高频谐振小信号放大器仿真分析(一)

简介: 高频谐振小信号放大器仿真分析(一)

注:本次实验的相关电路图已经放到GitHub上了,链接在文章的最后


一. 实验目的


1.进一步熟悉Multisim电路仿真软件的使用;


2.学会用 Multisim 仿真软件观察高频小信号放大电路的静态工作点;


3.熟悉使用Multisim仿真软件观察高频小信号放大电路的时域波形;


4.熟悉使用Multisim仿真软件观察电路的幅频和相频响应。


二. 实验内容


1.绘制电路原理图并进行直流偏置点分析;


2.时域仿真观察波形;


3.交流扫描分析电路的频率响应;


4.参数扫描分析谐振回路电阻对输出信号的影响;


三. 实验原理


1、实验原理


图1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号,而且还要有一定的选频作用,因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下,晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1,RB2及RE决定,其计算方法与低频单管放大器相同。

图1 小信号调谐放大器


2、电路分析


放大器在谐振时的等效电路如图2所示,晶体管的4个y参数分别如下:



图2 谐振放大器电路的等效电路


输入导纳:


输出导纳:


正向传输导纳:


反向传输导纳:


式中 gm为晶体管的跨导,与发射极电流的关系为:


gb‘e为发射结电导,与晶体管的电流放大系数 β及Ie 有关,其关系为:



并联谐振回路的总电导 的表达式为


p1为晶体管的集电极接入系数,即:



式中,N2为电感L线圈的总匝数;


p2为输出变压器Tr0的副边与原边匝数比,即


式中,N3为副边总匝数。


为谐振放大器输出负载的电导, 。通常小信号谐振放大器的下一级仍为晶体管谐振放大器,则 将是下一级晶体管的输入电导 。


2.仿真电路设计

由于设计要求中心频率 ,且电压增益不是很大,选用晶体管2N2222A在性能上可以满足需要。晶体管选定后,根据高频小信号谐振放大器应工作于线性区,且在满足电压增益要求的前提下, 应尽量小些以减小静态功率损耗。值得注意的是, 变化会引起Y参数的变化。这里采用 等于1mA进行计算,看是否能满足增益的需要,否则将进行调整。


修改2N2222A的参数为:


据此可求得:


(1) 设置静态工作点


Rbe可用38kΩ电阻和100kΩ电位器串联,以便调整静态工作点。


(2) 计算谐振回路参数


下面计算4个y参数,

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