高频小信号LC 谐振放大器的设计

最新更新时间:2013-08-03来源: 与非网关键字:电压跟随  通信电子系统  自激振荡 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

本文介绍了高频小信号LC谐振放大器的设计思路与具体电路实现,主要由衰减网络、LC谐振放大、电压跟随和电源四大模块组成。衰减器采用电阻式π型网络实现;LC谐振放大中选用功耗小的2N2222型三极管进行两级放大,LC谐振部分为放大器的负载;电压跟随采用集成运放OPA355,以实现电路阻抗的良好匹配;为了给放大器工作提供稳压电源,采用LM317稳压芯片设计了一个电源。经测试,放大器低功耗、高增益,具有良好的选择性。

0引言

高频小信号放大器是放大中心频率在几百兆赫兹到几百千兆赫兹的高频小信号的放大器。它在通信电子系统中有着重要的用途,通常应用在广播、电视、通信、雷达等无线通信的前段接收机中,其对接收机的灵敏度、抗干扰性和选择性等整机指标有关键性影响。

高频小信号放大的理论比较简单,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。因此,电路设计时,需考虑到电源滤波、退偶电路、级间耦合电路、阻抗匹配电路及匹配电路对整体电路的影响。

本文需设计并制作一个低功耗LC谐振放大器,要求满足的条件:

(1)谐振频率f0=12MHz,允许偏差±100kHz;

(2)增益不小于40dB;

(3)输入电阻Rin=50Ω;

(4)在放大器的输入端插入一个40dB固定衰减器,特性阻抗50Ω。为了便于放大器的设计,采用了NI Multisim电路仿真软件进行辅助设计。

1系统方案设计

高频小信号放大器主要由衰减网络模块、LC谐振放大模块、电压跟随器模块和电源模块组成。工作流程为:信号经衰减网络后得到一个微弱信号,通过电压跟随器进行阻抗匹配,再输入给一级放大电路,放大后的信号在通过电压放大器进行阻抗匹配的同时也能起到放大的作用,再通过二级放大电路,从而实现高增益、低损耗的LC谐振放大功能。系统框图如图一所示:

2模块分析

2.1衰减网络模块

衰减器是一种在指定的频率范围内引入一预定衰减的电路,一般以所引入衰减的分贝数及其特性阻抗的欧姆数来标明。经典的衰减器有π型、T型和桥型衰减器,衰减效果较好,但是对于高频小信号,无源衰减网络选择π型或T型网络更加适合。
本文选择π型电阻型网络做衰减,如图二所示:

2.2 LC谐振放大模块

LC谐振放大器由LC谐振回路和放大器两部分组成,可以用于选出有用频率信号并加以放大。谐振部分采用经典的无源LC并联谐振电路,它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的,电路简单稳定。

本模块的另一部分就是放大,也是关键的一步。本设计要求使用3.6V的稳压电源,功耗不超过360mW的放大器。根据要求,本文选用了功耗较小的2N2222三极管,用于放大高频小信号,并通过两级放大实现增益的要求。放大电路如图三所示:

2.3电压跟随模块

电压跟随器是输出电压与输入电压相同的一种放大器,就是放大倍数恒小于且接近1.电压跟随器的显著特点是输入阻抗高而输出阻抗低,在电路中可以起到缓冲、隔离、提高带载能力和阻抗匹配的作用。本文采用电压跟随器很方便地设计了在两级放大电路间的一个匹配电路,同时也起到了隔离的效果。本文设计的电压跟随器采用运放OPA355和两个阻值大小相等的电阻组成。电压跟随电路如图四所示:

2.4电源模块

为了给放大电路和跟随电路提供稳压电源,本文设计了一个3.6V的稳压直流电源,采用的LM317稳压芯片。电路如图五所示:

3电路仿真与测试

整体电路如图六所示,仿真结果如图七所示。

电路采用protel制图,制作出PCB板,并加上了一些屏蔽措施,防止外界干扰与级间串扰。端口采用SMA接头的高频屏蔽同轴电缆,高频信号发生器使用EE1412F型合成(DDS)函数信号发生器,示波器采用TDS2012B测试。当输入信号为12MHz、1mVrms时,两级放大器的电压增益分别为19dB、22dB,最终负载上的电压增益可达41dB,且波形无明显失真,满足了设计要求。

关键字:电压跟随  通信电子系统  自激振荡 编辑:探路者 引用地址:高频小信号LC 谐振放大器的设计

上一篇:低功耗高频小信号放大器设计
下一篇:交错技术显著提高升压转换效率

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:23

使用运放构成电压跟随器的稳定性问题
用运放构成 电压跟随器 的电路,传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完事儿,而实际电路要复杂的多,稳定性问题不可忽视_,希望对实际应用有一点帮助。   用电压跟随器使运算放大器保持稳定,须注意哪些问题?   A:对于采用负反馈的放大电路,如何减少振荡以保持稳定,目前尚无定论。电压跟随器也不例外。   运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过,运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时,负输入与正输入正好相同,原本应该减少的输出却得到了增强。(成为正反溃的状态。)如果在特定频段陷入
[模拟电子]
使用运放构成<font color='red'>电压</font><font color='red'>跟随</font>器的稳定性问题
开关电源IC中误差放大器的自激振荡及解决方法
目前随着开关电源的广泛应用, 控制IC 作为开关电源的心脏在其中扮演着重要角色。开关电源的控制IC 一般都会包含一个误差放大器,用来将输出电压的偏移等进行放大以控制主开关电路的动作,实现稳压输出。这个误差放大器本身是一个运算放大器,在实际使用中会加入负反馈,而由于外部元件及PCB 等因素的影响,误差放大器有时会产生自激振荡,使开关电源不能正常工作。笔者分析了误差放大器加入负反馈时产生自激振荡的原理,并以UC3875 控制IC 为例设计了外部补偿电路,并进行了实验验证。   1 误差放大器产生自激振荡的原理   1.1 自激振荡产生的原因   加入负反馈后误差放大器的闭环增益G 的表达式为:   其中
[电源管理]
开关电源IC中误差放大器的<font color='red'>自激振荡</font>及解决方法
运算放大器电路自激振荡分析
高速运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器,在深度负反馈条件下,很容易产生自激振荡。为了使放大器能稳定工作,需要外加一定的相位补偿网络,以消除自激振荡。文中针对一种高速运算放大器AD713 的自激进行了测试,并且通过相位滞后补偿网络消除自激振荡,工作稳定。
[模拟电子]
运算放大器电路<font color='red'>自激振荡</font>分析
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
随便看看
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved