收音机前级放大电路的设计

《收音机前级放大电路的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《收音机前级放大电路的设计（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、收音机前级放大电路的设计小组成员：指导老师收音机前级放大电路的设计摘 要：本文主要研究收音机前级放大电路，分为阻容耦合、直接耦合、变压器 耦合三种放大电路进行研究，综合分析各元器件在电路中的作用，比较三种不同放大电路的优劣性，并用mul tisim进行仿真。关键词：放大电路，阻容耦合，直接耦合，变压器耦合一前言1、直放式收音机该收音机将空间接收到的电磁波经选台后送检波器进行解调处理,然后再送喇叭还原为 声音。要使喇叭发出的声音足够大声，接收到的电磁波强度也要足够大，所以这种收音机模 型只能在实验室中实验或在广播电台发射天线附近使用。这样的收音机是没有实用价值的。 为了使收音机能商品化，人们很自

2、然地会想到将接收到的微弱电磁波信号先进行放大，使已 调幅的载波幅度足够大，然后进行检波，检波后得到的音频信号再进行音频放大，最后推动 喇叭。这样即使远离电台，收音机喇叭也能发出足够大的声音。图1是这种收音机的原理方 框图和各方框对应输出信号的波形图。图中可见，从天线接收到的高频信号在收音机中经输 入回路选台后直接进行放大检波放大。因此，我们称这种收音机为直接放大式晶体管收 音机。但是，因为一些元件对不同频率的信号表现出的特性不同，例如三极管的B值随着 放大信号频率的增高是降低的，所以该收音机对不同频率的电台信号放大量有所差别，频率 较高的时候这种不均匀性就更突出。这会导致收音机当考虑高频率信号

3、接收效果时，较低频 率信号会因收音机放大量太大而产生自激；当考虑较低频率信号的接收效果时，高频率信号 会因收音机对高频率信号放大能力差而几乎从喇叭中听不到声音（通常称这种现象为灵敏度 不均匀）。同时，这类收音机对于同一个电台信号离电台近时（电磁波强），收音机输出音量 大，离电台远时（电磁波弱）收音机输出音量小，这就是说收音机接收强弱不同的外来信号时, 喇叭输出的音量将出现很大的变化。由于直接放大式收音机有上述缺点，所以它刚一诞生很 快就被下述的外差式收音机所代替。陌凹甲肚4號KLL L. LB、图1 直接放大式收音机的方框简图2、超外差收音机直接放大式收音机的最大缺点是在接收的频率范围内灵敏度

4、不均匀，选择性差。为了克 服这些缺点，可将接收到的外来信号频率统一地变换成一个固定的信号频率，然后对这固定 的频率信号进行放大。在收音机中将外来信号统一变换成一个固定信号频率的过程称为变 频，这固定的信号频率称为中频，我国规定收音机中的中频频率为465kHz。因此，通过变 频后的中频信号可以进行多级中频放大，而不用考虑某些元件对不同频率表现特性不同的问 题，使收音机在接收不同频率信号时都具有相同的放大能力。在进行中频放大时，我们还要 求中频放大器能根据输入信号强弱自动调整放大器的放大倍数，使输入信号弱时，中频放大 器放大倍数增大，输入信号强时，中频放大器放大倍数减小。这样就克服了收音机接收强弱

5、 不同的外来信号时，喇叭输出的音量不均匀。收音机中这种能根据输入信号强弱而自动调整 放大器放大倍数的电路，称为自动增益控制电路，通常用英文字母“AGC”表示。将直接放 大式收音机进行上述电路改进后，它的电路组成框图如图2所示，我们称它为“超外差式” 收音机。所谓外差式就是检波级前的信号频率始终是将外来信号频率经频率变换后的固定中 频465kHz。若该中频信号在检波前经过中频放大就叫超外差式。可见，超外差式收音机与 直接放大式收音机的区别就在于检波以前高频电路不同，而在检波以后的低频部分电路则是 大同小异。图2 超外差式收音机的原理框图3. 前置放大级放大电路分为低频放大和功率放大两级。收音机通

6、常在检波器之后、功率放大器之前，都接有一级或两级前置放大级（也称低频 放大级）。前置放大级的主要任务是把从检波器送来的低顿信号放大到功率放大级所需要的 数值，以便推动功率放大级，使其有足够大的功率推动扬声器发声。从电路类型来说，又分 为阻容耦合和变压器耦合放大级两种，前者还细分为常规阻容耦合放大级和接有音频补偿电 路的阻容耦合放大级。二正文1、阻容耦合前置放大电路电路图及各参数如图所示：图所示是阻容耦合前置放大电路。它是由晶体三极管Q1和Q2两级组成的。每一级都米用 分压式电流负反馈偏置电路。前一级的负载是后一级的输入电路。级与级之间（包括信号源 于放大器输入电路之间，放大器输出电路与外界负载

7、之间）通过电容Cl、C3、C4和电阻R3、 R2、R4、R9耦合，这种利用电阻作前级放大器的负载，用电容器将信号传递到下一级的耦合 方式，叫做阻容的耦合。vcc可以看出Cl、C3、C4是电路耦合的关键元器件，它们分别把前级晶体管电极上的交流信 号耦合到下一级管子的基极上，同时隔断了前级集电极与下一级基极之间的直流联系，是前 后两级的直流工作状态互不影响，各级的静态工作点是独立的，互不牵连。阻容耦合放大器的负载电阻R5、R7的大小与放大器的增益有关。当负载电阻选的再大一 些，放大器的功率增益也会大一些。但负载电阻增大时，负载上的电压降也随着增大，晶体 三极管的管压降Uce就会降低。Uce过低，三

8、极管不能正常工作，因此负载电阻的阻值不能选 的太大，另外下一级晶体管的输入电阻一般较小（只有1K）对交流信号来说，下级的输入电 阻与前级负载电阻是并联的，即使负载电阻选的再大，并联值也不会太高，即放大器的交流 负载电阻不会因直流负载电阻的增大而提高很多。因此，负载电阻过大并不能使放大器的功 率增益提高很多。一般在几百欧至几百千欧之间选择。负载电阻选的小一点，可以提高放大 器的最高工作频率，一些宽频带放大器的负载电阻，一般只有几十个欧姆至几百个欧姆。电 源电压为6V的低频放大器，负载阻值通常为2K欧姆左右。阻容耦合放大器的频率响应较好。 典型的阻容耦合放大器频率响应，放大倍数在中频段（几百iz到

9、数千Hz ）比较平坦。但在高 频和低频段下降较为明显，我们规定3dB截频从而得到放大器之间的通频带。耦合电容Cl、C3、C4和发射极旁路电容C2、C5对低频响应造成影响。C3、C4可选6.8uF 的电解电容器。为了改善放大器低频段的频响特性，这些耦合电容可以选的再大一些。一般 选用5-10uF的电解电容器。因为三极管的发射极电流等于基极电流的d+B ）倍，下限频率 主要由发射极旁路电容C2、C5决定，对低频放大器来说，要求发射极旁路电容就更大了。在 实际中，往往不能选那么大，通常低频放大器的发射极旁路电容器，一般选用100-500U F的 电解电容。这样放大器低频响应就要差一些，为了改善低频特

10、性，通常在发射机与发射电阻 R22之间串连一个小电阻R，因为R上没有并联电容，所以R对放大的交流信号由串联电流负反 馈的作用，提高了放大器的输入阻抗，即使旁路电容较小，也可以获得较好的低频响应，并 且还可以降低放大器的失真。R般选用10-50的阻值，C5选用30-100uF的电解电容。影响放大器的两个主要因素:一是电路的分布电容，二是晶体三极管的电流放大系数， 因为B随着频率的升高而减小，为了减小管子对高频特性的影响，在共射放大电路中，尽量 选用fB远大于放大器的最高工作频率。使用高频三极管或频率特性较好的开关三极管，输入输出电容较小，上限频率高，频带宽。阻容耦合电路的缺点：低频特性差，不能放

11、大变化缓慢的信号；在集成电路中制造大 容量的电容很困难，因此阻容耦合方式不便于集成化。1）用示波器测得的图像以及数据如图所示:由仿真结果，输入峰峰值2*2*1.4145.66mV，输出峰峰值为2.471V，该放大电路的放 大倍数约为400多倍。2）频带分析用波特仪分析如下：左右移动光标，可以读出3dB截频范围约为:18.766Hz1.9MHz 调频收音机的中频是456KHz,在3dB截频范围内,因此满足要求。2直接耦合前置放大电路在晶体管收音机的前置放大器中，把前级集电极输出信号直接接到后级管子的基极，这 样叫做直接耦合方式。vcc2V,R2；7 87kQ5,R36VI -It 10liF2m

12、Vrms465kHzR75.1 kQQ2rR151 OflR610kQC2)|10uF上图示出了工作点稳定的直接耦合放大电路，它是通过加大后级管子Q2发射极电阻R5来 提高Ue2，从而提高Ub2 (Ub2=Ue2+Ube2),使Ub2=Ucl,实现了直接耦合。在直接耦合放大 器中，前级晶体管静态工作点的微小变化，就会引起后级晶体管静态工作点的较大变化，要 特别注意静态工作点。由于Ue2的提高，并且可以做到Ue2Ubl,因而可以利用Ue2做Q1的偏 流电源，把偏流电阻R6接到Q2的发射级上，当Q2的静态工作电流发生变化时，Uc2也随着变 化，这个变化的电压经R6和R7分压，反馈到Q1的基极，自动

13、调节Q1的基极偏流，从而实现静 态工作点的稳定。比如当温度改变时，若Q2的发射极电流Ie2增加，贝Ue2也将增加，经R6,R7 分压后，加到Q1的基极，电压Ubl也增加，这将使Ibl增加，Ic1随着增加，Urc1也增加，所 以Uel下降。而Uel下降将造成Ib2的减小，最后牵制着Ie2使Ie2基本上不随温度变化，这就 达到了稳定静态工作点的目的。在电路中Q1的发射极电阻R1未接旁路电容，Q2的一部分发射极电阻R4也未接旁路电容， 这都是为了增加一些对交流信号的电流负反馈，这样虽然降低一些电压放大倍数，但是却能 减小放大器的失真。由仿真结果，输入峰峰值2*2*1.4145.66mV，输出峰峰值为

14、561.88mV，该放大电路的 放大倍数约为100倍左右。2）频带分析:波特图如下看以通过移动光标读出3dB截频8. 753Hz1.042MHz比较以上两种耦合方式可知，在同样都能放大小信号压值的前提下，直接耦合放大器即 取消了耦合电容，还省去了第二级晶体管上下偏置电阻，因而减小了耦合过程中的信号损失, 提高了放大器的增益，改善了放大器的低频响应。再加上采用了较强的电流负反馈偏置电路, 静态工作点更加稳定。由于直接耦合放大其静态工作点相互牵制，在调整和检修时比阻容耦 合放大器要复杂，直接耦合放大器由于使用元件少性能优良，应用较广泛。3、变压器耦合前置放大电路3.1电路的构成JL特点：以工作点稳定电路为基础，变压器初级绕组代替丘“,交流信号通过】的次级绕组加 到鬲的基极回路；而负载丘E也是加在&的次级，即每一级的负载都是通过变压器加上去 的。3.2变压器耦合电路的特点优点:选择变压器之变比n能实现阻抗变换，使电路性能更佳；缺点：由于变压器是隔离直流信号的,故无温漂现象，但低频特性差；另外,变压器体积大，费 用高,不便于集成化，一般只用于有特殊要求的场合。参考文献：1路勇.模拟集成电路，中国铁道出版社 书籍类2谭政半导体收音机实训指导书青岛港湾职业技术学院3放大电路的级间耦合及多级放大电路在线文献4电子发烧友网直接耦合两级放大电路在线文献