實驗一小信號調(diào)諧(單調(diào)諧)放大器實驗

1、.；實驗一 高頻小信號單調(diào)諧放大器實驗一、 實驗?zāi)康?. 掌握小信號單調(diào)諧放大器的基本工作原理； 2. 熟悉放大器靜態(tài)工作點的測量方法；3. 掌握諧振放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算；4. 了解高頻單調(diào)諧小信號放大器幅頻特性曲線的測試方法。二、 實驗原理小信號單諧振放大器是通信接收機的前端電路，主要用于高頻小信號的線性放大。其實驗原理電路如圖1-1所示。該電路由晶體管BG、選頻回路（LC并聯(lián)諧振回路）二部分組成。它不僅對高頻小信號進(jìn)行放大，而且還有一定的選頻作用。1單調(diào)諧回路諧振放大器原理單調(diào)諧回路諧振放大器原理電路如圖1-1所示。圖中，RB1、RB2、RE用以保證晶體管工作于

2、放大區(qū)域，從而放大器工作于甲類。CE是RE的旁路電容，CB、CC是輸入、輸出耦合電容，L、C是諧振回路，RC是集電極（交流）電阻，它決定了回路Q值、帶寬。為了減輕負(fù)載對回路Q值的影響，輸出端采用了部分接入方式。2單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路如圖1-2所示。其基本部分與圖1-1相同。圖中，C3用來調(diào)諧，K1、K2、K3用以改變集電極電阻，以觀察集電極負(fù)載變化對諧振回路（包括電壓增益、帶寬、Q值）的影響。K4、K5、K6用以改變射極偏置電阻，以觀察放大器靜態(tài)工作點變化對諧振回路（包括電壓增益、帶寬、Q值）的影響。 圖1-2 單調(diào)諧回路諧振放大器實驗電路 高頻小信號調(diào)諧放

3、大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)Au0，放大器的通頻帶BW0.7及選擇性（通常用矩形系數(shù)K0.1來表示）等。放大器各項性能指標(biāo)及測量方法如下：1.諧振頻率放大器的調(diào)諧回路諧振時所對應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于圖1所示電路（也是以下各項指標(biāo)所對應(yīng)電路），f0的表達(dá)式為 式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為 式中， Coe為晶體管的輸出電容； n1（注：此圖中n1=1）為初級線圈抽頭系數(shù)；n2為次級線圈抽頭系數(shù)。諧振頻率f0的測量方法是：用掃頻儀作為測量儀器，測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器B1的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻

4、率點f0。2.電壓放大倍數(shù)放大器的諧振回路諧振時，所對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Au0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。Au0的表達(dá)式為 式中，為諧振回路諧振時的總電導(dǎo)。要注意的是yfe本身也是一個復(fù)數(shù)，所以諧振時輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差不是180 而是為180+fe。Au0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用示波器或高頻毫伏表測量圖1中輸出信號u0及輸入信號ui的大小，則電壓放大倍數(shù)Au0由下式計算： Au0 = u0 / ui 或 Au0 = 20 lg (u0 /ui) dB 3.通頻帶由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)Au

5、下降到諧振電壓放大倍數(shù)Au0的0.707倍時所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為BW0.7 = 2f0.7 = f0/Qe 式中，Qe為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)Au0與通頻帶BW的關(guān)系為 上式說明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)Au0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。通頻帶BW0.7的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)Au0然后改

6、變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Au0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-3所示。 0.7 BW0.7 0.1 2f0.1圖1-3 諧振曲線可得： 通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時又能提高放大器的電壓增益，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量C。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。4.選擇性矩形系數(shù)調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)K0.1時來表示，如圖1-2所示的諧振曲線，矩形系數(shù)K0.1為電壓放大倍數(shù)

7、下降到0.1 Au0時對應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時對應(yīng)的頻率偏移之比，即K0.1 = 20.1/ 20.7 = 20.1/ BW0.7 上式表明，矩形系數(shù)K0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)K0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調(diào)諧回路的諧振放大器。可以通過測量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)K0.1。三、 實驗步驟1.根據(jù)電路原理圖熟悉實驗板電路，并在電路板上找出與原理圖相對應(yīng)的各測試點及可調(diào)器件（具體指出）。2.按下面框圖（圖1-4）所示搭建好測試電路。圖1-4 高頻小信號調(diào)諧放大

8、器測試連接框圖3. 接通實驗箱上電源開關(guān)，此時箱體上12V、5V電源指示燈點亮。把實驗板1左上方單元（單調(diào)諧放大器單元）的電源開關(guān)（K7）撥到ON位置，就接通了+12V電源（相應(yīng)指示燈亮）。4. 單調(diào)諧回路諧振放大器靜態(tài)工作點測量 取射極電阻R4=1kW（接通K4，斷開K5、K6），集電極電阻R3=10kW（接通K1，斷開K2、K3），用萬用表測量各點（對地）電壓VB、VE、VC，并填入表1.1內(nèi)。表1.1射極偏置電阻實測(V)計算(V,mA)晶體管工作于放大區(qū)?理由VBVEVCVBEVCEIC是否R4=1kWR4=510WR4=2kW5.信號源調(diào)節(jié)：打開高頻信號源電源，調(diào)節(jié)信號源“幅度”和“

9、頻率按鍵”，使輸出端輸出頻率為10.7MHz的高頻信號。將信號輸入到1號板的單調(diào)諧放大器單元IN口，在TH1處用示波器觀察信號峰-峰值為50mV。6.放大器諧振調(diào)諧：將示波器探頭連接在調(diào)諧放大器的輸出端即TH2上，調(diào)節(jié)示波器直到能觀察到輸出信號的波形，再調(diào)整信號源的頻率（10.7MHz左右微調(diào)）使示波器上的信號幅度最大，此時放大器即和輸入信號諧振，記下此頻率f07.測量電壓增益Au0在調(diào)諧放大器對輸入信號已經(jīng)諧振的情況下，用示波器探頭在TH1和TH2分別觀測輸入和輸出信號的幅度大小，則Au0即為輸出信號與輸入信號幅度之比。8.測量放大器幅頻特性曲線和通頻帶 對放大器幅頻特性曲線和通頻帶的測量有

10、兩種方式， 其一是用頻率特性測試儀（即掃頻儀）直接測量（選作）； 其二則是用點頻法來測量：即用高頻信號源作掃頻源，然后用示波器來測量各個頻率信號的輸出幅度，最終描繪出通頻帶特性，具體方法如下：在放大器諧振的基礎(chǔ)上，可先適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)輸入信號的幅值，使輸出為1V或一整數(shù)值（便于計算），記下此值為u00。增大信號源的頻率，使輸出u0=0.9 u00，記下頻率為f1，使輸出u0=0.8 u00，記下頻率為f2，使輸出u0=0.,7 u00，記下頻率為f3；只要輸出不失真，可依次記下相應(yīng)的值填入下表u000.9 u000.8 u000.7 u000.6u000.5 u000.4 u000.3 u000.2

11、 u000.1 u00f0=f1f2f3f4f5f6f7f8f9減小信號源的頻率，使輸出u0=0.9 u00，記下頻率為f-1，使輸出u0=0.8 u00，記下頻率為f-2，使輸出u0=0.,7 u00，記下頻率為f-3；只要輸出不失真，可依次記下相應(yīng)的值填入下表u000.9 u000.8 u000.7 u000.6u000.5 u000.4 u000.3 u000.2 u000.1 u00f0=f-1f-2f-3f-4f-5f-6f-7f-8f-9（以上兩步要求在改變信號源頻率時，信號源輸出幅值不能變。）然后在坐標(biāo)紙上以橫軸為頻率，豎軸為u0或Au0，描繪出幅頻特性曲線，帶寬BW0.7 = f3- f-3。9.測量放大器的選擇性描述放大器選擇性的的最主要的一個指標(biāo)就是矩形系數(shù)，這里用K0.1來表示： 式中，為放大器的通頻帶；為相對放大倍數(shù)下降至0.1時帶寬。BW0.1= f9- f-9（上步中測量）。10.（選做）增大或減小集電極負(fù)載電阻，重復(fù)步驟7、8，看放大器的增益、幅頻特性曲線和通頻帶有何變化。11.（選做）增大或減小發(fā)射極電阻，重復(fù)步驟7、8，看放大器的增益、幅頻特性曲線有何變化。注意：對高頻電路而言，隨著頻率升高，電路分布參數(shù)的影響將越來越大，而我們在理論計算中是沒有考慮到這些分布參數(shù)