實驗一高頻小信號調(diào)諧放大器實驗

1、1 實驗一 高頻小信號調(diào)諧放大器實驗 一、 實驗?zāi)康模‥xperimental Objective） 1、 掌握高頻小信號諧振電壓放大器的電路組成與基本工作原理。 2、 熟悉諧振回路的調(diào)諧方法及測試方法。 3、 掌握高頻諧振放大器處于諧振時各項主要技術(shù)指標意義及測試技能。 二、 實驗內(nèi)容（Experimental Contents） 1、 諧振頻率的調(diào)整與測定。 2、 主要技術(shù)性能指標的測定：諧振頻率、諧振放大增益Avo及動態(tài)范圍、通頻帶BW0.7、矩形系數(shù)Kr0.1。 三、 實驗儀器（Experiment Instruments） 1、1號板信號源模塊 1塊 2、2號板小信號放大模塊 1塊

2、3、6號板頻率計模塊 1塊 4、雙蹤示波器 1臺 5、萬用表 1塊 6、掃頻儀（可選） 1塊 四、 實驗原理（Experimental Principles） （一） 單調(diào)諧小信號放大器 2 圖1-1 單調(diào)諧小信號放大電路圖 小信號諧振放大器是接收機的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線形放大。實驗單元電路由晶體管N1和選頻回路T1組成，不僅對高頻小信號放大，而且還有選頻作用。本實驗中單調(diào)諧小信號放大的諧振頻率為fs=10.7MHz。 放大器各項性能指標及測量方法如下： 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1-1所示電路（也是以下各項指標所對應(yīng)

3、電路），f0的表達式為 ?LCf?210 式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量； ?C為調(diào)諧回路的總電容，?C的表達式為 ieoeCPCPCC2221? 式中， Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容；P1為初級線圈抽頭系數(shù)；3 P2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T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點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)AV0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。AV0的表達式為 GgpgpyppgyppvvAieoefefeiV?2221212100 式

4、中，?g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V0與輸入電壓Vi相位差不是180o 而是為180o+fe。 AV0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用高頻電壓表測量圖1-1中輸出信號V0及輸入信號Vi的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計算： AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 3、通頻帶 由于諧振回路的選頻作用，當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)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為 BW = 2f0.7

5、= f0/QL 式中，QL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)AV0與通頻帶BW的關(guān)系為 ?CyBWAfeV?20 上式說明，當晶體管選定即yfe確定，且回路總電容?C為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)AV0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BW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)AV0然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓4 VS不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路

6、失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-2所示。 可得： 7.02fffBWLH? 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。 （二） 雙調(diào)諧放大器 圖1-3 雙調(diào)諧小信號放大電路圖 為了克服單調(diào)諧回路放大器的選擇性差、通頻帶與增益之間矛盾較大的缺點，可采用雙調(diào)諧回路放大器。雙調(diào)諧回路放大器具有頻帶寬、選擇性好的優(yōu)點，并能較好地解決增益與通頻帶之間的矛盾，從而在通信接收設(shè)備中

7、廣泛應(yīng)用。 在雙調(diào)諧放大器中，被放大后的信號通過互感耦合回路加到下級放大器的輸入端，若耦 0VAAv 0.7 BW 0.1 Lf 0f Hf 2f0.1 圖1-2 諧振曲線 5 合回路初、次級本身的損耗很小，則均可被忽略。 1、電壓增益為 gyppvvAfeiV22100? 2、通頻帶 為弱耦合時，諧振曲線為單峰； 為強耦合時，諧振曲線出現(xiàn)雙峰； 臨界耦合時，雙調(diào)諧放大其的通頻帶 BW = 2f0.7 = 2fo/QL 五、 實驗步驟（Experimental Procedure） （一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗 1、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖進行連線： 信號號板頻率（ 6號板）單調(diào)諧小信

8、號放大單元（2號板）示波器P3P1輸入輸出RF OUTRF OUTP3 單調(diào)諧小信號放大電路連線框圖 注：圖中符號表示高頻連接源端口 目的端口 連線說明 1號板：RF OUT1 （Vp-p=200mV f=10.7M） 2號板：P3 高頻小信號1號板：RF OUT2 6號板：P3 頻率計觀察輸入頻率 2、 頻率諧振的調(diào)整 （1） 用示波器觀測TP3，調(diào)節(jié)號板信號源模塊，使之輸出幅度為200mV、頻率為10.7MHz正弦波信號。 6 （2） 順時針調(diào)節(jié)W1到底，用示波器觀測TP1，調(diào)節(jié)中周，使TP1幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。 3、 動態(tài)測試 保持輸入信號頻率不變，調(diào)節(jié)信號源模塊的幅度旋鈕，改變單

9、調(diào)諧放大電路中輸入信號TP3的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號下TP1處的輸出信號的峰值電壓，并將對應(yīng)的實測值填入下表，計算電壓增益Avo。在坐標軸中畫出動態(tài)曲線。 輸入信號fs（MHz） 10.7MHz 輸入信號Vi（mv）TP3 50 100 200 300 輸出信號Vo（v）TP1 增益Avo（dB） 4、 通頻帶特性測試 保持輸入信號幅度不變，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP3的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號下TP1處的輸出信號的峰值電壓，并將對應(yīng)的實測值填入下表，在坐標軸中畫出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用掃頻儀觀測回路諧振曲線。 輸入信VmTP320

10、0mv輸入信fMH10.410.510.610.710.810.911.011.1 輸出信號Vo（v）TP1 增益（dB） 幅度-頻率特性測試 （1） 調(diào)節(jié)輸入信號頻率，測試并計算出Bw0.707。 5、 諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1測試 （1） 調(diào)節(jié)信號頻率，測試并計算出Bw0.1。 （2） 計算矩形系數(shù)Kr0.1。 （二） 雙調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗 1、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖進行連線： 7 信號源（1號板）頻率計（ 6號板）雙調(diào)諧小信號放大單元（2號板）示波器P5P6輸入輸出RF OUT1RF OUT2P3 雙調(diào)諧小信號放大電路連線框圖 注：圖中符號表示高頻連接線。 源端口 目的端

11、口 連線說明 1號板：RF OUT1 （Vp-p=150mV f=465K） 2號板：P5 高頻小信號1號板：RF OUT2 6號板：P3 頻率計觀察輸入頻率 2、 頻率諧振的調(diào)整 （1） 用示波器觀測TP6，調(diào)節(jié)號板信號源模塊，使之輸出幅度為150mV、頻率為465KHz正弦波信號。 （2） 順時針調(diào)節(jié)W1到底，反復(fù)調(diào)節(jié)中周T2和T3，使TP7幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。 3、 動態(tài)測試 保持輸入信號頻率不變，調(diào)節(jié)信號源模塊的幅度旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP6的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號下TP7處的輸出信號的峰值電壓，并將對應(yīng)的實測值填入下表，計算電壓增益Avo。在坐標軸中畫出動態(tài)曲線。 輸入信號fs（KHz） 465KHz 輸入信號Vi（mv）TP6 50 100 150 200 輸出信號Vo（v）TP7 增益Avo（dB） 4、 通頻帶特性測試 （1） 保持輸入信號幅度不變，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號TP6的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號下TP7處的輸出信號的峰值電壓，并將對8 應(yīng)的實測值填入下表，在坐標軸中畫出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用掃頻儀觀測回路諧振曲線。 輸入信號Vi（mv）TP6 150mv 輸入信號fs（KHz） 435 445 45