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LC谐振放大器题目分析报告
报告填写注意事项 （1）任务描述和要求描述是按照题目将任务和要求阐述，可以直接参考原题目 （2）关键词解释分析是将任务和要求中的重点专业名词先进行理论解释和原理说明，设计中采用的实现方法是针对理论和原理在系统中采用的实现手段，包括方法选择，器件要求，功能设定 |
参赛队员：
题目：LC谐振放大器 - 任务描述：设计并制作一个低压、低功耗 LC 谐振放大器；为便于测试，在放大器的输入端插入一个 40dB 固定衰减器。
名词解释：功率衰减器是一种能量损耗性射频/微波元件，元件内部含有电阻性材料。衰减器广泛用于需要功率电平调整的各种场合。
设计拟采用的实现方法：有两种方案，运用集成运放或者无源电阻衰减网络。考虑到题目要求的低功耗，集成运放不满足且受带宽增益积的限制，很难达到频带与放大器相适应的要求。而无源电阻衰减网络电路简单，功耗小，噪声小，幅度呈线性衰减。故采用无源电阻衰减网络。
名词解释：LC谐振放大器由主要由电容和电感组成，在交流电的作用下，电容电感不断充放电，当达到谐振频率时，电路感抗等于容抗，呈电阻性，电源电压全部加在电阻上（对串联谐振而言），此时电容两端电压可以加到很大，实现放大。
设计拟采用的实现方法：有两种方案，运用分立元件组成放大器和集成运放放大器。虽然集成运放简单，但不容易满足题目给的增益、功耗、谐振频率等要求。用分离元件虽复杂，但较为灵活，成本也低。因此采用分立元件放大电路进行放大。 - 基本要求（可将几个简单要求合并，如果要求繁多，可依此扩展）
（1） 要求描述：衰减器指标：衰减量 40±2dB，特性阻抗 50Ω，频带与放大器相适应。 关键词解释分析： A.衰减量特性阻抗：衰减量指接入衰减器后的输出功率与未接衰减器的输出功率之比的dB值。特性阻抗指从衰减器输入端看进去的输入电阻。 设计中的注意点和具体实现方法： - 搭建衰减电阻网络，采用对称Pi型。
- 计算参数：A=-40dB
电路图如图：
*注意：要使用千分之一精密电阻，提高精度，减小温漂等。 B．频带与放大器相适应： 设计中的注意点和具体实现方法： 为了使衰减器的频带与放大器相适应，在信号衰减后接LC选频。 （2）要求描述：谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100kHz； 关键词解释分析： C. 谐振频率 ：放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率 设计中的注意点和具体实现方法： 要满足
，，L为调谐回路电感线圈的电感量；C为调谐回路的总电容。当f0=15MHz，如果取L=4.7uH，则理论上C=24pF。 *注意：经查阅相关资料，发现实际谐振频率小于计算的频率，理论和实际有所差别，有时候会差几十倍。因此要找另一种方法辅助确定谐振频率。可以在放大器输入端加一幅度恒定的信号，然后改变其频率，用示波器观察输出信号在哪一频率下最大，从而找到谐振频率，然后进一步确定所需频率的调谐回路的电感电容值的大小，反复调试。 （3）要求描述：增益：不小于 60dB； 关键词解释分析： D.增益 ：放大器谐振时，输出电压和输入电压之比。放大60dB就是放大起码1000倍。 设计中的注意点和具体实现方法：采用分立元件搭建，第一级电路图如下： *注意：因为要实现较大放大倍数，而单级三极管放大倍数有限，所以输入处先放大一定倍数，主电路要采用二级放大，级与级之间可用稳压二极管稳定电压，保证后级输入信号稳定性。不使用运放是因为不容易满足题目给的增益、功耗、谐振频率等要求。 （4）要求描述：−3dB 带宽：2Δf0.7=300kHz；带内波动不大于 2dB； 关键词解释分析：3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。 设计中的注意点和具体实现方法：在输出加上一个中心频率15MHz频率，-3dB带宽300KHz的带通滤波器。 （5）要求描述：输入电阻：Rin=50Ω 关键词解释分析：输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻，定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值Ii之比。 设计中的注意点和具体实现方法：调节第一级放大电路的偏置电阻。偏置电阻采用滑阻。 （6）要求描述：负载电阻为 200Ω，输出电压 1V 时，波形无明显失真。 设计中的注意点和具体实现方法：根据输出波形，微调工作点等等。 （7）要求描述：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。 设计中的注意点和具体实现方法：为了使电源输出的电压尽可能稳定且纹波很小，因此初步计划购买3.6V锂电池。 (3) 基本要求总结： | | | | | | | | | 采用pi型衰减电阻网络，Rs=2.49K，R1=R2=51欧 | | | | | | | | | | 三极管选两级（三级会自激，单级不够），输入端先做少许放大
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- 发挥部分（可将几个简单要求合并，如果要求繁多，可依此扩展）
（1） 要求描述：在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于 80dB。 设计中的注意点和具体实现方法：尽量提高增益。 （2）要求描述：在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数 Kr0.1。 关键词解释分析： A.矩形系数 ：矩形系数描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度，它的值是60dB带宽与3dB带宽的比值。矩形系数越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。 设计中的注意点和具体实现方法：多次滤波或调谐放大器。 （3）要求描述：设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC 控制范围大于 40 dB。AGC 控制范围为 20log(Vomin/Vimin)－20log(Vomax/Vimax)（dB）。 关键词解释分析： B.自动增益控制（AGC）电路：自动增益控制(即AGC)的作用是当信号较强时，使其增益自动降低；当信号较弱时又使增益自动增高，从而保证输出信号基本稳定。 设计中的注意点和具体实现方法： - 在末级输出端前加滤波器，将信号滤为直流信号。
- 通过反馈电阻将该直流信号反馈至第一级输入端，调节基极电位来调节静态工作点。
(3) 发挥部分总结：
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