找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 5415|回复: 1
打印 上一主题 下一主题
收起左侧

这是我学校的高频小信号放大电路Multisim仿真

[复制链接]
跳转到指定楼层
楼主
要求是放大信号频率为6.5mhz,通频带为150k。矩形系数在9.9左右


Multisim仿真工程全部资料51hei下载地址:
gaopin.rar (1.85 MB, 下载次数: 103)


所谓小信号调谐放大器,就是采用LC谐振回路作为选频负载的小信号放大器,如图2.1.1所示,输出谐振回路用于形成带通选频特性。此电路中,为了方便调试,输入端没有调谐电路,而是直接将信源接入,从而输入端总阻抗很低,故而晶体管极间电容Cb’c在输出端的MILLER
  效应较小,对谐振回路的影响也较小。
关于MILLER效应,则需考察晶体管的小信号π模型。假设纯阻负载情况,其小信号等效电路可化简为如图2.1.2所示,其中源为戴维南等效源,即从Cb’e向源端看入的戴维南等效电压源vi,戴维南等效电阻Ri,则包括了信源内阻Rs、直流偏置电阻Rb=Rb1//Rb2,以及晶体管π模型中的rbb’、rb’c的综合影响,Co为Cce和负载电容CL的并联,Ro为rce和负载电阻RL的并联。
求该电路的传输函数,为在频率不是特别高的情况下,该传递函数可简化为单极点系统进行分析,
            (2.1.2)
可见,该放大器的极点(高频响应)是由三个电容的时间常数共同决定的,
                              (2.1.3)
                   (2.1.4)
其中,Ri是Co、Cb’c开路时两端的总电阻,Ro是Cb’c、Cb’e开路时Co两端的总电阻,(Ri+Ro+gmRiRo)是开路时两端的总电阻。
一般教材讨论MILLER效应时,都是采用MILLER定理将跨接电容Cb’c折合到输入端和输出端,折合结果如下:
                  (2.1.5)
               (2.1.6)
单向后,输入端和输出端的总时间常数由两个电阻确定,为
                 (2.1.7)
该时间常数和式(2.1.4)结果一致。正是因为两者一致,人们容易误认为式(2.1.5)和式(2.1.6)的MILLER等效就是真实的MILLER效应在放大器输入输出端的等效电容大小,而事实并非如此。式(2.1.5)和式(2.1.6)用MILLER定理给出的MILLER等效是在假设放大器为理想电压放大器(理想压控压源)情况下的分析结论,总时间常数几乎全部被折合到输入端并无疑问;然而晶体管并非理想压控源,它是—个压控流源,总时间常数被折合到输入端和输出端都是可行的,这一点可以从输入输出阻抗分析看出:假设Co被电感抵消,则从Cb’e右侧向晶体管看入的输入电容为
                       (2.1.8)
这和MILLER定理给出的结论相符,但是如果进一步计算输出端阻抗,假设Cb’e被电感抵消,则从Co左侧向晶体管看入的输出电容为
                     (2.1.9)
会发现输出端MILLER效应的影响并非像式(3.1.6)所示的那样可以被忽略不计。式(2.1.8)和式(2.1.9)这两个公式请读者自行分析确认,它们说明了MILLER效应对晶体管(压控流源)而言,在双端都是存在的而且都不可被忽视。
事实上,进一步的理论分析表明,在假设rbb’=0的情况下,如果作双共轭匹配,那么输入端需要用电感谐振掉的总输入电容为
                      (2.1.10)
而输出端需要用电感谐振掉的总输出电容为
                          (2.1.11)
可见晶体管的MILLER效应确实是双端同存的。
对图2.1.1所示的仅输出端调谐的放大器,由于输出端有谐振电感将输出电容抵偿,因此输入端MILLER效应仍然如式(2.1.8)表述的那样,但是因为输入端没有电感谐振抵偿输入端的电容,因而输入端电容会影响输出端的MILLER效应大小,输出端MILLER效应等效电容为
                  (2.1.12)
当频率很低时,它近似退化为式(2.1.9),但频率很高时,它近似等于Cb’e。
本实验测试的内容包括:小信号调谐放大器的谐振频率f0,谐振时的电压放大倍Av,放大器的通频带B及选择性等。下面给出放大器这些性能指标的含义及测量方法。
(1) 谐振频率
电路调试中,定义谐振频率为电压增益最大的频点。将回路谐振频率调整到给定谐振頻率f0的方法是:①用扫频仪作为测最仪器,测出电路的幅频恃性曲线,调节变压器磁芯位置,改变电感置太小,将谐振曲线的峰值调整到外频标规定的谐振频率f0上。②也可以用频率为f0的正弦波信号源作为输入,由示波器观测输出信号,调节变压器磁芯位置,当是示波器达到达到最大时,则表明输出回路谐振在f0上。
谐振频率的理论公式为
                                            (2.1.13)
式中,L为调谐回路电感线圈的电感量,CΣ为调谐回路的总电容,
                   (2.1.14)
其中,p1为变压器初级电感的部分接入系数,即初级线圈抽头上半部分匝数与总匝数之比,p2为变压器部分接入系数,为次级线圈和初级线圈匝数之比,CL为负载电阻两端的并联电容;Cce为晶体管输出电容,未知情况下一般假设其电容量为零;CM,out为晶体管的输出端MILLER等效电容,大小如式(2.1.12)所示,其中戴维南等效电阻在大多数偏置情况下,可以近似为
                                         (2.1.15)
为了提高谐振回路的稳定性,实际电路中往往令式(2.1.14)中的回路电C远大于另外两项电容,使得CΣ主要由稳定性高的C来决定,从而谐振频率也主要由C来决定。
(2) 电压放大倍数
电压放大倍数为
                                 (2.1.16)
式中,vL为负载RL两端电压,v’L为晶体管集电极电压。 为负载电阻等效到晶体管集电扱的等效电阻,R’p为谐振电路自身损耗等效谐振电阻Rp在晶体管输出端的等效电阻, 。
由于输入端包含了MILLER等效电容CM,out和晶体管输入电容Cb’e共同的影响,故而

虽在较低频率下可近似认为η=1,但在频率较高时,它却近似等于
                             (2.1.17)
可见,输入端MILLER效应电容对高频增益起到严重的压制作用,使得高频电压增益近似和频率成反比关系。除了幅频特性上的压制作用外,输出电压和输入电压之间还有超出180°之外的额外的相移,这个相移是由输入阻容提供的,为
                       (2.1.18)
Av的测置方法是:首先设置信号源,用示波器确认该设置,并记录vs;将信号源接入放大器、用示波器测量负载两端电压vL,则电压放大倍数为
                                     (2.1.19)

                                (2.1.20)
如果需要换算为功率增益,则为
                           (2.1.21)
在Rs=50Ω,RL=1KΩ情况下,功率增益分贝数比电压增益分贝数小7dB。
(3) 通频带
由于谐振固路的带通选频作用,当工作频率偏离谐振频率时,放大器的电压放大倍数下降,一般将电压放大倍数下降到比谐振频点f0最大放大倍数小3dB位置所对应的频带宽度称为为放大器的3dB带宽,也称通频带BW,
                         (2.1.22)
式中,f-3dB.H,f-3dB.L分别为电压增益下降3dB对应的高端频率和低端频率,QL为输出谐振回路的又在品质因数。这里假设输入端对幅频特性的影响可以忽略。
有载品质因数可以如此估算,
                                   (2.1.23)
                      (2.1.24)
其中,GΣ是并联谐振回路总的等效并联电导;Gp是并联谐振回路未加任何负载时其自身损耗所等效的并联电导,主要是电感金属损耗和趋肤效应引起的损耗的等效电导; 是负载电导; 是晶体管π模型输出电阻rce的倒数;gM.out是晶体管跨导、跨接电容和输入电容在输出端的类似于MILLER效应的等效电导,在低频端可忽略不计。
通过测量放大器的谐振曲线确认通频带,测量方法可以是扫频法,也可以是逐点法。
① 扫频法:用扫频仪作为测量仪器,信号源作为外接频标确认精确的频点位置,显示通频带选频特性,找到最大点格数,比如7格,那么5格(=7格×0. 707)位置对应的两个频点之差为同频带宽。
② 逐点法:用信号源和示波器测量,步骤是:记录谐振频率f0及其对应的示波器输出幅度A0,改变高频信号发生器的頻率(保持其输出电压vs不变,由信号源保证,可用示波器确认),记录頻率f其对应的示波器幅度A(f)。逐点描绘该曲线,找到A=0.707A0对应的两个频点,其差为3dB带宽。
(4) 选择性
频率选择性可用带通选频特性的矩形系数来表示,一般定义为
                                    (2.1.25)
常见的取α=60dB。实验室测试时,60dB对应的电压变化为1000倍,难以测量,因而往往取易于测量的α= 20dB,即找到A=0.lA0对应的两个频点,两个频点之差即为BW20dB,然后和前面获得的通频带BW3dB相比,即可得到K20dB这个矩形系数。
矩形系数越接近于1,谐振曲线的形状就越接近于矩形,选择性就越好。



分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空间QQ空间 腾讯微博腾讯微博 腾讯朋友腾讯朋友
收藏收藏 分享淘帖 顶 踩
回复

使用道具 举报

沙发
ID:455177 发表于 2018-12-29 10:39 | 只看该作者
下载了咋不行
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|51黑电子论坛 |51黑电子论坛6群 QQ 管理员QQ:125739409;技术交流QQ群281945664

Powered by 单片机教程网

快速回复 返回顶部 返回列表