课程名称：通信电子线路设计题目：高频小信号调谐放大器院系：计算机与科学系专业班级：组长：组员：指导老师：学期：日期：摘要通过对高频小信号放大器的实际电路和仿真电路的实现，我们对高频小信号放大器有了进一步的理解，掌握了高频小信号各个器件的工作原理，谐振放大器电压增益、通频带的定义、测试及计算；了解高频小信号放大器动态范围的测试方法，以及更熟练的掌握了实验中所使用的各种工具和辅助软件。

参考实验指导书上和各种文献之后，我们在电路板上实现了高频小信号的15倍放大功能，通过调试计算得到了各项指标参数如通频带、电压增益等。

另一方面，我们在multisim的仿真软件设计电路，并不断调试，得出放大15倍左右的高频小信号，并测试计算得到各项参数。

通过实际电路和仿真电路的数据比较，我们对电路中的误差进行了分析，对电路中存在的问题进行了进一步的总结。

基本信息设计题目高频小信号调谐放大器学期日期院系成员组长组员组员组员组员目录一、电路的内容及基本原理 (5)1.1 电路的基本内容 (5)1.2 电路的基本原理 (5)1.3主要的性能指标及测试方法 (6)1.4 电路的主要技术指标设定 (7)二、电路的实验箱设计 (8)2.1 电路原理图 (8)2.2 实验箱调试及结果 (8)2.3 参数计算 (11)三、电路的Multisim仿真设计 (13)3.1电路设计图 (13)3.2 Multisim 仿真调试及结果 (13)3.3参数计算 (15)四、数据分析及问题 (17)4.1误差分析 (17)4.2问题分析 (17)五、总结 (19)参考文献 (21)一、电路的基本原理及电路的设计1.1 电路的基本内容1、测量单调谐小信号放大器的静态工作点2、测量单调谐小信号放大器的增益3、测量单调谐小信号放大器的通频带1.2 电路的基本原理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f S＝10.7MHz。

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。

调节可变电阻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A v0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。

图1-1 单调谐小信号放大电路1.3 主要的性能指标及测试方法1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），f 0的表达式为∑=LC f π210式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量；∑C 为调谐回路的总电容，∑C 的表达式为ie oe C P C P C C 2221++=∑式中， C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。

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A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。

A V0的表达式为Gg p g p y p p g y p p v v A ie oe fe fei V ++-=-=-=∑2221212100式中，∑g 为谐振回路谐振时的总电导。

A V0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中输出信号V 0及输入信号V i 的大小，则电压放大倍数A V0由下式计算：A V0 = V 0 / V i 或 A V0 = 20 lg (V 0 /V i ) dB 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A V 下降到谐振电压放大倍数A V0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带V A Av0.7 BW0.1 L f 0f H fBW 。

通频带BW 的测量方法：通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。

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f 0及电压放大倍数A V0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压V S 不变），并测出对应的电压放大倍数A V0。

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： 7.02f f f BW L H ∆=-=1.4 电路的主要技术指标设定主要技术指标设定中心频率f=10.7MHz ，电压增益Av=23dB ，通频带B=1.5MHZ 。

二、电路的实验箱设计2.1 电路原理图实验元器件如下：1、高频信号发生器1台2、频率计模块1块3、万用表1块4、数字示波器1台5、12V直流稳压电源1台实验电路原理图如图2-1所示：图2-1 单调谐小信号放大电路2.2 实验箱调试及结果高频小信号谐调放大器电路的调试：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。

2、打开小信号调谐放大器的电源开关。

3、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）V BQ与V EQ，调整可调电阻W3，使V EQ＝1.6V，记下此时的V BQ，并计算出此时的I EQ＝V EQ /R5（R5=470Ω）4、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。

（连线框图如图2-2所示）图2-2 单调谐小信号放大连线图5、按下信号发生器，使输入电压为200mv,频率为10.7MHZ,然后调节中周电容，使回路达到谐振。

6、测通频带：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A V0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A V0。

7、输入波形：8、输出结果：图2-4 谐振时输出波形图2-5 f0.7的输出波形2.3 参数计算由图2-3、2-4、2-5可知：Vi=200mV，f=10.7MHzVo=3.02v，fo=10.7MHz，f0.7=10.5MHz谐振频率：fo=10.7MHz电压增益：AVO=20lgVo/Vi=23.6dB通频带：B=2△f0.7=2（fo-f0.7）=2*（10.7-10.5）=0.4MHZ绘制谐振曲线：频率以0.2MHz为间隔，分别取点如下表2-1，并记录该点频率上的输出电压，绘制谐振曲线。

谐振曲线绘制点 f/MHz 9.9 10.1 10.3 10.5 10.7 10.9 11.1 11.311.5Vpp/V 0.640.81.142.13.022.11.380.90.68表2-1谐振曲线00.511.522.533.59.51010.51111.512f/MHzV P P /V谐振曲线图2-6 实验箱谐振曲线三、电路的Multisim仿真设计3.1电路设计图利用MULTISIM绘制出如图3-1所示的仿真实验电路：图3-1 Multisim仿真设计电路图3.2 Multisim仿真调试及结果1、按图3-1设置各元件的参数，打开仿真开关，从万用表上调整静态工作点。

如图3-2所示。

2、示波器上两个通道观察的输出波形。

如3-3图所示。

图3-3 输出波形3、在仿真软件中的测得的各项指标的结果如图3-4所示。

图3-4 测试数据及结果3.3参数计算①在无信号输入，仅有直流电压激励的情况下用，测出V BQ与V EQV BQ=2.133V V EQ=1.416V②接入信号发生器，观察示波器输入输出波形，按照设计要求调节中周。

利用仪器测得各指标加以计算得：谐振频率：fo=10MHz 电压增益Ａvo＝24.0dB 通频带B=1.2MHz绘制谐振曲线：频率以0.2MHz 为间隔，分别取点如下表2-2，并记录该点频率上的输出电压，绘制谐振曲线。

谐振曲线绘制点f/MHz9.69.8 10 10.2 10.4 Vpp/V 2.6962.93.1462.9352.730表2-2谐振曲线9.69.81010.210.42.652.72.752.82.852.92.9533.053.13.153.29.49.69.81010.210.410.6f/MHZf （N )/V谐振曲线图3.-5 仿真实验谐振曲线四、数据分析及问题4-1 误差分析：实验值：f0=10.7MHz Ａvo＝23.6dB B=0.4MHZ仿真值：f0=10.0MHz Ａvo＝24.0dB B=1.2MHZ设计指标：f0=10.7MHz Ａvo＝23.0dB B=1.5MHZ实验误差：f0：0% Ａvo：2.6% B：53.3%仿真误差：f0：6.5% Ａvo：1.7% B：20%在误差允许范围内，中心频率的理论值与实际值一致，在放大器处于谐振状态下，电压放大倍数Avo放大倍数与理论值有一定的差距。

分析设计总结导致误差的原因如下：（1）实物本身都存在内阻，在电路中会消耗能量，导致结果与理论不同，实验仪器设备的老化等也会导致电路调试过程中出现一定的误差。

（2）晶体管数据为查表所得，而由于分布参数的影响。

且分布参数还与静态工作电流及电流放大系数有关。

放大器的各项技术指标满足设计要求后的元器件参数值与设计计算值有一定的偏离。

（3）性能指标参数的测量方法存在一定的误差。

如在调谐过程中，我们通过直接观察波形的输出值的大小来确定电路是否调谐。

这样调谐频率的测量值存在误差的同时，放大倍数的测量值也会产生误差。

这属于系统误差，也许可以通过使用别的电路可以减小误差。

4-2 问题分析：（1）实验箱电路①首次输出波形没有达到理想状态，经调试发现是因为静态工作点没有测试好。

②谐振曲线描点时，调节中周内电阻发现谐振曲线没有改变，经调试和查阅资料后发现电路达到谐振后不应再调节中周内电阻，应当改变输入频率描点绘图。

③一开始采用电路箱的信源作为输入信号，由于手动调试频率和振幅，存在误差，常导致波形失真，后用信号发生器作为信源，得到了稳定的输入波形。

（2）Multisim仿真①中频变压器的设计。

在仿真软件上没有合适的中频变压器，在查阅资料后我们预设计两个电感串联与一个电阻并联，组成一个中频变压器。

变压器参数如下f0=10.7MHz，L总=4uH，Q0=100，通过计算得到C=60pF，R p=26kΩ，f0=10.0MHz 时，经调试达到谐振。

②静态工作点的测量。

一开始测得V EQ，V BQ的值与理论值差距过大，经调试后发现要将信号源断开，电容开路，调节滑动变阻器，测量V EQ，V BQ。

③晶体管的选取。

仿真软件上并无3DG12晶体管，经查阅资料后知2N5551晶体管与该晶体管参数相近，故以此替换。

④输出电压跳变。