收音机前级放大电路的研究与设计.doc

收音机前级放大电路的研究与设计小组成员： 王廓 08283023(做此题) 康倩 08211142 马雯雯 08211148 指导教师： 任希 收音机前级放大电路的研究与设计【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ewb进行仿真。【关键词】放大电路，阻容耦合，直接耦合，变压器耦合 仿真【正文】由于科技进步，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号(电台)挑选出来，并把不要的信号“滤掉” ，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机(电声器)是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。收音机分为直接放大式晶体管收音机和超外差式收音机最简单收音机称为直接放大式，但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。现在实际的收音机电路远远比这复杂得多，但对于学习基础较差的本科学生来说，还是从最简单的基本电路和原理说起，在此基础上介绍选择性和灵敏感度较高的超外差式集成电路收音机。直接放大式收音机其工作原理分成几个工作模块扬声器放大电路检波电路谐调电路接收电路放大电路分为低频放大和功放两级收音机功率放大器之前。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。在有两级前置放大级的晶体管收音机中，通常又把第一级称为前置放大级，第二级称为推动级或激励级。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。通常在检波器之后，功率放大器之前，都加有一级或两级前置放大，前置放大级的主要任务是吧从检波器送来的低频信号进行放大，以便推动功率放大级，是收音机获得足够的功率输出，在具有两级的前置放大级中，第一级称谓前置放大电路。 阻容耦合前置放大电路图所示是耦合前置放大电路。它是由晶体三极管BG1和BG2两级组成的。每一级都采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之间）通过电容C28、C32、C32和电阻R18、R19、R23、R24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。显然，C28、C32、C34是本电路几件耦合的关键元件，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R21、R27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Hz到数千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C24、C32、C34和发射极旁路电容C31、C33对低频响应造成影响。C24、C32、C34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（1+）倍，下限频率主要由发射极旁路电容C31、C33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100-500uF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一般选用10-50的阻值，C33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f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。而根据以上原理设计电路及电路参数，利用EWB5.0仿真可得波形如下：由仿真结果输出峰峰值2.8389V，输入峰峰值4mv可见，该种放大电路可前级放大小信号，参数设置可使电压增益达到约700倍。 直接耦合放大器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。图三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BG2发射极电阻Re2来提高Ue2，从而提高Ub2（Ub2= Ue2+Ube2），使Ub2=Uc1，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Ue2Ub1，因而可以利用Ue2做BG1的偏流电源，把上偏流电阻R1接到RG2的发射级上，当BG2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R1和R2分压，反馈到BG1的基极，自动调节BG1的积极偏流，从而实现静态工作点的稳定。比如当温度改变时，若BG2的发射极电流Ie2增加，则Ue2也将增加，经R1,R2分压后，加到BG1的基极，电压Ub1也增加，这将使Ib1增加，Ic1随着增加，Urc1也增加，所以Ue1下降。而Ue1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。反馈过程为在电路中BG1的发射极电阻Re未接旁路电容，BG2的一部分发射极电阻Rf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。根据原理设计电路及电路参数如上图，同样利用EWB5.0仿真可得结果如下：由仿真结果可见，该种放大电路可前级放大小信号，参数设置可使电压增益达到约500倍。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，还省去了第二季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。 变压器耦合前置放大电路图所示是变压器偶和前置放大电路，也是来复再生式四管机的推动低频放大电路，他是由低频放大晶体管BG2，电位器w(4.7),电阻 R5电容器C6和C7及变压器B2等元器件组成。在这个电路的输入回路中，W、R5组成了BG2的偏执电路，R5是上偏置电阻，改变R5的阻值，可以改变BG2的静态集电极电流，即调整管子的静态工作点。这里的R5阻值范围是30150k，BG2的基极与检波级之间为阻容耦合，即建波输出的音频信号金钩河电容C5和电位器W加到BG2的基极与发射极之间。W是音量控制电位器，调节它的大小可以改变BG2的输入信号大小，即起到音量控制的作用。C6是音频耦合电容器（5-15miuF），它一方面让音频信号顺利的通过，同时隔断前后级的直流，使两级直流工作互不影响。在输出回路中，BG2的集电极电流负载时输入变压器B2，并且利用B2实现前置级与推挽级功率放大级的耦合。采用变压器耦合，一是起阻抗变换作用，即通过选择适当的变压比，使本级的输出阻抗与推挽功率级的输入阻抗匹配，把输出功率最大限度的传输给推挽功率级；二是利用变压器的倒相作用，即采用输入变压器次级的中心抽头，可以方便的得到推挽电路所要求的相位，对称的供给