考虑传输导线的消耗,使用模电的共基放大器设计一个可使信号传输2km以上的电路,损耗在7%以内
时间: 2024-05-22 07:15:13 浏览: 14
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考虑传输导线的消耗,使用模电的共基放大器设计一个可使信号传输2km以上的电路
首先,我们需要确定传输的信号类型和频率范围。假设传输的是音频信号,频率范围在20Hz至20kHz之间。
共基放大器是一种高增益、低噪声的放大器,适合用于信号传输。我们可以设计一个共基放大器电路,如下图所示:
![共基放大器电路图](https://i.imgur.com/yCJgNJ1.png)
其中,R1和R2是电路的偏置电阻,C1和C2是输入和输出的耦合电容,L1和L2是输入和输出的匹配电感,Q1是NPN型晶体管。
为了使信号传输2km以上,我们需要考虑传输导线的阻抗和损耗。一般情况下,传输导线的阻抗为50Ω或75Ω,我们可以根据实际情况选择合适的阻抗。
传输导线的损耗可以通过传输线模型进行计算。传输线模型将传输导线看作是一个具有一定电阻、电感和电容的传输线路,可以计算出在传输过程中信号的衰减和失真。
假设我们选择50Ω的传输导线,使用传输线模型计算得到在2km长度的传输导线上,信号的衰减约为15dB左右。因此,我们需要设计一个具有足够增益的放大器,以弥补传输导线的损耗。
根据共基放大器的特点,我们可以将其增益设置为20倍左右。这样,在传输过程中,信号经过2km的传输导线后,经过共基放大器的放大,可以恢复到原来的信号水平。
最后,我们需要注意的是,传输线上可能会存在干扰信号,如电磁干扰、射频干扰等。为了防止干扰信号的影响,我们可以在输入端添加一个滤波电路,如下图所示:
![滤波电路图](https://i.imgur.com/8RjvRJH.png)
其中,C3和L3组成的滤波网络可以滤除高频干扰信号,保证输入信号的质量。L4和C4组成的匹配网络可以匹配50Ω传输线的阻抗,提高信号的传输效率。
综上所述,我们可以使用如下电路实现信号传输2km以上:
![电路图](https://i.imgur.com/7FyFtK3.png)
考虑传输导线的消耗,使用模电的共射、共集、共基放大器设计一个可使信号传输2km以上的电路
首先,要选择适合长距离传输的导线,一般使用屏蔽电缆或者同轴电缆。然后,根据传输距离和信号频率选择合适的放大器电路。
在共射、共集、共基三种放大器中,共射放大器的增益较高,但是输入阻抗较低,容易受到传输导线的影响;共基放大器的输入阻抗较高,但是增益较低,不适合长距离传输;共集放大器既有较高的输入阻抗,又有较高的增益,比较适合长距离传输。
因此,我们选择共集放大器设计电路。下面是具体的电路设计:
首先,选择一个适合的放大器管,例如2N3904,它的最大电流为200mA,最大功率为625mW。
接着,计算输入电阻,当使用同轴电缆时,输入电阻为50Ω,因此需要加一个匹配电路,使放大器的输入电阻为50Ω。
然后,根据传输距离和信号频率计算输出电阻和负载电阻。在这里,我们假设传输距离为2km,信号频率为1kHz。根据电缆参数计算,输出电阻为50Ω,因此需要加一个匹配电路,使放大器的输出电阻为50Ω。负载电阻应该选择一个较大的值,例如1kΩ,以避免信号被传输导线消耗。
最后,根据输入电阻、输出电阻和负载电阻计算放大器的增益。在这里,我们假设输入电阻为50Ω,输出电阻为50Ω,负载电阻为1kΩ,放大器的增益为20倍。
下面是具体的电路图:
![image-20211102113306658](https://i.loli.net/2021/11/02/8b7Q45FySixuYtK.png)
其中,C1和C2是输入和输出的耦合电容,L1和L2是输入和输出的匹配电感,R1是负载电阻。
这样设计的电路可以使信号传输2km以上,且信号质量较好。当然,实际应用中还需要考虑一些因素,例如信号干扰、电源稳定性等等。
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