課程設(shè)計（論文）-寬帶中頻放大器

1、課程設(shè)計說明書 第 I頁 寬帶中頻放大器 摘 要 中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。 中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標起著極其重要的 作用。在超外差式調(diào)頻接收機的設(shè)計過程中，應(yīng)將其分為高頻放大、混頻、本振、中 放、限幅、鑒頻、低頻放大七個部分。中頻放大器由于工作頻段較低而且固定，其性 能可以做得很好，從而達到滿意的接收效果。對中頻放大器電路的主要要求是工作穩(wěn) 定，失真小，增益高，選擇性好，有足夠?qū)挼耐l帶。由此在中間級用雙調(diào)諧放大器 對寬頻帶放大電路進行展寬，也就是提高上限截止頻率。而輸出級射極跟隨器是一 個共集組態(tài)的單管放大電路

2、。 本文主要講述了超外差接收設(shè)備、中頻放大器的組成、原理與作用和整機電路的 相關(guān)介紹和說明。 關(guān)鍵詞：中頻放大電路，超外差，射極跟隨器 課程設(shè)計說明書 第 II頁 目 錄 1 緒論.1 2 設(shè)計過程.1 2.1 超外差接收設(shè)備.1 2.1.1 工作原理.1 2.1.2 方框圖.1 2.2 中頻放大器的組成和作用 .3 2.3 中頻放大電路及原理 .3 2.3.1 電路組成框圖.4 2.3.2 電路組成分析.4 2.4 整機電路 .9 總 結(jié).11 致 謝.12 參考文獻.13 課程設(shè)計說明書 第 1頁 1 緒 論 隨著現(xiàn)在社會的快速發(fā)展，通信技術(shù)在我們的生活中廣泛應(yīng)用，而我所學(xué)的是電 子信息工

3、程，有一部分涉及的是通信技術(shù)，對于這次設(shè)計，在應(yīng)用最廣泛的是調(diào)頻接 收機，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了超外差方式的調(diào)頻接收機。在超外差式調(diào)頻接收 機的設(shè)計過程中，應(yīng)將其分為高頻放大、混頻、本振、中放、限幅、鑒頻、低頻放大 七個部分。整個電路的設(shè)計必須注意幾個方面，尤其是中頻放大電器是一個接收機中 一個重要器件，中頻放大器由于工作頻段較低而且固定，其性能可以做得很好 ，從而 達到滿意的接收效果。對中頻放大器電路的主要要求是工作穩(wěn)定，失真小，增益高， 選擇性好，有足夠?qū)挼耐l帶。由此在中間級用雙調(diào)諧放大器對寬頻帶放大電路進行 展寬，也就是提高上限截止頻率。 2 設(shè)計過程 2.1 超外差接收設(shè)備 2.

4、1.1 工作原理 超外差電路就是這樣的裝置。它將所要收聽的電臺在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過 電路本身的作用，就變成另外一個預(yù)先確定好的頻率，然后再進行放大和檢波。這個 固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。如果在收音機內(nèi)制造個振蕩電波(通常稱為本 機振蕩)，使它和外來高頻調(diào)幅信號同時送到一個晶體管內(nèi)混合，這種工作叫混頻。由 于晶體管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會產(chǎn)生一個新的頻率，這就是外差作用。采 用了這種電路的收音機叫外差式收音機，混頻和振蕩的工作，合稱變頻。 外差作用產(chǎn)生出來的差頻，習(xí)慣上采用易于控制的一種頻率，它比高頻較低， 但比音頻高，這就是常說的中間頻率，簡稱中頻。任何電臺的頻率，由于都變

5、成了中 頻，放大起來就能得到相同的放大量。 2.1.2 方框圖 課程設(shè)計說明書 第 2頁 圖 1 是超外差接收設(shè)備的方框圖： 輸入調(diào)諧回路 VV1 高頻放大混頻中頻放大鑒頻 低頻功放揚聲器本機振蕩 天線 圖 1 超外差接收設(shè)備方框圖 由圖 1 超外差接收設(shè)備的方框圖可以看出超外差接收設(shè)備主要由輸入調(diào)諧回路、 高頻放大、混頻、本機振蕩、中頻放大、鑒頻和低頻功放組成。調(diào)諧回路的輸出，進 入混頻級的是高頻調(diào)制信號，即載波與其攜帶的音頻信號。經(jīng)過混頻，輸出載波的波 形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程(混瀕和本振 的作用)叫做變頻。 根據(jù)此次課程設(shè)計的要求，超外差式調(diào)頻接收

6、機，整個電路由六部分組成，分別 為高頻放大、混頻、本振、中放、鑒頻、低頻放大。 （1）高頻放大器：高頻放大器是用來放大高頻信號的器件。根據(jù)高放的對象是載 頻信號這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負載，讓信號諧 振在信號載頻。這樣做的好處是：1）回路諧振能抑制干擾；2）并聯(lián)回路諧振時，其 阻抗很大，從而可輸出很大的信號。 （2）混頻：混頻是將不同載頻的高頻已調(diào)波信號變換為較低的同一個固定載頻 （一般稱為中頻）的高頻已調(diào)波信號，但保持其調(diào)制規(guī)律不變，然后送入中頻放大器。 在接收端，它起頻率變換作用，最后采用混頻方式可以大大提高接收機性能。 （3）本振電路：本振電路與混頻電路一起

7、可以接收到不同載頻的各發(fā)射臺高頻已 調(diào)波信號變換為同一載頻（中頻）的高頻已調(diào)波信號，然后送入中頻放大器進行放大。 它一般用 LC 諧振回路來產(chǎn)生一個穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個穩(wěn)定的諧振頻率與高頻 放大輸出信號混頻，得到一個中頻信號。 （4）放大電路：放大電路是一種能量轉(zhuǎn)換電路，即將直流電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信 號的能量，同時必然有一部分能量消耗。超外差式接收機能夠大大提高收音機的增益、 課程設(shè)計說明書 第 3頁 靈敏度和選擇性。因為不管電臺信號頻率如何都變成為中頻信號，然后都能進入中頻 放大級，所以對不同頻率電臺都能夠進行均勻地放大。中放的級數(shù)可以根據(jù)要求增加 或減少，更容易在穩(wěn)定條件下獲得高增益

8、和窄帶頻響特性。此外，由于中頻是恒定的， 所以不必每級都加入可變電容器選擇電臺，避免使用多聯(lián)同軸可變電容器，而只需在 調(diào)諧回路和本振回路用一只雙連可變電容器就可完成接收。 （5）鑒頻器：在鑒頻器部分，采用比例鑒頻器，普通鑒頻器的線性范圍較寬，調(diào) 整較易，但在鑒頻器前必須加上一級限幅器，而比例鑒頻器則不需要但是為了得到良 好的限幅特性，必須仔細調(diào)整比例鑒頻器的工作狀態(tài)與電路參數(shù)，也可以在前一級加 一個限幅器。 （6）低頻功放：一般從鑒頻器輸出的信號都比較小，為了得到所需的信號，必須 將輸出信號進行放大。一般采用三極管放大電路來實現(xiàn)這一功能。而本次設(shè)計采用運 算放大器效果比較好。 高頻電路很容易受

9、到干擾，所以對信號的要求比較高，在中頻放大器電路的輸出 端，如果直接接鑒頻器，很可能得到很多不需要的波形，用濾波器很難濾除，所以在 鑒頻器的輸入端加一級限幅器，去除不需要的波，使輸出更為純凈。 2.2 中頻放大器的組成和作用 （1）電路組成 中頻放大器有分立元件的，有被集成在芯片中的，多數(shù)廠家采用自己的專用芯片。 分立元件的中頻放大器電路形式與低噪聲放大器的電路形式很相似，也是一個共發(fā)射 極電路，只是它們工作的頻點不一樣。 在超外差一次變頻接收機電路中，有一個中頻 放大器；在超外差二次變頻接收機中，則通常有第一、第二中頻放大器；在直接變換 的線性接收機中，沒有中頻放大器。 （2）電路作用 中頻

10、放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號加以放大，然后送到檢波器檢波。 中頻放大電路對超外差收音機的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標起著極其重要的 作用。簡潔來說有以下兩點： 1）獲取高增益：與射頻放大部分相比，由于中頻頻率固定，并且頻率較低，可以 很容易地得到較高的增益，因而可以為下一級提供足夠大的輸入。 課程設(shè)計說明書 第 4頁 2）提高選擇性：接收機的鄰近頻率選擇性一般由中頻放大器的通頻帶寬度決定。 不論接收機采用一次或二次變頻技術(shù)，中頻放大器總是位居下變頻之后。 2.3 中頻放大電路及原理 2.3.1 電路組成框圖 中頻放大電路框圖如圖 2 所示： 輸入級 中間一級 放大器 輸出級 中間二

11、級 放大器 圖 2 中頻放大器電路組成框圖 圖 2 顯示出中頻放大電路主要由輸入級、中間一級放大器、中間二級放大器和輸 出級組成。而輸入級為變壓器阻抗變換電路，通過部分接入并聯(lián)諧振回路的抽頭位置， 可以進行阻抗變換，實現(xiàn)回路與信號源及負載之間的阻抗匹配。通過中間第一級雙調(diào) 諧放大器放大器能使電壓增益有所增大即是使電壓放大倍數(shù)十幾倍、通頻帶顯著加寬。 由兩級放大電壓增益相乘，通過中間級第二級使電壓放大倍數(shù)增加到 100 倍，即實現(xiàn) 電壓增益大約 40DB。通頻帶達到課程設(shè)計所需要的要求 180KHZ。輸出部分用射極跟隨 器使電壓放大倍數(shù)幾乎不變，同相輸出，但實現(xiàn)了輸入阻抗比較大，而輸出阻抗比較

12、小。 2.3.2 電路組成分析 1. 一級輸入 阻抗變換電路是一種將實際負載阻抗變換為前級網(wǎng)絡(luò)所需要的最佳負載阻抗的電 路。阻抗變換電路對于提高整個電路的性能具有重要作用。其電路圖如圖 3 所示： 課程設(shè)計說明書 第 5頁 UiCo N1N2 Uo + _ + _ 圖 3 阻抗變換電路 2.中間一級放大器雙調(diào)諧放大器 采用雙調(diào)諧回路的放大器，其頻率響應(yīng)在通頻帶雙調(diào)諧回路放大內(nèi)可以做得較為 平坦，在頻帶邊緣上有更陡峭的截止。具有較寬的通頻帶和較好的選擇性。超外差接 收機中的中頻放大器常采用雙回路的調(diào)諧放大器。將其與單調(diào)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(diào)諧回路諧振放大器比單調(diào)

13、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(shù)明顯改善，高頻小信號放大器主要應(yīng) 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。 在一級中放里，利用雙調(diào)諧回路諧振放大器的頻寬特性的優(yōu)點，實現(xiàn)對通頻帶的 展寬和對輸入信號的一定放大。這里設(shè)定放大為 12 倍，以確定相應(yīng)參數(shù)。如圖 4 所示， 為雙調(diào)諧回路諧振放大器及其等效電路圖。圖 4（a）為一種常用的雙調(diào)諧回路放大器 線路。集電極電路采用互感耦合的諧振回路做負載，被放大的信號通過互感耦合加到 次級線圈的輸入端。晶體管 VT1 的集電極在初級線圈的接入系數(shù)為 p1，下一級晶體管 VT2 的基極在次級線圈的接入

14、系數(shù)為 p2。另外，初、次級回路本身的損耗都很小可以 忽略。 圖 4（b）表示雙調(diào)諧回路放大器的高頻等效電路。 課程設(shè)計說明書 第 6頁 VT1 C1 C2 L1L2 Ui Uo +Vcc （a） (b) 圖 4 雙調(diào)諧回路諧振放大器及其等效電路 選用晶體管型號為 3DG39。可測得在時，MHz f 7.10 0 。pFSpFS C g C g oe oe ie ie 7,200,18,28600,45 yy refe mS 為方便設(shè)計，令兩個回路的元件參數(shù)都相同，即電感 L1=L2=L；初、次級回路總 電容；折合到初、次級的導(dǎo)納 CCpCCpCieoe 2 2 2 2 1 1 ；回路的角頻率

15、；初、次級回路的有 ggpgp ieoe 2 2 2 1 LC 1 021 載品質(zhì)因數(shù)。由圖 4（b）可知，它是一個典型的并聯(lián) g C Lg QQ LL 0 0 21 1 型互感耦合回路。電壓增益 和耦合參數(shù) 有關(guān)。在實際應(yīng)用中，臨界耦合的情況 應(yīng)用較多。當臨界耦合時，即 時， 諧振曲線比較平穩(wěn)，在中心頻率 處，出 現(xiàn)最大峰值。此時 0 f 1 0u A 課程設(shè)計說明書 第 7頁 選擇回路中。根據(jù)以上各式，已設(shè)定，可推得抽頭pFH CL 220,112 Auo 系數(shù)和的值分別為 1 和 0.1， p1p2 S g 200 有載品質(zhì)因數(shù)，92.73 21 QQ LL 有載品質(zhì)因數(shù)，92.73 2

16、1 QQ LL 通頻帶，KHz Q f BW L 2002 0 707.0 電感值 ，H LL 1 21 電容值 ,220 1 pF C pF C 220 2 3. 中間二級放大器 單調(diào)諧放大器 中頻變壓器的初級線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，它諧振于中頻465kHz。由于 并聯(lián)諧振回路對詣?wù)耦l率的信號阻抗很大，對非諧振頻率的信號阻抗較小。所以中頻 信號在中頻變壓器的初級線圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級放大，對非諧振 頻率信號壓降很小，幾乎被短路（通常說它只能通過中頻信號） ，從而完成選頻作用， 提高了收音機的選擇性。單調(diào)諧中頻放大電路如圖 5 所示： VT2 L3 C3 +Vcc Uo

17、 U1 圖 5 單調(diào)諧中頻放大電路 g pp A y fe u 2 21 0 課程設(shè)計說明書 第 8頁 中間級第二級，選擇高頻晶體管 3DG39 在工作頻率 10.7MHZ 的工作狀態(tài)下工作 時的參數(shù)，其各 Y 參數(shù)值如下：，mSgie2860 其回路中的電感回,45| ,7,200,18mSyPFCoesgoepFCfeie, 0|reyHL4 . 13 路電容為接入系數(shù)為空載品質(zhì)因數(shù)為由單調(diào)諧,1553PFC ,14. 0,25 . 0 21 nn,100 0 Q 設(shè)計放大電路的微變等效變換電路得出以下關(guān)系式： 總等效電容為 30/1LWC 可得如下式 MHZMHZCLf 7 . 1074

18、.102/130 諧振電導(dǎo)為 mS LfQLWQgoe 106 . 0 )104 . 110 7 . 1010028 . 6 /(1 2/1/1 66 300300 gmSgngng ieoeeo 176. 0 21 電壓增益為 995 . 8 )10176 . 0 /(104514 . 0 25 . 0 / |/ 33 21 1 gynnUUA feOUO 通頻帶為 KHZkHZCgBW180179)15628 . 6 /(176 . 0 2/ 4. 輸出級 射極跟隨器是一個共集組態(tài)的單管放大電路，由下圖可以看出，輸入信號與輸出 信號的公共端是三極管的集電極，所以屬于共集組態(tài)。又由于輸出信號

19、從發(fā)射極引出， 因此這種電路也稱為射極輸出器。共集電極放大電路的電流放大倍數(shù)大于1，但電壓放 大倍數(shù)恒小于1，而接近于1，且輸出電壓與輸入電壓同相，所以又稱為射極跟隨器。 其輸入阻抗比較大，輸出阻抗比較小。 射極跟隨器電路圖如圖 6 所示： 課程設(shè)計說明書 第 9頁 圖 6 射極跟隨器 2.4 整機電路 收音機電路中包括了高頻放大、中頻放大、音頻電壓和功率放大、變頻電路、調(diào) 諧電路、正弦波振蕩電路、檢波電路、自動增益控制電路、音量控制電路等眾多電子 線路中必不可少的功能電路。在此基礎(chǔ)上如果再學(xué)習(xí)掃描電路就接近電視機電路了。 提高和培養(yǎng)了我們的動手能力和技能。誰都知道，在電子技術(shù)的學(xué)習(xí)過程中理論

20、與實 踐的結(jié)合可以提高學(xué)習(xí)效率、效果，但是實驗的成本太高，沒有條件。其實認真地裝 配分立元器件收音機套件可以降低成本，提高動手技能。而圖 7 是寬帶中頻放大器的 整機電路，主要由阻抗變換電路、雙調(diào)諧放大器、單調(diào)諧放大器和射極跟隨器電路組 成雖不是最完美的，但已經(jīng)是我的極限。 + VT1 VT2 VT3 C1 C2 L1L2 Ui Uo +Vcc U2 RL _ + _ L3 C3 U1 Vi 圖7 寬帶中頻放大器整機電路 課程設(shè)計說明書 第 10頁 表 1 元器件列表及說明 元件序號元件名稱元件參數(shù) 1 晶體管 VT 3DG39 2 電阻 Re1k 歐 3 電容器 C1 220PF 4 電容器

21、 C2 220PF 5 電容器 C3 155PF 6VCC12V 7 負載 RL1K 歐 8 電感 L1=L2=L H1 9 電感 L3 1.4 H 課程設(shè)計說明書 第 11頁 總 結(jié) 通過這次通信電路的課程設(shè)計，使我們加強對高頻電子技術(shù)電路的中頻放大電路 的理解，學(xué)會查尋資料方案比較，以及設(shè)計計算等環(huán)節(jié)。進一步提高分析解決實際 問題的能力，給我們創(chuàng)造一個動腦動手獨立開展電路實驗的機會，鍛煉分析解決 高頻電子電路問題的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電 路的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強學(xué)生的實踐能力。 而我掌握和了解了許多關(guān)于中頻放大器的有關(guān)知識，使我的知識面展

22、寬了，同時 更讓我堅信，學(xué)好電子方面的知識，對以后的發(fā)展是有很大的益處的，在這條路上一 直走下去是前途無量的。 在寬帶中頻放大器的設(shè)計中，單元電路的設(shè)計是其中的基礎(chǔ)，只有對各部分的作 用有深刻的了解，才可以設(shè)計出符合設(shè)計要求的電路。整機電路在設(shè)計中是關(guān)鍵的關(guān) 鍵，通過中頻放大電路、阻抗變換電路和解調(diào)電路等電路構(gòu)成整個電路，各個部分的 相互聯(lián)系，缺少了任何一部分，直接影響到整個設(shè)計的最終結(jié)果。 在這次的設(shè)計過程中，對于如何進行電路的設(shè)計，我還存在著許多的不足之處， 把握電路的連接方式上還過于稚嫩，但是，在以后的學(xué)習(xí)中，我會不斷地自我完善， 爭取能在電子技術(shù)這一方面能有所發(fā)展。 課程設(shè)計說明書 第

23、 12頁 致 謝 通過本次課程設(shè)計我對寬帶中頻放大器的原理和組成有了進一步的學(xué)習(xí)，并應(yīng)用 于實踐。同時對綜合應(yīng)用資料的能力、創(chuàng)造能力將有較大提高，通過設(shè)計實踐，可了 解電子產(chǎn)品研制和生產(chǎn)的過程，對今后從事電子產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、經(jīng)營維修等打下 基礎(chǔ)。 綜合課程設(shè)計讓我把以前學(xué)習(xí)到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知 識有了更進一步的理解和認識，還有，我在課程設(shè)計中碰到了很多的問題，我通過查 閱相關(guān)書籍，資料，通過自己鉆研，特別是得到了孫老師的細心教導(dǎo)和李老師的認真 指點，他們給予了我很大的幫助，不僅給了我思路上的開闊，還讓我認識到了自己對 以前所學(xué)知識的不足方面 當然，通過這次課程設(shè)計，我

24、也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學(xué)習(xí)中， 我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在這方面有一個大的發(fā)展。 最后，再次感謝孫懷壯老師和李文方老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助！ 課程設(shè)計說明書 第 13頁 參考文獻 1 沈偉慈 通信電路M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社. 2008.6 2 張肅文 高頻電子線路M. 北京：高等教育出版社. 1984 3 羅偉雄 通信電路與系統(tǒng)M. 北京：北京理工大學(xué)出版社. 2007.9 4 楊素行 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程M. 北京：高等教育出版社. 2002.2 5 張玉興 射極模擬電路M.北京：電子工業(yè)出版社. 2002 6 Ferrel G. Stremler.

25、 Introduction Communication Systems M. 1997 附錄：外文翻譯 In Wang Zuoliangs translation practices, he translated many poems, especially the poems written by Robert Burns. His translation of Burns “A Red, Red Rose” brought him fame as a verse translator. At the same time, he published about ten papers on t

26、he translation of poems. Some argue that poems cannot be translated. Frost stresses that poetry might get lost in translation. According to Wang, verse translation is possible and necessary, for “The poet-translator brings over some exciting work from another culture and in doing so is also writing

27、his own best work, thereby adding something to his culture. In this transmission and exchange, a richer, more colorful world emerges. ”(Wang, 1991:112). Then how can we translate poems? According to Wangs understanding, the translation of poems is related to three aspects: A poems meaning, poetic ar

28、t and language. （1）A poems meaning “Socio-cultural differences are formidable enough, but the matter is made much more complex when one realizes that meaning does not consist in the meaning of words only, but also in syntactical structures, speech rhythms, levels of style.” (Wang, 1991:93). （2）Poeti

29、c art According to Wang, “Blys point about the marvelous translation being made possible in the United States only after Whitman, Pound and Williams Carlos Williams composed poetry in speech rhythms shows what may be gained when there is a genuine revolution in poetic art.” (Wang, 1991:93). （3）Language “Sometimes language stays static and sometimes language stays active. When language is active, it is beneficial to translation” “This would require this kind of intimate understanding, on the part of the translator, of its genius, its idiosyncrasies, its past and prese