高頻電路實(shí)驗(yàn)及Multisim仿真

1、實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)放大器一、 單調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器圖1.1 高頻小信號(hào)放大器1、 根據(jù)電路中選頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，計(jì)算該電路的諧振頻率p；2、 通過(guò)仿真，觀察示波器中的輸入輸出波形，計(jì)算電壓增益Av0。 4.325輸入波形：輸出波形：3、 利用軟件中的波特圖儀觀察通頻帶，并計(jì)算矩形系數(shù)。4、 改變信號(hào)源的頻率（信號(hào)源幅值不變），通過(guò)示波器或著萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓的有效值，計(jì)算出輸出電壓的振幅值，完成下列表，并匯出fAv相應(yīng)的圖，根據(jù)圖粗略計(jì)算出通頻帶。f0(KHz)6575165265365465106516652265286534654065U0 (mv)0.9771.0641.3921.4831

2、.5281.5481.4571.2821.0950.4790.8400.747AV2.7362.9743.8994.1544.2804.3364.0813.5913.0671.3412.3522.0925、 在電路的輸入端加入諧振頻率的2、4、6次諧波，通過(guò)示波器觀察圖形，體會(huì)該電路的選頻作用。二、下圖為雙調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器圖1.2 雙調(diào)諧高頻小信號(hào)放大器1、 通過(guò)示波器觀察輸入輸出波形，并計(jì)算出電壓增益Av0輸入端波形：輸出端波形：V1=19.512mV V0=200.912mV Av0=V0/V1=10.1972、 利用軟件中的波特圖儀觀察通頻帶，并計(jì)算矩形系數(shù)。實(shí)驗(yàn)二 高頻功率放大器一

3、、高頻功率放大器原理仿真，電路如圖所示：(Q1選用元件Transistors中的 BJT_NPN_VIRTUAL)圖2.1 高頻功率放大器原理圖1、集電極電流ic（1）設(shè)輸入信號(hào)的振幅為0.7V，利用瞬態(tài)分析對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行分析設(shè)置。要設(shè)置起始時(shí)間與終止時(shí)間，和輸出變量。（2）將輸入信號(hào)的振幅修改為1V，用同樣的設(shè)置，觀察ic的波形。（提示：?jiǎn)螕魋imulate菜單中中analyses選項(xiàng)下的transient analysis.命令，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置。在設(shè)置起始時(shí)間與終止時(shí)間不能過(guò)大，影響仿真速度。例如設(shè)起始時(shí)間為0.03s，終止時(shí)間設(shè)置為0.030005s。在output vari

4、ables頁(yè)中設(shè)置輸出節(jié)點(diǎn)變量時(shí)選擇vv3#branch即可）（3）根據(jù)原理圖中的元件參數(shù)，計(jì)算負(fù)載中的選頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率0，以及該網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)QL。根據(jù)各個(gè)電壓值，計(jì)算此時(shí)的導(dǎo)通角c。（提示根據(jù)余弦值查表得出）。87.82、線性輸出（1）要求將輸入信號(hào)V1的振幅調(diào)至1.414V。注意：此時(shí)要改基極的反向偏置電壓V2=1V，使功率管工作在臨界狀態(tài)。同時(shí)為了提高選頻能力，修改R1=30K。（2）正確連接示波器后，單擊“仿真”按鈕，觀察輸入與輸出的波形；輸入端波形：輸出端波形:（3）讀出輸出電壓的值并根據(jù)電路所給的參數(shù)值，計(jì)算輸出功率P0，PD，C；輸出電壓：12V； 二、 外部特性1、 調(diào)諧特

5、性，將負(fù)載選頻網(wǎng)絡(luò)中的電容C1修改為可變電容（400pF），在電路中的輸出端加一直流電流表。當(dāng)回路諧振時(shí)，記下電流表的讀數(shù)，修改可變電容百分比，使回路處于失諧狀態(tài)，通過(guò)示波器觀察輸出波形，并記下此時(shí)電流表的讀數(shù)；諧振時(shí)，C=200pF，此時(shí)電流為：-256.371輸出波形為：將電容調(diào)為90%時(shí)，此時(shí)的電流為-256.389mA。 波形圖如下：2、負(fù)載特性，將負(fù)載R1改為電位器（60k），在輸出端并聯(lián)一萬(wàn)用表。根據(jù)原理中電路圖知道，當(dāng)R1=30k，單擊仿真，記下讀數(shù)U01，修改電位器的百分比為70%，重新仿真，記下電壓表的讀數(shù)U02。修改電位器的百分比為30%，重新仿真，記下電壓表的讀數(shù)U03。

6、R1(百分比)50%70%30%U08.443V8.131V8.159V（1） 比較三個(gè)數(shù)據(jù)，說(shuō)明當(dāng)前電路各處于什么工作狀態(tài)？當(dāng)電位器的百分比為30%時(shí)，通過(guò)瞬態(tài)分析方法，觀察ic的波形。3、振幅特性，在原理圖中的輸出端修改R1=30K并連接上一直流電流表。將原理圖中的輸入信號(hào)振幅分別修改為1.06V， 0.5V，并記下兩次的電流表的值，比較數(shù)據(jù)的變化，說(shuō)明原因。V1(V)0.71.060.5Ic012.678uA18.185uA8.842uA1、 倍頻特性，將原理圖中的信號(hào)源頻率改為500KHz，諧振網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)不變，使電路成為2倍頻器，觀察并記錄輸入與輸出波形，并與第2個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，說(shuō)明

7、什么問(wèn)題？通過(guò)傅里葉分析，觀察結(jié)果。（提示：在單擊Simulate菜單中中Analyses選項(xiàng)下的Fourier Analysis.命令，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置。在Analysis Parameters標(biāo)簽頁(yè)中的Fundamental frequency中設(shè)置基波頻率與信號(hào)源頻率相同，Number Of Harmonics 中設(shè)置包括基波在內(nèi)的諧波總數(shù)，Stop time for sampling 中設(shè)置停止取樣時(shí)間，通常為毫秒級(jí)。在Output variables頁(yè)中設(shè)置輸出節(jié)點(diǎn)變量）和第二個(gè)實(shí)驗(yàn)相比，輸出波形產(chǎn)生了一定程度的失真。傅里葉分析圖：實(shí)驗(yàn)三 正弦波振蕩器一、正反饋LC振蕩器1）電感

8、三端式振蕩器通過(guò)示波器觀察其輸出波形，并說(shuō)明該電路的不足3.1 電感三端式振蕩不足：振蕩器的輸出功率很低，輸出信號(hào)是非常微小的值，未達(dá)到振幅起振條件。2）電容三端式振蕩器（a） （b）3.2 電容三端式振蕩器（1）分別畫(huà)出（a）（b）的交流等效圖，計(jì)算其反饋系數(shù)（2）通過(guò)示波器觀察輸出波形，與電感三端式振蕩器比較電路（a）的輸出波形：電路（b）的輸出波形：比較：電容三點(diǎn)式反饋電壓中高次諧波分量很小，因而輸出波形好，接近正弦波，電感三點(diǎn)式反饋電壓中高次諧波分量較多，輸出波形差。3）克拉潑振蕩器3.3 克拉潑振蕩器（1） 通過(guò)示波器觀察輸出（2） 在該電路的基礎(chǔ)上，將其修改為西勒振蕩器，并通過(guò)示波

9、器觀察波形希勒振蕩器輸出波形：二、晶體振蕩器（a）(b)3.4 晶體振蕩器（1）（a）（b）分別是什么形式的振蕩器？（a）是并聯(lián)型型晶體振蕩器，（b）是串聯(lián)型單管晶體振蕩器電路。（2）通過(guò)示波器觀察波形，電路的振蕩頻率是多少？ 電路波形圖如下：由圖可得T=2.339ms，則f=1/T=427.5Hz整體趨勢(shì)部分趨勢(shì)（1） 振蕩器的電路特點(diǎn)？電路組成？答：并聯(lián)型晶體振蕩器中晶體起等效電感的作用，它和其他電抗元件組成決定頻率的并聯(lián)諧振回路與晶體管相連，工作原理和三點(diǎn)式振蕩器相同，只是把其中一個(gè)電感元件換成晶體。串聯(lián)型晶體振蕩器中晶體以低阻抗接入電路，晶體相當(dāng)于高選擇性的短路線，通常將石英晶體接在正

10、反饋支路中，利用其串聯(lián)諧振時(shí)等效為短路元件的特性，電路反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)，滿足起振條件。（2） 并聯(lián)型和串聯(lián)型晶體振蕩器中的晶體分別起什么作用？在并聯(lián)型晶體振蕩器中晶體起等效電感的作用，和其他電抗元件組成決定頻率的并聯(lián)諧振回路與晶體相連。在串聯(lián)型晶體振蕩器中，晶體起到控制頻率的作用。實(shí)驗(yàn)四 調(diào)制一、AM調(diào)制1、低電平調(diào)制1）二極管平衡調(diào)制電路圖4.1 二極管平衡調(diào)制AM電路（1） 觀察電路的特點(diǎn)，V1，V2中哪一個(gè)是載波，哪一個(gè)是調(diào)制信號(hào)？V1是載波信號(hào)，V2是調(diào)制信號(hào)（2） 通過(guò)示波器觀察電路波形，并計(jì)算電路的調(diào)幅系數(shù)ma； Vmax=100.946mV Vmin=89.606mVMa=(Vmax

11、-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(100.946-89.606)/(100.946+89.606)=0.0592）模擬乘法器調(diào)制電路圖4.2 模擬乘法器調(diào)制AM電路（1） 通過(guò)示波器觀察電路波形，并計(jì)算電路的調(diào)幅系數(shù)ma； Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(2.874-0.494)/(2.874+0.494)=0.706（2） 乘法器原則上只能實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制，該電路為什么可以實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制？答：因?yàn)樵撾娐穼⒁粋€(gè)直流電源與交流電源串聯(lián)，之后又與另一個(gè)交流電源并聯(lián)，所以它可以實(shí)現(xiàn)AM3）集電極調(diào)幅電路圖4.3 集電極調(diào)幅AM電路（1） 通過(guò)示波器觀察電路波形，并計(jì)算電路的

12、調(diào)幅系數(shù)ma；（2） 將電路中的V4去掉，R1=30，再通過(guò)示波器觀察輸出波形，通過(guò)瞬態(tài)分析，觀察集電極電流波形說(shuō)明此時(shí)電路是什么工作狀態(tài)？（注意：在設(shè)置輸出變量時(shí)，選擇vv3#branch即可）工作在過(guò)電壓狀態(tài)電流波形：4）基極調(diào)幅電路圖4.4 基極調(diào)幅AM電路（1） 通過(guò)示波器觀察電路波形，并計(jì)算電路的調(diào)幅系數(shù)ma；（2） 將電路中的V4去掉，R1=30，再通過(guò)示波器觀察輸出波形，并通過(guò)瞬態(tài)分析，觀察集電極電流波形說(shuō)明此時(shí)電路是什么工作狀態(tài)？瞬態(tài)分析結(jié)果：電壓不停的在放大飽和截止區(qū)循環(huán)。二、DSB調(diào)制1）二極管平衡調(diào)制圖4.5 二極管平衡調(diào)制DSB電路（1） 通過(guò)示波器觀察波形（2） 與圖

13、4.1比較電路的變化；從理論上分析該電路實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制的原理；在傳輸前將無(wú)用的載波分量抑制掉，僅發(fā)送上，下兩個(gè)邊頻帶從而在不影響傳輸信息的情況下，節(jié)省發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制。2）乘法器調(diào)制圖4.6 乘法器調(diào)制DSB電路（1） 通過(guò)示波器觀察波形（2） 與圖4.1比較電路的變化；從理論上分析該電路實(shí)現(xiàn)DSB調(diào)制的原理；思考：（1）下圖是二極管調(diào)制電路，與圖4.1比較，這兩個(gè)電路的區(qū)別，從理論上分圖4.7析該電路實(shí)現(xiàn)的是AM調(diào)制還是DSB調(diào)制？答：在V1=V2大于0時(shí)，D1工作在導(dǎo)通狀態(tài)，D2處于截止?fàn)顟B(tài)，V1=V2小于0時(shí)，D2工作在導(dǎo)通狀態(tài)，D1處于截止?fàn)顟B(tài)，V3為大信號(hào)，V1=V2為小信號(hào)

14、，該電路實(shí)現(xiàn)的是DSB調(diào)制。實(shí)驗(yàn)五 檢波一、包絡(luò)檢波器1、二極管峰值包絡(luò)檢波器電路圖5.1 二極管包絡(luò)檢波電路（1） 通過(guò)示波器觀察輸入輸出的波形輸入波形：輸出波形：輸入輸出在同一窗體中顯示：（2） 修改檢波電路中的C1=0.5F，R1=500K，再觀察輸入輸出波形的變化，說(shuō)明這種變化的原因；輸入波形:輸出波形：輸入輸出在同一窗體中顯示：原因：由于過(guò)大，導(dǎo)致時(shí)間常數(shù)太大，在一段時(shí)間內(nèi)輸入信號(hào)電壓總是低于電容C上的電壓，二極管始終處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電壓不受輸入信號(hào)的控制，而是取決于放電，產(chǎn)生了惰性失真。（3） 在圖5.1中修改輸入調(diào)制信號(hào)V1的調(diào)制系數(shù)ma=0.8，再觀察輸入輸出波形的變化，說(shuō)明這種變化的原因；原因：不產(chǎn)生惰性失真的條件是，當(dāng)增大時(shí)則會(huì)使電容C的惰性減小，使得解調(diào)信號(hào)更接近包絡(luò)變化。2