通信电子电路实验（一）—— 高频小信号调谐放大器电路设计

2024-06-05 06:27:09

实验背景

实验要求

实验思路

multisim 14仿真
三极管放大电路静态工作点的调节
- 固定基级为6V直流偏置（或者别的较为合适的偏置）
- 固定发射极电阻调节集电极电阻
- 固定集电极电阻调节发射极电阻
- ICE∈[14ICEmax,12ICEmax]I_{CE}\in [\frac{1}{4}I_{CEmax},\frac{1}{2}I_{CEmax}]ICE∈[41ICEmax,21ICEmax]
连接幅频分析仪测试调谐效果
- 估算电感电容的数量级
- 固定电感值调节电容值

静态电路分析

由于直流静态工作因此电感短路电容短路
VCE=12V−5.22V=6.78VV_{CE}=12V-5.22V=6.78VVCE=12V−5.22V=6.78V

VBE=12V2−5.22V=0.78VV_{BE}=\frac{12V}{2}-5.22V=0.78VVBE=212V−5.22V=0.78V

静态工作点ICQ=20.9mA≈βIBQ静态工作点 I_{CQ}=20.9mA\approx\beta I_{BQ}静态工作点ICQ=20.9mA≈βIBQ

∴β=20.9mA86.4μA=241.9\beta=\frac{20.9mA}{86.4\mu A}=241.9β=86.4μA20.9mA=241.9

故显而易见三极管是工作在放大区的

根据这个经典图线
合适的静态工作点应该尽量居中这里我设为20mA 因为最大电流即负载短路最大电流也就100mA
其实这里并非关键也没必要考虑太仔细 你做到完美静态工作点居中也未必是最佳答案
主要看后面动态交流瞬时分析 你的波形怎么样

交流瞬时分析

完整电路图：

输入f=10.7MHzf=10.7MHzf=10.7MHz的正弦波

输出波形：

可见输出电压峰峰值（幅度 amplitude）为Vopp=691.7mVV_{opp}=691.7mVVopp=691.7mV

因此幅度增益为Av=20lgVoppVipp=20×lg691.710=36.7dB>20dBA_v=20lg\frac{V_{opp}}{V_{ipp}}=20\times lg\frac{691.7}{10}=36.7dB>20dBAv=20lgVippVopp=20×lg10691.7=36.7dB>20dB

输出频率为fo=193.871ns=10.65MHz≈10.7MHzf_o=\frac{1}{93.871 ns}=10.65MHz\approx10.7MHzfo=93.871ns1=10.65MHz≈10.7MHz

肉眼可见图线不明显失真且增益频率均能达到要求

交流特性曲线

10.7MHz10.7MHz10.7MHz增益：

fL=7MHzf_L=7MHzfL=7MHz
fH=15.7MHzf_H=15.7MHzfH=15.7MHz

可见比最大值低 3dB 即电压为最大值的12\frac{1}{\sqrt{2}}21的通频带 BW≈8.7MHzBW\approx8.7MHzBW≈8.7MHz

而对于比最大值低20dB 即电压为最大值的0.1的频带

fH=71.411MHzf_H=71.411MHzfH=71.411MHz
fL=1.284MHzf_L=1.284MHzfL=1.284MHz

∴B0.1=71.411−1.284=70.127MHzB_{0.1}=71.411-1.284=70.127MHzB0.1=71.411−1.284=70.127MHz

矩形系数 rectangular coefficient Kr0.1=B0.1BW≈8.06<10K_{r0.1}=\frac{B_{0.1}}{BW}\approx8.06<10Kr0.1=BWB0.1≈8.06<10

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