电子设计大赛Word格式.docx

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attenuator;

LCresonantamplifier;

high-frequencypowercircuit

目录

1系统方案4

1.1信号采取的论证与选择4

1.2衰减器的论证与选择4

1.3LC谐振放大器的论证与选择4

1.4电源模块的论证与选择5

2系统理论分析与计算5

2.1电源模块的分析5

2.1.1衰减倍数的测量5

2.1.2功耗的基本测量5

2.2LC谐振放大电路的测量及计算5

2.2.1频率的测量5

2.2.2增益的计算5

2.2.3矩形系数的测量6

2.2.4输入电阻的计算5

2.3LC谐振放大器的计算6

2.3.1放大器的增益6

2.3.2带宽的计算6

2.3.3放大器矩形系数的计算6

3电路设计6

3.1电路模块的设计6

3.1.1系统总体框图6

3.1.2衰减器子系统框图与电路原理图6

3.1.3LC谐振放大电路子系统框图与电路原理图7

3.1.4电源8

4测试方案与测试结果9

4.1测试方案9

4.2测试条件与仪器11

4.3测试分析及测试结果分析11

4.3.1测试分析（数据）11

4.3.2测试结果分析11

附录1：

电路原理图13

1系统方案

本系统主要由电源模块、衰减器模块、谐振放大器模块组成，在提高外部信号源的条件下实现LC谐振放大，并且满足题目要求，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1信号采取的论证与选择

方案一：

采用信号源。

因为信号源的衰减是无源的，选用信号源，调至大信号，再手工衰减，这样获得的信号质量好。

方案二：

利用运算放大器或专用模拟集成电路构成各种类型的信号发生器。

因为在搭建信号发生器时，可能会产生波形失真，得不到理想情况下的信号源，故采用此方案不适合。

。

综合以上两种方案，选择方案一

1.2衰减器模块的论证与选择

选用非线性衰减网络。

设计此电路时，如果采用非线性衰减电路，则电路带宽一定达不到要求的3dB，特性阻抗保持50欧，所以在采用此方案时不能

满足实验要求。

常用的固定衰减器有L型，π型，T，X型，桥T型，Π型等几种结构，其中L型属于不对称衰减器，主要用于阻抗匹配，而T型，X型，桥T型，Π型属于对称衰减器。

经过对比与分析，决定采用π形电阻网络（和用UA741运算放大器搭建的反向器组合，以确保信号能够衰减。

综合以上两种方案，选择方案二。

1.3LC谐振放大器模块的论证与选择

高频小信号放大器的特点

（1）频率较高中心频率一般在几百kHz到几百MHz频带宽度在几KHz到几十MHz，故必须用选频网络。

（2）小信号信号较小故工作在线性范围内（甲类放大器）即工作在线形放大状态。

（3）采用谐振回路作负载，即对靠近谐振频率附近的信号有较大的增益，对远离谐振频率附近的信号其增益迅速下降，即具有选频放大作用。

采用一级放大的形式，如果采取该电路，因为带宽增益积是一个常数，若采用单级放大电路，则带宽很窄，达不到设计要求。

采用三级放大的形式，因9018噪声太大，单级调试出的放大倍数很难道到1000倍以上

综合考虑采用方案二。

1.4电源模块的论证与选择

由于题目中要求放大器部分使用3.6V稳压电源，且功率不超过360mW，意味着电流最大100mA，故可选用三极管

采用变压器将220v交流电压变为3.6v交流电压信号，经整流滤波，稳压电源电路的处理构成可调电源，手动调节精密电阻，则可达到所需要的3.6v电压源。

电源设计要求自备，并非自制，我们可以采用手机锂电池代替，纹波，但是由于锂电池是3.7v，如果采用串联电阻分压，则功耗比较大，从而应该影响后面电路。

又因为手机锂电池不断消耗，可能达不到所需要的电压值。

综合考虑采用方案一

2系统理论分析与计算

2.1电源模块的分析

2.1.1衰减倍数的测量

将设计好的电源模块接上已经调好的信号源，记下信号源的频率和交流电压的峰峰值。

再将衰减器的输出端接上一个毫伏交流电压表，用来测量输出端电压的峰峰值。

从而算出衰减器的衰减倍数。

再看看是否复合设计要求。

2.1.2功耗的基本测量

用交流电流表分别测出输入端和输出端的电流值，分别计算出两端的输入和输出功率，通过计算可以得出该衰减电路的功耗。

2.2LC谐振放大电路的测量及计算

2.2.1频率的测量

用示波器分别测出放大器输入端和输出端的波形，根据波形图，可以很精确的读出输入和输入信号的频率

2.2.2增益的计算

读出示波器输入信号和输出信号电压的峰峰值，则可以计算出该放大电路的电压增益。

放大器的谐振增益是指放大器在谐振频率上的电压增益，表征放大器放大微弱信号的能力。

记为Auo。

其数学表达式为

当输入信号的频率恰好等于fo时，放大器的增益最大。

高频谐振电压放大器的谐振增益具有与谐振回路相似的谐振特性，只有当输入信号的频率恰好等于f0（即回路谐振）时，放大器的增益最大。

2.2.3矩形系数的测量

矩形系数：

是指电压放大倍数下降到谐振电压放大倍数Avo的0.1倍时所对应的频率范围与电压放大器倍数下降到0.707Avo时对应的频率偏移之比。

矩形系数Kr0.1愈接近1，则实际曲线愈接近理想矩形，邻近波道选择性愈好，滤除邻近波道干扰信号的能力愈强。

但单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，这是单调谐回路放大器的缺点。

故实际工程应用中，通常采用多级谐振放大器。

2.2.4输入电阻的计算

根据输入端电压和电流读数，依据电阻计算公式即可算出输入电阻

3电路设计

3.1电路模块的设计

3.1.1系统总体框图

图1系统总体框图

3.1.2衰减器子系统框图与电路原理图

1、衰减器子系统框图

图2衰减器子系统框图

2、衰减器子系统电路

3衰减器子系统电路

3.1.3LC谐振放大电路子系统框图与电路原理图

1、LC谐振放大电路子系统框图

图4LC谐振放大电路子系统框图

2、LC谐振放大电路子系统电路

图5LC谐振放大电路子系统电路

3.1.4电源

由于比赛需要3.6V稳压电源，需设计一个降压电路

，先用变压器将220v交流电降成15V，再通过整流滤波电路设计出精密可调电源，从而达到设计要求。

4测试方案与测试结果

4.1测试方案

1、硬件测试

2、软件仿真测试

用multisim进行仿真，看在理想的情况下，能否达到要求。

图1；

LC谐振放大电路输入电压源

图2；

LC谐振放大电路输出信号源

图3；

LC谐振放大电路输入输出信号

4.2测试条件与仪器

测试条件：

检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。

测试步骤

1；

将各实验原理图采取模块形式，按电路原理图进行焊接，即便电路的检测与调试。

2；

引出220V交流电压源，接上变压器，经过整流滤波电路和稳压电路，调节精密电阻则可输出3.6V直流稳压电源。

3；

按原理图接好LC谐振放大器的原理图，调节电阻和中周，使达到设计要求的放大倍数；

4将各模块连接起来，因经衰减器衰减后信号比较稳定，调节放大器电路，分别测出带宽，频率等数据，看是否满足要求。

测试仪器：

高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。

4.3测试分析与测试结果分析

4.3.1测试分析

根据上述测试，，由此可以得出以下结论：

1、用multisim仿真，LC振荡放大电路放大倍数能超过1000倍，满足设计要求

2、将原理图搭建成实物图，分别测量其输出输入电压和频率；

3、经计算可以算出增益及带宽，对对下看是否能在误差允许范围。

综上所述，。

若满足设计要求，则符合。

4.3.2测试结果分析；

输出电压略小于15MHZ,因为在搭建放大电路的时候可能产生自激振荡。

放大倍数大于1000，因为采用的是三级放大，可能在电压增大的缘故，影响了后面三极管的放大倍数。

带宽达不到设计规定的要求，可能是因为三极管放大倍数大了，所以每一级的带宽都偏小。

电路原理图