集電極調(diào)幅電路設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、航北方科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱通信電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名任建元專業(yè)電子信息工程班級(jí)B941202學(xué)號(hào)B94120222指導(dǎo)教師高磊成績(jī)2012年 1 月摘要高頻電路是通信系統(tǒng)， 特別是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)， 是無(wú)線通信設(shè)備的重要組成部分，其研究對(duì)象是通信系統(tǒng)中的發(fā)送設(shè)備和接受設(shè)備的高頻“功能” 電路功能的基本組成和原理。 “高頻”是指討論的功能電路的工作頻率圍在幾百千赫茲至幾百兆赫茲的高頻頻段， 電路可以用 LCR分立元件和有源器件組成， 有源器件的級(jí)間電容不能忽略，研制電路時(shí)必須考慮分布電容對(duì)電路的影響。“功能”是指基本電路能夠完成的信號(hào)傳輸和信號(hào)變換處理的具體工作任務(wù)。對(duì)于同一功能電

2、路，可以用不同的器件和不同的電路形式構(gòu)成，但功能電路的功能和輸入信號(hào)，輸出信號(hào)的頻譜關(guān)系是不會(huì)改變的。高頻電子線路是在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的， 也只有通過(guò)實(shí)踐才能得到深入的了解，本次課程設(shè)計(jì)正好提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中積累豐富的經(jīng)驗(yàn)關(guān)鍵詞：高頻電路；目錄1、方案論證與選擇42、電路工作原理53、電路調(diào)試與排故84、結(jié) 論 .10參考文獻(xiàn) .11元器件參數(shù) .111、方案論證與選擇11 調(diào)幅器使受調(diào)波的幅度隨調(diào)制信號(hào)而變化的電路稱為調(diào)幅器。調(diào)幅器輸出信號(hào)幅度與調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)值的關(guān)系曲線叫做調(diào)幅特性。理想的調(diào)幅特性應(yīng)是直線，否則便會(huì)產(chǎn)生失真。調(diào)幅器主要由非線性器件和選擇性

3、電路構(gòu)成。非線性器件實(shí)現(xiàn)頻率變換， 產(chǎn)生邊帶和諧波分量； 選擇性電路用來(lái)選出所需的頻率分量并濾掉其他成分，如高次諧波等。常用的非線性器件有晶體二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。 選擇性電路大多用諧振回路或帶通濾波器。按照電平的高低，調(diào)幅器可分為高電平調(diào)幅和低電平調(diào)幅。大功率廣播或通信發(fā)射機(jī)多采用高電平調(diào)幅器。這種調(diào)幅器輸出功率大，效率高。載波機(jī)和各種電子儀器多采用低電平調(diào)幅器。 它們對(duì)輸出功率和效率要求不高，可以選用調(diào)幅特性較好的電路。1.2集電極調(diào)幅所謂的集電極調(diào)幅，就是用調(diào)幅信號(hào)來(lái)改變高頻功率放大器的集電極直流電源電壓，以實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。集電極調(diào)幅的特點(diǎn)：（1）因過(guò)壓工作， 高 ( 與 m無(wú)關(guān) )用于大功

4、率調(diào)幅發(fā)射機(jī)。（2）要求 v 提供較大的驅(qū)動(dòng)功率。（3）m較大時(shí)，調(diào)幅波非線性失真1.3 集電極調(diào)幅的要求及技術(shù)指標(biāo)要求： 1用 EWB 仿真，能夠觀察輸入輸出波形。2針對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析，并計(jì)算輸出功率。3三極管工作在丙類狀態(tài)4采用單調(diào)諧做為負(fù)載5采用三極管作為放大器參數(shù)：輸入信號(hào)頻率15000HZ，電壓 500mV 左右輸入直流電源電壓12V采用單調(diào)諧做為負(fù)載采用三極管作為放大器2、電路工作原理2.1集電極調(diào)幅的工作原理集電極調(diào)幅是利用低頻調(diào)制電壓去控制晶體管的集電極電壓， 通過(guò)集電極電壓的變化，使集電極高頻電流的基波分量隨調(diào)制電壓的規(guī)律變化， 從而實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。 實(shí)際上，它是一個(gè)集電極電

5、源受調(diào)制信號(hào)控制的諧振功率放大器，屬高電平調(diào)幅。調(diào)幅管處于丙類工作狀態(tài)。集電極調(diào)幅的基本原理電路如圖21 所示：圖 21集電極調(diào)幅原理電路圖中，設(shè)基極激勵(lì)信號(hào)電壓（即載波電壓）為：0 V0 cos 0t則加在基射極間的瞬時(shí)電壓為 BVBE V0 cos0t2.2集電極電流脈沖的變化情形調(diào)制信號(hào)電壓加在集電極電路中， 與集電極直流電壓VCC串聯(lián)，因此，集電極有效電源電壓為VCVCCVCCV cos0tVCC1macost式中， VCC為集電極固定電源電壓；maVVCC為調(diào)幅指數(shù)。由式可見(jiàn)，集電極的有效電源電壓VC隨調(diào)制信號(hào)壓變化而變化。由圖22 所示，圖 22同集電極電壓相對(duì)應(yīng)的集電極電流脈沖的

6、變化情形圖中，由于 -VBB 與 b 不變，故 vB max 為常數(shù)，又 RP 不變，因此動(dòng)態(tài)特性曲線的斜率也不變。若電源電壓變化， 則動(dòng)態(tài)線隨 VCC值的不同，沿 c 平行移動(dòng)。由圖可以看出，在欠壓區(qū)，當(dāng) VCC由 VCC1變至 VCC2（臨界）時(shí)，集電極電流脈沖的振幅與通角變化很小，因此分解出的 I cm1的變化也很小，因而回路上的輸出電壓 c 的變化也很小。這就是說(shuō)在欠壓區(qū)不能產(chǎn)生有效的調(diào)幅作用。2.3 集電極調(diào)幅波形圖當(dāng)動(dòng)態(tài)特性曲線進(jìn)入過(guò)壓區(qū)后，VCC等于 VCC3、VCC4等，集電極電流脈沖的振幅下降，出現(xiàn)凹陷，甚至可能使脈沖分裂為兩半。在這種情況下，分解出的 I cm1隨集電極電壓

7、VCC的變化而變化，集電極回路兩端的高頻電壓也隨VCC而變化。輸出高頻電壓的振幅Vc=I cm1· Rp，Rp 不變， I cm1 隨 Vc 而變化，而VCC是受 控制的，回路兩端輸出的高頻電壓也隨 變化，因而實(shí)現(xiàn)了集電極調(diào)幅。其波形如圖23 所示。v(t)0tv0 (t)0tv (t)0t圖 2-3 集電極調(diào)幅波形圖2.4 集電極調(diào)幅的靜態(tài)調(diào)制特性當(dāng)沒(méi)有加入低頻調(diào)制電壓（即 =0）時(shí)，逐步改變集電極直流電壓VCC的大小，同樣可使 ic 電流脈沖發(fā)生變化， 分解出的 I CO或 I cm1也會(huì)發(fā)生變化。我們稱集電極高頻電流I cm1（或I CO）隨 VCC變化的關(guān)系線為靜態(tài)調(diào)制特性曲

8、線。根據(jù)分析結(jié)果可作出靜態(tài)調(diào)制特性曲線如圖2 4 所示。圖 24 集電極調(diào)幅的靜態(tài)調(diào)制特性靜態(tài)調(diào)制特性曲線不能完全反映實(shí)際的調(diào)制過(guò)程， 因?yàn)闆](méi)有加入調(diào)制信號(hào)，輸出電壓中沒(méi)有邊頻存在，只有載波頻率，不是調(diào)幅波。通常調(diào)制信號(hào)角頻率要比載波角頻率o 低得多，因此對(duì)載波來(lái)說(shuō)，調(diào)制信號(hào)的變化是很緩慢的，可以認(rèn)為在載波電壓交變的一周，調(diào)制信號(hào)電壓基本上不變。這樣，靜態(tài)調(diào)制特性曲線仍然能正確反映調(diào)制過(guò)程。我們可以利用它來(lái)確定已調(diào)波包絡(luò)的非線性失真的大小。由圖24 可知，為了減小非線性失真，當(dāng)加上調(diào)制信號(hào)電壓時(shí)，保證整個(gè)調(diào)制過(guò)程都工作在過(guò)壓狀態(tài)，所以工作點(diǎn)Q應(yīng)選在調(diào)制特性曲線直線段的中央，即 VCCQ=1/2VCCO處，VCCO為臨界工作狀態(tài)時(shí)的集電極直流電壓。否則，工作點(diǎn)Q偏高或偏低，都會(huì)使已調(diào)波的包絡(luò)產(chǎn)生失真。在本實(shí)驗(yàn)中會(huì)得到證實(shí)。3、電路調(diào)試與排故3.1 整體電路測(cè)試設(shè)計(jì)電路3.2 單元電路測(cè)試輸入載波信號(hào)波形5M Hz輸入調(diào)制信號(hào)波形1K Hz輸出波形 2V4、結(jié) 論我感覺(jué)這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了不少知識(shí)