高增益LC諧振放大器的設(shè)計(jì)
放大器的電源退耦濾波和級間耦合回路設(shè)計(jì)是個(gè)難點(diǎn),同時(shí)也是重點(diǎn)考慮的問題,如果設(shè)計(jì)不當(dāng),則多級電路很容易產(chǎn)生自激振蕩。電源濾波采用π型非對稱電路,可以有效抑制高頻信號(hào)對直流電源的影響,該濾波電路的位置很重要,須靠近晶體管集電極并處于晶體管和電源之間。級間耦合電路采用兩個(gè)電容的并聯(lián),可以有效消除自激和提高電路的穩(wěn)定性。在放大器輸入端需要設(shè)計(jì)阻抗匹配電路,將信號(hào)源內(nèi)阻與放大器輸入阻抗相匹配。輸出端與負(fù)載之間接匹配電路可以提高傳輸?shù)截?fù)載上的功率。阻抗匹配電路的設(shè)計(jì)使用Smith圓圖,采用L型匹配網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)采用多級電路耦合時(shí),為了確保放大器的穩(wěn)定性和選擇性,實(shí)際調(diào)試時(shí)可將第一級電路的諧振頻率設(shè)為稍低于15MHz,第二級電路的諧振頻率調(diào)為15MHz,第三級電路的諧振頻率稍高于15MHz,多級聯(lián)調(diào)時(shí)用掃頻儀可很快完成調(diào)試。特別要說明的是,每級放大器均需要單獨(dú)設(shè)計(jì)電源濾波和退耦網(wǎng)絡(luò),而且每級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)均不同,需要實(shí)際調(diào)試確定。三級放大器完整的電路如圖2所示。
3 測試結(jié)果
測試線采用一端Q9接口,一端SMA接口的高頻屏蔽同軸電纜,經(jīng)使用高頻信號(hào)發(fā)生器AS1054和示波器TDS2012B測試,當(dāng)輸入信號(hào)15MHz,1mVrms時(shí),三級放大器的電壓增益分別是25dB、28dB和28dB,200Ω負(fù)載上的電壓增益可達(dá)81dB,改變輸入信號(hào)幅度,輸出電壓最大可達(dá)1V rms而無明顯的波形失真,此時(shí)的電源功耗僅為75mW。用數(shù)字合成掃頻儀SP31000測試放大器的諧振曲線,帶寬280kHz,矩形系數(shù)為4.8,表明放大器具有低功耗、高增益、良好的穩(wěn)定性和較好的選擇性。
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