11年电子设计大赛Word文件下载.docx
- 文档编号:22138276
- 上传时间:2023-02-02
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:257.23KB
11年电子设计大赛Word文件下载.docx
《11年电子设计大赛Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《11年电子设计大赛Word文件下载.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基本框图如图所示:
压控增益放大器(
60dB)
图1-1方案一基本框图
方案二:
输入信号先通过三极管电流反馈对实现60dB增益,再经一射极跟随电路提升带负载能力,从而实现方案的设计。
基本框图如图1-2所示。
图1-2方案二基本框图
方案三:
利用放大器芯片OPA620连接外围分立元件和LC谐振回路实现方案的设计。
方案比较:
以上各方案均可以实现对信号的不小于60dB增益。
通过分析可知,方案一中用到放大器芯片实现放大,并加入单片机和D/A转换芯片控制,设计制作费时费力,且制作完成后,功耗太高,造价也过高。
方案三中用到放大器芯片,价格比较昂贵,而且不易买到,且功耗比较高。
相比之下,方案二中所用元件都比较普通,容易购买,且电路的实现简易之中不乏新颖,在满足基本要求之后,还可以方便的加入AGC控制模块做到自动增益控制。
分立元件功耗低,也可满足功耗方面的指标要求。
综上所述,我们选择方案二。
二、系统理论分析与计算
2.1LC谐振回路的分析与计算
根据题目要求谐振回路的谐振频率为15MHz,本设计中采用LC并联谐振。
其中采用10pF的瓷介电容,根据公式计算,15MHz=可以得到所用电感约为11uH,此时谐振回路工作在15MHz。
2.2放大器的分析与计算
2.2.1主要器件的选择及应用介绍
三极管:
2SC9013特征频率在400MHz左右,广泛用于放大电路的设计当中,容易购买,价格低廉,因此前级放大采用三极管2SC9013。
2SC9018比2SC9013功率更高,更适合末级电路的功耗要求。
电容:
都选用高频瓷介电容。
电阻:
选用普通碳膜电阻即可。
AGC模块二极管:
选用高频锗点接触型二极管2AP9,此二极管有很好的高频特性,做AGC时不至于失控。
线圈的绕制:
本设计的电感线圈在一个直径5mm的尼龙骨架上绕制。
绕制15匝,并在13匝的位置做出一个抽头,用于提高谐振回路Q值。
焊电路板时,在尼龙骨架外套上接地金属壳,防止外部线路高频信号的干扰。
2.2.2前级放大分立元件参数的分析
两个放大倍数为100的2SC9013三极管组成的电流反馈对理论上最大可得到80dB的增益,因此,设计采用两级放大完全可以达到指标要求。
此前级放大原理图如下:
图1-3前级放大原理图
2.2.3前级放大分立元件参数值的确定
我们选取ICQ1=0.5mA,ICQ2=1mA。
并设β=100。
如图1-3所示,UBE2=0.7V,Ue2=IcQ2*R6=1V。
∴R3两端压降UR3=3.6V-UBE2-UC2=1.9V。
∴。
另外,,取R11=20k,∴R11两端压降UR11=IBQ1*R11=0.1mV。
∴能够满足三极管V1的导通条件。
取R4=100Ω。
在R4、R6两端并联去耦电容,我们分别取到C4=1000pF,C6=750pF。
在电源回路接入去耦电容C7,容值为0.01μF。
2.2.4射极跟随器分立元件参数的分析
为了提高放大电路的带负载能力,使接入负载时增益波动尽量小,并在输出1V时无明显失真,在前级放大电路之后连接一级射极跟随器。
射极跟随器本身放大倍数约为1倍,具体电路如图所示:
图1-4射极跟随器原理图
2.2.5射极跟随器分立元件参数的确定
设IEQ=1.8mA,β=100,则IBQ==18μA,R8==50k,因为u=1.8V1.4V,则u的有效值约为1V左右。
在电源回路接入去耦电容C9,容值为0.01μF。
2.2.6AGC电路的元件参数的分析
选用高频锗点接触型二极管2AP9,此二极管有很好的高频特性,做AGC时用来检波,不至于失控。
此外,配以一个普通硅材料二极管,并结合电阻分压网络,利用这个普通硅材料二极管压降0.7V的特点,来调制AGC的起控点。
AGC电路原理图:
图1-5AGC电路原理图
2.2.7AGC电路元件参数的确定
利用RP2的阻值可变性,且与R13组成串联分压电路,使得二极管D2左端的电位可调。
当输出端的信号较高时,信号的反向部分使D2右端变为低电位。
当D2两端压差达到0.7V时,D2导通,将D2左端电位拉低,减小了基级输入,从而降低输出的作用。
题目要求AGC电路控制范围大于40dB。
AGC控制范围为20log(Vomin/Vimin)~20log(Vomax/Vimax)(dB)。
2.3衰减器的分析与计算
衰减器广泛地应用于电子设备中,它的主要用途是:
一、调整电路中信号的幅度
二、改善阻抗匹配
我们仅利用简单的电阻网络结构,主要通过电阻的分压、配以电容实现信号的衰减效果。
其电路图如下:
图1-6衰减器电路原理图
其中,信号经过电阻R1和R3衰减,我们取R1=99k,R3=1k达到衰减100倍的要求。
利用75Ω电阻与网络中其他的元件加以并联达到特性阻抗50Ω的要求。
2.4直流电源:
题目要求,放大器使用自备3.6V直流供电,本作品使用市面上购买的诺基亚通用锂电池,输出电压3.6V。
三、电路设计:
3.1系统总体结构框图:
本设计由于采用了最简单的分立元件来实现大部分的功能,只涉及电路,而非佐以芯片或单片机,从而在根本上避免了大功率器件的存在,进而凸显本设计低功耗的特点。
四、测试方案与测试结果:
4.1测试方案
4.1.1通电:
在放大电路的输入端加上3.6V直流电源
4.1.2查三极管工作情况:
利用四位半数字万用表检查各三极管的静态工作情况,并与理论值比较,确保三极管工作在放大状态。
断电情况下用万用表测输出阻抗与输入阻抗。
4.1.3送信号:
信号发生器接输入端,设定幅值5mV、频率为15MHz的信号。
在不接入40dB衰减器的情况下,在放大器输入端接入50uV、15MHz的信号利用波特图仪来单独检测放大电路的增益效果。
调节网络中各元器件参数使之达到电压增益不小于60dB。
对于衰减网络,也是进行单独检测,输入幅值5mV、频率为15MHz的信号,经过衰减器后,利用示波器读出输出信号的大小,达到衰减40dB的固定衰减器。
最终将固定衰减器与放大电路连接,使用示波器显示输出信号,观察失真度和测量最终输出信号,计算电路总体的增益能力。
4.2测试仪器:
四位半数字万用表扫频仪(20MHz)
高频毫伏表标准高频信号发生器(1MHz~30MHz,可输出1mV小信号)
4.3测试结果完整性
4.3.1测试到放大电路的供给电源为3.6V
4.3.2检查三极管的静态工作情况T1,T2,T3的各管脚工作电压如下表:
T1
T2
T3
b
0.71V
1.48V
2.8V
e
0.1V
0.86V
2.07V
c
3.5V
3.59V
表一
4.3.3用扫频仪输出信号峰值为5mV的扫频信号,通过衰减器接入放大器的输入端。
放大器接200Ω负载。
观察谐振频率约为15.1MHz。
4.3.4用标准高频信号发生器输出信号峰值为5mV的15MHz附近各个频率的信号,通过衰减器接入放大器的输入端。
通过计算得到下表:
输入峰值5mV
频率(MHz)
14.89
14.95
14.97
15.00
15.08
15.13
15.18
15.21
15.27
增益(dB)
65.135
65.696
66.128
66.495
68.522
66.736
66.263
65.390
65.118
表二
4.4测试结果分析
4.4.1由表一可知三极管T1,T2,T3各管脚的电位与理论值基本符合,说明三极管已正常工作在放大状态。
4.4.2经过扫频仪的观察可以确定放大电路的谐振频率为15.08MHz,完全满足设计15MHz±
100kHz的要求。
4.3.3有表二分析可知当在最高增益降低3dB时,左右两边的频率分别为14.95MHz和15.21MHz,基本满足设计要求。
附录一:
整体电路原理图
附录二:
PCB图
附录三:
作品图解及使用说明
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 11 电子设计 大赛
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)