LC諧振放大器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

尚冬梅 劉黨軍 張雄堂

摘要 設(shè)計(jì)了一種由諧振放大器網(wǎng)絡(luò)和電阻性衰減器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的LC諧振放大器。該放大器采用單一雙一單調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)獲得15MHz諧振頻率來(lái)選頻，再采用三極管來(lái)放大。電路通過(guò)多級(jí)放大來(lái)達(dá)到較高的放大倍數(shù)。經(jīng)驗(yàn)證，該LC諧振放大器功耗小于360mV且性能穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】電阻衰減器 調(diào)諧網(wǎng)絡(luò) 多級(jí)放大器三極管

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證

1.1 衰減器電路方案論證

對(duì)于一般的衰減而言，Ⅱ型和T型衰減器都可以使用。由于T型網(wǎng)絡(luò)衰減器中的電阻阻值很小，若衰減的分貝數(shù)值較大，將會(huì)受到焊點(diǎn)、引線及走線的影響，阻值很小的情況下，精度將無(wú)法保證，衰減的準(zhǔn)確度也將受到影響。所以π型衰減適用于衰減較大的情況。而本設(shè)計(jì)將40dB設(shè)定為基準(zhǔn)值，衰減分貝較大，因此選擇π型衰減。

1.2 選頻網(wǎng)絡(luò)與放大電路方案論證

本系統(tǒng)采用單雙耦合結(jié)合的調(diào)諧振蕩回路。為了達(dá)到低電源供電且功耗小的目標(biāo)，采用分立元件來(lái)搭建，能達(dá)到較好的選頻效果。若使用運(yùn)算放大器也可以對(duì)選頻信號(hào)放大，但是運(yùn)算放大器大多是雙電源供電。因此選擇分立元件的方案。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 總體電路

為了兼顧增益和通頻帶之間的指標(biāo)，總體的電路框架采用單-雙-單選頻調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。LC選頻放大電路圖如圖l所示。

為了方便小信號(hào)是后級(jí)的選頻放大電路能夠?qū)崿F(xiàn)足夠高的增益，在前級(jí)加入了40dB的Ⅱ型電阻衰減網(wǎng)絡(luò)。

2.2 最大不失真電壓和功耗

為了獲得最大動(dòng)態(tài)范圍，靜態(tài)工作點(diǎn)將調(diào)整在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。放大器工作的正常情況下，輸入信號(hào)的幅度不斷增大，并改變靜態(tài)工作點(diǎn)，輸出電壓信號(hào)通過(guò)示波器來(lái)顯示，輸出波形若有縮頂和削底現(xiàn)象，表示靜態(tài)點(diǎn)已經(jīng)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，之后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)，使得波形輸出幅度達(dá)到最大，并且沒(méi)有明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)量得到的的有效值就是最大不失真電壓。

功耗為本系統(tǒng)輸入功率與輸出功率的差值，設(shè)定測(cè)量功耗在輸出電壓為1V時(shí)測(cè)量，則我們需要將輸入電壓進(jìn)行放大到1V時(shí)然后進(jìn)行功耗的測(cè)量。

3 測(cè)試方案與數(shù)據(jù)

3.1 測(cè)試儀器

本系統(tǒng)測(cè)試儀器如表l所示。

3.2 測(cè)試方案及結(jié)果

3.2.1 衰減器指標(biāo)

斷開(kāi)后級(jí)放大電路與前級(jí)衰減電路的連接，加入1V有效值的正弦波，測(cè)得衰減器輸出為9.8mV有效值。實(shí)測(cè)衰減值為40.17dB。由于采用Ⅱ型電阻匹配網(wǎng)絡(luò)，可知衰減器的特性阻抗為50Ω。

3.2.1 放大器指標(biāo)

使用BT3C型300M帶寬的掃頻儀測(cè)量本電路的幅頻特性可得，放大器的指標(biāo)如表2所示。

4 總結(jié)

本放大器由4個(gè)部分組成，分別是前級(jí)衰減網(wǎng)絡(luò)、第一級(jí)單耦合調(diào)諧選頻放大、第二級(jí)雙耦合調(diào)諧放大和末級(jí)放大。由于采用分立元件搭建的電路受環(huán)境的影響很大，因此在放大器的選頻電路中，加入可調(diào)的元器件，以校正頻漂。單調(diào)諧電路具有窄的選頻帶和尖銳的幅頻特性，而雙調(diào)諧電路具有雙峰的特性，其通頻帶較寬，并且適當(dāng)調(diào)節(jié)其耦合系數(shù)的時(shí)候，可以形成較為平坦的通頻帶。因此，使用單-雙-單調(diào)諧結(jié)構(gòu)，有利于指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。大部分集成運(yùn)放的功耗都超過(guò)360mW。所以，調(diào)節(jié)分立元件三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)，即可構(gòu)成低功耗的放大電路。

參考文獻(xiàn)

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