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LC谐振放大器

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2011年全国大学生电子设计竞赛LC 谐振放大器（D题）【本科组】2011年9月3日摘要：LC谐振放大器是高频电子线路和无线通信系统的重要组成部分，是超外差接收机的前置放大电路，主要用于高频小信号放大。

本设计主要由T型衰减网络、LC谐振放大器、自动增益控制（AGC）电路和电源模块组成。

输入信号经过衰减网络衰减后，送入LC谐振放大器中，经过几级谐振回路的谐振放大后，输出一个具有一定幅度的稳定信号，在LC谐振放大器加上AGC自动增益控制电路，使得输出信号稳定。

本系统经测试得到的数据显示，基本要求部分基本实现，而矩形系数能达到了2.14，基本达到了发挥部分中的矩形系数设计指标。

关键词：衰减网络谐振放大器调谐回路自动增益Abstract:LC resonant circuit and the amplifier is the high-frequency electronic wireless communications system, an important part of the superheterodyne receiver preamplifier circuit, mainly for high-frequency small-signal amplification. The design of the hardware system consists of T-attenuator network, LC resonant amplifier, automatic gain control (AGC) circuit and power supply module. Attenuation of the input signal through the network attenuation, into the LC resonant amplifier, and after a few levels resonant circuit resonant amplification, the output of a certain level of stability of the signal, the LC resonant amplifier with automatic gain control AGC circuit, making the output signal stability . The system hardware has been tested data show that some of the basic realization of the basic requirements, and achieve a 2.14 coefficient of the rectangle, reaches to play a part in the rectangular factor design specifications.Keywords: attenuation network resonant circuit amplifier automatic gain tuning目录1系统方案 (1)1.1 谐振放大器电路的论证与选择 (1)1.2 衰减器的论证与选择 (1)1.3 自动增益控制电路（AGC）的论证与选择 (1)1.4 电源的论证与选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1 衰减器的分析与计算 (2)2.2谐振放大器电路的理论分析与计算 (3)2.2.1 谐振放大电路的谐振回路参数确定 (3)2.2.2谐振放大电路的增益分析 (3)2.2.3放大电路的带宽分析 (7)2.2.4放大电路的矩形系数分 (7)2.2.5 放大电路的稳定性分析 (8)2.3 自动增益控制电路（AGC）的分析 (9)2.3.1 AGC的控制特性 (9)2.3.2响应时间 (9)2.3.3 动态范围 (9)3电路设计 (10)3.1系统总体框图 (10)3.2 LC谐振放大器子系统框图与电路原理图 (11)3.3 自动增益控制（AGC）电路子系统框图与电路原理图 (11)3.4电源 (12)4测试方案与测试结果 (12)4.1测试方案 (12)4.1.1 调试方法 (12)4.1.2 测试方法 (13)4.2 测试条件与仪器 (14)4.3 测试结果及分析 (14)4.3.1硬件电路测试数据 (14)表一 (14)4.3.2测试分析与结论 (15)参考文献 (15)附录1：电路原理图 (16)LC 谐振放大器（D题）【本科组】1系统方案本系统通过采用分立元件搭建多级谐振放大电路实现，整个硬件系统主要由衰减器模块、LC调谐放大器模块、自动增益控制模块（AGC）模块、电源模块组成。

1.1 谐振放大器电路的论证与选择方案一：采用集成运放实现。

使用集成运放（如OPA355）加上集总滤波电路，构成放大器电路，其频带、谐振频率和增益都能达到要求，但是不符合题目的LC谐振放大的要求，而且不能很好的与发挥部分中的AGC电路衔接，所以不宜采用该方案。

方案二：采用多级单调谐放大电路的级联实现。

单调谐放大电路其输出信号失真大，电路增益和通频带的矛盾比较突出，矩形系数远大于1，邻道选择性较差，而且级间相互干扰较大不易调节，所以不宜采用该方案。

方案三：采用单调谐和双调谐的混合放大电路实现。

双调谐放大电路比单调谐放大电路具有更好的通频带和选择性，而且可以工作在弱过耦合和临界耦合状态，所以前级采用双调谐，并使电路工作在弱过耦合或临界耦合状态，后面加一级单调谐电路对前级双调谐放大电路的中心频率进行补偿，这样能够很好的实现题中的中频、增益和带宽要求。

综合以上三种方案以及电路的设计要求，本设计选择方案三。

1.2 衰减器的论证与选择方案一：采用增益可变的运放芯片构成。

如VCA810是增益±40dB可调放大器，恒定带宽达到35MHz，能够构成一个40dB且带宽到达15MHz的固定衰减器，衰减dB数稳定，抗干扰能力强，但该芯片价格高，并且需输入正负电源供电，与题意不符。

方案二：采用分立元件构成。

利用三个纯精密电阻构成T型衰减网络能够达到40dB 的衰减器，特性阻抗为50Ω，频带能够达到15MHz，该电路设计简单，调试简单，成本低，不需加电源，降低了系统的功耗。

综合以上两种方案以及电路的设计要求，本设计选择方案二。

1.3 自动增益控制电路（AGC）的论证与选择方案一：采用延时式自动增益控制电路。

当输入信号很小时，由于延迟电压的存在，输入信号达不到AGC检波器的二极管导通要求，所以不会有AGC电压输出，因而AGC 不能起到相应的作用。

而且延时式自动增益控制电路硬件复杂，电路调节困难。

方案二：采用简单的自动增益控制电路。

简单的自动增益控制电路没有延迟控制电压的作用，使得本系统对小信号的放大变得更加灵敏，能及时响应小信号的变化自动调节电路增益。

而且该方案电路实现简单，只需正电源，调试也相对方便。

综合以上两种方案以及电路的设计要求，本设计采用方案二。

1.4 电源的论证与选择方案一：采用新型稳压芯片HT7536实现。

这种稳压芯片是采用COMS 技术的三端口高电流低电压稳压器，能输出100mA 电流，允许输入电压可达24V 。

能输出从3.0V ～5.0V 的几种稳定电压，但是考虑到系统只需要一个3.6V 的电源电压，而且消耗的功率比较小，不需要输出这么大的功率，所以不采用此方案。

方案二：采用输出电压可调的集成稳压块LM317，产生一个3.6V 的直流电压。

由于LM317电路中引入了深度的电压负反馈，使得在电网电压波动和负载电阻变化时，输出电压仍然可以保持稳定，在输出端加上额外的电容滤波后，完全能够符合本系统对稳定3.6V 直流电源的要求。

综合以上两种方案以及电路的设计要求，本设计采用方案二。

2系统理论分析与计算2.1 衰减器的分析与计算衰减器常常能用来减少信号幅度，而且衰减器不但可以把信号电压衰减到一定值还可以对阻抗值进行变换。

图2-1是实现此功能的电路，常常被称为T 型网络。

图2-1 T 型网络衰减器对 T 型网络的设计公式进行推导：首先因为从输入端看进去的输入电阻应该等于0R ，所以可得： 01210()//R R R R R ++= ① 又根据电路输入电压和输出电压的关系可得：②联立方程①和②，可解得：③根据衰减器模块要求信号衰减40db ，特性阻抗为50Ω，可得20log()O I U U = 40db 得O IUU =100，0R =50Ω，代入公式 ③可得 1R =1Ω， 2R =49Ω。

2.2谐振放大器电路的理论分析与计算2.2.1 谐振放大电路的谐振回路参数确定在调谐放大电路中，要求其谐振频率稳定在15M ，实际电路中根据晶体管的内部发射节电容和集电容等内部参数，初步确定谐振电路中电容取值C = 30 pF 左右，由谐振放大电路中心频率的计算公式：12C r LX f f X LCπ==可以初略计算出谐振电路中电感的值： L = 4 uH在实际的硬件电路实现过程中，使用中频放大的调频中周，在中周线圈内部的线圈周围绕上线圈用来耦合信号到下一级的谐振放大器，电感线圈的匝数计算：N LAL =N 为电感线圈匝数， L 为需要得到的电感量，AL 为电感系数 ，其中电感系数与电感本身的材质有关。

通过初步计算可得电感线圈的匝数为4匝，所以在实际硬件电路中在中周的线圈周围绕上4圈线圈，然后通过调节中周来微调电感，用扫频仪测试实际的谐振中心频率，通过并联或串联不同大小的电容，来实现对电容大小的微调，实现中心频率稳定在15M 。

2.2.2谐振放大电路的增益分析为了实现题目中基本要求的增益大于60dB 和发挥部分要求的增益大于80dB 的增益要求，本设计采用3级放大电路，前面两级采用双调谐谐振放大电路，最后一级采用单调谐谐振放大电路，为了平衡电路中的带宽和增益指标，电路中增益的分配为第一级和第二级的双调谐放大电路均实现25dB 放大，最后一级单调谐放大电路实现30dBd 的放大。

（1） 双调谐放大电路增益分析双调谐放大器的基本电路和交流通路如图2-2所示。

图中，R b1、R b2和R e 组成分压式偏置电路，C e 为高频旁路电容，Z L 为负载阻抗（或下级输入阻抗），T r1、T r2为高频变压器，其中T r2的初、次级电感L 1、L 2分别与C 1、C 2组成的双调谐耦合回路作为放大器的集电极负载，三极管的输出端在初级回路的接入系数为p 1，负载阻抗在次级回路的接入系数为p 2。

Tr2MRb1Rb2CbVC1U0ZLVCC+L1L2-+Ui 12345ReCe-C2GNDVC1UoZL+L1L2-+Ui 12345ReC2GND-(a)典型电路 (b)交流通路图2-2 双调谐放大器在前两级的双调谐谐振放大电路中，级间的信号耦合采用互感耦合调谐回路如图2-3所示。

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LC谐振放大器的设计

LC谐振放大器的设计

LC谐振放大器的设计摘要：本文是基于LC高频小信号放大电路的设计，它由前级衰减电路、LC谐振放大电路、多级增益放大电路、电源电路组成。

其中前级衰减电路用π型电阻网络实现40dB的衰减；核心LC谐振放大器采用三极管2SC1815构成的单调谐回路选频放大器，实现15MHz的谐振频率和300KHz的带宽调节，增益放大电路由SGM8067组成的三级同相放大电路实现15MHz带宽60dB放大倍数的放大，整个LC放大电路的带内波动不大于2dB；电路所需的3.6V稳定电压由锂电池18650提供。

本设计很好实现谐振频率15MHz、带宽300KHz、增益76dB以及带内波动小于1dB的谐振放大电路，并且本设计采用高频三极管2SC1815和高速高带宽运算放大器SGM8067联合组成LC谐振放大电路，比单纯用高频三极管组成的多级LC 谐振放大电路要简单，调试起来也很容易。

关键词：π形网络；LC谐振；SGM8067Design of the LC resonant amplifierAbstract:This paper is based on LC high frequency amplifier circuit design of small signal, it by the former stage attenuation circuit, LC harmonic oscillator amplifier circuit, multi-level amplifier circuit, the power supply circuit. The top level with π attenuation circuit type resistance network realization of 40 dB attenuation; Core LC resonance with transistor amplifier 2 SC1815 consists of the single tuned circuit choose frequency amplifier, realize the resonance frequency of the 15 MHz of bandwidth and 300 KHz regulation, gain the SGM8067 amplifier circuit of the same phase 3 amplifier circuit realize 15 MHz bandwidth 60 dB magnification magnification, the whole LC amplifier circuit with the fluctuated in not greater than 2 dB; Circuit of 3.6 V voltage stability needed by the lithium battery 18650 provides. This design is very good realize the resonance frequency 15, 300 MHz bandwidth, gain 76 dB KHz and with less than 1 dB fluctuated in resonant amplifying circuit and the design USES high frequency transistor 2 SC1815 and high speed high bandwidth operational amplifier SGM8067 together, LC resonance amplifier circuit, than pure with high frequency transistor composed of multilevel LC resonance amplifier circuit is simple, it is easy to debug.目录1 绪论 (1)1.1 课题意义与背景 (1)1.2高频小信号调谐放大器的原理分析 (1)2 系统的整体方案论证与分析 (3)2.1 系统设计的功能目标 (3)2.2 系统设计方案分析 (3)3 硬件电路设计 (5)3.1 衰减器的设计 (5)3.2 LC谐振电路 (6)3.2.1 LC谐振电路的原理 (6)3.2.2 LC谐振电路的参数计算 (8)3.2.3 LC谐振电路设计 (8)3.3 增益放大电路 (12)3.3.1 双电源同相比例运算电路 (12)3.3.2 单电源运算放大电路 (13)3.3.3 SGM8067基本资料 (15)3.4 增益放大电路的设计 (16)3.5 电源 (17)4 电路的仿真与测试 (18)4.1 电路基于multisim仿真 (18)4.2 系统的测试方案与数据分析 (19)4.2.1 测试仪器 (19)4.2.2 测试方案 (20)4.2.3 测试数据 (20)5 结束语 (21)[参考文献] (22)附录 (23)致谢 (24)1 绪论1.1 课题意义与背景在无线通信中，发射与接收的信号应当适合于空间传输。

LC谐振放大器的实验报告

LC谐振放大器的实验报告

LC谐振放大器设计报告（D题）内容摘要：本文介绍了LC谐振放大器的设计原理，分析了有可能影响LC 谐振放大器的因素以及采取的针对性措施。

在此设计中我们运用衰减器来减小输入电压的值进而方便了放大器电路的测量。

中周电感和聚酯电容来提取频率为15MHz的波。

用三极管来放大电路，并使用其他措施来减小电路误差。

整个系统的-3dB带宽为300kHz。

在较低的外部电压下，放大器电路的整体功耗很小。

关键词：LC谐振放大器衰减器中周电感第一章绪论1.1：设计任务设计并制作一台LC谐振放大器。

设计的大体示意图如下所示：1.2：设计要求1.2.1：基本要求（1）衰减器指标：衰减量40±2dB，特性阻抗50Ω，频带与放大器相适应。

（2）放大器指标：(a）谐振频率：f0=15MHz；允许偏差±100KHz；(b）增益：不小于60dB；(c）-3dB带宽：2Δf0.7=300KHz；带内波动不大于2dB；(d）输入电阻：Rin=50Ω；(e）失真：负载电阻为200Ω，输出电压1v时，波形无明显失真。

（3）放大器使用3.6v稳压电源供电（电源自备）。

最大不允许超过360mW，尽可能减小功耗。

1.2.2：发挥部分（1）在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于80dB。

（2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数Kr0.1。

（3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。

AGC控制范围大于40dB。

AGC控制范围为20lg(Vomin/Vimin)-20lg(Vomax/Vimax) (dB)。

（4）其他。

附录：图二是LC谐振放大器的特性曲线，矩形系数Kr0.1=2Δf0.1/2Δf0.7第二章方案的比较与论证本系统主要有以下几个模块：自制电源衰减器LC谐振放大器等三大功能模块。

2.1自制电源模块：方案一：线性稳压源。

采用效率较高的串联电路，尤其是采用集成三端稳压器，输出电压波纹小，可靠性高，性价比高。

可为后面的谐振放大电路提供不失真保障。

LC_谐振放大器设计论文

LC_谐振放大器设计论文

LC 谐振放大器（D题 )设计论文摘要本系统以LC谐振放大电路为核心，以π型衰减电路为衰减器网络电路，以9018三极管为主要放大器件；通过衰减器对输入电压进行调整衰减，然后经过两级调谐放大电路放大，并使用LM317芯片控制稳压电路为芯片3.6v供压，完成了LC谐振放大器的设计；通过运用Multisim11仿真软件仿真，从而顺利地实现了题目要求的指标：衰减量达到39.77dB，特性阻抗50Ω，且频带与放大器相适应放大指标：中心频率也能够很好的稳定在15MHz，放大增益理论可达60dB之多，输入内阻基本达到50Ω，并且焊接出实物作品。

本作品通过实验完成，在仿真软件模拟下电路完全能够达到题目要求。

整个作品制作成本低、稳定性好、功耗小，除个别指标未能达到完美设计要求外，其它全部达到设计要求。

关键词：小信号放大电路 LC谐振放大器低功耗π型衰减网络目录1. 系统方案论证 (2)1.1. 衰减器设计方案论证 (2)1.2. 系统谐振放大器设计方案论证 (4)1.3. 后级放大电路的比较与选择 (4)2. 系统整体设计方案 (5)2.1. 衰减器网络设计 (5)2.1.1. 衰减器的原理 (5)2.1.2. 衰减器的理论设计 (5)2.1.3. 衰减器模块的设计制作 (7)2.2. LC谐振放大网络设计 (9)2.2.1. 高频LC谐振功率放大器原理及特性分析 (9)2.2.2. 高频LC谐振功率放大器电路设计 (13)2.3. 电源系统设计 (14)3. 系统测试及仿真 (16)3.1. Multisim11仿真软件简介及概述 (16)3.2. 功率衰减器的仿真及处理 (19)3.2.1. 衰减器电路原理图及设计分析 (19)3.3. 高频谐振功率放大器电路的仿真与分析 (20)3.3.1. 中心频率的确定 (21)3.3.2. 输入内阻Rin的确定 (22)3.3.3. 放大增益的确定 (23)3.3.4. 负载特性 (24)3.4. 电源系统电路设计电路图 (25)3.4.1. 电源系统仿真结果 (25)4. 参考文献 (26)5. 结束语 (27)1.系统方案论证1.1.衰减器设计方案论证实际应用中，有固定衰减器和可变衰减两大类，我们本实验需要的是固定衰减器，常用的固定衰减器有T 型网络衰减器和π型衰减网络结构，故可以有以下方案。

LC谐振放大器

LC谐振放大器

LC谐振放大器LC谐振放大器摘要LC谐振放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。

LC谐振放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。

LC谐振放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器;按频带分为：窄带放大器、宽带放大器;按电路形式分为：单级放大器、多级放大器;按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;其中LC谐振放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。

LC谐振放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。

其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。

本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的。

关键词：LC谐振、放大、选频、震荡目录1 方案设计与论证﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍51.1衰减器的选择﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍51.2 选频电路的选择﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍51.3 LC谐振放大选型﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍52 主要技术指标﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6２.1电压增益﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 ２.2放大器的通频带﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 ２.3放大器矩形系数﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 ２.4谐振频率﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍6 3 电路设计﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍73.1 T型电阻网络﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍73.2 LC并联谐振回路﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍73.3LC谐振放大器电路图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍84 仿真调试﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍84.1 仿真软件﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍84.2测试方法﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍84.3 衰减器仿真﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍84.4仿真电路图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍94.5谐振频率测试﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍94.6 幅频特性图﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍105 设计总结﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍106 实物调试记录解说﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍106.1 制作好的芯片﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍106.2 调试电压显示﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍111．方案设计与论证1.1衰减器的选择方案一：非线衰减网络，根据题目要求频带要与放大器相适应，则要求3dB带宽足够宽，特性阻抗保持50欧，这样时比较难达到的。