉冲状，有一段时间c i 是为0的 为什么谐振功率放大器能工作于丙类，而电阻性负载功率放大器不能工作于丙 类 答：因为谐振功放的输出负载为谐振回路，该回路具有迁频特性，可以 从晶体管的余弦脉冲电流中，将不失真的基波电流分量迁频出来，在并联谐振 回路上形成不失真的基波余弦电压，而电阻听电阻特性输出负载不具备这样的 功能，因此不能在丙类工作。

2011年全国电子设计大赛LC谐振放大器报告

2011年全国电子设计 大赛

LC谐振放大器（D题） 摘要 本设计采用三级管两级放大实现一个低压、低功耗的LC谐振放大器。该放大器实际上是一个高频小信号谐振放大器，其核心元件是高频小功率晶体管和LC并联谐振回路。无线通信接收设备的接收天线接收从空间传来的电磁波并感应出的高频信号的电压幅度是（μV）到几毫伏（mV），而接收电路中的检波器（或鉴频器）的输入电压的幅值要求较高，最好在1V左右。这就需要在检波前进行高频放大和中频放大。为此，高频小信号放大器，完成对天线所接受的微弱信号进行选择并放大，即从众多的无线电波信号中，选出需要的频率信号并加以放大，而对其它无用信号、干扰与噪声进行抑制，以提高信号的幅度与质量。 关键词：高频小功率晶体管 LC并联谐振回路高频小信号放大器 Abstract This design uses the level 3 tube two stage amplifier achieve a low pressure, low power consumption LC resonance amplifier. The amplifier is actually a high frequency amplifier, small signal resonance its core element is high frequency small power transistors and LC parallel resonant circuit. Wireless communication receiving equipment receiving antenna receive from space of electromagnetic waves came out and induction of high frequency signals of voltage amplitude is (u V) to several millivolt (mV), and the detectors receiving circuit (or is popularly used implement) input voltage amplitude the demand is higher, the best around 1 V. This needs to be in the detection of high frequency amplifier and before medium frequency amplifier. Therefore, high frequency amplifier, small signal of the antenna to complete a weak signal and amplified, namely to choose from so many of the radio signal, elected in the frequency of the signal and the need to be amplified, and for other useless signal, interference and noise control, in order to improve the signal amplitude and quality. Keywords: high frequency small power transistors LC parallel resonant frequency small signal amplifier circuit