高频小信号谐振放大电路时域与频域对比分析

高频小信号谐振放大电路时域与频域对比分析,第1张

 

  0 引言

  在通信电子电路中,对于微小的信号需要进行一定增益的放大。通信中的微小信号都属于高频信号,所以电路的分析都是基于期间的非线性特性进行的。非线性电路的输出中不同频率分量的信号分量较多,所以需要采用具有频率选择功能的谐振网络进行频率的选择。谐振网络频率选择的性能直接决定了谐振放大电路的性能。采用时域波形的观测以及频域不同频率的频谱进行对比分析,可以清晰地对谐振放大电路进行分析。

  1 谐振放大电路概述

  谐振电路原理图中的LC并联谐振回路用电阻Rc代替,就是典型的共发射极电路。它的电压放大倍数是Au=βRc/rbe(这里是其绝对值,没有考虑相位问题)。由于Rc对所有的频率分量都呈现出相同的阻值(阻抗),故这个电路没有频率选择作用(即在很宽的频率范围内,其放大倍数是一样的)。若Rc用LC并联谐振回路代替,由于谐振阻抗的频率特性,使得在谐振频率点及左右极小的频率范围内呈现出很高的阻抗,使电路的电压放大倍数很高,而离开谐振点的其他频率范围都呈现出极低的阻抗(理想状态下可以看做为零),使电压放大倍数接近于零,于是这个放大器就有了对某一频率有选择性的放大特性,称为谐振放大器。

  

高频小信号谐振放大电路时域与频域对比分析,第2张

 

  2 小信号谐振放大电路的时域分析

  在小信号谐振放大中,电路的输入信号中除了所需要的信号外还有不需要的信号,它们的频谱往往不同,所以用选频的方法,选取需要的频率分量,抑制不需要的频率分量。另外,其中有用信号的幅度往往也很小,处理这种信号必须具有选频和放大双重功能。小信号谐振放大器电路中晶体管集电极负载是LC并联谐振电路,其阻抗是随频率而变化的,回路谐振频率f0上的阻抗为纯电阻并且是最大的,因此谐振放大器在负载回路的谐振频率上具有最大的电压放大增益,稍离开此谐振中心频率,电压增益就会迅速减小。在分析中采用仿真软件测试谐振放大电路的时域的输入输出波形。分析测试电路如图2所示。

  

高频小信号谐振放大电路时域与频域对比分析,第3张
高频小信号谐振放大电路时域与频域对比分析,第4张

 

  在测试电路中,高频小信号选择6MHz、50mV的正弦波信号,示波器同时测试输入与输出两路信号的波形。输入输出波形如图3所示。

  

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