LC谐振放大器的指标的分析.DOC

2011年全国大学生电子设计竞赛 （题） 【组】 20年9月日 摘 要 关键词：LC谐振 AGC 谐振放大器 增益 小信号 目 录 1系统方案 1 1.1 谐振放大器的论证与选择 1 1.2 AGC电路方案的论证与选择 1 1.3 电源方案的论证与选择 2 2系统理论分析与计算 2 2.1 衰减器的分析 2 2.2 LC谐振放大器的指标的分析 2 2.2.1 增益 2 2.2.2 AGC的分析 2 2.2.3 通频带 3 2.2.4 矩形系数 3 2.2.4 放大器的稳定性 3 3电路的设计 3 3.1系统总体框图 3 3.2 衰减器电路 4 3.3 一级谐振放大器电路 4 3.4 二级谐振放大器电路 4 3.5 谐振功率放大器电路 4 3.6 AGC电路 4 3.7电源电路 4 3.8扩展电路 5 4测试方案与测试结果 5 4.1测试仪器和设备： 5 4.2 测试方法和步骤： 5 4.2.1 增益测试 5 4.2.2 功耗测试 5 4.2.3 带宽和矩形系数测试 5 4.2.4 AGC增益范围测试 6 4.3 测试结果及分析 6 4.3.1测试结果 6 4.3.2测试分析与结论 6 附录：LC谐振电路主原理图 8 LC谐振放大器（题） 【组】 1系统方案 本系统主要由模、、、电源组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 谐振放大器的论证与选择 方案一： 图1.2 LC谐放 方案二： 综合性价比和功耗要求，针对设计的指标要求，选择方案二。 1.2 AGC电路方案的论证与选择 方案一： 方案二： 方案三： 综合上述，结合功耗、性价比和性能指数，本设计选择方案三。 1.3 的论证与选择 2系统理论分析与计算 2.1 的分析 2.2 LC谐振放大器的 LC谐振放大器的几个重要指标：增益、通频带、矩形系数、稳定性等。 2.2.1 增益 按照题目发挥部分的要求，信号在-3dB带宽不变的条件下，提高增益到大于等于80dB,所以本次设计采用三级谐振，两级谐振放大器，一级谐振功功率放大。由理论计算，电压增益 Au=-20log(Uo/Ui)(dB),测量中获取输出和输入电压值，便可得到增益值。而本电路放大倍数达100.8dB。初级谐振放大器放大Au1倍，中级放大器放大Au2倍，末级功率谐振放大器放大Au3倍。根据级间关系，放大倍数约为Au=Au1*Au2*Au3=101dB。增益参数由中周的接入系数比p、正向传输导纳yfe和谐振电路等效总电导g∑共同决定。放大器谐振时，ω0C∑-1/ω0L=0,对应的谐振频率ω0=1/(L C∑)1/2，则电压增益|Au0|=p1*p2*|yfe|/g∑，其中接入系数p为中周的前后线圈匝数。 2.2.2 AGC的分析 AGC就是幅度自动调节系统，起作用相当输入信号的幅度在很大范围内波动时，严格定制放大器的增益，使输出信号的幅度保持不变或者只有很小的变化。也就是说AGC是一个动态范围压缩装置。AGC解决了信号的不稳定性，对于接收端信号处理提供技术支持。依照指标要求，-3dB带宽2△f0.7=300kHz内波动不大于2dB,同时根据发挥部分，AGC控制范围大于40dB,范围为20log(Vomin/Vimin)-20log(Vomax/Vimax)。设计AGC参考应用可知，高频小信号放大常用通讯中，为了保证通讯的速率特性，AGC设计尽量保证电路结构简单、性能稳定、易于实现。同时对于输入信号动态范围变化大时，AGC必须具备足够大的增益控制范围，而题目要求大于40dB即可，本次设计尽量满足要求为准，不过多超越指标。为了使信号不失真的放大，AGC电路还应具备良好的选频特性。而本放大器为谐振放大器，指标集中在谐振放大器上，很容易实现。同时为了使谐振放大器性能稳定、抗干扰能力强，AGC硬件设计应慎用敏感元件，精确计算增益，加强电源滤波，合理布局布线。 2.2.3 通频带 通频带定义为半功率点处，即增益最大值下降3dB内的频带宽度。依照题目要求-3dB带宽2△f0.7=300kHz，而2△f0.7=fo/QL，其中fo=15MHz，得出有载品质因数QL=50，也就以为三级谐振放大器必须保证品质因数QL=50。而并联谐振品质因数Q=ω0CR0=R0/ω0L，这说明要提高品质因数只能从电容、电感和谐振电阻下手。这在电路中调试得合理搭配LCR,既要满足谐振频率，也要满足品质因素，这样才能满足在规定通频带里的放大增益。 2.2.4 矩形系数 矩形系数Kr0.1=2△f0.1/2△f0.7，在满足通频带的情况下，依照发挥部分要求减小矩阵系数，只能减小△f0.1，使-20dB点在频率上移动更靠近-3dB点，曲线更陡，这样在才能减小矩形系数。否则只能牺牲放大器的选择性，增大