基于Multism的高频小信号谐振放大器仿真研究

本人射频基础课的大作业，参考文献：王海梅，基于Multism的高频小信号谐振放大器仿真研究

摘要：本文以软件 Multisim 14.0为平台,分析了谐振频率为 9 MHz、电压增益为25.955dB的高频小信号谐 振放大器,研究了电路结构、仿真参数设置、幅频特性，计算带宽及品质因数，以及分析了阻尼电阻对放大器的带来的影响。

一、实验目的

设计高频小信号放大器，了解高频小信号放大器工作原理，掌握仿真软件使用方法，测量幅频特性，计算相关参数并完成电路仿真设计。

二、实验原理及仿真绘制

1、实验原理

高频小信号谐振放大器按频带宽度可以分为窄带放大器和宽带放大器。通常被放大的信号是窄带信号，因此，高频小信号的基本类型是频带放大器。频带放大器是以各种选频网络作负载，兼具有阻抗变换和选频滤波的功能。

实际电路图如下：

  

 

图1.1高频小信号放大器实际电路图

      

其交流等效图如下图所示：

                        

 

图1.2高频小信号放大器等效电路图

2、高频小信号放大器的仿真绘制

如图所示是高频小信号谐振放大器的原理电路和交流等效电路。由图2.1可知，直流偏置电路与低频放大器的电路完全相同，只是电容Cb,Ce对高频旁路。图中抽头谐振回路作为放大器负载，完成阻抗匹配和选频滤波功能。放大器必须工作在A类状态。共发射极组态高频小信号谐振放大器如图2.1所示,电路主要由 2 部分组成:1)直流偏置电路。R1和R2是基极分压式偏置电阻,R3是发射极负反馈偏置电阻,用于稳定静态工作点,C1和C2为旁路电容;2)高频交流通路,将旁路电容短路,直流电源 V2对地短路,即得该电路的高频交流通路。高频交流通路主要包括3部分:a.输入回路;b.放大器,晶体管Q1是放大器的核心,起电流控制和放大作用;c.输出回路。输出回路由L1、C3并联谐振回路及负载R4组成并联谐振回路起选频和阻抗变换的双重作用。  

                                                     图2.1高频小信号放大器仿真电路图

三、仿真分析

1. 高频小信号放大器的幅频特性

由波特测试仪可知高频小信号放大器仿真电路的幅频特性，如图3.1和图3.2。

 

                                             图3.1高频小信号放大器波特幅频特性曲线    

 

图3.2高频小信号放大器波特相频特性曲线

     

图3.3高频小信号放大器波特示波器

四、分析阻尼电阻对放大器的影响

调整阻尼电阻的阻值，观察放大器增益。随着阻尼电阻的增大，放大器增益也会增大。

阻尼电阻的阻值/kΩ	谐振频率/MHz	放大倍数
0.1	9.014	1.2
0.5	9.014	5.7
1	9.014	11.2
10	9.014	28.1

 

五、总结

本次高频电子线路课程要求设计高频小信号放大器电路，我了解了高频小信号放大器工作原理，掌握了带宽以及品质因数的计算方法，学会了如何使用Multism软件进行电路仿真分析，增强了自己的动手能力和查阅能力。