2011年全国电子设计大赛D题LC谐振放大器设计报告(共17页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上全国电子设计大赛LC谐振放大器方案设计报告2011-9-3课题名称:LC谐振放大器指导老师:孙继昌小组成员:朱培军,赵磊,蔡翔目录摘要3Abstract3一、系统方案5 1、整体方案的论证与比较5 2、系统设计方案6二、设计与论证61、理论分析6三、单元电路的分析10 1、系统组成102、衰减器模块的设计11 3、“高感磁芯”选频模块的设计124、运放级联放大模块的设计13四、系统测试14 1、使用的仪器和设备14五、过程中遇到的困难和注意事项14六、参考文献15附录(元件清单、电路图)16摘要本文采用自制的3.6V电源对系统供电,系统经过衰减器后,输入信号通过“高感
2、磁芯”(具有高品质因数)构成的选频网络选择出符合题目要求的频率(15MHZ)与带宽(300KHZ),且此选频网络对信号有一定的放大作用;再将得到的信号经过双运放OPA2354正向放大接入以达到放大60DB以上的指标。完成以上基本要求后就是对发挥部分的操作(此题发挥部分基本上为对几根要求部分指标的提高);在设计系统时满足LC谐振放大器低压、低功耗。关键字:衰减器、选频网络、LC谐振、高品质因数、低压、低功耗AbstractIn this paper, homemade 3.6V power supply system, the system through the attenuator, the
3、 input signal through the “high sense of core” (high quality factor) consisting of frequency-selective network choose topics that meet the requirements of frequency (15MHZ) and bandwidth (300KHZ), and this election has a certain frequency network signal amplification; then get the signal through the
4、 OPA2354 dual op amp in order to achieve positive amplification amplified 60DB access more indicators.After completion of the above is the basic requirement to play a part of the operation (play part of this problem is basically a few requirements for the improvement of some indicators); to design a
5、 system to meet the LC resonant amplifier voltage, low power consumption.Keywords: attenuators, frequency-selective network, LC resonance, high quality factor, low-voltage, low power consumption一、系统方案1、整体方案的论证与比较(1)中周选频法利用市场上可买到的6.5MHZ中周,对其先进行测试,计算得出其电容和电感数值,然后对原中周铜线的匝数进行增减以达到15MHZ。然后再连续接三级用作放大,但在实际
6、操作中发现中周的品质因数太低,很难经过选频达到15MHZ;并且由于采用多级级联,频率的微小波动会对整个电路有大幅度的漂移,造成电路紊乱,故此法不可行,不采用次方案。(2)“高感磁芯”选频接多级运放放大方案由于“高感磁芯”具有很高的品质因数,经我们小组测试,“高感磁芯”的品质因数比普通的中周高出大约2/3.所以我们决定用一个“高感磁芯”来作为选频网络,可以达到15MHZ的频率;后面我们接上OPA2354高频率运放,加上“高感磁芯”本身对信号有一定的放大,这样就可以很轻松的达到放大100倍的要求。如下图,全部电路有两大部分组成衰减器和LC振谐放大。首先,由左下角两个电阻组成的衰减器,根据要求,衰减
7、40dB。接着通过第一级放大,第一级放大由三极管和偏置电阻组成。在三极管的集电极接LC振荡回路,通过变压器把信号传输到另一端。接着,通过第二级放大,第二级放大和第三级放大都是采用反向放大,通过三级放大来完成所需的指标。所以,采用了该方案。二、系统设计方案二、设计与论证1、理论分析与计算图2-1如图所示,简单的的晶体管谐振放大器。图中,R1,R2是直流偏置电阻;R0是为提高工作点的温度稳定性而接入的直流反馈电阻;C1,C0是信号频率的旁路电容;LC并联谐振回路构成了晶体管BG的集电极负载阻抗。输入信号Vs经过变压器耦合到BG的基射之间,放大后再由变压器耦合到外接导纳负载Yl上。谐振放大器的特点是
8、晶体管的集电极负载不是纯电阻,而是由电感电容组成的并联谐振回路。因此我们分析LC并联谐振回路的基本特性和主要参数。上图式集电极负载的等效电路。Rl 和rc 分别表示电感和电容上的等效电阻。通常有WLrL,1/Wcrc。回路两端的总阻抗为:r = rc+rl当X = WL 1/WC =0时,即当 W =W0=1/时,回路达到谐振,此时,信号的角频率W=W0称为回路的固有谐振角频率,其值由回路的L,C决定。回路谐振是,器阻抗为最大且是纯电阻。这个阻抗称为“谐振阻抗”。符号表示为Roe:Roe = L / rC 从上式不难看出,当WL1/WC,即X0,这说明回路阻抗呈容性;当WL1/WC,即X0,这
9、说明回路阻抗呈感性;它们的阻值都小于谐振的阻抗。回路谐振时,电感和电容的电抗相等,这个阻抗成为回路特性阻抗,用符号表示:= W0L = 1/ W0C = 。品质因数 Q= /(rl+rc) Q称为回路的“品质因数”,它标志着谐振回路质量的优劣。所谓质量的优劣,包含两层意义:其一是说回路谐振时阻抗的大小,当回路特性阻抗给定后,谐振阻抗就完全由回路的品质因数Q决定。Q值越大(即回路的等效损耗电阻r越小),则谐振阻抗也越大,回路质量就越好。反之,质量就差;其二是说回路阻抗Z随讯号角频率衰减的速度。Q值越大,则回路阻抗Z随讯号角频率衰减就越快,回路质量就越好。反之,质量就差。如图所示,特性阻抗和谐振频
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