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LC諧振放大器題目分析報告
報告填寫注意事項 （1）任務描述和要求描述是按照題目將任務和要求闡述，可以直接參考原題目 （2）關鍵詞解釋分析是將任務和要求中的重點專業名詞先進行理論解釋和原理說明，設計中采用的實現方法是針對理論和原理在系統中采用的實現手段，包括方法選擇，器件要求，功能設定 |
參賽隊員：
題目：LC諧振放大器 - 任務描述：設計并制作一個低壓、低功耗 LC 諧振放大器；為便于測試，在放大器的輸入端插入一個 40dB 固定衰減器。
名詞解釋：功率衰減器是一種能量損耗性射頻/微波元件，元件內部含有電阻性材料。衰減器廣泛用于需要功率電平調整的各種場合。
設計擬采用的實現方法：有兩種方案，運用集成運放或者無源電阻衰減網絡。考慮到題目要求的低功耗，集成運放不滿足且受帶寬增益積的限制，很難達到頻帶與放大器相適應的要求。而無源電阻衰減網絡電路簡單，功耗小，噪聲小，幅度呈線性衰減。故采用無源電阻衰減網絡。
名詞解釋：LC諧振放大器由主要由電容和電感組成，在交流電的作用下，電容電感不斷充放電，當達到諧振頻率時，電路感抗等于容抗，呈電阻性，電源電壓全部加在電阻上（對串聯諧振而言），此時電容兩端電壓可以加到很大，實現放大。
設計擬采用的實現方法：有兩種方案，運用分立元件組成放大器和集成運放放大器。雖然集成運放簡單，但不容易滿足題目給的增益、功耗、諧振頻率等要求。用分離元件雖復雜，但較為靈活，成本也低。因此采用分立元件放大電路進行放大。 - 基本要求（可將幾個簡單要求合并，如果要求繁多，可依此擴展）
（1） 要求描述：衰減器指標：衰減量 40±2dB，特性阻抗 50Ω，頻帶與放大器相適應。 關鍵詞解釋分析： A.衰減量特性阻抗：衰減量指接入衰減器后的輸出功率與未接衰減器的輸出功率之比的dB值。特性阻抗指從衰減器輸入端看進去的輸入電阻。 設計中的注意點和具體實現方法： - 搭建衰減電阻網絡，采用對稱Pi型。
- 計算參數：A=-40dB
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電路圖如圖：
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*注意：要使用千分之一精密電阻，提高精度，減小溫漂等。 B．頻帶與放大器相適應： 設計中的注意點和具體實現方法： 為了使衰減器的頻帶與放大器相適應，在信號衰減后接LC選頻。 （2）要求描述：諧振頻率：f0=15MHz；允許偏差±100kHz； 關鍵詞解釋分析： C. 諧振頻率 ：放大器的調諧回路諧振時所對應的頻率f0稱為放大器的諧振頻率 設計中的注意點和具體實現方法： 要滿足
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，，L為調諧回路電感線圈的電感量；C為調諧回路的總電容。當f0=15MHz，如果取L=4.7uH，則理論上C=24pF。 *注意：經查閱相關資料，發現實際諧振頻率小于計算的頻率，理論和實際有所差別，有時候會差幾十倍。因此要找另一種方法輔助確定諧振頻率。可以在放大器輸入端加一幅度恒定的信號，然后改變其頻率，用示波器觀察輸出信號在哪一頻率下最大，從而找到諧振頻率，然后進一步確定所需頻率的調諧回路的電感電容值的大小，反復調試。 （3）要求描述：增益：不小于 60dB； 關鍵詞解釋分析： D.增益 ：放大器諧振時，輸出電壓和輸入電壓之比。放大60dB就是放大起碼1000倍。 設計中的注意點和具體實現方法：采用分立元件搭建，第一級電路圖如下：
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*注意：因為要實現較大放大倍數，而單級三極管放大倍數有限，所以輸入處先放大一定倍數，主電路要采用二級放大，級與級之間可用穩壓二極管穩定電壓，保證后級輸入信號穩定性。不使用運放是因為不容易滿足題目給的增益、功耗、諧振頻率等要求。 （4）要求描述：−3dB 帶寬：2Δf0.7=300kHz；帶內波動不大于 2dB； 關鍵詞解釋分析：3dB帶寬指幅值等于最大值的二分之根號二倍時對應的頻帶寬度。 設計中的注意點和具體實現方法：在輸出加上一個中心頻率15MHz頻率，-3dB帶寬300KHz的帶通濾波器。 （5）要求描述：輸入電阻：Rin=50Ω 關鍵詞解釋分析：輸入電阻是從放大電路輸入端看進去的等效電阻，定義為輸入電壓有效值Ui和輸入電流有效值Ii之比。 設計中的注意點和具體實現方法：調節第一級放大電路的偏置電阻。偏置電阻采用滑阻。 （6）要求描述：負載電阻為 200Ω，輸出電壓 1V 時，波形無明顯失真。 設計中的注意點和具體實現方法：根據輸出波形，微調工作點等等。 （7）要求描述：放大器使用 3.6V 穩壓電源供電（電源自備）。最大不允許超過 360mW，盡可能減小功耗。 設計中的注意點和具體實現方法：為了使電源輸出的電壓盡可能穩定且紋波很小，因此初步計劃購買3.6V鋰電池。 (3) 基本要求總結： | | | | | | | | | 采用pi型衰減電阻網絡，Rs=2.49K，R1=R2=51歐 | | | | | | | | | | 三極管選兩級（三級會自激，單級不夠），輸入端先做少許放大
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
- 發揮部分（可將幾個簡單要求合并，如果要求繁多，可依此擴展）
（1） 要求描述：在-3dB 帶寬不變條件下，提高放大器增益到大于等于 80dB。 設計中的注意點和具體實現方法：盡量提高增益。 （2）要求描述：在最大增益情況下，盡可能減小矩形系數 Kr0.1。 關鍵詞解釋分析： A.矩形系數 ：矩形系數描述了濾波器在截止頻率附近響應曲線變化的陡峭程度，它的值是60dB帶寬與3dB帶寬的比值。矩形系數越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。 設計中的注意點和具體實現方法：多次濾波或調諧放大器。 （3）要求描述：設計一個自動增益控制（AGC）電路。AGC 控制范圍大于 40 dB。AGC 控制范圍為 20log(Vomin/Vimin)－20log(Vomax/Vimax)（dB）。 關鍵詞解釋分析： B.自動增益控制（AGC）電路：自動增益控制(即AGC)的作用是當信號較強時，使其增益自動降低；當信號較弱時又使增益自動增高，從而保證輸出信號基本穩定。 設計中的注意點和具體實現方法： - 在末級輸出端前加濾波器，將信號濾為直流信號。
- 通過反饋電阻將該直流信號反饋至第一級輸入端，調節基極電位來調節靜態工作點。
(3) 發揮部分總結：
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