低功耗LC谐振放大器-HLJ-d-026选编.docVIP

 PAGE 17 加密号：  加密号： 学校编号：HLJ-D-026 学校名称：哈尔滨工程大学 队员姓名：卢建霖、曾梦泉、李金奇 赛点负责人： 教务处章 2011年9月3 日  摘　要 本系统为一个低压、低功耗LC谐振放大器，放大部分采用高频晶体管2SC3355来实现。放大器前端40dB固定衰减器为一个特性阻抗为50Ω的π型衰减网络。LC谐振放大器中心频率=15MHz，其-3dB带宽为300KHz，带内波动小于2dB。该放大器增益大于80dB，输入阻抗为50Ω，可在200Ω的负载阻抗下输出有效值为1.2V的无失真波形。该LC谐振放大器采用了双调谐选频，其矩形系数明显小于单级并联谐振。接入AD8367自动增益控制电路（AGC），AGC的控制范围大于40dB。由于采用晶体管来实现放大，最终该LC谐振放大器的总输入电压为3.6V，总输出电流为40mA，总输出功率为144mW，完全的符合低压、低功耗的需求。 关键词：LC谐振放大器、2SC3355、AGC电路、双调谐 1、题目概述与方案论证 题目的任务：设计并制作一个低压、低功耗 LC 谐振放大器；为便于测试，在放大器的输入端插入一个 40dB 固定衰减器。电路框图见图 1.1。 图1.1　电路框图 1.1　基本要求 （1）衰减器指标：衰减量 40±2dB，特性阻抗 50?，频带与放大器相适应。 （2）放大器指标： a） 谐振频率：=15MHz；允许偏差±100kHz； b） 增益：不小于 60dB； c） ?3dB带宽：2=300kHz；带内波动不大于2dB； d） 输入电阻：=50?； e） 失真：负载电阻为200?，输出电压 1V时，波形无明显失真。 （3）放大器使用3.6V稳压电源供电（电源自备）。最大不允许超过360mW，尽可能减小功耗。 １.2　发挥部分 （1）在-3dB 带宽不变条件下，提高放大器增益到大于等于 80dB。 （2）在最大增益情况下，尽可能减小矩形系数 。 （3）设计一个自动增益控制（AGC）电路。AGC控制范围大于 40 dB。AGC 控制范围为 20log(/)－20log(/)（dB）。 其他。 ２、系统方案论证 总体方案一：系统方框图如图2.1所示，系统由衰减网络、集成运算放大、LC谐振选频、电压跟随器、双栅场效应管构成的AGC电路组成。集成运算放大器完成电压信号的放大，LC回路谐振在15MHz实现选频功能，射随电路将前后级阻抗匹配，双栅场效应管搭建的AGC电路在满足自动增益控制的同时又可保证功率输出。 图2.1　总体方案一 总体方案二：系统方框图如图2.2所示，系统由衰减网络、集成放大电路、双调谐选频、电压跟随器、AD8367构成的AGC电路以及功率推动级组成。甲类谐振放大器对输入信号进行选频和放大，可避免放大其他频率的噪声信号，双调谐回路能够保证系统满足300KHz的同时具有较好的矩形系数。使用集成芯片AD8367搭建AGC电路，其最大输入信号=2V，最大输出信号=1V，所以为了满足题目放大器增益要求，在AGC电路后需对信号再进行一次放大，才能输出1V的有效值。 图2.2　总体方案二 总体方案比对： 前级放大器： 方案一前级放大器选用运算放大器电路调试简单方便、线性度好、波形完美，但是功耗较大，并且集成运放供电电压为通常为±5V以上，集成运放想要正常工作需要额外加入升压电路和电压转换电路，加大硬件调试难度而且成本太高。方案二前级放大器用分立元件三极管搭建，成本低廉且容易买到、供电电压范围宽、功耗低，所以前级放大器应选用分立器件三极管搭建的LC谐振放大器。 谐振回路： 方案一选择多级LC谐振搭建简单，带宽也可满足300KHz的条件，但是矩形系数不会有太大改善，方案二采用双调谐电路，在满足300KHz的条件下也能减小矩形系数，故谐振回路我们选择双调谐回路。 AGC电路： 方案一的AGC电路选用双栅场效应管，带载能力强，亦可满足输出1V有效值的需求，但是由双栅场效应管搭建的AGC电路控制范围很难达到题目要求，方案二由AD8367搭建的AGC电路控制范围满足需求，但对输入幅度和输出幅度有较大的要求，需要额外加入放大电路。为满足题目需求，我们采用AD8367搭建的AGC电路。 综上所述，方案一硬件要求高，集成运放附属电路复杂，AGC电路局限性大，方案二成本低廉，功耗低，单级电路简单，AGC电路可控性强，考虑到方案合理性、可行性、成本等综合因素，我们将方案二定为本系统最佳方案。 ３、理论分析与计算 3.1　放大器的增益计算 LC谐振放大电路前级由高频小信号放大器构成，其电路原理图如如图3.1所示