ADALM2000实验：调谐放大器级（二）

目标

本实验活动的目标是延续“ADALM2000实验：调谐放大器级”中开始的调谐放大器级研究。

背景知识

正如我们在上一组实验中了解到的，二阶LC谐振威廉希尔官方网站 通常用作放大器级中的调谐元件。如图1所示，简单的并联LC谐振威廉希尔官方网站 可以产生电压增益，但需要消耗电流来驱动阻性负载。缓冲放大器（如射极跟随器）可以提供所需的电流（或功率）增益来驱 动负载。

图1. 并联LC谐振威廉希尔官方网站 。

谐振频率的计算必须考虑第二个耦合电容C2。公式1给出了图1中威廉希尔官方网站 的谐振频率：:

实验前仿真

构建调谐射极跟随放大器的仿真原理图如图1所示。计算发射极电阻RL的值，使得NPN晶体管Q1中的电流约为5 mA。假设威廉希尔官方网站 由±5 V电源（总共10 V）供电。提示：Q1基极的直流电压由经过L1到地的直流路径设置。计算C1和C2的值，确保当L1设置为100 μH时，谐振频率接近350 kHz。一般来说，C1和C2的值相等。在输入端口执行小信号交流扫描，并绘制在输出处看到的幅度和相位曲线。保存这些结果，将它们与实际威廉希尔官方网站 的测量结果进行比较并将比较结果随附在实验报告中。

材料

ADALM2000 主动学习模块

无焊试验板和跳线套件

一个2N3904 NPN晶体管

一个100 μH电感器（各种具有其他值的电感器）

两个1.0 nF电容（标记为102）

两个1 kΩ电阻

一个2.2 kΩ电阻

所需的其他电阻和电容

 

说明

在无焊试验板上构建图2所示的威廉希尔官方网站 。L1使用100 μH电感，C1和C2使用1 nF电容。此调谐放大器在谐振频率时的峰值增益可能非常高。我们需要使用电阻分压器RS 和R1稍微衰减AWG1的输出信号。

图2. 射极跟随调谐放大器。

绿色区域表示连接ADALM2000模块AWG、示波器通道和电源的位置。确保在反复检查接线之后，再打开电源。

硬件设置

打开电源控制窗口，打开再关闭+5V和-5V电源。在主Scopy窗口打开网络分析仪软件工具。配置扫描范围，起始频率为10 kHz，停止频率为10 MHz。将幅度设置为200 mV，偏置设置为0 V。使用波特图显示，将可显示的最大幅度设置为40 dB，最小幅度设置为-40 dB。将最大相位设置为180°，最小相位设置为–180°。在示波器 通道下，点击“使用通道1”，将其作为参考通道。将步数设为500。

图3. 射极跟随调谐放大器试验板威廉希尔官方网站 。

程序步骤

重新打开电源，并运行单次频率扫描。您应该会看到，幅度和相位与频率的关系曲线和仿真结果相似。一旦确定放大器的最大增益出现在350 kHz附近，就可以缩小频率扫描范围，使其从100 kHz开始，到1 MHz停止。

图4. 射极跟随器调谐放大器曲线。

正交输出调谐放大器

如果添加第二个常规射极跟随级作为非调谐并联路径，我们将得到一个具有两个输出的放大器；在谐振频率时，两个输出之间将具有恰好90°的相位差。通过在谐振威廉希尔官方网站 L1、C1上并联一个电阻，我们可以将谐振频率时的增益降低至1 (0 dB)，这样从输 入到Q1发射极的增益将与常规射极跟随器级Q2的非调谐单位增益相同。

附加材料

一个2N3904 NPN晶体管

两个470 Ω电阻

一个1 kΩ电阻

 

说明

修改无焊试验板上的威廉希尔官方网站 ，添加第二个射极跟随级Q2，如图5所示。对威廉希尔官方网站 进行任何更改之前，务必关闭电源并停止AWG。

图5. 正交输出放大器。

为使增益降低至1，R1的确切值可能与图中建议的470 Ω有所不同。您可以尝试不同的值来获得适当的增益量，以匹配Q2发射极处看到的幅度。

蓝色区域表示连接ADALM2000模块AWG、示波器通道和电源的位置。确保在反复检查接线之后，再打开电源。

硬件设置

构建图6所示的试验板威廉希尔官方网站 。

图6. 正交输出放大器试验板威廉希尔官方网站 。

程序步骤

由于我们通过添加R1降低了增益，因此将网络分析仪中的AWG幅度设置为2 V。重新打开电源，并运行单次频率扫描。您应该会看到，幅度和相位与频率的关系曲线和仿真结果非常相似。

图7. 正交输出放大器曲线

使用示波器和函数发生器软件仪器（在时域中），将AWG频率设置为谐振频率，幅度设置为2 V。观察两个输出的相对幅度和相位。

问题：

能否说出射极跟随器调谐放大器威廉希尔官方网站 和正交输出放大器威廉希尔官方网站 的几种应用？

欢迎大家一起来讨论！

作者

Antoniu Miclaus

Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师，从事ADI教学项目工作，同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生，拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。

Doug Mercer

Doug Mercer 在1977至2009年间一直在ADI公司从事全职工作，最后14年担任ADI公司研究员。ADI公司高速转换器产品系列的30多款标准产品都有他的贡献，AD783就是其中一款。自2009年起，他转而担任ADI公司的兼职顾问研究员，最近主要是作为ADI公司与伦斯勒理工学院的联络人，从事本科生电气工程教育推广和发展方面的工作。