1、雙調諧回路諧振放大器摘要：以電容器和電感器組成的回路為負載，增益和負載阻抗隨頻 率而變的放大電路。這種回路通常被調諧到待放大信號的中心頻 率上。由于調諧回路的并聯諧振阻抗在諧振頻率附近的數值很大， 所以放大器可得到很大的電壓增益；而在偏離諧振點較遠的頻率 上，回路阻抗下降很快，使放大器增益迅速減小。因而調諧放大 器通常是一種增益高和頻率選擇性好的窄帶放大器。調諧放大器 廣泛應用于各類無線電發射機的高頻放大級和接收機的高頻與中 頻放大級。在接收機中，主要用來對小信號進行電壓放大；在發射機中主要用來放大射頻功率。調諧放大器的調諧回路可以是單 調諧回路，也可以是由兩個回路相耦合的雙調諧回路。可以通過

2、 互感與下一級耦合，也可以通過電容與下一級耦合。一般說，采 用雙調諧回路的放大器，其頻率響應在通頻帶內可以做得較為平 坦，在頻帶邊緣上有更陡峭的截止。超外差接收機中的中頻放大 器常采用雙回路的調諧放大器。本文主要介紹的是雙調諧回路諧 振放大器，分析其主要技術指標。有：靜態工作點、電壓增益、 通頻帶、矩形系數，將其與單調諧回路諧振放大器進行比較，得 到對同一輸入信號而言，雙調諧回路諧振放大器比單調諧回路諧 振放大器的電壓增益有所增大、通頻帶顯著加寬、矩形系數明顯 改善，高頻小信號放大器主要應用于接收機的高頻放大器和中頻 放大器中，目的是對高頻小信號進行線性放大，關鍵詞：靜態工作點、電壓增益、通頻

3、帶、矩形系數正文:一、任務要求1、三極管輸入、輸出特性的測試，作為設置靜態工作點的依據；2、 調整合適的靜態工作點，測出各級靜態工作點，并嘗試將R1 改為可變電阻，觀察其波形的變化并描述相關失真情況；3、進行雙調諧回路諧振放大器的特性分析：電壓增益（放大倍數）、 通頻帶分析；4、雙調諧回路諧振放大器的RF （射頻電流）特性如何？并與單調 諧回路放大器相比較；5、 測量諧振頻率fo,并將電源頻率改變為f f。、f fo時，并觀 察其輸出波形的變化，其輸出特性；6、通過測量通頻帶及與給定相對輸入損耗的通頻帶比值，是確定 其矩形系數，并與單調諧回路相比較；7、測量雙調諧回路放大器的幅頻特性，并將其與

4、特性曲線與單調 諧回路放大器作比較，試分析其原因；8 輸入同一信號，觀察單調諧回路放大器與雙調諧回路諧振放大 器的輸出波形，結合上述測量值，對其進行總體比較，試總結 出其相關結論二、設計電路原理分析：雙調諧回路放大器原理圖vcc12VL3C61uHC715k| ?5%R110nFJ 10nFL150%C9C4600pF20pF Key二BC350%20pFKey=C100pFC1C5L2uHr600pFKey=D50%1nFVT2N2222AR26.2k| ?5%R3100nF1k| ?5%4 C2雙調諧回路放大器具有較好的選擇性、 較寬的通頻帶，并能較好地解決增益與通頻帶之間的矛盾，因而它被

5、廣泛地用于高增益、寬頻帶、選擇性要求高的場合。但雙調諧回路放大器的調整較為困難。 雙調諧回路放大器如圖所示，圖中由 C3 (C3)、C4 (C4)、C5 (C5)、C9(C9)、C10 (C10)、L1(L1)、L2(L2)組成的雙調諧回路。(一)、三極管輸入輸出特性曲線JCERc11RbeIcVccVUBEV JCE(二)、輸出特性f(UcE)|lc / mAlc =Ib二常數劃分三個區：截止區、15截止區100 a60 A40 A20 AIb = 01UCE放大區和飽和區。1.截止區 IB 0時的輸入特性曲線當UCE 0時，這個電壓有利于將發射區擴散到基區的電子收集到集電 極。UcE Ub

6、e，三極管處于放大狀態。*特性右移(因集電結開始吸引電子)* UcE 1 V，特性曲線重合。IUce=2VVbbO1圖1三極管的輸入特性圖2三極管共射特性曲線測試電路UcE 1時的輸入特性具有實用意義。圖5 NPN三極管的輸出特性曲線2. 放大區:條件：發射結正偏集電結反偏對 NPN 管 UBE 0, UBC 0 UBC 0。特點：IC基本上不隨IB而變化，在飽和區三極管失去放大作用。IC IB當UCE = UBE,即卩UCB = 0時，稱臨界飽和，UCE UBE時稱為過飽和。飽和管壓降 UCES 1(3) 弱耦合條件n v 1并聯諧振回路調諧在放大器的工作頻率上，則放大器的增益就很高； 偏離

7、這個頻率放大器的放大作用就下降。可以測出的是f嚴f o時的波形，測出的是 f： f 的波形，測出的是ff。的波形(五) 、通頻帶幾A10.7oI1Y|111*1 JBW=、2 0 a。雙調諧放大器在臨界耦合狀態時，選擇性比單調諧放大器選擇性 好。雙調諧放大器在弱耦合時，其放大器的諧振曲線和單調諧放大器 相似，通頻帶窄，選擇性差；在強耦合時，通頻帶顯著加寬，矩形系 數變好，但不足之處是諧振曲線的頂部出現凹陷，這就使回路通頻帶、 增益的兼顧較難。解決的方法通常是在電路上采用雙一單一雙的方式， 即用雙調諧回路展寬頻帶，又用單調諧回路補償中頻段曲線的凹陷,使其增益在通42%!42%!頻帶內基本一致。但

8、在大多數情況下，雙調諧放大器是工作在臨界耦 合狀態的。從調試結果中可看出，雙調諧回路放大器比單調諧回路放 大器通頻帶寬。（六）、諧振角頻率CO = CO = 0=1 2 0或、f0 二 2 、LC（七）、矩形系數 指規定頻率帶寬與給定相對插入損耗的通帶帶寬的比值4=0.1(2Ql 心o.1設Av；Avo =0.1，2矩形系數Kro.!25.7（.99）要小，諧振曲線可見，它比單調諧回路放大器的矩形系數更接近矩形。（九）、射頻（RF）特性射頻（RF ）是Radio Frequency的縮寫，表示可以輻射到空間 的電磁頻率，頻率范圍從300KHZ30GHz之間。射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，它是一

9、種高頻交流變化電 磁波的簡稱。實驗測量數據整理、仿真分析結果一、三極管2N2222A的輸入、輸出特性原理圖：VC10 VQ13I2N2222A*VB 3 VTI01、輸入特性對于輸入電壓起始于0.5V，終止于 1.5v,取值區間為0.005V,從而可得出輸入的電流隨電壓變化的特性曲線如 下圖所示：42%!三鎖菅嗇入特性XW2 =0；I(qllt)J J-w2 =2;I (ql ID J|l2、輸出特性200m三極筲輸入特性500.0m700.0m900.0ml.tI 3饋人電墮M對于集電極輸入電壓為10V，起始于Ov終止于10v,取值區間為0.01V,基極輸入電壓起始于 0.7v，終止于0.7

10、6V,取值間隔為0.02v,從而可得出輸出電流隨集電極電壓的變化特性 曲線如下：三聯営筍出特性wbf I(ql(ic) wb=0.72; I (ql ic) wbB0.74; I (ql ic)Wb-0,76; I(qlic)二、靜態工作點的測量雙調諧放大器的直流工作的分析qvtvbc-8.48216 Vqvtvbe652.80902 mVl(vtib)12.78886 uAl(vtic)2.85877 mAI(vtie)-2.87156 mA波形如下:三、雙調諧回路諧振放大器的特性分析連-13. -45 niv1 9 審斗審mV3壬斗90 rnV?：-：_BN.3-4N V -1, E sm

11、 v 一斗口口丄v時冋10. 1J3 1 OS 1 9637NN峙 1 37m iris放大倍數：A晉程叫林口廠119.826BW = f2 - f廠 9.425MHz - 7.759MHz = 1.666MHz四、測量諧振頻率及其輸出波形諧振頻率為f=1.593MHz 其波形為:波形會出現較小的失真五、雙調諧回路諧振放大器幅頻、相頻特性1、雙調諧回路幅頻特性:相頻特性:2、單調諧回路幅頻特性:相頻特性:其通頻帶BW0.677607607六、雙調諧回路諧振放大器的RF特性 射頻分析電路如下:607607L1VC CR B1115k|5%4 C 2二 62pF330uHI R B120 6%k|

12、L23.2uHC 510nF5VL-1 VTI-jK 2SC 9452 R e1k|?5%C e100nFC 3 h1nFXN A1607607功率增益特性曲線:607阻抗特性曲線:Zo- M C hmZS OHm JZL SO+Q OhmU&.: -11口. 2S dB2-S. 24 D bSPiPl L增益（放大倍數）曲線:Wfci1匹己FWM設葉Klffi“1 新 90護 hjRiite HIRe/fmMM；I*-卄|啟二j電號 | Lfe*1壬 |些列(=)Kt3F?lflEj # J |：* Tfin#：.導出 tjFpjrt*iaK &r .J七、矩形系數的確定雙調諧回路諧振功率放

13、大器的矩形系數：J2f1、 頻率帶寬：Ao/Au二 0.1 二2心 fx = ”9900ql2、 給定相對插入損耗的通帶帶寬：2A f0.7=BWLK- 2%i -Kr0.1 一1i=3.162 凸0.71+2QfV八、綜合特性的比較1、對于雙調諧回路放大器的諧振回路工作在諧振頻率條件下， 其通頻帶比單調諧回路放大器的通頻帶寬，選頻作用明顯；2、與單調諧回路放大器的最大諧振電壓增益比較而言，在選用 同樣的晶體管時， 兩者的電壓增益完全一致， 都是晶體管所能提 供的最大電壓增益；3、功率增益： 由雙調諧回路的 RF 特性可得，與前面所學習的單 調諧回路的 RF 特性相比較而言，二者完全一樣的，這

14、是由于晶 體管的最大功率增益是一致的；4、通頻帶與選擇性：雙調諧回路放大器在失諧較小的情況下， 曲線比單調諧回路放大器的諧振曲線平坦， 當失諧較大時， 曲線 下降很快，因此，雙調諧回路放大器具有較寬的通頻帶；5、矩形系數：當給定相對插入損耗的通帶帶寬相同時，單調諧 回路的通頻帶比雙調諧回路放大器的通頻帶窄， 所以雙調諧回路 放大器的矩形系數比單調諧回路放大器的矩形系數小； 對于同一 參考量而言，雙調諧回路放大器的矩形系數比單調諧回路放大器 的矩形系數小 5-6 級；仿真結果分析、總結與解釋及改進方案1、用DC SWEEP分析晶體管的輸入輸出特性，其結果與理論 的輸入輸出特性比較 :從其特性曲線

15、來看實際的特性曲線 是由所有測試的點所構成，與理論分析值有一定差距，在 實際的電路中，元器件及所使用的測量工具均對實驗結果產生影響，所以測量所得的特性曲線在一定的誤差范圍內 是符合理論值的；2、用 DC OPERATING POINT 測量靜態工作點，首先應根據 晶體管的輸入輸出特性調整合適的靜態工作點，然后才能 測量器靜態工作點的值，選取不同的靜態工作點對輸出電 壓有影響；3、用網絡分析儀對 RF 特性分析，通過網絡分析儀對回路的 電壓增益、功率增益、阻抗值進行分析，通常研究放大電 路時需有較大的功率輸出信號，有功率增益特性曲線可得 出結果，對于多級放大電路而言，每一級的負載就是下一 級的輸

16、入阻抗，所以通過對其阻抗特性曲線研究可得出器 輸入輸出特性；4、用示波器觀察輸入輸出信號，研究輸入輸出信號就是對其 輸入輸出的電壓研究， 從而可得出器輸入輸出信號的比值， 從而可求得電壓增益，即放大電路的放大倍數；5、用波特圖示儀觀測幅頻特性及相頻特性，幅頻特性可以得 出其最大諧振增益，通頻帶的寬度；相頻特性可得出輸出 信號相對于輸入信號的其相移；優點及其改進方案：1、 有單調諧回路放大器與雙調諧回路放大器的比較可得：在相同 的 Q 時，一級雙調諧回路諧振放大器的通頻帶是一級單調諧回 路放大器的2倍，帶寬下降比單調諧慢；所以其具有更好的 選頻特性；2、雙調諧回路諧振放大器的矩形系數比單調諧小得多，因而選擇 性好；3、基于以上兩點，對于雙調諧回路而言，在臨界耦合的情況下， 其通頻帶的寬度隨調諧回路級聯的級數 n增大而增大，矩形系 數Kr在隨n的增大而逐漸減小，其表明電路的選擇性會更好， 在進行具體實際的電路操作時可以嘗試有限條件下級聯更多的回路來改善帶電路效果參考文獻1、黃志偉等，基于multisim2001的待膩子電路計算機仿真設計與 分析。北京：電子工業出版社，20042