電子仿真報告

1、大連理工大學(xué)   本科實驗報告            課程名稱： 電子系統(tǒng)仿真實驗          學(xué)院（系）：電子信息與電氣工程學(xué)部          專    業(yè)：   電子信息工程 

2、                 班    級：  電子1302                          學(xué)  

3、;  號： 201302023                          學(xué)生姓名：    李安妮                 

4、      2015  年    12  月    2 日混頻器及中頻放大器設(shè)計一、 實驗?zāi)康暮鸵笤O(shè)計一個混頻器，共包括四級，第一級為產(chǎn)生高頻小信號放大電路，第二級為本地振蕩器，第三級為混頻器，第四級為中頻放大器。其中各級的具體設(shè)計要求如下： 第一級：輸入信號為幅值為60mV的正弦波，諧振頻率在12.5Mhz，放大倍數(shù)不小于20db。 第二級：本地振蕩器產(chǎn)生頻率為10.8Mhz的正弦波，頻率可調(diào)，幅值不小

5、于1V。 第三級：級聯(lián)之后混頻器輸出第一級與第二級差值頻率的正弦（1.7Mhz），允許有毛刺。 第四級：中頻放大器增益不小于20db，級聯(lián)之后輸出第三級頻率的正弦波。 全部采用12V直流供電，誤差在允許范圍在5%以內(nèi)。二、    實驗原理和內(nèi)容1、高頻小信號放大電路小信號并聯(lián)諧振放大器的負(fù)載為LC并聯(lián)回路，直接與管子的輸出阻抗相連，利用LC諧振回路的放大及選頻特性，得到一定頻率和放大倍數(shù)的信號。其電路原理圖如下：2、本地振蕩器晶體振蕩電路有兩種類型，即并聯(lián)型和串聯(lián)型。在串聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q短路器的作用；而在并聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q電感

6、器的作用。在串聯(lián)諧振頻率點上，串聯(lián)在反饋支路上的高Q石英諧振器近乎短路，此時，它實際上就是一個考畢茲振蕩器。因此，設(shè)計串聯(lián)晶體振蕩電路，就是設(shè)計一個振蕩頻率接近晶體標(biāo)稱頻率的LC振蕩器，振蕩回路的L、C元件值很容易由振蕩頻率來確定。此外，串聯(lián)晶體振蕩電路的調(diào)節(jié)非常方便，可先將晶體用短路線代替，將三點式振蕩電路調(diào)諧在晶體的串聯(lián)諧振頻率點附近，然后拿走短路線將晶體接入電路即可。設(shè)計容易、調(diào)節(jié)方便是選擇串聯(lián)型晶體振蕩電路的主要原因。在電路結(jié)構(gòu)方面，克拉潑電路或西勒電路性能較好，選用克拉潑電路。 R1、R2、RW、R4 構(gòu)成偏置電路，與R3一起為晶體管提供 靜態(tài)工作點, RW 可調(diào)使放大器工作點連續(xù)可

7、調(diào)。 C4為高頻旁路電容，并與R2一起構(gòu)成自給偏置。C5耦合電容，隔直流通交流。C1、C2和可變電容C3、L1組成振蕩回路。振蕩頻率f0=12LC1C=1C3+1C2+Ci+1C1+C0因為C1、C2比較大，并且C3C2+CI,振蕩頻率主要由C3、L1決定，調(diào)節(jié)C3可改變頻率，大大減小晶體管的輸出電容C0、C1以及輸入電容Ci對振蕩頻率f的影響。因此小電容C3的加入使晶體管與諧振回路實現(xiàn)了松耦合，提高了頻率穩(wěn)定性。3、晶體管混頻器如上圖，混頻器共用四種組態(tài)，圖(b)電路，由于是基極輸入、發(fā)射極注入型，輸入信號和本振信號相互影響小，不易產(chǎn)生頻率牽引，但要求輸入的本振功率大，不過通常所需功率也不是

8、很大，本振電路完全可以供給，所以選擇圖(b)電路。4、中頻放大器中頻放大器原理與高頻小信號放大器原理相同，只需改變諧振回路并聯(lián)電容和電感的參數(shù)，使其諧振在需要的頻率上即可。三、主要儀器設(shè)備名稱型號主要性能參數(shù)電子計算機DELL,Windows 7Intel(R) Core(TM)2 Duo CPU E7400 2.80GHz 2.00G內(nèi)存電路分析軟件Multisim12.0提供多種電路分析方法及虛擬儀器設(shè)備四、實驗步驟及操作方法1、高頻小信號放大器電路圖如下:對三極管的靜態(tài)工作點進行直流分析交流分析結(jié)果如下：由上圖可以看出，當(dāng)可變電容調(diào)到50%時，諧振頻率在12.496Mhz，滿足設(shè)計需要。

9、電路輸出波形如下：器件清單如下：器件名稱所在庫屬性電阻R1GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500電阻R2GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k電阻R3GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：3.3k電阻R4GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑動變阻器R5GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：50K三極管Q1GROUP:TRANS

10、ISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可變電容C5GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR100pF電容C1GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C2GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C3GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C4GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：10uF電感L1GROUP:BASIC,

11、FAMILY: INDUCTOR電感（Inductor）：220uH變壓器TIGROUP:BASIC,FAMILY:transformer3uH2、本地振蕩器電路圖如下:輸出信號波形為：如果改變電容器的值，將可變電感調(diào)到59%，則輸出信號的頻率變?yōu)椋浩骷鍐稳缦拢浩骷Q所在庫屬性電阻R6GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k電阻R7GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k電阻R8GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500電阻R9GROU

12、P:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑動變阻器R10GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：100K三極管Q2GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可變電容C5GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR100pF電容C6GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C7GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：1000pF電

13、容C8GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：1000pF電容C9GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：51pF電容C10GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C11GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：10uF電感L2GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR電感（Inductor）：220uH可變電感L3GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_INDUCTOR

14、10uH3、混頻器電路圖如下：三極管的靜態(tài)工作點如下：當(dāng)一、二、三級級聯(lián)之后，混頻器輸出波形如下：從上圖可以看出，混頻器輸出信號的頻率為1.6Mh，滿足設(shè)計要求.但由于輸出波形中還存在其他頻率的波，所以輸出波形帶有毛刺，這中狀況在波形經(jīng)過中頻放大之后會有所改變。器件清單如下：器件名稱所在庫屬性電阻R12GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k電阻R13GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k電阻R14GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：50

15、0電阻R15GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：3.3k滑動變阻器R11GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：100K三極管Q3GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可變電容C16GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR300pF電容C12GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：10uF電容C13GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capa

16、citor)：0.1uF電容C15GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：1pF電容C14GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：10pF電感L4GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR電感（Inductor）：220uH變壓器T2GROUP:BASIC,FAMILY:transformer50uH4、中頻放大器電路圖如下：四級級聯(lián)之后輸出波形如下：此時的波形已經(jīng)基本上不含有其他頻率的分量，所以形狀比第三級要好得多。這一級的諧振頻率應(yīng)該為第一級與第二級的頻率之差，本設(shè)計中取1.6Mhz，

17、滿足設(shè)計要求。和第三級輸出波形比較，可計算出放大倍數(shù)為30 倍改變可變電容的值，可以改變諧振頻率。單級的交流分析如下；當(dāng)可變電容調(diào)到60%時，交流分析如下：當(dāng)可變電容調(diào)到50%時，交流分析如下：可以看出，諧振頻率滿足設(shè)計要求。器件清單如下：器件名稱所在庫屬性電阻R16GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：500電阻R17GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：4.7k電阻R18GROUP:BASIC,FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：10k電阻R20GROUP:BASIC,

18、FAMILY:RESISTOR阻值Resistance（R）：1k滑動變阻器R19GROUP:BASIC,FAMILY:POTENTIOMETER阻值Resistance（R）：50K三極管Q4GROUP:TRANSISTORS, FAMILY:BJT_NPN2N2221A可變電容C21GROUP:BASIC,FAMILY:VARIABLE_CAPACITOR300pF電容C19GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C20GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：10uF電容C17GROU

19、P:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電容C18GROUP:BASIC,FAMILY: CAPACITOR電容(Capacitor)：100nF電感L5GROUP:BASIC,FAMILY: INDUCTOR電感（Inductor）：220uH變壓器T3GROUP:BASIC,FAMILY:transformer50uH本設(shè)計中四級級聯(lián)時使用的是多頁+全局連接器，下面對第四級輸出進行瞬態(tài)分析，結(jié)果如下：可以看出，在本振的波形沒有穩(wěn)定之前，中頻放大的輸出也是不穩(wěn)定的，當(dāng)本振穩(wěn)定之后，中頻波形也穩(wěn)定了。注：以上分析方法中，交流分析的設(shè)置為：直流工作點分析設(shè)置如下：瞬態(tài)分析的設(shè)置為：六、實驗結(jié)果與分析從輸出的波形以及各種分析方法得到的結(jié)果來看，本設(shè)計可以基本上滿足設(shè)計的要求，第一級的諧振頻率可以達到12.5Mhz，放大倍