高頻電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書簡本

1、實驗一：擴展通頻帶1實驗二：小信號諧振放大器5實驗三：LC振蕩電路8實驗四：高頻諧振功率放大器12實驗五：調(diào)幅與檢波17實驗六：三極管混頻器24實驗一：擴展通頻帶實驗?zāi)康?掌握共射-共基組合電路法擴展通頻帶的原理和特性。2掌握負反饋法展寬通頻帶的方法與原理。實驗原理及說明在實際寬頻帶放大電路中，要展寬通頻帶，也就是要提高上限工作頻率，主要使用組合電路法和反饋法。組合電路法組合電路法廣泛采用共射-共基組合電路，如圖所示。共射電路的電流增益和電壓增益都多比較大，但是，由于受到密勒效應(yīng)的影響，它的上限截止頻率比較低，從而帶寬受到限制。共基極電路沒有密勒效應(yīng)存在，所以其上限工作頻率遠高于共射電路。在共

2、射-共基組合電路中，上限截止頻率由共射極的上限截止頻率決定。利用共基電路輸入阻抗小的特點，將它作為共射電路的負載，使共射電路輸出總阻抗大大減小，進而使密勒電容大大減小。這樣，共射-共基組合電路的綜合高頻性能有所改善，從而有效地擴展了共射電路的通頻帶，亦即拓展了整個組合電路的上限工作頻率。由于共射電路負載減小，所以共射電路的電壓增益也會減小，但是，共基電路可以提供足夠大的電壓增益，以彌補電壓增益的損失。因此，組合電路的整體電流增益和電壓增益都比較大。負反饋法調(diào)節(jié)負反饋電路中的某些參數(shù)，可以改變反饋深度，從而調(diào)節(jié)負反饋放大器的增益和頻帶寬度。如果以犧牲增益為代價，可以擴展放大器的通頻帶。圖所示電路

3、是由運算放大器構(gòu)成的電壓并聯(lián)型負反饋放大電路。將電路中的A1、A2點分別與A點連接，可以得到不同負反饋電阻的反饋通路，構(gòu)成“電壓并聯(lián)”型的負反饋放大器。由于運算放大器內(nèi)部電路由多級放大電路組成，它的電壓放大倍數(shù)很高，一般可以達到105以上。為了在深度負反饋時不產(chǎn)生自激振蕩，在運算放大器內(nèi)電路中通常都加有補償電容。對于內(nèi)接補償電容的運算放大器，它的開環(huán)上截止頻率很低（一般只有幾赫茲）。加深度負反饋以后，當輸入信號頻率較低時，由于內(nèi)補償電容呈現(xiàn)的容抗較高，信號輸出較大，因此，造成的反饋信號也較大，反饋信號與輸入信號在電路的輸入端反相合成，互相抵消，使凈輸入信號明顯減小。因此，在低頻工作時，深度負反

4、饋將大大削弱放大器的電壓放大倍數(shù)。但是，當電路工作在高頻狀態(tài)下時，補償電容呈現(xiàn)很小的容抗，造成反饋信號跟隨頻率的升高而減小的現(xiàn)象，放大器的凈輸入信號得到回升，導(dǎo)致輸出電壓的總增益下降量減小，從而提高了電路的上限頻率，即展寬了電路的通頻帶。需要說明的是，運算放大器接有補償電容器時，運算放大器的內(nèi)部放大級負載不可避免地表現(xiàn)出容性阻抗特征，由于容性負載的阻抗在高頻狀態(tài)下比較小，使得電路的輸出電壓下降，負反饋量也減小，這將使凈輸入信號增大到比低頻時更大，增大的輸出電流彌補了容性負載阻抗下降帶來的輸出電壓降低，使上限截止頻率得以提高。因此，有效地提高負反饋電路的上限截止頻率。本實驗中，將運算放大器接成反

5、相輸入式的電壓并聯(lián)負反饋放大電路，在不同輸入信號幅度下，測量其頻率特性，觀察上截止頻率隨輸入信號大小不同而產(chǎn)生的變化，了解不同輸入信號幅度情況下，器件動態(tài)應(yīng)用范圍的富余量。負反饋深度不同，上限截止頻率提高的程度也不同。測量方法中頻電壓放大倍數(shù)的測量電壓放大倍數(shù)等于經(jīng)放大器放大輸出的電壓值與輸入電壓值之比，該電壓值可以是電壓有效值，也可以是電壓最大值或峰-峰值，它們的比值結(jié)果都是一樣的，即本實驗中，取中頻信號的頻率f=10kHz，有效值為10mV左右，用毫伏表測得其讀書（毫伏表的讀數(shù)為有效值），便可以通過上述計算得到電壓放大倍數(shù)。實驗中，也可以使用雙蹤示波器同時顯示輸入輸出波形，從示波器上直接讀

6、出信號的最大值或峰-峰值，通過上述計算得到電壓放大倍數(shù)。放大器的頻率特性測量測量放大器的頻率特性主要是為了了解放大器的頻帶寬度，所以必須測得其頻率的上下限。由于放大器的通頻帶寬度主要受其上限制約，所以，本實驗只要求測量放大器的上限截止頻率。使用毫伏表測量放大器的上限截止頻率，只能采用逐點測量法。測量時，輸入信號幅度不宜過?。ǚ駝t信噪比太低），也不宜過大（否則會產(chǎn)生非線性失真）。一般來說，選中心頻率輸出幅度為最大允許輸出幅度的三分之一到三分之二，本實驗可取輸入信號為10mV左右的有效值。在測得中心頻率輸入幅度時，保持輸入信號幅度不變，逐漸增高其頻率，當幅度下降至中心頻率幅度的倍時，這一頻率即為放

7、大器的上限截止頻率。當負反饋放大器輸入大信號時，盡管中心頻率信號不出現(xiàn)失真，假若它的凈輸入信號已經(jīng)足夠大，那么放大器的線性動態(tài)應(yīng)用范圍就會被充分利用。此時，若輸入信號頻率增加而接近放大器的上限截止頻率時，輸出信號幅度和反饋信號幅度都會下降，使凈輸入信號幅度反而增加起來。凈輸入信號幅度一旦超出動態(tài)應(yīng)用范圍的線性區(qū)，輸出信號波形必定失真。這時，放大器的上限截止頻率定義為輸出失真信號的基波分量下降至中心頻率不失真信號幅度的倍。例如，在實驗中，當負反饋電路輸入大信號時，在上限截止頻率處正弦波失真為三角波，而三角波中基波分量的幅度是三角波幅度的8/2倍，所以，增大信號頻率使三角波的幅度下降至中頻信號電壓

8、最大值的÷(8/2倍時的頻率，即為該放大器的上限截止頻率。三角波幅度的大小，可通過示波器直接讀出。實驗內(nèi)容及步驟1正確連接直流電源（±12V），A點與B點相連，C點與D點相連，B點與E點相連，將雙蹤示波器接于共射-共基電路的輸入和輸出端，檢測信號的波形。2測量單級共射電路和共射-共基電路的中頻電壓放大倍數(shù)將信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，輸入正弦信號的頻率為10kHz，用毫伏表測得輸入電壓有效值為10mV。A點與D點相連時，是單級共射電路；A點與B點相連，C點與D點相連，是共基電路，用毫伏表分別測得輸出電壓Uo的值，并作記錄。3測量單級共射電路和共射-共基電路的頻率特性B點

9、與E點之間的連線斷開，使電阻R7串入電路，將輸入電壓保持10mV不變，使頻率逐漸增高，按照下表測量輸出電壓Uo的值，并記錄于表中。將B點與E點連接，使電阻R7短路，重新觀察共射-共基電路和上截止頻率有何變化。表注：信號源內(nèi)阻的改變我們通過在輸入端接入不同阻值的電阻和等效。當輸出幅度下降到倍時，求出上限截止頻率。4測量負反饋電路的頻率特性（1）將負反饋放大電路（參見圖）的信號輸入端（注有“Ui”的端點）對地短路，調(diào)節(jié)10k電位器（RP1，該電位器為運算放大器的零點調(diào)整電位器，電路在測試前應(yīng)該將它調(diào)零），使輸出電壓Uo=0V。（2）將信號接至負反饋電路輸入端，按照下表分別設(shè)定輸入信號的幅度和頻率，

10、用示波器監(jiān)測輸入輸出波形、讀取測量數(shù)據(jù)，測量輸出電壓Uo的值，并記錄于表中。注意：在測量中，改變頻率時，應(yīng)該用毫伏表監(jiān)測輸入信號的大小，使輸入電壓保持不變。表注：表中輸入信號的電壓數(shù)據(jù)為有效值。預(yù)習(xí)要求與思考題預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)主教材中有關(guān)章節(jié)。2熟悉本實驗電路的工作原理。思考題1通頻帶展寬的方法有那幾種?2為什么共射-共基組態(tài)電路比單級共射電路的上截止頻率高？3為什么容性負載情況下負反饋法展寬通頻帶的電路在中心頻率時器件不能工作于最大動態(tài)運用范圍。實驗報告要求1整理實驗記錄，并劃出它們的頻率特性曲線圖。2分析共射-共基組態(tài)電路比單級共射電路的上截止頻率高的原因。3分析負反饋放大電路的反饋電阻值的

11、大小及輸入信號幅度的大小對上截止頻率影響的原因。實驗儀器及設(shè)備ECS3高頻實驗臺 1臺雙蹤示波器 1臺高頻信號發(fā)生器 1臺毫伏表 1臺實驗二：小信號諧振放大器實驗?zāi)康? 了解小信號諧振放大器工作原理及其工作條件。2 通頻帶與回路Q值及電路諧振頻率的關(guān)系。3 熟悉Q值的物理意義和定義Q值的方法。4 熟悉小信號諧振放大器通頻帶與選擇性之間的關(guān)系。5 了解小信號諧振放大器自激原理以及防止和消除自激的方法。6 計算帶寬和矩形系數(shù)。實驗原理小信號諧振放大器的工作條件是：放大器的輸入端信號中，含有各種頻率成分的信號，除了所需要的信號外，還有不需要的信號。需要的信號和不需要的信號的頻譜往往不同，使得人們可以

12、利用頻譜不同將其區(qū)分開來，用選頻的方法，選取需要的頻率分量，抑制不需要的頻率分量。另外，輸入信號除了頻率成分多以外，有用信號的幅度往往很小，有時甚至比不需要的信號的幅度還要小。處理這種信號，必須既要選頻，又要放大，而非一般單純使用濾波器可以完成的。諧振放大器可以分為選頻和放大兩部分，作為小信號諧振放大器的放大部分，其基本原理和低頻電子技術(shù)中的小信號放大器是相同的。諧振放大器的新問題是放大部分與選頻網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通以后的相互影響。放大環(huán)節(jié)的輸出、輸入阻抗會影響選頻網(wǎng)絡(luò)的選擇性。還有一部分諧振放大器，其選頻網(wǎng)絡(luò)的頻響特性又會通過反饋器件改變放大器的放大特性，嚴重時會造成放大器工作的不穩(wěn)定產(chǎn)生自激。本實驗電

13、路采用二級單調(diào)諧放大，諧振中心頻率為，實驗原理電路參見上圖。諧振頻率與品質(zhì)因數(shù)Q描述單調(diào)諧回路的諧振特性的參數(shù)，也就是描述諧振放大器選頻特性的主要參數(shù)，是諧振頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q。在單調(diào)諧回路中，應(yīng)該選擇回路的元件L和C的值，使諧振頻率f0處于所需信號的中心；另外，回路的品質(zhì)因數(shù)Q決定了幅頻特性曲線的形狀，Q值越高，曲線形狀越尖銳，偏離諧振頻率f0時，回路阻抗下降越快。因此，如果希望將偏離f0的頻率抑制得厲害一些，就應(yīng)該提高諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q。LC電路發(fā)生諧振時，回路的感抗與容抗的絕對值相等，回路表現(xiàn)出純阻抗的性質(zhì)，電感和電容在回路中交換能量，信號源的能量全部提供給電阻元件，所以負載上獲得最

14、大的輸出電壓。在本實驗電路中，諧振頻率選擇在，電感線圈采用電視機中周改制而成，并且可以調(diào)節(jié)電感量。提高諧振回路Q值的方法根據(jù)Q值的定義式：采用減小回路電感量L、加大電容量C、增大與回路并聯(lián)的電阻R等，都能有效地增加諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q。通頻帶與選擇性作為諧振放大電路，一方面需要通過所需的頻率成分，因而對其具有通頻帶的要求，另一方面要抑制不需要的頻率成分，使不需要的頻率成分處在通頻帶之外。諧振放大器對不需要的頻率成分的抑制能力稱作“選擇性”。一般來說，對于某個具體電路，通頻帶越寬，選擇性越差。在實際應(yīng)用中，往往還要求通頻帶以內(nèi)，傳輸系數(shù)變化盡可能小，這樣，信號的失真就小，對無用信號的抑制能力就強

15、。由此可見，通頻帶和選擇性是相互矛盾的。因此，用矩形系數(shù)來衡量選擇性的好壞。顯然，一個理性的諧振放大器的頻率特性曲線，其矩形系數(shù)應(yīng)該等于1。矩形系數(shù)越接近1，則諧振放大器的選擇性和通頻帶兩個指標的兼顧越好。自激產(chǎn)生的原因及消除方法放大器的電壓放大倍數(shù)與放大器的負載阻抗有關(guān)，負載阻抗越大，放大器的電壓放大倍數(shù)越大。因此，諧振（選頻）網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)（簡稱“頻響”）特性，會通過放大器內(nèi)部反饋網(wǎng)絡(luò)改變放大器的放大特性，嚴重時會招致工作不穩(wěn)定產(chǎn)生自激。為了減小內(nèi)部反饋的不良影響，消除自激現(xiàn)象，通常采用減小放大器放大倍數(shù)或削弱反饋量的兩個方法來實現(xiàn)。具體做法有：（1）適當選擇負載電阻與振蕩回路連接時的接入

16、系數(shù)，使得放大器的等效負載阻抗不要過大，減小放大器的電壓放大倍數(shù)；（2）降低三極管的靜態(tài)工作點，使IC減小，使用三極管工作在電流放大倍數(shù)較小的放大區(qū)，從而減小放大器的電壓放大倍數(shù)；（3）采用共射-共基組成復(fù)合放大器電路，以減小放大器內(nèi)部反饋量。測試方法1調(diào)諧與諧振頻率的測試在小信號諧振放大器的輸入端A點接入幅度為20mV、頻率為的正弦波信號。然后分別調(diào)諧兩級放大器的諧振回路電容器的容量，改變諧振回路的諧振頻率，測試諧振頻率是否等于。2寬帶和矩形系數(shù)緩慢減小高頻信號輸入頻率（可采用頻率微調(diào)），使信號輸出幅度分別降低3dB和20dB（與中心頻率的輸出幅度相比較），記錄這兩種情況下的頻率；再緩慢地增

17、大信號頻率，使輸出信號的幅度增大到中心頻率的輸出幅度，然后繼續(xù)增大輸入信號頻率，使信號輸出幅度再次降低3dB和20dB，記錄這兩種情況下的信號頻率。這樣可以計算出放大器的通頻帶（帶寬）和矩形系數(shù)。3頻率響應(yīng)曲線緩慢減小、增大高頻輸入信號頻率，測試輸出信號幅度，在坐標紙上記錄（X軸代表頻率，Y軸代表幅度）頻率和輸出電壓值，至少測試20個不同的坐標點，把各個測試點用光滑曲線連接起來，繪制出頻率響應(yīng)曲線（即幅頻特性曲線）。也可以用掃頻儀直接測量頻率響應(yīng)曲線。4自激現(xiàn)象與電壓放大倍數(shù)的測量增大諧振回路的并聯(lián)電阻，使放大器的負載電阻增大，從而增大放大器的電壓放大倍數(shù)，使放大器產(chǎn)生自激現(xiàn)象。然后再減小電壓

18、放大倍數(shù)，使電路停止自激，觀察總結(jié)電壓放大倍數(shù)與自激現(xiàn)象的關(guān)系。實驗內(nèi)容把實驗箱的+12V和點連接至電路。1調(diào)諧與諧振頻率測試（1）在A點輸入高頻信號，頻率，幅度在20mV，在B點接示波器（或掃頻儀），調(diào)整第一級放大器的諧振回路的可變電容，使第一級諧振。（2）用導(dǎo)線連接第二級開關(guān)，在C點接示波器（或掃頻儀），調(diào)節(jié)第二級諧振回路可變電容，使第二級諧振。（3）用頻率計測量諧振時的頻率值。2帶寬、矩形系數(shù)按照“測試方法”的第2條，測試帶寬、計算矩形系數(shù)。3頻率響應(yīng)曲線按照“測試方法”的第3條，測試頻率響應(yīng)曲線。4自激（1）改變第一級諧振回路的并聯(lián)電阻值為51k。（2）改變第二級諧振回路的并聯(lián)電阻值為

19、51k，并調(diào)節(jié)電位器，使輸出信號發(fā)生自激。（3）減小第一級、第二級回路的并聯(lián)電阻，使自激消失，測試電壓放大倍數(shù)，比較放大倍數(shù)與自激的關(guān)系。實驗設(shè)備1ECS-3型高頻實驗箱 1臺2雙蹤示波器 1臺3萬用表 1臺4掃頻儀 1臺5信號源 1臺6高頻毫伏表 1臺實驗三：LC振蕩電路實驗?zāi)康?了解LC三點式振蕩器電路的基本工作原理。2研究振蕩電路的起振條件和影響頻率穩(wěn)定度的因素。3比較LC與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。實驗原理及說明本實驗采用三點式振蕩電路，圖是其電路原理示意圖。起振條件相位平衡條件：X1和X2必須為同性質(zhì)的電抗，X3必須為異性質(zhì)的電抗。并且它們之間滿足關(guān)系式：幅度起振條件：一般來說，幅度起

20、振條件可以表達為：也可以用放大器的三極管參數(shù)表達出來，取三極管的跨導(dǎo)為gm，則gm必須滿足如下不等式：式中：goe晶體管的輸出電導(dǎo)；gie晶體管的輸入電導(dǎo)；晶體管的等效負載電導(dǎo)；KF反饋系數(shù)。頻率穩(wěn)定度1引起頻率不穩(wěn)定的原因：外因有溫度、電壓、負載及機械振動等，內(nèi)因為決定振蕩頻率的振蕩電路元件參數(shù)。2穩(wěn)定頻率的措施：（1）設(shè)法減小外界因素的變化。（2）減小外界因素對電路參量的影響。（3）使內(nèi)部參量變化互相抵消，不影響頻率。實驗電路實驗電路板電路如圖所示，當B點與B1點連接、C點與點連接，則組成高穩(wěn)定度的西勒振蕩器；當A點與A1點連接、B點與B1點連接、C點與C1點聯(lián)接則組成晶體振蕩器。作為石英

21、晶體振蕩器，石英晶體等效于一個LC并聯(lián)電路（但并非工作于它的諧振頻率上），C6、C7串聯(lián)后與C1構(gòu)成振蕩器的正反饋網(wǎng)絡(luò)（形成電容三點式電路結(jié)構(gòu)），C3為石英晶體串聯(lián)的負載電容，用來補償石英晶體的老化影響。本實驗的石英晶體振蕩電路實際上也是一種西勒振蕩電路。W1用來調(diào)節(jié)振蕩級V1的靜態(tài)工作點，控制振蕩電壓幅度。調(diào)節(jié)微調(diào)電容器C10和L2可以改變振蕩頻率。實驗內(nèi)容及步驟接通12V電源，將B點與B2點連接、C點與點連接，使電路組成LC振蕩器電路。1調(diào)整靜態(tài)工作點，觀察振蕩情況短接插孔、，破壞振蕩條件，使振蕩器停振，然后調(diào)節(jié)W1，用萬用表測量C點對地的靜態(tài)直流電壓UEQ，使其為5V。這時振蕩管的靜態(tài)工

22、作點電流IEQ=UEQ/R6=5mA，然后拆除短路線，振蕩器應(yīng)該恢復(fù)正常起振工作狀態(tài)。在端觀察振蕩波形，并測量振蕩頻率。此時，在C點測量C點對地電壓Ue，比較Ue和UEQ。2觀察反饋系數(shù)KF對振蕩電壓的影響保持IEQ=5mA，改變C1或C7，從而改變反饋系數(shù)KF，用毫伏表在端測量振蕩電壓UL，記入表中。另外，用頻率計在輸出端檢測頻率，一并記入表中。表3測量振蕩電壓UL和振蕩頻率f之間的關(guān)系計算波段覆蓋系數(shù)用高頻毫伏表接端，頻率計接Uo端（即輸出端），保持IEQ=5mA，改變C10，測量振蕩頻率和相對應(yīng)的電壓UL，記入表中，找出fmax和fmin，計算fmax和fmin波段覆蓋系數(shù)。做fUL關(guān)系

23、曲線。表注：為精確起見，應(yīng)避免兩儀器同時測量，互相干擾。4觀察直流工作點對振蕩電壓UL的影響調(diào)節(jié)C10，使振蕩頻率最低，用調(diào)整靜態(tài)工作點的方法改變IEQ，測量相對應(yīng)的電壓UL，并記入表中，做出IEQUL曲線。表5觀察外界因素變化對振蕩頻率穩(wěn)定度的影響（1） 將V1的靜態(tài)工作電流調(diào)整到IEQ=5mA的基礎(chǔ)上，頻率計接Uo端，調(diào)整振蕩頻率到最低值，改變電源電壓按照表進行實驗，計算頻率變化的相對值。（2） 保持IEQ=5mA、振蕩頻率為fmin，在插空、之間接電阻，減小回路品質(zhì)因數(shù)，重復(fù)上條實驗，并將測量數(shù)據(jù)記入表中。比較兩次測量結(jié)果。表表6比較LC振蕩器和晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度將A點接A1點、B點

24、接B1點、C點接C1點，使電路電路組成晶體振蕩器。按照本實驗步驟3和5的第1項內(nèi)容，觀察電源電壓對振蕩頻率的影響，并將測量數(shù)據(jù)記入表和表中。計算相對頻率穩(wěn)定度，并比較LC振蕩器和晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度差異，分析原因。表表實驗報告1整理試驗結(jié)果，繪制振蕩電壓UL隨振蕩頻率和直流工作點電流變化的曲線。2用所學(xué)理論，分析各項實驗結(jié)果。實驗注意事項1正確連接電源到實驗板，防止接反。2用儀表對電路進行測量時，正確連線，避免引起較大的測量誤差。預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容1理解振蕩器起振應(yīng)該滿足的相位條件和振幅條件，熟悉各種振蕩器電路，并討論各種振蕩器電路的優(yōu)劣特點。2分析各種因素（內(nèi)外）對頻率穩(wěn)定度的影響，以及預(yù)防措施

25、。3討論晶振穩(wěn)頻的原理，對振蕩器進行理論分析計算。實驗儀器及設(shè)備ECS3型高頻實驗箱 1臺雙蹤示波器 1臺信號發(fā)生器 1臺毫伏表 1臺思考體與習(xí)題1 振蕩器起振后，Ue為什么不再等于靜態(tài)工作點的UEQ？在什么情況下UeUEQ？在什么情況下UeUEQ？2 調(diào)整C10改變振蕩頻率時，振蕩為什么變化？應(yīng)如何變化？3 振蕩回路Q值高時，為什么振蕩頻率的穩(wěn)定度也高？為什么晶體振蕩比一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度高？4 若用電容量變化范圍更大的可變電容器替代C10，能否進一步提高波段覆蓋系數(shù)？5 為什么負載的變化會引起振蕩幅度、頻率的變化？實際應(yīng)用中如何減小這種變化？實驗四：高頻諧振功率放大器實驗?zāi)康?加深對

26、高頻功率放大器工作原理的理解。2掌握高頻功率放大器的一般調(diào)諧方法。3掌握負載阻抗、激勵電壓和集電極電源電壓變化對電路工作狀態(tài)的影響。實驗原理及實驗板說明實驗電路本實驗電路由振蕩器、推動級和末級諧振功率放大器三部分電路所組成，如下圖所示。振蕩器由三極管V1及其周圍電路組成，為克拉潑振蕩電路，輸出頻率為的高頻信號。V1的靜態(tài)工作點可以通過電位器W1進行調(diào)整，當其集電極靜態(tài)電流調(diào)整為23mA時，輸出高頻信號的振幅約為1V。在諧振時調(diào)整上偏置電位器W1，能夠改變振蕩器的輸出信號振幅。推動級由三極管V2及其周圍電路組成，其功能是對振蕩器輸出的高頻信號進行放大，使末級功率放大器能夠得到足夠強大的信號功率（

27、也叫做功率放大器所需的“激勵功率”）。靜態(tài)時，V2的集電極電流調(diào)整到5mA左右，其集電極耗散功率相對振蕩器（V1管）較大，這樣，該級放大器相當于一個輸出功率很小的甲類功率放大器，推動末級功率放大器工作。末級功率放大器由三極管V3及其外圍電路構(gòu)成，工作于丙類狀態(tài)。在V3的集電極，由C12、C13、L4、L5組成了一個并聯(lián)諧振回路，并且可以在C13兩端并聯(lián)不同的負載電阻RL（利用不同的插接孔，短路不同的電阻，可改變RL的大小），這樣做可以改變等效到V3集電極的諧振阻抗，改變電路的交流工作參數(shù)。為了使電流通角（即導(dǎo)通角）有較合適的取值，本放大器采用了分壓式偏置電路，給V3提供了一個很小的正向偏置電壓

28、（約，靜態(tài)時，三極管仍然處于截止狀態(tài)）。在圖中，電阻R12為取樣電阻，在它的兩端并接示波器輸入電路，可以觀察V3三極管的集電極電流波形。在V3集電極諧振回路上方連接了一個電流表，用來測量末級放大器集電極電流的直流分量IC0；在電流表的兩端并聯(lián)高頻瓷片電容C14，以濾除高頻分量；同時，電流表通路也是三極管V3的集電極直流通路。調(diào)諧特性所謂調(diào)諧特性，是指諧振功率放大器集電極回路調(diào)諧時，集電極平均電流IC0的變化特性。如圖所示。當回路諧振時（=0），并聯(lián)諧振電路的阻抗很大，IC0最小，Ib0最大。當回路偏離諧振時（0），回路阻抗變小，由于諧振電路還同時表現(xiàn)出容性或感性電抗，使輸入信號電壓的相位與輸出

29、信號電壓相位出現(xiàn)偏離反相的現(xiàn)象（即輸入電壓的最小值與輸出電壓的最大值不在同一時刻出現(xiàn)）。因此，當接近0時，放大器向欠電壓方向變化，IC0最小，Ib0最大；而當遠離0時，放大器向過電壓方向變化，IC0最大，Ib0最小。理論上，發(fā)生諧振時，回路兩端的電壓達到最大，因此，測量回路電壓可以確定回路的諧振情況。但是，實際上電路的Q值很低，電路通頻帶過寬，測得的電壓包括了高次諧波成分，并不能真實地反映高頻電壓的大小，所以，測試電壓的方法并不夠準確。因此，本電路中利用電流表測量IC0大小的方法，在判定電路諧振狀態(tài)時，是比較好的測量方法。諧振功率放大器的負載特性選擇不同的負載電阻RL，由于放大器等效負載阻抗變

30、化，集電極電流波形將發(fā)生變化。例如，RL由小變大時，等效到集電極回路對基波電流呈現(xiàn)的諧振阻抗也將由小變大，相應(yīng)地，集電極電流ic的波形也必將由尖端脈沖變?yōu)榘枷菝}沖，如圖所示。因此，放大器的工作狀態(tài)將由欠電壓狀態(tài)逐漸過渡到過電壓狀態(tài)。由于等效諧振阻抗不同時集電極電流波形不同，所以RL不同時，Ic0、Ic1m、Ucm的取值也受影響。不同等效諧振阻抗條件下各電量的變化特性，稱為放大器的負載特性。實驗內(nèi)容及步驟1調(diào)節(jié)振蕩器，觀察高頻功率放大器的工作狀態(tài)取出高頻功率放大器實驗板，利用穩(wěn)壓電源給高頻功率放大器接通+12V電源（晶體管V1、V2電路不要接通電源），這是觀察電流表讀數(shù)，Ic0應(yīng)該為零，表明高頻

31、功率放大器已經(jīng)被調(diào)試在丙類工作狀態(tài)（即檢查實驗板是否已經(jīng)調(diào)試好）。然后，將整個實驗板電路接通+12V電源，分別用示波器和頻率計對A點電信號進行觀察，此時頻率計的示值應(yīng)該為（實驗板已設(shè)定的頻率值）；調(diào)整W1，改變振蕩器的輸出電壓幅度，使其滿足1V要求。用觀察示波器A點電信號應(yīng)為標準的正弦波，若有失真，則適當調(diào)整W1，便可消除失真現(xiàn)象。2調(diào)諧放大器回路調(diào)整負載阻抗，使RL的取值最大。（1）調(diào)諧推動級集電極回路將高頻毫伏表連接到電路B點，用無感螺絲批調(diào)節(jié)L3的磁芯（即調(diào)節(jié)電感線圈L3的電感量），使毫伏表指示最大（即V2集電極的LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振），表明推動級集電極回路已經(jīng)諧振在電路的工作頻率上

32、。此時，觀察電流表，高頻功率放大器的集電極電流也應(yīng)該為最大狀態(tài)；也可以觀察示波器波形的幅值，此時B點波形幅值最大。（2）調(diào)諧高頻功率放大器集電極回路將高頻毫伏表接電路輸出端，調(diào)節(jié)L3的磁芯，使毫伏表的指示最大，并記錄此時的輸出電壓值Uo。若用示波器觀察流過R12的電流波形，應(yīng)該為尖頂余弦脈沖或凹頂脈沖。3觀察不同的Ubm時高頻功率放大器的工作狀態(tài)調(diào)整負載，保證放大器工作于過電壓狀態(tài)。將示波器接在R12電阻兩端，測量流過R12的電流波形；將高頻毫伏表接在B點檢測Ubm的值。調(diào)解W1，觀察Ubm的數(shù)值，描繪高頻功率放大器在各種工作狀態(tài)下（W1取值不同）相應(yīng)的集電極電流波形以及Ic0Ubm特性曲線。

33、（若在調(diào)整過程中，示波器出現(xiàn)凹頂電流波形不對稱，可以微調(diào)L5，直到對稱為止。）4觀察電源電壓EC對高頻功率放大器工作狀態(tài)的影響在上述實驗的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)RL使放大器工作在臨界狀態(tài)。然后，在020V范圍內(nèi)改變電源電壓EC的數(shù)值，觀察并描繪放大器各種狀態(tài)時相應(yīng)的集電極電流波形，并分析繪制各參量隨EC變化的曲線。5改變負載電阻，觀察集電極電流波形，測試負載特性在放大器正確調(diào)諧的基礎(chǔ)上，并且電源電壓在10V左右時，放大器處在過壓狀態(tài)下工作。這時， RL調(diào)到最小，描繪放大器各種狀態(tài)時相應(yīng)的集電極電流波形，測量輸出電壓和集電極直流電流Ic0，記錄入表中。分析并繪制各參量隨負載電阻的變化曲線。表4.1 輸出電

34、壓、電流測試記錄實驗報告1整理數(shù)據(jù)，描繪不同RL、不同EC、不同Ubm時相應(yīng)的集電極電流波形。2計算不同RL值時的PC、Pcm、P0、C大致繪出負載特性曲線。3對上述實驗結(jié)果進行分析討論。預(yù)習(xí)思考題1振蕩器電路組成，工作原理，穩(wěn)頻和振幅調(diào)整的多種理論基礎(chǔ)。2諧振高頻放大器的所有相關(guān)理論，重點討論丙類工作狀態(tài)時欠壓、過壓、臨界幾種情況，同時討論負載電阻、工作電壓、工作電流、激勵大小對多種電量的影響。3對照版面圖熟悉示波器、高頻毫伏表、頻率計等儀器的使用，對實驗電路做理論上的分析和研究，探討實驗中可能出現(xiàn)的情況。實驗設(shè)備1ECS3型高頻實驗箱 1臺2雙蹤示波器 1臺3萬用表 1只4頻率計 1臺5信

35、號源 1臺6高頻毫伏表 1臺思考題1當調(diào)整高頻功率放大器回路時，發(fā)現(xiàn)Ic0最小值和高頻毫伏表測得的集電極回路電壓最大值往往不是同時出現(xiàn)，為什么？2當調(diào)諧激勵回路時，為什么要使高頻功率放大器的Ic0為最大值？當調(diào)諧高頻功率放大器集電極回路時，為什么要求Ic0為最小值？3利用Ic0作指示回路調(diào)諧狀態(tài)時，為什么要使負載由大變到?。?PL隨RL變化的特性與PL隨Rf變化的負載特性有什么區(qū)別？5在測量負載特性時，為什么集電極電壓波形和負載電壓波形有較大的差異？實驗五：調(diào)幅與檢波實驗?zāi)康?通過實驗了解調(diào)幅與檢波的工作原理，掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅與檢波系統(tǒng)的電路連接方法。2通過實驗了解集成模擬乘法器的

36、使用方法。3了解二極管峰值檢波。4學(xué)會用示波器測試調(diào)幅度。實驗原理及說明所謂調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩波（即載波）的幅度，使其成為附帶有低頻信息的調(diào)幅波。而檢波就是從調(diào)幅波上取出低頻信號。實現(xiàn)調(diào)幅和檢波的方法有很多，目前，由于集成電路的開發(fā)和普及，集成模擬乘法器被得到越來越廣泛的應(yīng)用。為此，本實驗采用價格較低廉的MC1496集成模擬乘法器來實現(xiàn)調(diào)幅與檢波的系統(tǒng)過程。同時，考慮到二極管峰值檢波器具有電路結(jié)構(gòu)簡單的特點，在許多常見設(shè)備中經(jīng)常被采用，因此也把它與乘法器納入本實驗內(nèi)容之一。調(diào)幅與檢波系統(tǒng)實驗原理圖調(diào)幅部分說明在圖中，虛線左邊部分為調(diào)幅部分。U(t)是高頻載波信號，U(t)是低

37、頻調(diào)制信號，當U(t)為零時，調(diào)幅電路輸出為“平衡調(diào)幅波”，如圖（b）所示；當U(t)不為零時，調(diào)幅電路輸出為調(diào)幅波，如圖（a）所示。在圖中，調(diào)幅電路中的射極輸出器起隔離作用，以減小乘法器與負載之間的相互影響。檢波部分說明1乘法器檢波圖的虛線右邊下半部分為乘法器檢波電路，乘法器的X端輸入調(diào)幅波，Y端輸入載波。當X端輸入為平衡調(diào)幅波時，由于它不存在載波分量，因此Y端輸入信號無法從平衡調(diào)幅波中獲取載波，只能自己產(chǎn)生本機振蕩的參考信號，它與原載波信號之間相位差的大小影響檢波輸出的大小，在理想情況下，檢波輸出與載波同頻同相，因此這種檢波也被稱作“同步檢波”。本實驗中，為了方便起見，檢波器的輸入信號直接

38、取自射極輸出器輸出的調(diào)幅波信號。對于正常調(diào)幅波的檢波，Y端所需的載波可以不再設(shè)置信號源，直接將調(diào)幅波通過限幅器得到等幅波便可。2二極管峰值檢波二極管峰值檢波實際上就是大信號二極管包絡(luò)線檢波，圖虛線右邊的上半部分電路為典型的二極管峰值檢波電路。圖中輸入端加一運算放大器，目的是為了提高由調(diào)幅部分送來的正常調(diào)幅波的幅度，以滿足大信號峰值檢波的有求。MC1496集成模擬乘法器引出端功能及內(nèi)部電路ADJG：增益調(diào)節(jié)端； BI：偏置端；INC+：載波信號輸入正端； INC-：載波信號輸入負端；INS+：信號輸入正端； INS-：信號輸入負端；NC：空端； OUT+：正電流輸出端；OUT_：負電流輸出端；

39、V-：負電源。測量方法1輸入失調(diào)調(diào)零（交流饋通電壓的調(diào)整）集成模擬乘法器在使用之前必須進行輸入失調(diào)調(diào)零，也就是所謂“交流饋通電壓”調(diào)整。交流饋通電壓是指乘法器的一個輸入端有信號電壓，而另一個輸入端信號為零時的輸出電壓（按照“乘法器”的概念，這個信號應(yīng)該為零），實際工作中，應(yīng)該使交流饋通電壓越小越好。為了補償輸入失調(diào)電壓，常采用圖所示的輸入失調(diào)調(diào)零電路。具體調(diào)零步驟如下：（1）在U(t)等于零時，加置U(t)（U(t)的大小以輸出不失真為宜），調(diào)整WX，使乘法器的輸出電壓達到最小值。（2）在U(t)等于零時，加U(t)（U(t)的大小以輸出不失真為宜），調(diào)整WY，使乘法器輸出達到最小值。（3）反

40、復(fù)進行上述調(diào)節(jié)，已達到盡可能小的數(shù)值。2調(diào)幅度m的測試（1）直接測量調(diào)制包絡(luò)將被測的調(diào)幅信號電壓加到示波器Y軸輸入端，示波器的“同步選擇”置外同步，同步信號取低頻信號。調(diào)節(jié)時基旋鈕使熒光屏顯示幾個周期的調(diào)幅波波形，如圖所示，在示波器上讀出A、B參數(shù)的值，根據(jù)定義：可以求出m的值。（2）梯形法將被測的調(diào)幅信號加在示波器的Y軸輸入端，示波器的X偏轉(zhuǎn)板上不加鋸齒波電壓而加條幅信號的調(diào)制電壓，使示波器顯示如圖（a）所示的波形。若調(diào)制信號與包絡(luò)存在一定相移，則圖形不為梯形，而是橢圓形，如圖（b）所示。測出A與B的大小便可以計算m。此外，在工程上，有專用的調(diào)幅測試儀供調(diào)幅信號測試使用，學(xué)生可在網(wǎng)絡(luò)上查詢相

41、關(guān)資料。實驗內(nèi)容與步驟1調(diào)幅板調(diào)整與測試參見圖，按照如下步驟操作：（1）接通供電電源將實驗箱上的正負12V電源加至調(diào)幅板的+VCC和-VEE上。（2）輸入失調(diào)調(diào)零從實驗箱上的波形發(fā)生器取出高頻信號U，其頻率f為100kHz，幅度UPP（參考值）加至高頻輸入端U處。用1kHz、幅度為VPP的正弦信號作為調(diào)制信號U，加至乘法器的U端。當U=0時，調(diào)幅器處于平衡調(diào)幅狀態(tài)。用示波器分別觀察U等于零和不等于零時的輸出波形。將高頻輸入端信號U接地，調(diào)節(jié)WY，使輸出最小，然后將高頻輸入信號正常通入U處。將低頻輸入端信號U接地，調(diào)節(jié)WX，使輸出最小，然后將低頻輸入信號正常通入U處。以上步驟反復(fù)幾次，使輸出信號

42、為最小為止。（3）觀察平衡調(diào)幅波將開關(guān)K置平衡調(diào)幅狀態(tài)，用示波器觀察輸出波形（用低頻信號送至示波器外同步輸入端），描繪波形并記錄波形的峰-峰值。用示波器觀察平衡調(diào)幅波過零軸情況（示波器置“內(nèi)同步”）。調(diào)節(jié)示波器時基旋鈕，使熒光屏出現(xiàn)一個過零點，描繪起波形。（4）觀察正常調(diào)幅波將開關(guān)K置正常調(diào)幅狀態(tài)，用示波器觀察輸出波形（示波器置外同步、同步信號取低頻信號），調(diào)節(jié)U的大小（調(diào)WX），使正常調(diào)幅波峰-峰值為，并描繪其波形。測試上述正常調(diào)幅波的調(diào)幅度m。在上述正常調(diào)幅情況下，調(diào)節(jié)低頻信號的大小，使調(diào)幅度發(fā)生變化，最后使調(diào)幅度m=1。調(diào)節(jié)示波器的時基旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)一個過零點，觀察過零軸情況（示波

43、器置內(nèi)同步），描繪其波形。2乘法器解調(diào)部分的輸入失調(diào)調(diào)零參見圖，將Ui接地，U端接頻率為100kHz、幅度為VPP（參考值）的載波信號U，調(diào)節(jié)WX使輸出最小。將U端接地，Ui接載波信號，頻率和幅度同上，調(diào)節(jié)WY使輸出最小。用示波器在輸出端觀察輸出的大小。3調(diào)幅部分與乘法器解調(diào)部分系統(tǒng)聯(lián)測（1）正常調(diào)幅波的調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)調(diào)幅部分實驗板（圖所示）上開關(guān)K處于正常調(diào)幅狀態(tài)，調(diào)節(jié)直流電壓（調(diào)RP）、載波幅度、低頻調(diào)制信號幅度，使調(diào)幅波輸出的峰-峰值約為50mV左右，調(diào)幅度為一適當值（用示波器在調(diào)幅輸出端觀察）。然后將正常調(diào)幅信號接到解調(diào)板調(diào)幅波輸入端U。將載波信號接到解調(diào)部分載波輸入端Ui，在解調(diào)板輸

44、出端用示波器觀察解調(diào)后的輸出信號。若輸出太小不易觀察清楚，可將其輸出端接到二極管部分（參見圖）的輸入端，在運放輸出端用示波器觀察解調(diào)輸出信號。觀察調(diào)幅度大小與解調(diào)信號輸出大小的關(guān)系，并計算電壓傳輸系數(shù)Kd（以解調(diào)板輸出端為準）。觀察過調(diào)幅時解調(diào)輸出信號的波形。（2）平衡調(diào)幅板的調(diào)幅與解調(diào)系統(tǒng)在圖所示電路中，將開關(guān) K處于平衡調(diào)幅狀態(tài)，調(diào)節(jié)載波幅度及低頻調(diào)制信號幅度。調(diào)節(jié)時，用示波器在調(diào)幅輸出端觀察，使平衡調(diào)幅波的峰-峰值約為50mV左右。將此信號接到解調(diào)板（參見圖）調(diào)幅波輸入端U處，將載波信號接到解調(diào)板載波輸入端Ui處。同樣，在二極管檢波部分（參見圖）的運放輸出端觀察解調(diào)輸出信號。改變低頻調(diào)制

45、信號的大小，觀察解調(diào)輸出信號的大小變化情況。增加低頻信號的幅度，使解調(diào)輸出信號剛剛出現(xiàn)失真，記錄平衡調(diào)幅波的峰-峰值大小。記錄平衡調(diào)幅波與解調(diào)輸出信號相應(yīng)的波形圖。4調(diào)幅與二極管峰值檢波系統(tǒng)聯(lián)測調(diào)幅板上的開關(guān)K置正常調(diào)幅狀態(tài)。（1）參見圖，調(diào)節(jié)RP、載波幅度及低頻調(diào)制信號的幅度，使正常調(diào)幅波峰-峰值約為左右，調(diào)幅度為一適當值。將正常調(diào)幅波信號接到二極管檢波器（參見圖）的輸入端。在運放輸出端測出正常調(diào)幅波的大小。（2）先斷開檢波器交流負載，即U0和P處斷開，用示波器在檢波輸出端觀察解調(diào)輸出信號。調(diào)節(jié)直流負載RL的大?。凑{(diào)節(jié)RP1）和低頻調(diào)制信號（改變m），使輸出得到一個不失真的解調(diào)信號，畫出波

46、形，并計算電壓傳輸系數(shù)Kd（將它與運放輸出的波形相對比）。調(diào)節(jié)直流負載RL的大?。凑{(diào)節(jié)RP1），使輸出產(chǎn)生對角切削失真，如果不明顯可以加大調(diào)幅度（即增大低頻調(diào)制信號），畫出其波形。計算此時的m值。減小調(diào)幅度，使對角切削失真消失，并計算此時的m值。接通交流負載，即U0和P處連接，用示波器在檢波輸出端觀察解調(diào)輸出信號。在交流負載未接入以前，先調(diào)節(jié)電路，使解調(diào)信號不失真。然后接入交流負載，調(diào)節(jié)交流負載的大?。凑{(diào)節(jié)RP2），使解調(diào)信號出現(xiàn)底部切削失真，畫出其相應(yīng)的波形、并計算此時調(diào)幅度m。預(yù)習(xí)要求及思考題1 復(fù)習(xí)調(diào)幅與檢波的工作原理，以及乘法器的功能和使用方法。2 認真閱讀本實驗直到內(nèi)容。3 回答

47、以下思考題：（1）在三極管調(diào)幅與乘法器調(diào)幅兩種電路中，當它們出現(xiàn)過調(diào)幅時兩者波形有何不同？（2）如果平衡調(diào)幅波出現(xiàn)如圖（b）所示波形，是何緣故？（3）檢波電路的電壓傳輸系數(shù)Kd如何定義？實驗報告要求1整理實驗紀錄，用坐標紙繪制記錄波形。2對本實驗體會最深的問題進行分析討論。實驗設(shè)備ECS3型高頻電路實驗箱 1臺萬用表 1臺雙蹤示波器 1臺低頻信號發(fā)生器 1臺實驗思考題1 集成調(diào)幅器工作在什么狀態(tài)？本實驗是如何保證此狀態(tài)的？2 在實驗中，如果U增加到6V，能否實現(xiàn)100%的線性調(diào)幅？若要接近線性調(diào)幅，應(yīng)該采取什么措施？3 當調(diào)制信號電壓一定而改變調(diào)制頻率f時，調(diào)幅度為什么也會發(fā)生變化？實驗六：三

48、極管混頻器實驗?zāi)康? 加深理解混頻器的工作原理。2 了解本振電壓和晶體管工作點電流對變頻增益的影響。3 觀察混頻器中寄生通道干擾。實驗原理實驗電路如圖6所示，它是由基極輸入、發(fā)射極注入的三極管混頻器。在圖6中，輸入信號由磁環(huán)繞制的高頻變壓器加到混頻管V的基極。本振信號由信號發(fā)生器或振蕩器（本機振蕩電路）產(chǎn)生，并經(jīng)過耦合電容C11注入到三極管V的發(fā)射極（圖中A點）?；祛l器輸出的中頻信號經(jīng)由電容器C15耦合輸出。為了保證混頻器穩(wěn)定工作，電源供電電路采用了型濾波器（由兩只F的電容器和一個100的電阻組成）濾波。在三極管混頻器中需要考慮的關(guān)鍵問題是：正確選用混頻三極管、合理選擇本振電壓和靜態(tài)工作點電流。本實驗