2011 D题 LC谐振放大器获奖作品分析

LC谐振放大器是电子电路中的一种重要放大器类型，它利用电感（L）和电容（C）构成的谐振回路来放大特定频率的信号。在2011年全国大学生电子设计竞赛D题中，参赛者们需要设计并制作一款低压、低功耗的LC谐振放大器，并且要求该放大器具有特定的技术指标和功能。本篇文档深入分析了南华大学黄智伟团队在该竞赛中获得优异成绩的LC谐振放大器作品。 放大器设计必须满足赛题的基本要求。基本要求包括了衰减器和放大器的性能参数，如衰减量、特性阻抗、谐振频率、增益、带宽、带内波动、输入电阻、失真度、供电电源、功耗等。这些参数是评估放大器性能的关键指标，体现了放大器设计的技术难度和创新点。 衰减器的设计是放大器设计中的重要环节。衰减器的设计可以通过有源器件和无源元件来实现。有源器件如压控增益放大器芯片（例如VCA810等）能够提供较大的动态范围，但其设计复杂，功耗较大，且成本较高。数控衰减器虽然具有较大的精确度和控制方便性，但同样会增加系统的功耗和成本。相比之下，利用无源元件构建的电阻衰减网络方案则更为简单、稳定，尤其是在使用π型电阻衰减网络时，可以实现较高的输入输出阻抗匹配，稳定的工作频率和较大的动态范围，同时成本低廉，因此在获奖作品中被广泛采用。 在LC谐振放大器电路设计方面，有源器件的选择对放大器的性能影响重大。高频三极管和高频场效应管作为常见的选择，可以实现简单、噪声小的设计，但其稳定性较差，增益控制复杂。RFIC（射频集成电路）由于其体积小、接线少、稳定性好而成为另一种选择。在此基础上，设计者还必须精确控制放大器的谐振频率、带宽、增益等指标，确保放大器在低功耗的前提下达到或超过规定的性能要求。 放大器的增益、带宽、谐振频率等参数的测试需要在特定条件下进行，以确保测试结果的准确性和可比性。例如，在测试放大器幅频特性时，需要在衰减器输入端信号小于5mV、放大器输出接200Ω负载电阻的条件下进行。功耗的测试则应在输出电压为1V时进行，测试电压均为有效值。这些测试条件反映了放大器在实际工作环境中的性能表现。 电路设计中还包含了AGC（自动增益控制）电路的设计，它能够确保放大器在不同输入信号强度下都能维持稳定的输出。AGC电路的控制范围要求大于40dB，其设计复杂，涉及对电路增益的动态调整，是放大器设计中的一项挑战。 2011年D题LC谐振放大器的获奖作品在设计与实现上展现出了深入的理论知识和实践能力。参赛团队不仅需要具备扎实的电路设计基础，还必须对放大器的工作原理、性能指标以及测试方法有深刻理解。这些知识和技能的综合运用，是参赛者在众多强手中脱颖而出的关键。通过对获奖作品的分析，我们可以看到，一个优秀的设计不仅满足基本要求，还会在发挥部分展现创意，如提高增益、减小矩形系数以及设计自动增益控制电路等。这些设计亮点和优化措施，往往能够为放大器的性能带来质的飞跃。