电子系统设计—模拟模板培训讲学.ppt

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1、电子系统设计模拟模板1 放大器电路1.1设计放大器时应考虑的几个问题1）工作频率与功率低频小信号放大；低频功率放大；高频小信号放大；高频功率放大；2）工作带宽频带放大与宽带放大3）运算放大器的增益带宽积4）放大器的级间匹配问题5）输入输出阻抗6）放大器的噪声问题1.2常用放大器的原理与特点常用放大器的原理与特点1.2.1 小信号放大器1）BJT小信号放大器三种基本组态放大器 电压增益：电压增益：输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：频率响应：频率响应：共发射极共发射极共集电极共集电极共基极共基极差差良良良良 2）FET小信号放大器三种基本放大电路的性能比较小信号放大器三种基本放大电路的性能比

2、较组态对应关系：组态对应关系：CEBJTFETCSCCCDCBCGBJTFET电压增益：电压增益：CE：CC：CB：CS：CD：CG：输出电阻：输出电阻：三种基本放大电路的性能比较三种基本放大电路的性能比较BJTFET输入电阻：输入电阻：CE：CC：CB：CS：CD：CG：CE：CC：CB：CS：CD：CG：3）小信号放大器静态点的选取）小信号放大器静态点的选取（1）小信号意味着什么?（2）静态点的意义 放大器正常工作的基础；（3）静态点与增益4）差动放大器特点）差动放大器特点（1）电路结构完全对称，零漂抑制能力强（2）差模小信号范围大，Vid28mv（3）双电源供电，可使静态时，VB，实现零

3、输入。从而避免有静态电流流过信号源。ui1+UCCRC1T1RB1RC2T2RB2ui2REUEEuouduc5）高频小信号放大器（1）单调谐放大器1）工作原理2）特点（2）集中选频放大器45123Rb1Rb2ReyLCbCeCB1B2VTLEc6）运算放大器）运算放大器（1）集成运放的组成及特点：组成：差动输入,中间放大,推挽输出,偏置电路和 附加电路 输入级：差动放大,高增益,直接耦合,高输入电阻输出级：OCL电路,偏置电路为恒流源电路（及各种 变形电路）,低输出阻抗附加电路：双端输出单端输出，电平位移零输 入零输出，过载保护电路（2）典型应用电路1.2.2功率放大器1）分类（1 1）甲类

4、功放导通角）甲类功放导通角360360度度（2 2）乙类功放导通角）乙类功放导通角180180度度（3 3）甲乙类功放导通角大于）甲乙类功放导通角大于180180度度(4)(4)丙类功放丙类功放 导通角小于导通角小于180180度度2)常有的电路形式及特点电路的结构特点：电路的结构特点：vi-VCCT1T2+VCCRLiL1.由由NPN型、型、PNP型三极型三极管构成两个对称的射极管构成两个对称的射极输出器对接而成。输出器对接而成。2.双电源供电。双电源供电。3.输入输出端不加隔直电输入输出端不加隔直电容。容。T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。两个晶体管都只在半个周

5、期内工作的方式，称为乙类放大。交越失真：交越失真：输入信号输入信号 Vi在过零前后，输出信号出现的失真称为交越失在过零前后，输出信号出现的失真称为交越失真。真。克服的方法：提供静态偏置，使克服的方法：提供静态偏置，使T1,T2工作于甲乙类工作于甲乙类(1)OCL电路电路(2)OTL电路电路电路特点电路特点1.单电源供电；单电源供电；2.输出加有大电容。输出加有大电容。0.5VCCRLviT1T2+VCCCAvL+-VC实用实用OTL互补输出功放电路互补输出功放电路调节调节R,使静态使静态VAQ=0.5VCCD1、D2使使b1和和b2之间的之间的电位差等于电位差等于2个二极管正个二极管正向压降，

6、克服交越失真。向压降，克服交越失真。Re1、Re2：电阻值：电阻值12，射极负反馈电阻，也，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。起限流保护作用。D1D2vi+VCCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A(3)谐振功率放大器（窄带高频功放）+ub-RpCL+uCE-icECUBB(b)等效电路等效电路+uc1-UBBCECL+uS-+ub-(a)原理电路原理电路1）高效；）高效；2）是无线通信的核心电路之一；）是无线通信的核心电路之一；2 正弦振荡器2.1 正弦振荡器的主要性能指标1）频率稳定度2）输出频率范围3）频率分辨率4)4)频谱纯度频谱纯度2.2 常用振荡器电路原理与特点1)分类 正

7、弦波振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感正弦波振荡器按其反馈网络的不同，可分为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器三种类型。三种类型。2)互感耦合振荡器互感耦合振荡器 互感耦合振荡器有三种形式：互感耦合振荡器有三种形式：调基电路调基电路、调集电调集电路路和和调发电路调发电路，这是根据振荡回路是在集电极电路、，这是根据振荡回路是在集电极电路、基极电路和发射极电路来区分的。基极电路和发射极电路来区分的。由于基极和发射极由于基极和发射极之间的输入阻抗比较低，之间的输入阻抗比较低，为了避免过多地影响回为了避免过多地影响回路的路的Q值，故在调基

8、和值，故在调基和调发这两个电路中，晶调发这两个电路中，晶体管与振荡回路作部分体管与振荡回路作部分耦合。耦合。调基电路振荡频率调基电路振荡频率在较宽的范围改变时，在较宽的范围改变时，振幅比较平衡。振幅比较平衡。(a)调基电路调基电路调基电路调基电路VCCRb1Rb2CbCeMCL1L2ReL调集电路在高调集电路在高频输出方面比频输出方面比其它两种电路其它两种电路稳定，而且幅稳定，而且幅度较大，谐波度较大，谐波成分较小。成分较小。（b）调集电路）调集电路v1Rb1Rb2ReCbCeVCCCM 由于基极和由于基极和发射极之间的输发射极之间的输入阻抗比较低，入阻抗比较低，为了避免过多地为了避免过多地影

9、响回路的影响回路的Q值，值，故在调基和调发故在调基和调发这两个电路中，这两个电路中，晶体管与振荡回晶体管与振荡回路作部分耦合。路作部分耦合。（c）调发电路）调发电路VCCRb1Rb2RoCbCeMCL2L13)3)LCLC振荡电路振荡电路1 1）电容反馈三点式振荡器）电容反馈三点式振荡器2 2）电感三点式振荡器）电感三点式振荡器3 3）两种改进型的电容反馈振荡器）两种改进型的电容反馈振荡器LC1C2C3RLBAECRLLC2C3C1Rb1Rb2CbReRcAB(1)由于由于Cce、Cbe的接入系数减小，晶体管与谐振回路是松耦合。的接入系数减小，晶体管与谐振回路是松耦合。(2)调整调整C1 C2

10、的值可以改变反馈系数的值可以改变反馈系数,但对谐振频率的影响很小。但对谐振频率的影响很小。由于放大倍数与频率的立方成反比，故随着放大频率的升由于放大倍数与频率的立方成反比，故随着放大频率的升高振荡的幅度明显下降，上限频率受到限制。故高振荡的幅度明显下降，上限频率受到限制。故:(3)调整调整C3值可以改变系统的谐振频率值可以改变系统的谐振频率,对反馈系数无影响。对反馈系数无影响。(1)克拉泼电路的波段覆盖的范围窄。克拉泼电路的波段覆盖的范围窄。(3)工作波段内输出波形随着频率的变化大。工作波段内输出波形随着频率的变化大。克拉泼电路的特点克拉泼电路的特点:(2)增大增大C1和减小和减小C3时引起振

11、荡幅度下降，难于起振。时引起振荡幅度下降，难于起振。LC1C2C3C4ABC4LC2C3C1Rb1Rb2CbReRcABEC主要特点：主要特点：1）频稳度高；）频稳度高；2）作为波段振）作为波段振荡器的波段覆盖可以较宽，荡器的波段覆盖可以较宽，ka1.61.8，且在波段内幅度较均匀，其工作频率也较且在波段内幅度较均匀，其工作频率也较高，可达到数百兆赫。这是一种性能较好高，可达到数百兆赫。这是一种性能较好的振荡器。的振荡器。4)晶体振荡器晶体振荡器(Circuit of Crystal Oscillators)仿真3 调制与解调器原理3.1幅度调制与解调原理3.2乘法器实现电路介绍3.3频率调制

12、与解调原理3.1幅度调制与解调原理一、基本概念1)调制的概念及必要性适合信道特性；提高信道利用率。2）模拟调制分类3）幅度调制的分类AM,DSB,SSB,VSB;4)调幅信号的解调包络检波器，同步检波5）混频原理与应用二、实现框图 相加器相加器 乘法器乘法器直流直流 乘法器乘法器 相加器相加器乘法器下边带滤波器上边带滤波器非相干解调非相干解调(包络检波包络检波)乘法器乘法器低通滤波器低通滤波器uDSBu ou包络检波器包络检波器 加法器加法器uDSBu ou 非线形非线形 电路电路低通滤低通滤 波器波器2 相干解调（同步检波）相干解调（同步检波）(1)调幅调幅(DSB为例为例)u乘法器带通滤波

13、器u DSBu o2maxo（2）检波）检波 u DSB乘法器低通滤波器u rumax（3）混频）混频 u DSB=u s乘法器u L带通滤波器u II I=L L-S SLs调幅，检波与混频之间的频谱变换关系：I I=L L-S S2max3.2 MC1496乘法器电路应用乘法器电路应用幅度调制、混频实现电路同步及二极管包络检波实验电路图 3.3 频率调制与解调原理1）频率调制的概念及特点 频谱的非线性搬移；高的抗干扰能力；宽的频带2）调频的实现方法 A 变容二极管直接调频 B 间接调频3）调频信号解调方法4）调频发射接收机变容二极管直接调频原理电路（VCO)间接调频框图高稳定度高稳定度 振

14、荡器振荡器 调相器调相器 积分器积分器调频发射机（调频发射机（FM transmitter）的组成。）的组成。f 01=200kHz振荡器振荡器调相器调相器多多 级级 倍倍频器频器混频器混频器多多 级级 倍倍频器频器功功 率率 放放大器大器积分积分预加重预加重可可 变变 频频振荡器振荡器N1=64f 01 =200KHz fm1=25Hzf 0 3=1.8-2.3MHZfm3=1.6KHZf L=11-10.5MHZf 0=86.4-110.4MHZfm=76.8KHZN2=48FM发射机与接收机发射机与接收机 f 02=12.8MHZ fm2=1.6KHZ调频广播波段：调频广播波段：，而（音

15、频）调制信号，而（音频）调制信号 的频率的频率 =50HZ15KHZ，要求输出的要求输出的FM信号最大频偏信号最大频偏 =75KHZ，输出，输出FM信号的带宽信号的带宽:BFM=2（mf+1）Fmax=2 +2 F max=180KHZ，于是在调频广播工作波，于是在调频广播工作波段内，段内，各调频电台的频率间隔取各调频电台的频率间隔取200KHZ，可容纳，可容纳100个电台。个电台。多多 级级 倍倍频器频器f 01=200kHz振荡器振荡器调相器调相器积分积分预加重预加重混频器混频器可可 变变 频频振荡器振荡器多多 级级 倍倍频器频器功功 率率 放放大器大器间接调频器间接调频器 广播调频接受机

16、的通频带广播调频接受机的通频带B=200KHZ，中频载波频率，中频载波频率fI=10.7MHZ，自动频率微调（，自动频率微调（AFC）电路的作用是微调本）电路的作用是微调本振频率振频率f L，保证中频，保证中频fI=fL-fs=10.7MHZ稳定，这对提高调频稳定，这对提高调频接收机的整机选择性，灵敏度和保真度是极有益处的。接收机的整机选择性，灵敏度和保真度是极有益处的。调频接收机（调频接收机（FM receiver）的组成）的组成射 频 放大器混频器中频放大限幅器鉴频器静噪电路去加重，音频功放本振AFC此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢