百科融創(chuàng)高頻電子線路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

PAGE百科融創(chuàng)教學(xué)儀器設(shè)備有限公司RC-GP-III+實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)PAGE137-目錄實(shí)驗(yàn)一低頻信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)…………2實(shí)驗(yàn)二高頻信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)………………..…..……7實(shí)驗(yàn)三音頻放大電路實(shí)驗(yàn)………………..………12實(shí)驗(yàn)四LC三點(diǎn)式振蕩電路實(shí)驗(yàn)…………………19實(shí)驗(yàn)五晶體振蕩電路實(shí)驗(yàn)…………………..……28實(shí)驗(yàn)六單調(diào)諧回路諧振放大器實(shí)驗(yàn)……..………34實(shí)驗(yàn)七高頻諧振功率放大電路實(shí)驗(yàn)……..………41實(shí)驗(yàn)八平衡調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)………………..………54實(shí)驗(yàn)九集電極調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)…………..…………66實(shí)驗(yàn)十二極管開(kāi)關(guān)混頻器電路實(shí)驗(yàn)…..…………73實(shí)驗(yàn)十一集成電路混頻實(shí)驗(yàn)…………..…………84實(shí)驗(yàn)十二調(diào)幅同步檢波電路實(shí)驗(yàn)………..………87實(shí)驗(yàn)十三幅度調(diào)制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（一）………..……92實(shí)驗(yàn)十四調(diào)幅峰值包絡(luò)檢波電路實(shí)驗(yàn)……..……93實(shí)驗(yàn)十五幅度調(diào)制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（二）………..……97實(shí)驗(yàn)十六變?nèi)荻O管調(diào)頻電路實(shí)驗(yàn)………..……98實(shí)驗(yàn)十七集成斜率鑒頻實(shí)驗(yàn)……107實(shí)驗(yàn)十八二次變頻與鑒頻電路實(shí)驗(yàn)……………114實(shí)驗(yàn)十九鎖相環(huán)鑒頻實(shí)驗(yàn)………120實(shí)驗(yàn)二十鎖相環(huán)倍頻實(shí)驗(yàn)………126實(shí)驗(yàn)二十一小功率調(diào)頻發(fā)射機(jī)電路實(shí)驗(yàn)………129實(shí)驗(yàn)二十二調(diào)頻接收機(jī)電路實(shí)驗(yàn)………………131附錄高頻電路實(shí)驗(yàn)箱使用說(shuō)明…………134實(shí)驗(yàn)一低頻信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握低頻信號(hào)發(fā)生的原理。2、熟悉低頻信號(hào)發(fā)生的電路組成。3、掌握芯片ICL8038的原理與用法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理在電子電路中，常常需要各種波形的信號(hào)，如正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等，作為測(cè)試信號(hào)或控制信號(hào)等。具體在本實(shí)驗(yàn)箱中，低頻函數(shù)源可以作為變?nèi)荻O管調(diào)頻電路、平衡調(diào)幅電路、集電極調(diào)幅電路和高頻信號(hào)源的調(diào)制信號(hào)源，也可以作為鎖相頻率合成單元輸入信號(hào)源。本實(shí)驗(yàn)中的方波、正弦波與三角波信號(hào)由集成函數(shù)發(fā)生器8038產(chǎn)生。這是一片低頻率的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，可以產(chǎn)生方波、正弦波和三角波。1．8038的工作原理由手冊(cè)和有關(guān)資料可看出，8038由恒流源I1、I2，電壓比較器C1、C2和觸發(fā)器等組成。其內(nèi)部原理電路框圖和外部引腳排列分別如圖1_1和圖1_2所示。圖1_18038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖1_28038管腳圖（頂視圖）1.正弦波線性調(diào)節(jié)；2.正弦波輸出；3.三角波輸出；4.恒流源調(diào)節(jié)；5.恒流源調(diào)節(jié)；6.正電源；7.調(diào)頻偏置電壓；8.調(diào)頻控制輸入端；9.方波輸出（集電極開(kāi)路輸出）；10.外接電容；11.負(fù)電源或接地；12.正弦波線性調(diào)節(jié)；13、14.空腳在圖1_1中，電壓比較器C1、C2的門(mén)限電壓分別為2VR/3和VR/3（其中VR=VCC+VEE），電流源I1和I2的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。當(dāng)觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時(shí)，它控制開(kāi)關(guān)S使電流源I2斷開(kāi)。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓vC隨時(shí)間線性上升，當(dāng)vC上升到vC=2VR/3時(shí)，比較器C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出Q端由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開(kāi)關(guān)S使電流源I2接通。由于I2>I1，因此電容C放電，vC隨時(shí)間線性下降。當(dāng)vC下降到vC≤VR/3時(shí)，比較器C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開(kāi)，I1再次向C充電，vC又隨時(shí)間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若I2=2I1，vC上升時(shí)間與下降時(shí)間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波，經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。當(dāng)I1<I2<2I1時(shí)，vC的上升時(shí)間與下降時(shí)間不相等，管腳3輸出鋸齒波。因此，8038能輸出方波、三角波、正弦波和鋸齒波等四種不同的波形。2．8038的典型應(yīng)用由圖1_2可見(jiàn)，管腳8為調(diào)頻電壓控制輸入端，管腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，其值（指管腳6與7之間的電壓）是(VCC+VEE/5)，它可作為管腳8的輸入電壓。此外，該器件的方波輸出端為集電極開(kāi)路形式，一般需在正電源與9腳之間外接一電阻，其值常選用10k左右，如圖1_3所示。當(dāng)電位器Rp1動(dòng)端在中間位置，并且圖中管腳8與7短接時(shí)，管腳9、3和2的輸出分別為方波、三角波和正弦波。電路的振蕩頻率f約為0.3/[C(R1+RP1/2)]。調(diào)節(jié)RP1、RP2可使正弦波的失真達(dá)到較理想的程度。在圖1_3中，當(dāng)RP1動(dòng)端在中間位置，斷開(kāi)管腳8與7之間的連線，若在+VCC與-VEE之間接一電位器，使其動(dòng)端與8腳相連，改變正電源+VCC與管腳8之間的控制電壓（即調(diào)頻電壓），則振蕩頻率隨之變化，因此該電路是一個(gè)頻率可調(diào)的函數(shù)發(fā)生器。如果控制電壓按一定規(guī)律變化，則可構(gòu)成掃頻式函數(shù)發(fā)生器。圖1_38038接成波形產(chǎn)生器低頻函數(shù)發(fā)生器的使用方法如下：1）正弦波由T21輸出，方波和三角波由T22輸出。2）SW201用于選擇信源信號(hào)的頻段。其狀態(tài)為“10”時(shí)輸出低頻段500Hz~4kHz，S其狀態(tài)為“01”時(shí)輸出高頻段10kHz~400kHz；3）SW202用于選擇T22輸出的是方波還是三角波。其狀態(tài)為“10”時(shí)T22輸出三角波，其狀態(tài)為“01”時(shí)T22輸出方波。W203、W204可以使輸出正弦波信號(hào)失真最?。ǔ鰪S時(shí)已調(diào)好，用戶(hù)請(qǐng)勿動(dòng)）；W201調(diào)節(jié)信源輸出方波、正弦波以及三角波信號(hào)的頻率；W202調(diào)節(jié)方波信號(hào)的占空比以及三角波和正弦波的傾斜程度。W205調(diào)節(jié)方波與三角波信號(hào)的幅度。W206調(diào)節(jié)輸出正弦波信號(hào)的幅度。低頻信號(hào)的產(chǎn)生歸納如下表所示。表1-1低頻信號(hào)產(chǎn)生表頻段選擇（SW201）波形選擇(SW202)頻率調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)占空比或傾斜程度調(diào)節(jié)測(cè)試點(diǎn)與輸出點(diǎn)正弦波10：低頻段01：高頻段10與01均可W201W206W202（傾斜程度調(diào)節(jié)）T21方波10：低頻段01：高頻段01W201W205W202（占空比調(diào)節(jié)）T22三角波10：低頻段01：高頻段10W201W205W202（傾斜程度調(diào)節(jié)）T22四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)高頻電路實(shí)驗(yàn)箱，接上電源線，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及低頻函數(shù)發(fā)生器開(kāi)關(guān)K2。2、波形選擇正弦波，分別在高、低兩個(gè)頻段上不斷調(diào)節(jié)幅度、頻率以及變形程度，記錄典型波形。3、波形選擇方波，分別在高、低兩個(gè)頻段上不斷調(diào)節(jié)幅度、頻率以及占空比，記錄典型波形。4、波形選擇三角波，分別在高、低兩個(gè)頻段上不斷調(diào)節(jié)幅度、頻率以及傾斜程度，記錄典型波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1、簡(jiǎn)要說(shuō)明幅度、頻率與占空比的調(diào)節(jié)對(duì)低頻信源信號(hào)的影響。2、提出另外一種正弦波、方波、鋸齒波、三角波信號(hào)波形的產(chǎn)生方法并畫(huà)出電路原理圖（提示：可由運(yùn)放芯片等分立元件組成的模擬電路產(chǎn)生）。實(shí)驗(yàn)二高頻信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握高頻正弦信號(hào)發(fā)生的原理。2、熟悉石英晶體振蕩器的構(gòu)成與原理。3、掌握石英晶體振蕩電路的原理與分析方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理1.振蕩器的功能無(wú)須外加輸入信號(hào)的控制，將直流電能轉(zhuǎn)換為具有特定的頻率和一定的振幅的交流信號(hào)的能量,這一類(lèi)電路稱(chēng)為振蕩器。2.正弦振蕩器類(lèi)型

(1)正反饋振蕩器凡是將放大器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)正反饋網(wǎng)絡(luò)回授到輸入端作為輸入信號(hào)來(lái)控制能量轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩電路稱(chēng)正反饋振蕩器。類(lèi)型：LC正弦振蕩器、晶體振蕩器、RC振蕩器。(2)負(fù)阻振蕩器凡是將負(fù)阻器件接到諧振回路用來(lái)抵消回路的損耗，從而產(chǎn)生等幅持續(xù)的振蕩電路稱(chēng)負(fù)阻振蕩器。

在本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用晶體震蕩器，所以這里重點(diǎn)介紹石英晶體振蕩器。3.石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器振蕩器的振蕩頻率受石英晶體控制的振蕩器。石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱(chēng)石英晶體,具有非常穩(wěn)定的固有頻率。對(duì)于振蕩頻率的穩(wěn)定性要求高的電路,應(yīng)選用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)。將二氧化硅（SiO2）結(jié)晶體按一定的方向切割成很薄的晶片,再將晶片兩個(gè)對(duì)應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層,并作為兩個(gè)極引出管腳,加以封裝,就構(gòu)成石英晶體諧振器。其結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)如下圖所示。圖2-1石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)壓電效應(yīng)和壓電振蕩在石英晶體兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí),它將會(huì)產(chǎn)有利于一定頻率的機(jī)械變形,而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),上述物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。一般情況下,無(wú)論是機(jī)械振動(dòng)的振幅,還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是,當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí),振幅驟然增大,產(chǎn)生共振,稱(chēng)之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率,也稱(chēng)諧振頻率。石英晶體的等效電路和振蕩頻率石英晶體的等效電路如下圖（a）所示。當(dāng)石英晶體不振動(dòng)時(shí),可等效為一個(gè)平板電容C0,稱(chēng)為靜態(tài)電容；其值決定于晶片的幾何尺寸和電極面積,一般約為幾到幾十皮法。當(dāng)晶片產(chǎn)生振動(dòng)時(shí),機(jī)械振動(dòng)的慣性等效為電感L,其值為幾毫亨。晶片的彈性等效為電容C,其值僅為0.01到0.1pF,因此,C<<C0。晶片的磨擦損耗等效為電阻R,其值約為100Ω,理想情況下R=0。

圖2-1石英晶體的等效電路及頻率特性當(dāng)?shù)刃щ娐分械腖、C、R支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí),該支路呈純阻性,等效電阻為R,諧振頻率諧振頻率下整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電抗等于R并聯(lián)C0的容抗,因R<<ω0C0,故可近似認(rèn)為石英晶體也呈純阻性,等效電阻為R。

當(dāng)f<fs時(shí),C0和C電抗較大,起主導(dǎo)作用,石英晶體呈容性。

當(dāng)f>fs時(shí),L、C、R支路呈感性,將與C0產(chǎn)生并聯(lián)諧振,石英晶體又呈純阻性,諧振頻率由于C<<C0,所以fP≈fS。

當(dāng)f>fP時(shí),電抗主要決定于C0,石英晶體又呈容性。因此,石英晶體電抗的頻率特性如上圖所示,只有在fs<f<fP的情況下,石英晶體才呈現(xiàn)感性；并且C0和C的容量相差愈懸殊,fs和fP愈接近,石英晶體呈感性的頻帶愈狹。

根據(jù)品質(zhì)因數(shù)的表達(dá)式由于C和R的數(shù)值都很小,L數(shù)值很大,所以Q值高達(dá)104~106。頻率穩(wěn)定度Δf/f0可達(dá)10-6~10-8,采用穩(wěn)頻措施后可達(dá)10-10~10-11。而LC振蕩器的Q值只能達(dá)到幾百,頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-5。

1、并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路如果用石英晶體取代LC振蕩電路中的電感，就得到并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路，如圖2-3所示，電路的振蕩頻率等于石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。圖2-3并聯(lián)型石英晶體振蕩電路2、串聯(lián)型石英晶體振蕩電路如圖2-4所示為串聯(lián)型石英晶體振蕩電路。電容Cb為旁路電容，對(duì)交流信號(hào)可視為短路。電路的第一級(jí)為共基放大電路，第二級(jí)為共集放大電路。若斷開(kāi)反饋，給放大電路加輸入電壓是，極性上“+”下“-”；則T1管集電極動(dòng)態(tài)電位為“+”，T2管的發(fā)射極動(dòng)態(tài)電位也為“+”。只有在石英晶體呈純阻性，即產(chǎn)生串聯(lián)諧振時(shí)，反饋電壓才與輸入電壓同相，電路才滿足正弦波振蕩的相位平衡條件。所以電路的振蕩頻率為石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fS。調(diào)整Rf的阻值，可使電路滿足正弦波振蕩的幅值平衡條件。圖2-4串聯(lián)型石英晶體振蕩電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，接通電源線，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及高頻信號(hào)源開(kāi)關(guān)K8。2、用示波器觀測(cè)高頻信號(hào)源輸出點(diǎn)信號(hào)OUT8_1與OUT8_2，并不斷調(diào)節(jié)電位器w81，分析它對(duì)高頻信號(hào)幅度的影響，并進(jìn)行記錄。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、簡(jiǎn)述振蕩器的功能與分類(lèi)，并對(duì)石英晶體振蕩器進(jìn)行分析。3、嘗試設(shè)計(jì)新的石英晶體振蕩電路。實(shí)驗(yàn)三音頻放大電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解音頻放大的原理與意義。2、掌握音頻功率放大器集成芯片LM386原理與應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、音頻輸出模塊介紹 該模塊采用WTV040/080/170－16P語(yǔ)音芯片，應(yīng)用了WTV外掛SerialFlash解決方案，它充分發(fā)揮了WTV語(yǔ)音芯片作為一款智能語(yǔ)音芯片的功能。當(dāng)語(yǔ)音采樣頻率為6K時(shí)，存儲(chǔ)長(zhǎng)度可分別達(dá)到40秒、80秒、170秒、340秒、680秒、1360秒、2720秒，時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)45分鐘。音頻輸出為PWM或DAC模式。可選控制方式有按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、串口控制模式等。按鍵控制模式的觸發(fā)方式靈活；串口模式下可控制音量、打開(kāi)或關(guān)閉功放、有循環(huán)播放和停止功能。1)、WTV040/080/170-16P芯片引腳圖WTV040/080/170-16P芯片引腳圖2)、外部接口描述管腳號(hào)名稱(chēng)描述1RESTRESET信號(hào)2AUDIO經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換后的音頻輸出3SP+PWM輸出口14SP-PWM輸出口25DI數(shù)據(jù)下載口6DO數(shù)據(jù)下載口7CLK數(shù)據(jù)下載口8GND電源地9CS數(shù)據(jù)下載口10P03通用I/011P02通用I/012P01通用I/013P00通用I/014NC空腳15BUSY忙信號(hào)輸出16VCC電源正極注意無(wú)論是模組還是芯片當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)01不能同時(shí)為低，否則進(jìn)入測(cè)試模式。3)、芯片電路原理圖從原理圖上可以看出，語(yǔ)音芯片的燒錄音樂(lè)，經(jīng)過(guò)IN7輸出，可以在音箱設(shè)備上進(jìn)行外放，代替語(yǔ)音發(fā)生設(shè)備。2、LM386介紹LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。1）、LM386引腳圖LM386的外形和引腳的排列如右圖所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。圖3-1LM386的外形和引腳排列2）、LM386內(nèi)部電路LM386內(nèi)部電路原理圖如圖所示。與通用型集成運(yùn)放相類(lèi)似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T(mén)1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。圖3-2LM386內(nèi)部電路原理圖第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。3）、LM386芯片特點(diǎn)與用法LM386特點(diǎn)為：靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。

工作電壓范圍寬,4-12V或者5-18V。

外圍元件少。

電壓增益可調(diào),20-200。

低失真度。音頻功率0.5w。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。

當(dāng)1腳和8腳之間開(kāi)路時(shí)，電壓增益為26dB；若在1腳和8腳之間接阻容串聯(lián)元件，則增益可達(dá)46dB，改變阻容值則增益可在26dB-46dB之間任意選取。電阻值越小增益越大。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至200。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。進(jìn)一步歸納有：表3-1LM386參數(shù)表格參數(shù)名稱(chēng)符號(hào)單位測(cè)試條件參考值電源電壓VccV4-12靜態(tài)電流IccmAVcc=6V,vi=04-8輸出功率PomWVcc=6V,Rl=8歐，THD=10%325帯寬BWkHZVcc=6v,1腳、8腳斷開(kāi)300總波行失真THD%VCC=6V，RL=8歐，Po=125mW

f=1kHz,1腳、8腳斷開(kāi)0.2輸入阻抗Ri千歐504）、LM386典型應(yīng)用電路LM386應(yīng)用典型電路如下圖所示：圖3-3LM386典型應(yīng)用電路四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，插上電源線，并打開(kāi)音頻放大電路開(kāi)關(guān)K16，以及低頻函數(shù)發(fā)生器開(kāi)關(guān)K2。2、用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將音頻放大模塊的音頻輸出IN7與音頻放大電路信號(hào)輸入端IN16，分別改變R6和W16的阻值，記錄所聽(tīng)到的聲音的變化。3、對(duì)于低頻函數(shù)發(fā)生器模塊，置撥碼開(kāi)關(guān)SW201為“10”。將該模塊T21處低頻函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生正弦信號(hào)輸出至，試聽(tīng)該電路喇叭所發(fā)出的聲音。通過(guò)不斷調(diào)節(jié)W206改變正弦信號(hào)的幅度以及W201改變正弦信號(hào)的頻率，記錄此時(shí)所聽(tīng)到的聲音。再不斷調(diào)節(jié)音頻放大器中的可調(diào)電位器W16，記錄聲音有何變化。并將信源信號(hào)該為三角波與方波，重復(fù)以上操作步驟，記錄所聽(tīng)到的聲音以及變化特點(diǎn)。4、致低頻函數(shù)發(fā)生器模塊撥碼開(kāi)關(guān)SW201為“01”，重復(fù)第二步，記錄在相對(duì)較高的頻段上的信號(hào)的聲音。5、將信號(hào)源改為高頻信號(hào)源所發(fā)出的高頻信號(hào)，試不斷改變高頻信號(hào)的幅度，以及不斷調(diào)節(jié)音頻放大器中的可調(diào)電位器W16，記錄自己是否聽(tīng)到聲音。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理。2、說(shuō)明人發(fā)出的音頻信號(hào)頻率以及所能聽(tīng)到的聲音信號(hào)的范圍，并對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。3、說(shuō)明LM386芯片的特點(diǎn)，并以其為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)音頻放大電路。實(shí)驗(yàn)四LC三點(diǎn)式振蕩電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握LC三點(diǎn)式振蕩器電路組成及工作原理；2、掌握改進(jìn)型電容三點(diǎn)式正弦波振蕩器性能的測(cè)量方法；3、了解外界條件變化對(duì)振蕩頻率穩(wěn)定度的影響；4、比較LC振蕩器和晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度，加深對(duì)晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性高的理解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理正弦波振蕩器是指振蕩波形接近理想正弦波的振蕩器，這是應(yīng)用非常廣泛的一類(lèi)電路，產(chǎn)生正弦信號(hào)的振蕩電路形式很多，但歸納起來(lái)，不外是RC、LC和晶體振蕩器三種形式。在本實(shí)驗(yàn)中，我們采用的是LC三端式振蕩器。一．LC正弦波振蕩器工作原理正弦波振蕩器是應(yīng)用非常廣泛的電路，它可以輸出接近理想的正弦波。其電路形式主要有三種，RC、LC和晶體振蕩器。本實(shí)驗(yàn)主要研究LC三點(diǎn)式振蕩器及晶體振蕩器。LC三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖4-1所示。圖4-1三點(diǎn)式振蕩器的交流等效電路振蕩電路中有三個(gè)電抗元件X1、X2，和X3。根據(jù)相位平衡條件，X1、X2必須為同性質(zhì)的電抗元件，X3必須為異性質(zhì)的電抗元件，且它們之間應(yīng)滿足下列關(guān)系式：(4-1)上式就是LC三點(diǎn)式振蕩器振蕩的相位條件。如果X1和X2為容抗元件，X3為感抗元件，則為電容三點(diǎn)式振蕩電路；若X1和X2均為感抗元件，X3為容抗元件，則為電感三點(diǎn)式振蕩器。 二．晶體管共基組態(tài)電容三端式振蕩器共基電容三端式振蕩器的基本電路如圖4-2所示。圖中C3為耦合電容。由圖可見(jiàn)：與發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件C1和C2；與基極連接的為兩個(gè)異性質(zhì)的電抗元件C2和L，根據(jù)前面所述的判別準(zhǔn)則，該電路滿足相位條件。若要它產(chǎn)生正弦波，還須滿足振幅，起振條件，即：(4-2)式中AO為電路剛起振時(shí)，振蕩管工作狀態(tài)為小信號(hào)時(shí)的電壓增益；F是反饋系數(shù)，只要求出AO和F值，便可知道電路有關(guān)參數(shù)與它的關(guān)系。為此，我們畫(huà)出圖4-2的簡(jiǎn)化，y參數(shù)等效電路如圖4-3所示，其中設(shè)yrb≈0yob≈0，圖中GO為振蕩回路的損耗電導(dǎo)，GL為負(fù)載電導(dǎo)。圖4-2共基組態(tài)的“考華茲”振蕩器圖4-3簡(jiǎn)化Y參數(shù)等效電路由圖可求出小信號(hào)電壓增益AO和反饋系數(shù)F分別為式中：經(jīng)運(yùn)算整理得式中：當(dāng)忽略yfb的相移時(shí)，根據(jù)自激條件應(yīng)有N=0及(4-3)由N=0，可求出起振時(shí)的振蕩頻率，即則將X1X2X3的表示式代入上式，解出：當(dāng)晶體管參數(shù)的影響可以忽略時(shí)，可得到振蕩頻率近似為(4-4)式中：是振蕩回路的總電容。由式(3-3)求M，當(dāng)時(shí)則反饋系數(shù)可近似表示為：(4-5)則由式（4-3）可得到滿足起振振幅條件的電路參數(shù)為：(4-6)此式給出了滿足起振條件所需要的晶體管最小正向傳輸導(dǎo)納值。式（4-6）也可以改寫(xiě)為不等式左端的是共基電壓增益，顯然F增大時(shí)，固然可以使增加，但F過(guò)大時(shí)，由于的影響將使增益降低，反而使減小，導(dǎo)致振蕩器不易起振，若F取得較小，要保證＞1，則要求很大，可見(jiàn)，反饋系數(shù)的取值有一合適的范圍，一般取F=1/8～1/2。2、振蕩管工作狀態(tài)對(duì)振蕩器性能的影響對(duì)于一個(gè)振蕩器，當(dāng)其負(fù)載阻抗及反饋系數(shù)F已經(jīng)確定的情況，靜態(tài)工作點(diǎn)的位置對(duì)振蕩器的起振以及穩(wěn)定平衡狀態(tài)（振幅大小，波形好壞）有著直接的影響，如圖4-4中（a）和（b）所示。(a)工作點(diǎn)偏高(b)工作點(diǎn)偏低圖4-4振蕩管工作態(tài)對(duì)性能的影響圖4-4（a）工作點(diǎn)偏高，振蕩管工作范圍易進(jìn)入飽和區(qū)，輸出阻抗的降低將會(huì)使振蕩波形嚴(yán)重失真，嚴(yán)重時(shí)，甚至使振蕩器停振。圖4-4（b）中工作點(diǎn)偏低，避免了晶體管工作范圍進(jìn)入飽和區(qū)，對(duì)于小功率振蕩器，一般都取在靠近截止區(qū)，但是不能取得太低，否則不易起振。一個(gè)實(shí)際的振蕩電路，在F確定之后，其振幅的增加主要是靠提高振蕩管的靜態(tài)電流值。在實(shí)際中，我們將會(huì)看到輸出幅度隨著靜態(tài)電流值的增加而增大。但是如靜態(tài)電流取得太大，不僅會(huì)出現(xiàn)圖4-4（a）所示的現(xiàn)象，而且由于晶體管的輸入電阻變小同樣會(huì)使振蕩幅度變小。所以在實(shí)用中，靜態(tài)電流值一般取ICO=0.5mA～5mA。為了使小功率振蕩器的效率高，振幅穩(wěn)定性好，一般都采用自給偏壓電路，我們以圖4-2所示的電容三端式振蕩器電路為例，簡(jiǎn)述自偏壓的產(chǎn)生。圖中，固定偏壓VB由R1和R2所組成的偏置電路來(lái)決定，在忽略IB對(duì)偏置電壓影響的情況下，可以認(rèn)為振蕩管的偏置電壓UBE是固定電壓VB和Re上的直流電壓降共同決定的，即由于Re上的直流壓降是由發(fā)射極電流IE建立的，而且隨IE的變化而變化，故稱(chēng)自偏壓。在振蕩器起振之前，直流自偏壓取決于靜態(tài)電流IEO和Re的乘積，即一般振蕩器工作點(diǎn)都選得很低，故起始自偏壓也較小，這時(shí)起始偏壓VBEQ為正偏置，因而易于起振，如圖4-5（a）所示，圖中Cb上的電壓是在電源接通的瞬間VB對(duì)電容Cb充電在上建立的電壓；Rb是R1與R2的并聯(lián)值。根據(jù)自激振蕩原理，在起振之初，振幅迅速增大，當(dāng)反饋電壓Uf對(duì)基極為正半周時(shí)，基極上的瞬時(shí)偏壓變得更正，ic增大，于是電流通過(guò)振蕩管向Ce充電，如圖4-5（b）所示。電流向Ce充電的時(shí)間常數(shù)τ充=RD·Ce，(b)圖4－5自給偏壓形成RD是振蕩管BE結(jié)導(dǎo)通時(shí)的電阻，一般較小（幾十到幾百歐），所以τ充較小，Ce上的電壓接近Uf的峰值。當(dāng)Uf負(fù)半周，偏置電壓減小，甚至成為截止偏壓，這時(shí)，Ce上的電荷將通過(guò)Re放電，放電的時(shí)間常數(shù)為τ放=Re·Ce，顯然τ放>>τ充，在Vf的一周期內(nèi)，積累電荷比釋放的多，所以隨著起振過(guò)程的不斷增強(qiáng)，即在Re上建立起緊跟振幅強(qiáng)度變化的自偏壓，經(jīng)若干周期后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，在Ce上建立了一個(gè)穩(wěn)定的平均電壓IEO·Re，這時(shí)振蕩管BE之間的電壓：因?yàn)椋杂?，可?jiàn)振蕩管BE間的偏壓減小，振蕩管的工作點(diǎn)向截止方向移動(dòng)。這種自偏壓的建立過(guò)程如圖4-6所示。由圖看出，起振之初，（0～t1之間），振幅較小，振蕩管工作在甲類(lèi)狀態(tài)，自偏壓變化不大，隨著正反饋?zhàn)饔?，振幅迅速增大，進(jìn)入非線性工作狀態(tài)，自偏壓急劇增大，使變?yōu)榻刂蛊珘?。振蕩管的非線性工作狀態(tài)，反過(guò)來(lái)又限制了振幅的增大。可見(jiàn)，這種自偏壓電路起振時(shí)，存在著振幅與偏壓之間相互制約、互為因果的關(guān)系。在一般情況下，若ReCe的數(shù)值選得適當(dāng)，自偏壓就能適時(shí)地緊跟振幅的大小而變化。正是由于這兩種作用相互依存、又相互制約的結(jié)果。如圖4-6所示，在某一時(shí)刻達(dá)到平衡。這種平衡狀態(tài)，對(duì)于自偏壓來(lái)說(shuō)，意味著在反饋電壓的作用下，Ce在一周期內(nèi)其充電與放電的電量相等。因此，b、e兩端的偏壓保持不變，穩(wěn)定在。對(duì)于振幅來(lái)說(shuō)，也意味著在此偏壓的作用下，振幅平衡條件正好滿足輸出振幅為的等幅正弦波。圖4-6起振時(shí)直流偏壓的建立過(guò)程三、振蕩器的頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度是振蕩器的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)，這表示在一定的時(shí)間范圍內(nèi)或一定的溫度、濕度、電源、電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度、振蕩頻率的相對(duì)變化量越小，則表明振蕩器的頻率穩(wěn)定度越高。改善振蕩頻率穩(wěn)定度，從根本上來(lái)說(shuō)就是力求減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度，振蕩回路是決定振蕩頻率的主要部件。因此改善振蕩頻率穩(wěn)定度的最重要措施是提高振蕩回路在外界因素變化時(shí)保持頻率不變的能力，這就是所謂的提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性。提高振蕩回路標(biāo)準(zhǔn)性除了采用穩(wěn)定性好和高Q的回路電容和電感外，還可以采用與正溫度系數(shù)電感作相反變化的具有負(fù)溫度系數(shù)的電容，以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償作用，或采用部分接入的方法以減小不穩(wěn)定的晶體管極間電容和分布電容對(duì)振蕩頻率的影響。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶體Q值可達(dá)百萬(wàn)數(shù)量級(jí)，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器高很多。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，電路的振蕩頻率為當(dāng)，時(shí)，有其中，C為回路總的等效電容。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，接通電源線，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及LC晶體振蕩器電源K9，將撥碼SW901置為“01”（代表采用LC三點(diǎn)振蕩電路）；2、用示波器在T9觀察振蕩波形，調(diào)節(jié)W91，觀察T9處波形的變化情況，測(cè)量當(dāng)時(shí)的發(fā)射極電壓，計(jì)算當(dāng)時(shí)的IE（通過(guò)測(cè)量R905兩端的電壓降計(jì)算得到）；3、分別將撥碼SW902的狀態(tài)置為“001”，“010”，“100”，用示波器在T9處觀察波形，分析反饋大小對(duì)振蕩幅度的影響；4、當(dāng)改變W92時(shí)，在T9處用頻率計(jì)觀察波形變化情況，并說(shuō)明原因。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，并用所學(xué)理論加以分析。2、試說(shuō)明什么是頻率穩(wěn)定度以及如何提高振蕩電路的頻率穩(wěn)定度，并以三點(diǎn)式振蕩器為例加以詳細(xì)說(shuō)明。3、分析在LC三點(diǎn)式振蕩電路中，為什么靜態(tài)電流增大，輸出振幅增加，而過(guò)大反而會(huì)使振蕩器輸出幅度下降？4、結(jié)合實(shí)際LC三點(diǎn)式振蕩電路電路，全面分析SW902、W91與W92對(duì)振蕩電路的影響。實(shí)驗(yàn)五晶體振蕩電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解晶體振蕩器的工作原理及特點(diǎn)；2、掌握晶體振蕩器的設(shè)計(jì)方法及參數(shù)的計(jì)算方法；3、比較LC振蕩器和晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度，加深對(duì)晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性高的理解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理石英晶體振蕩器的分類(lèi)與特點(diǎn)已經(jīng)在高頻信號(hào)源中做出簡(jiǎn)要說(shuō)明，在此對(duì)其做進(jìn)一步的詳細(xì)討論。石英晶體特性：①物理性能：物理、化學(xué)性能非常穩(wěn)定。具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng),石英晶體諧振頻率ωs當(dāng)ω=ωs時(shí),壓電效應(yīng)最強(qiáng),稱(chēng)ωs為基頻

當(dāng)ω=nωs時(shí),壓電效應(yīng)也較強(qiáng)，稱(chēng)之為泛音頻率②電特性：晶體等效串聯(lián)諧振回路如5-1[A]圖所示

外接時(shí)必須加支架,支架電容為C0，等效電路圖如5-1[B]圖所示。圖5-1石英晶體振蕩器電路圖一般Lq(5～300mH),Cq(0.001～0.2pF),rq=100Ω，C0≈2pF,

諧振頻率：

電抗特性

圖5-2石英晶體的頻率特性3.優(yōu)點(diǎn)：Qq可高達(dá)105以上，頻率穩(wěn)定度可高達(dá)10-9以上，所以得到廣泛應(yīng)用。晶振電路分類(lèi)：①并聯(lián)型晶振電路ωs＜ωosc＜ωp晶體呈感性

a.皮爾斯晶體振蕩器——使石英晶體等效于電容三點(diǎn)式中的電感。圖5-3皮爾斯晶體振蕩器b.密勒振蕩器——石英晶體等效于電感三點(diǎn)式中的電感。圖5-4.密勒振蕩器②串聯(lián)型晶振——晶體JT在振蕩電路中等效于一根短路線(ωosc=ωs時(shí))，或等效為電感元件圖5-5.串聯(lián)型晶體振蕩器晶體管共基組態(tài)電容三點(diǎn)式振蕩器的基本電路如圖5-6所示。在圖5-6中，發(fā)射極連接的兩個(gè)電抗元件為同性質(zhì)的容抗元件和，與基極連接為兩個(gè)異性質(zhì)的電抗元件和L。該電路滿足相位條件，反饋系數(shù)F一般取之間。根據(jù)振幅起振條件只要大于一定的值，電路就可以處于振蕩狀態(tài)。圖5-6共基組態(tài)振蕩器晶體振蕩電路是為了改善振蕩頻率穩(wěn)定度，減小振蕩頻率受溫度、負(fù)載、電源等外界因素影響的程度而將振蕩回路采用石英晶體作為振蕩回路元件。石英晶體具有十分穩(wěn)定的物理和化學(xué)特性，在諧振頻率附近，晶體的等效參量Lq很大，Cq很小，rq也不大，因此晶體Q值可達(dá)百萬(wàn)數(shù)量級(jí)，所以晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度比LC振蕩器高很多。為了矯正晶體振蕩器的輸出頻率，電路中并聯(lián)一可調(diào)電容進(jìn)行微調(diào)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，接通電源線，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及LC晶體振蕩器開(kāi)關(guān)K9，將撥碼SW901置為“10”（代表采用晶體振蕩電路）；2、將撥碼SW902的狀態(tài)置為“001”，“010”，“100”，用示波器在T9處觀察波形，分析反饋大小對(duì)振蕩幅度的影響；3、將撥碼SW901置為“01”，重做LC三點(diǎn)式振蕩電路實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)三中LC振蕩電路實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)比較LC、晶體兩種振蕩器的工作情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，并用所學(xué)理論加以分析。2、結(jié)合兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較LC振蕩器與晶體振蕩器的優(yōu)缺點(diǎn)。3、試說(shuō)明什么是頻率穩(wěn)定度以及如何提高振蕩電路的頻率穩(wěn)定度，并以三點(diǎn)式振蕩器為基礎(chǔ)，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)中的石英晶體振蕩電路加以詳細(xì)說(shuō)明。4、分析在晶體振蕩電路中為什么靜態(tài)電流Ieo增大，輸出振幅增加，而Ieo過(guò)大反而會(huì)使振蕩器輸出幅度下降？實(shí)驗(yàn)六單調(diào)諧回路諧振放大器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉單調(diào)諧回路諧振放大器的組成及電路中各元件的作用；2、通過(guò)對(duì)諧振回路的調(diào)試，對(duì)放大器處于諧振時(shí)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，包括電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)；3、進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理，學(xué)會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、基本原理諧振放大器是指以電容器和電感器組成的回路為負(fù)載，增益和負(fù)載阻抗隨頻率而變的放大電路。這種回路通常被調(diào)諧到待放大信號(hào)的中心頻率上。由于調(diào)諧回路的并聯(lián)諧振阻抗在諧振頻率附近的數(shù)值很大，所以放大器可得到很大的電壓增益；而在偏離諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)的頻率上，回路阻抗下降很快，使放大器增益迅速減小。因而調(diào)諧放大器通常是一種增益高和頻率選擇性好的窄帶放大器。調(diào)諧放大器廣泛應(yīng)用于各類(lèi)無(wú)線電發(fā)射機(jī)的高頻放大級(jí)和接收機(jī)的高頻與中頻放大級(jí)。在接收機(jī)中，主要用來(lái)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行電壓放大；在發(fā)射機(jī)中主要用來(lái)放大射頻功率。調(diào)諧放大器的調(diào)諧回路可以是單調(diào)諧回路，也可以是由兩個(gè)回路相耦合的雙調(diào)諧回路?？梢酝ㄟ^(guò)互感與下一級(jí)耦合，也可以通過(guò)電容與下一級(jí)耦合。一般說(shuō)，采用雙調(diào)諧回路的放大器，其頻率響應(yīng)在通頻帶內(nèi)可以做得較為平坦，在頻帶邊緣上有更陡峭的截止。超外差接收機(jī)中的中頻放大器常采用雙回路的調(diào)諧放大器。2、實(shí)際電路圖1-1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1，RB2及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。圖6-1小信號(hào)調(diào)諧放大器放大器在高頻情況下的等效電路如圖6-2所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)，，及分別為輸入導(dǎo)納（6-1）輸出導(dǎo)納（6-2）正向傳輸導(dǎo)納（6-3）反向傳輸導(dǎo)納（6-4）圖1-2放大器的高頻等效回路

式中，——晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為（6-5）——發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)β及IE有關(guān)，其關(guān)系為（6-6）——基極體電阻，一般為幾十歐姆；——集電極電容，一般為幾皮法；——發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。由此可見(jiàn)，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流，電流放大系數(shù)有關(guān)外，還與工作頻率有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在30MHz，=2mA，=8V條件下測(cè)得3DG6C的y參數(shù)為：如果工作條件發(fā)生變化，上述參數(shù)則有所變動(dòng)。因此，高頻電路的設(shè)計(jì)計(jì)算一般采用工程估算的方法。圖6-2中所示的等效電路中，為晶體管的集電極接入系數(shù)，即（6-7）式中，為電感L線圈的總匝數(shù)。為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數(shù)比，即（6-8）式中，為副邊（次級(jí)）的總匝數(shù)。為調(diào)諧放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，。通常小信號(hào)調(diào)諧放大器的下一級(jí)仍為晶體管調(diào)諧放大器，則將是下一級(jí)晶體管的輸入導(dǎo)納。由圖1-2可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)的表達(dá)式為（6-9）式中，G為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L和C的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無(wú)限大，則jwC與1/（jwL）的影響可以忽略。3、調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)及測(cè)量方法高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率，諧振電壓放大倍數(shù)，放大器的通頻帶BW和選擇性。1）、諧振頻率的測(cè)量方法放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率稱(chēng)為放大器的諧振頻率，其值為式中，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，即式中，為晶體管的輸出電容；為晶體管的輸入電容。諧振回路的諧振頻率可用掃頻儀來(lái)測(cè)量，方法是調(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(diǎn)。2）、電壓放大倍數(shù)的測(cè)量方法放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)稱(chēng)為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量電路輸出電壓和輸入電壓的大小，然后通過(guò)下面的公式計(jì)算得到。（或）3）、通頻帶的測(cè)量方法當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱(chēng)電壓放大倍數(shù)下降到諧振電壓放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱(chēng)為放大器的通頻帶，其表達(dá)式為其中，為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。通頻帶的測(cè)量方法：可通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶，一般采用逐點(diǎn)法來(lái)測(cè)量，即先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率及電壓放大倍數(shù)，然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持輸出電壓幅度不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)。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6-2所示。圖6-2諧振曲線圖中，。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(shí)又能提高放大器的電壓增益，可以通過(guò)選用較大的晶體管或盡量減小調(diào)諧回路的總電容量C實(shí)現(xiàn)。4）、選擇性（矩形系數(shù)）的測(cè)量調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)來(lái)表示。矩形系數(shù)為電壓放大倍數(shù)下降到0.1時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即上式表明，矩形系數(shù)越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，接通電源線，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及小信號(hào)調(diào)諧放大開(kāi)關(guān)K3，接通12V電源，此時(shí)相應(yīng)LED點(diǎn)亮。2．用導(dǎo)線連接高頻信號(hào)源單元的OUT8-1和小信號(hào)調(diào)諧放大單元的RX，調(diào)節(jié)電位器W81，讓OUT8-1輸出頻率為10.7MHz，幅度為0.1V的正弦波，用示波器探頭在T31處測(cè)試，調(diào)節(jié)變壓器TR301的磁芯使T31輸出波形最大。注意：若輸出波形失真，此時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)W301即可。3．用示波器測(cè)輸入信號(hào)的峰峰值，記為。測(cè)輸出信號(hào)的峰峰值記為。則小信號(hào)放大的電壓放大倍數(shù)。4．測(cè)量通頻帶（如無(wú)掃頻儀，此步驟可省略）先調(diào)節(jié)“頻率偏移”（掃頻寬度）旋紐，使相鄰兩個(gè)頻標(biāo)在橫軸上占有適當(dāng)?shù)母駭?shù)，然后接入被測(cè)放大器，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和y軸增益，使諧振特性曲線在縱軸占有一定高度，測(cè)出其曲線下降3dB處兩對(duì)稱(chēng)點(diǎn)在橫軸上占有的寬度，根據(jù)內(nèi)頻標(biāo)就可以近似算出放大器的通頻帶5．測(cè)量放大器的選擇性放大器選擇性的優(yōu)劣可用放大器諧振曲線的矩形系數(shù)表示。用4中同樣的方法測(cè)出即可五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、說(shuō)明諧振功率放大器原理。2、整理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出幅頻特性曲線，分析原因；3、分析三極管集電極電流對(duì)放大器的動(dòng)態(tài)范圍的影響；4、如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象，應(yīng)該怎樣消除？實(shí)驗(yàn)七高頻諧振功率放大電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵C振功率放大器的工作原理，掌握高頻功率放大器的設(shè)計(jì)方法；理解諧振功率放大器的負(fù)載阻抗，激勵(lì)電壓和集電極電源電壓變化對(duì)其工作狀態(tài)的影響；了解電源電壓與集電極負(fù)載對(duì)功率放大器功率和效率的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。3、高頻毫伏表（選用）。三、實(shí)驗(yàn)原理（一）功率放大電路概述1.功率放大電路的定義功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶負(fù)載能力要強(qiáng)。2.功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別(1).本質(zhì)相同電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度。功率放大電路:主要輸出較大的功率。但無(wú)論哪種放大電路，在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率，從能量控制的觀點(diǎn)來(lái)看，放大電路實(shí)質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此，功率放大電路和電壓放大電路沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。稱(chēng)呼上的區(qū)別只不過(guò)是強(qiáng)調(diào)的輸出量不同而已。(2).任務(wù)不同電壓放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)。輸出的功率并不一定大。在小信號(hào)狀態(tài)下工作.功率放大電路：主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真（或失真較?。┑妮敵龉β剩诖笮盘?hào)狀態(tài)下工作。(3).指標(biāo)不同電壓放大電路：主要指標(biāo)是電壓增益、輸入和輸出阻抗.功率放大電路：主要指標(biāo)是功率、效率、非線性失真。(4).研究方法不同電壓放大電路：圖解法、等效電路法。功率放大電路：圖解法?？偨Y(jié)如下：電壓放大電路功率放大電路(1)本質(zhì)相同能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換(2)任務(wù)不同不失真的輸出電壓不失真（或失真較小）的輸出功率(3)指標(biāo)不同電壓增益、輸入和輸出阻抗功率、效率、非線性失真(4)研究方法不同圖解法、等效電路法圖解法3.功率放大電路的特殊問(wèn)題(1)功率要大：為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。（2）效率要高：所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號(hào)功率和電源供給的直流功率的比值。它代表了電路將電源直流能量轉(zhuǎn)換為輸出交流能量的能力.（3）失真要小：功率放大電路是在大信號(hào)下工作，所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真，這就使輸出功率和非線性失真成為一對(duì)主要矛盾。在不同場(chǎng)合下，對(duì)非線性失真的要求不同，例如，在測(cè)量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中，這個(gè)問(wèn)題顯得重要，而在工業(yè)控制系統(tǒng)等場(chǎng)合中，則以輸出功率為主要目的，對(duì)非線性失真的要求就降為次要問(wèn)題了。（4）散熱要好：在功率放大電路中，有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器件的散熱就成為一個(gè)重要問(wèn)題。4．放大電路的工作狀態(tài)分類(lèi)根據(jù)放大電路中三極管在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，可將放大電路分為下列三種工作狀態(tài)：（1）甲類(lèi)放大在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)三極管都導(dǎo)通，都有電流流過(guò)三極管。這種工作方式稱(chēng)為甲類(lèi)放大，或稱(chēng)A類(lèi)放大。此時(shí)整個(gè)周期都有，功率管的導(dǎo)電角θ=π。丙類(lèi)乙類(lèi)甲乙類(lèi)甲類(lèi)圖1甲類(lèi)放大圖2乙類(lèi)放大（2）乙類(lèi)放大丙類(lèi)乙類(lèi)甲乙類(lèi)甲類(lèi)圖1甲類(lèi)放大圖2乙類(lèi)放大圖3甲乙類(lèi)放大圖4丙類(lèi)放大圖3甲乙類(lèi)放大圖4丙類(lèi)放大圖7-1放大器工作狀態(tài)（2）乙類(lèi)放大（B類(lèi)放大）在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，只有半個(gè)周期三極管導(dǎo)通，稱(chēng)為乙類(lèi)放大。如圖2所示，此時(shí)功率管的導(dǎo)電角θ=π/2。（3）甲乙類(lèi)放大（AB類(lèi)放大）在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，有半個(gè)周期以上三極管是導(dǎo)通的。稱(chēng)為甲乙類(lèi)放大，如圖3所示。此時(shí)功率管的導(dǎo)電角θ滿足：π/2<θ<π。（3）丙類(lèi)放大（C類(lèi)放大）功率管的導(dǎo)電角小于半個(gè)周期，即0<θ<π/25．提高效率的主要途徑（1）效率η是負(fù)載得到的有用信號(hào)功率（即輸出功率Po）和電源供給的直流功率（PV）的比值。而要提高效率，就應(yīng)降低消耗在晶體管上的功率PT,將電源供給的功率大部分轉(zhuǎn)化為有用的信號(hào)輸出。（2）在甲類(lèi)放大電路中，為使信號(hào)不失真，需設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，保證在輸入正弦信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，都有電流流過(guò)三極管。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，電源供給的功率一部分轉(zhuǎn)化為有用的輸出功率，另一部分則消耗在管子（和電阻）上，并轉(zhuǎn)化為熱量的形式耗散出去，稱(chēng)為管耗。甲類(lèi)放大電路的效率是較低的，可以證明，即使在理想情況下，甲類(lèi)放大電路的效率最高也只能達(dá)到50%。提高效率的主要途徑是減小靜態(tài)電流從而減少管耗。靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素，因此如果把靜態(tài)工作點(diǎn)Q向下移動(dòng)，使信號(hào)等于零時(shí)電源輸出的功率也等于零（或很?。盘?hào)增大時(shí)電源供給的功率也隨之增大，這樣電源供給功率及管耗都隨著輸出功率的大小而變，也就改變了甲類(lèi)放大時(shí)效率低的狀況。實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想的電路有乙類(lèi)和甲乙類(lèi)放大。與低頻功率放大電路一樣,輸出功率、效率和非線性失真同樣是高頻功率放大電路的三個(gè)最主要的技術(shù)指標(biāo)。不言而喻,安全工作仍然是首先必須考慮的問(wèn)題。在通信系統(tǒng)中,高頻功率放大電路作為發(fā)射機(jī)的重要組成部分,用于對(duì)高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大,然后經(jīng)天線將其輻射到空間,所以要求輸出功率很大。輸出功率大,從節(jié)省能量的角度考慮,效率更加顯得重要。因此,高頻功放常采用效率較高的丙類(lèi)工作狀態(tài),即晶體管集電極電流導(dǎo)通時(shí)間小于輸入信號(hào)半個(gè)周期的工作狀態(tài)。同時(shí),為了濾除丙類(lèi)工作時(shí)產(chǎn)生的眾多高次諧波分量,采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò),故稱(chēng)為丙類(lèi)諧振功率放大電路顯然,諧振功放屬于窄帶功放電路。對(duì)于工作頻帶要求較寬,或要求經(jīng)常迅速更換選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的情況,可采用寬帶功率放大電路。寬帶功放工作在甲類(lèi)狀態(tài),利用傳輸線變壓器等作為匹配網(wǎng)絡(luò),并且可以采用功率合成技術(shù)來(lái)增大輸出功率。（二）諧振功率放大器諧振功率放大器是對(duì)載波信號(hào)或高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大的電路。1、諧振功放工作原理——從非諧振功放過(guò)渡到諧振功放為了便于說(shuō)明問(wèn)題，將諧振功放的組成用圖7-2（a）來(lái)表示。相對(duì)照地畫(huà)出原理電路如圖7-2（b）所示，圖中，為高頻扼流圈，提供直流通路，為隔直流電容，諧振回路和、、、分別為輸入和輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)。其中、為天線等效阻抗，作為輸出負(fù)載。與非諧振功放比較，它們都要求安全高效地輸出足夠大的不失真功率，但有一些區(qū)別。圖7-2諧振功率放大器（1）在諧振功放中，為了提高效率，都在丙類(lèi)工作狀態(tài)，或者工作在更高效率的丁類(lèi)和戊類(lèi)。在這種情況下，功率管集電極電流為嚴(yán)重失真的脈沖序列波形或周期性的開(kāi)關(guān)波形。順便指出，在某些特定情況下，為了滿足對(duì)非線性失真的嚴(yán)格要求，也有采用甲類(lèi)或乙類(lèi)工作的諧振功放。（2）為實(shí)現(xiàn)不失真放大，必須限定輸入信號(hào)為單一頻率的高頻正弦波（即載波信號(hào)）或者在高頻附近占有很窄頻帶的已調(diào)波信號(hào)。在這種信號(hào)作用下，功率管集電極電流波形為接近余弦的脈沖序列，用傅氏級(jí)數(shù)將它分解為平均分量，基波分量和各次諧波分量之和，輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)取出基本波分量，濾除其它無(wú)用分量，就能在負(fù)載上獲得不失真的輸出信號(hào)。同理，在功率管輸入端，基極電流也是失真脈沖序列，通過(guò)輸入匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的濾波作用，加到功率管輸入端的為不失真的信號(hào)電壓。（3）與非諧振功放一樣，在特定的偏置條件下，對(duì)應(yīng)于特定大小的輸入信號(hào)，功率管有一最佳負(fù)載，這時(shí)，諧振功放的輸出功率最大，效率也較高（參閱下一節(jié)的負(fù)載特性）。因此，濾波匹配網(wǎng)絡(luò)除了濾波作用外，還起到匹配作用，即將輸出負(fù)載（往往是非電阻性負(fù)載）變換為功率管所需的最佳負(fù)載?？傊C振功放是在限定輸入信號(hào)波形的情況下，通過(guò)濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，使輸出負(fù)載上得到所需的不失真功率。2、準(zhǔn)靜態(tài)分析方法在諧振功率放大器中，功率管的輸出電流和輸出電壓波形不同，不能采用非諧振功放中畫(huà)負(fù)載線的圖解分析方法，而要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格分析又要涉及求解非線性微分方程。因此一般都采用近似分析方法。其中一種方法稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)分析方法。這種分析方法在下列近似假設(shè)下才能采用，即輸入和輸出濾波匹配網(wǎng)絡(luò)具理想的濾波特性。所謂理想的概念是指能完全抑制無(wú)用的各種分量，只取出有用的基波分量。這樣，盡管三極管的基極和集電極電流波形是非正弦的，但加在三極管輸入和輸出端的電壓波形卻是正弦的，即、是任意的波形（7-1）根據(jù)上述假定，諧振功放的分析方法如下：（1）取定、、、四個(gè)值，由式7-1計(jì)算得到不同時(shí)間0°、15°、30°、45°…）對(duì)應(yīng)的、值。根據(jù)各個(gè)對(duì)應(yīng)的和值，在功率管的輸出特性曲線上（將其中的參變量改為），找出相應(yīng)的各動(dòng)態(tài)點(diǎn)，它們的連線即為放大器的動(dòng)態(tài)線。可見(jiàn)，動(dòng)態(tài)線是描述和的移動(dòng)軌跡，不是非諧振功放中的負(fù)載線。（2）沿動(dòng)態(tài)線畫(huà)出集電極電流波形。（3）用傅氏級(jí)數(shù)將分解為平均分量，基波分量及其各次諧振分量之和。（4）根據(jù)得到的基波分量幅度和原假設(shè)的值就可求得功率管所需的負(fù)載值（7-2）（5）根據(jù)、、、值，可求得諧振功放的功率性能（7-3）（7-4）（7-5）（7-6）可見(jiàn)，采用準(zhǔn)靜態(tài)分析法時(shí)，先假定輸入、輸出電壓波形和數(shù)值，而后畫(huà)出電流波形，分析電流波形得到所需的值。這個(gè)分析過(guò)程恰與非諧振功放中已知求電壓電流的過(guò)程相反。在上述分析過(guò)程中，關(guān)鍵是、、、的取值。不同取值就會(huì)有不同的值和不同的功率性能。3、負(fù)載特性負(fù)載特性是指、和一定時(shí)，不同值對(duì)功率性能影響的特性。在討論這個(gè)特性時(shí)，應(yīng)了解下述幾個(gè)概念：（1）根據(jù)關(guān)系式可知，增大亦即增大。（2）、取定，+和管子的導(dǎo)通時(shí)間（或?qū)ń牵┮簿捅淮_定。（3）當(dāng)0°時(shí)，由式7-1知，+，而對(duì)應(yīng)的必定是最小值，即，因此對(duì)應(yīng)于不同的動(dòng)態(tài)點(diǎn)A必定在的這條輸出特性曲線上移動(dòng)，如圖7-3所示。圖7-3諧振功率放大器負(fù)載特性圖（4）越大，就越大，即越小，畫(huà)出的動(dòng)態(tài)線越陡，且A點(diǎn)相應(yīng)由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)線彎曲，由此畫(huà)出的集電極電流波形由余弦脈沖波變?yōu)橹虚g凹陷高度下降的脈沖波，如圖7-3所示。（5）凡A點(diǎn)處在放大區(qū)的稱(chēng)為欠壓狀態(tài)，A點(diǎn)落在飽和區(qū)的稱(chēng)為過(guò)壓狀態(tài)，A點(diǎn)處于臨界飽和線的稱(chēng)為臨界狀態(tài)。（6）根據(jù)傅氏級(jí)數(shù)特點(diǎn)，脈沖電流越高，寬度越寬，和值就越大；中間凹陷越深，和值就越小。根據(jù)上述概念，畫(huà)出不同時(shí)集電極電流的波形如圖7-4所示，由圖可見(jiàn)，在欠壓區(qū)，隨著增大，集電極電流為余弦脈沖，其高度略有下降，進(jìn)入過(guò)壓區(qū)后，隨著增大，集電極電流為中間凹陷的脈沖且其高度下降。圖7-4集電極電流隨變化曲線由圖7-4可定性畫(huà)出隨增大，和的變化特性，從而找出相應(yīng)功率性能的變化特性如圖7-5所示。由圖可見(jiàn)，隨著增大，在欠壓區(qū)，、略有下降，相應(yīng)的和增長(zhǎng)很快；進(jìn)入過(guò)壓區(qū)后，和迅速下降，相應(yīng)的增加趨緩且使下降。結(jié)果是臨界狀態(tài)時(shí)，達(dá)到最大且效率較高。通常稱(chēng)相應(yīng)的為最佳負(fù)載，用表示。圖7-5部分參量隨變化曲線4、調(diào)制特性和放大特性調(diào)制特性分集電極調(diào)制特性（當(dāng)、、不變時(shí)，隨變化的特性）和基極調(diào)制特性（、、不變，隨變化的特性）兩種。放大特性與基極調(diào)制特性相仿，它是在、、不變時(shí)，隨變化的特性。在討論這些特性時(shí)，除上述概念外，還應(yīng)補(bǔ)充如下概念。（1）一定時(shí)，增大，集電極電流脈沖的高度和寬度都相應(yīng)地增大。（2）反之，一定時(shí)，越向負(fù)值方向增大，集電極電流脈沖的高度和寬度都相應(yīng)地減小。（3）、不變，一定時(shí)，越小，A點(diǎn)將由放大區(qū)進(jìn)入飽和區(qū)，相應(yīng)的工作狀態(tài)由欠壓狀態(tài)經(jīng)臨界狀態(tài)進(jìn)入過(guò)壓狀態(tài)。三種特性集電極電流脈沖的波形分別示于圖7-6中（a）、（b）和（c）。(a)集電極調(diào)制特性（b）基極調(diào)制特性(c)放大特性圖7-6調(diào)制特性圖調(diào)制特性用來(lái)產(chǎn)生普通調(diào)幅波。放大特性主要作線性功率放大器（此時(shí)一般讓功放工作在乙類(lèi)），用來(lái)放大已調(diào)波。5、諧振功率放大電路的組成原理1．組成原理諧振功率放大器由直流饋電電路和濾波匹配網(wǎng)絡(luò)組成，其電路組成原理與非諧振功率放大器相同，尚需強(qiáng)調(diào)下列幾點(diǎn)。（1）功率管的輸出、輸入回路都必須有直流電路（2）直流通路不能影響匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的工作，匹配濾波網(wǎng)絡(luò)亦不能影響直流通路的正常供電。2．直流饋電電路（1）集電極饋電電路圖7-7（a）為串饋供電電路，即直流電源、濾波匹配網(wǎng)絡(luò)和功率管在電路形式上為串接的電路。圖7-7（b）為并饋供電電路，即直流電源、匹配濾波網(wǎng)絡(luò)和功率管在電路形式上為并接的電路。（a）為串饋供電電路（b）為并饋供電電路圖7-7集電極饋電電路由圖可見(jiàn)，兩種供電方式有相同的直流通路，都能全部加到集電極上，不同的僅是濾波匹配網(wǎng)絡(luò)的接入方式，在串饋電路中電源與濾波匹配網(wǎng)絡(luò)串接，因此濾波匹配網(wǎng)絡(luò)必定處于直流高電位上，網(wǎng)絡(luò)元件不能直接接地。而在并饋電路中，電源電壓通過(guò)高頻扼流圈供電，再加上隔斷直流，因此濾波匹配網(wǎng)絡(luò)可以處于直流地電位上，可以直接接地。這樣，它們?cè)陔娐钒迳习惭b比串饋電路方便。但和并接在濾波匹配網(wǎng)絡(luò)上，它們的分布參數(shù)將直接影響網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。注意，不論采用哪種饋電方式，加在功率管集射極間電壓均為和輸出高頻電壓的疊加值，即+。（2）基極偏置電路如圖7-8所示，圖中，（a）為分壓偏置電路，（b）、（c）為自給偏置電路，在這些偏置電路中都存在著自給偏置效應(yīng)，即當(dāng)由小增大時(shí)，基極電流脈沖中的平均分量相應(yīng)增大，它在偏置電阻上的壓降增大，結(jié)果使基極偏置電壓向負(fù)值方向增大。由此表明在輸入信號(hào)激勵(lì)下，由于自給偏置效應(yīng)，基極偏置電壓將不等于靜態(tài)偏置電壓，且其值隨著輸入激勵(lì)幅度增大而向負(fù)值方向增大。圖7-8基極偏置電路3．濾波匹配網(wǎng)絡(luò)諧振功率放大電路的匹配濾波網(wǎng)絡(luò)的作用是阻抗匹配和選頻濾波。為了同時(shí)滿足這兩個(gè)要求，匹配濾波網(wǎng)絡(luò)有多種形式，具體內(nèi)容可以查閱相關(guān)資料。4、圖例分析圖7-9是由兩級(jí)功率放大器組成的高頻功率放大器電路。圖7-9高頻功率放大器圖中，晶體管組成甲類(lèi)功率放大器，工作在線性放大狀態(tài)。、為基極偏置電阻，為直流負(fù)反饋電阻，以穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，為交流負(fù)反饋電阻（可以提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)定增益）；晶體管組成丙類(lèi)諧振功率放大器，導(dǎo)通角為70o，基極偏壓采用發(fā)射極電流的直流分量IEO在發(fā)射極偏置電阻Re上產(chǎn)生所需要的VBB，其中直流反饋電阻為30Ω，交直流反饋電阻為10Ω，集電極諧振回路電容為82pF，負(fù)載為50Ω，輸出由變壓器耦合輸出，采用中間抽頭，以利于阻抗匹配。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱，接通電源線，并打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)以及高頻功率放大電路模塊開(kāi)關(guān)K10；2、將撥碼SW101狀態(tài)置為“100”，在FM-IN處輸入10.7MHz的載波信號(hào)（由高頻信號(hào)源提供），并在TX處觀察輸出波形，調(diào)節(jié)W1001，使輸出波形不失真且最大；3、從0開(kāi)始逐漸增加信號(hào)幅度，在Q1002的e極上觀察電流波形，直至出現(xiàn)失真為止；4、保持回路諧振在10.7MHz，并保持輸入信號(hào)幅度不變，改變負(fù)載RL（讓SW101分別撥成“001”，“010”，“100”，“011”，“110”，“111”），觀察Q1002的c極和TX在不同負(fù)載時(shí)的信號(hào)波形；5、用高頻毫伏表測(cè)量負(fù)載電阻上的電壓，改變負(fù)載電阻RL，記下相應(yīng)的電流ICO和電壓VL，并且計(jì)算當(dāng)RL=51Ω時(shí)的功率和效率；6、使RL=51Ω（SW101撥成“111”），用示波器觀察Q1002發(fā)射極e上的電流波形。改變輸入信號(hào)大小，觀察放大器三種狀態(tài)的電流波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、為什么諧振功率放大器能工作于丙類(lèi)，而電阻性負(fù)載功率放大器不能工作于丙類(lèi)？2、放大器工作于丙類(lèi)比工作于甲、乙類(lèi)有何優(yōu)點(diǎn)？為什么？丙類(lèi)工作的放大器適宜于放大哪些信號(hào)？3、觀察放大器的三種工作狀態(tài)，畫(huà)出放大器在三種不同負(fù)載時(shí)的電流波形；4、了解電路的負(fù)載特性，計(jì)算當(dāng)RL=51Ω和560Ω時(shí)，放大器的輸出功率和效率。繪出負(fù)載特性曲線；5、觀察放大器工作狀態(tài)與激勵(lì)信號(hào)幅度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)八平衡調(diào)幅電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解振幅調(diào)制的數(shù)學(xué)物理模型以及實(shí)現(xiàn)方法。2、了解模擬乘法器MC1496的工作原理；3、掌握利用乘法器實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)幅電路的原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、RC-GP-III實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)。2、20MHZ示波器一臺(tái)。三、實(shí)驗(yàn)原理（一）振幅調(diào)制的基本原理<一>調(diào)幅波的性質(zhì)：1、定義：用音頻（視頻）信號(hào)控制高頻（載波）的幅度從而達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪康摹Ｍǔ０岩纛l或視頻稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)，如語(yǔ)言、音樂(lè)、文字、圖像等。把高頻信號(hào)稱(chēng)為被調(diào)制信號(hào)或稱(chēng)為載波。2、調(diào)幅波的基本表達(dá)式和波形：為分析方便，設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的余弦波：uΩ=UΩcosΩt=UΩcos2πFt載頻信號(hào)：uc=Ucmcosωct=Ucmcos2πfct設(shè)它們的初相角為零，其波形圖如圖8-1所示。按以上定義：ucm(t)=Ucm+kaUΩcosΩt=Ucm(1+kaUΩcosΩt/Ucm)其中ma=kaUΩ/Uc稱(chēng)為調(diào)幅系數(shù)或調(diào)幅度。ma<=1它表示載頻振幅受音頻控制程度。ka——由電路決定的比例系數(shù)。則調(diào)幅波的高頻信號(hào)（已調(diào)波）表示成為：圖8-1幅度調(diào)制波形uc(t)=Ucm(t)cosωct=Ucm(1+macosΩt)cosωct其波形如圖8-1所示：由圖可見(jiàn)：調(diào)幅波也是一高頻振蕩，由于其幅度按音頻規(guī)律變化，所以它攜帶著調(diào)制信號(hào)信息。ma愈大其幅度變化亦愈大。通常ma<=1，ma>1為過(guò)調(diào)幅，此時(shí)波形失真，實(shí)際工作中很少利用。3、調(diào)幅波頻譜：一個(gè)電信號(hào)通常有兩種表示方法，即時(shí)域表示和頻域表示。由信號(hào)與系統(tǒng)課知時(shí)域法表示的是一種連續(xù)函數(shù)，而頻域法表示的是一種間斷函數(shù)。對(duì)以上調(diào)幅波表達(dá)式而言：uc(t)=Ucm(1+macosΩt)cosωct是連續(xù)函數(shù)，其波形亦是連續(xù)的。研究它的頻域表示——即研究每個(gè)頻率成份同其對(duì)應(yīng)的幅度關(guān)系，這種橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)幅度圖形叫頻譜圖。為此將uc(t)展開(kāi)：uc(t)=Ucm(1+macosΩt)cosωct=Ucmcosωct+(maUΩ/2)cos(ωc+Ω)t+(maUΩ/2)cos(ωc-Ω)t載頻上邊頻下邊頻依此式畫(huà)圖如圖8-2：圖8-2單音頻幅度調(diào)制頻譜=1\*romani）載頻含調(diào)制信號(hào)。=2\*romanii）兩邊頻對(duì)稱(chēng)分布在載頻兩邊，則其幅度相等，它們反應(yīng)了調(diào)制信號(hào)幅度大?。╩a=kaUΩ/Uc）。=3\*romaniii）邊頻頻率屬于高頻范圍，但它反應(yīng)了調(diào)制信號(hào)的高低。=4\*romaniv）由圖知單一頻率調(diào)幅波占有頻帶寬度為Bw=2F。=5\*romanv）若調(diào)制信號(hào)為多音頻調(diào)制則表達(dá)式為：uc(t)=Ucmcosωct+(UcmΣmai[cos(ωc+Ω)t+cos(ωc-Ω)t])/2則其頻譜圖如圖8-3所示：圖8-3多音頻幅度調(diào)制頻譜此時(shí)不叫上下邊頻而叫上下邊帶。從以上分析可知調(diào)幅的過(guò)程實(shí)際上是一頻譜搬移過(guò)程，將音頻信號(hào)由低端搬移到載頻兩邊。4、調(diào)幅波的功率關(guān)系：若uc(t)=Ucmcosωct+(maUΩ/2)cos(ωc+Ω)t+(maUΩ/2)cos(ωc-Ω)t在負(fù)載電阻RL上產(chǎn)生功率關(guān)系為：第一項(xiàng)：Pc=(Uc2/RL)/2稱(chēng)為載頻功率。第二項(xiàng)：P1=(maUc/2)2/2RL=ma2Uc2/8RL=Pc/4上邊頻第三項(xiàng)：P2=Pc/4下邊頻則在調(diào)制信號(hào)一周內(nèi)平均功率為：Pi=Pc+P1+P2=(1+ma2/2)Pc當(dāng)Ωt=0時(shí)，Ucm=(1+ma)Uc則最高點(diǎn)功率：Pcmax=(1+ma)2Uc2/2RL=(1+ma)2Pc當(dāng)Ωt=180o時(shí)，Ucm=(1-ma)Uc=Ucmin則最低點(diǎn)功率：Pcmin=(1-ma)2Uc2/2RL=(1-ma)2Pc由公式可知：=1\*romani）邊頻功率由ma大小決定。=2\*romanii）由式Pi=(1+ma2/2)Pc當(dāng)ma=1時(shí)，Pi=1.5Pc則Pc=1/1.5Pi=66.6%Pi即載頻功率為總功率的2/3，兩個(gè)邊頻功率最高為Pi/3。若ma=0.3，則Pc=(1+0.09/2)Pi=95.6%Pi即邊頻功率=4%Pi左右。說(shuō)明這種調(diào)制方式真正發(fā)送有用信號(hào)功率是很小的，在無(wú)線電廣播中廣泛應(yīng)用解調(diào)方便（因?yàn)檩d波被抑制）。由以上分析提出了另一種調(diào)幅方式，即雙邊帶調(diào)幅（DSB）和單邊帶調(diào)幅（SSB）信號(hào)。<二>雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅（DSB）：UDSB=AUΩUC=AUΩcosΩtUccosωct={AUΩUc[cos(ωc+Ω)t+cos(ωc-Ω)t]}/2顯然要完成以上功能可用一變法器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其方案如圖8-4：圖8-4DSB調(diào)制其波形圖、頻譜圖各如圖8-5：圖8-5DSB調(diào)制波形與頻譜圖由圖知：=1\*romani）雙邊帶調(diào)幅可省功率。=2\*romanii）和普通調(diào)幅波比較，在音頻一周內(nèi)有兩個(gè)最大值，二者相差180o。=3\*romaniii）因?yàn)檩d頻被抑制，所以解調(diào)時(shí)必須恢復(fù)載頻。單邊帶調(diào)幅（SSB）：由以上分析可見(jiàn)，從上式中抑制第一次載頻和第二次、第三次中的任一項(xiàng)即可得單邊帶信號(hào)。其表達(dá)式為：UcSSB=[AUΩmUcmcos(ωc+Ω)t]/2或UcSSB=[AUΩmUcmcos(ωc-Ω)t]/2若取上邊頻則其頻譜圖、波形圖如8-6：圖8-6SSB調(diào)制頻譜圖實(shí)現(xiàn)單邊帶方法如8-7：濾波法：圖8-7SSB調(diào)制（濾波法）相移法：若取上邊帶：因?yàn)閁SSBH=[AUΩUccos(ωc+Ω)t]/2=AUΩUc[cosωct*cosΩt-sinωct*sinΩt)]/2依據(jù)上式則可實(shí)現(xiàn)方案如圖8-8：圖8-8SSB調(diào)制（相移法）若取下邊帶信號(hào)則把其中減法器改為加法器即可。濾波法對(duì)濾波特性要求很高，而相移法較實(shí)用，但適用于固定頻率。因?yàn)橄嘁凭W(wǎng)絡(luò)參數(shù)必須隨著頻率的不同而改變。<三>實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制的基本原理：由以上分析可知：=1\*romani）調(diào)幅波是由載波和調(diào)制信號(hào)變換得來(lái)的，它的頻譜與原來(lái)的載頻和調(diào)制信號(hào)不同，且產(chǎn)生了新的頻率成份ωc+Ω及ωc-Ω。=2\*romanii）既然有新的頻率成份產(chǎn)生，說(shuō)明只有非線性電路和線性時(shí)變電路來(lái)實(shí)現(xiàn)才能產(chǎn)生新的頻率成份，實(shí)現(xiàn)頻率變換，當(dāng)然同時(shí)也產(chǎn)生了其他無(wú)用頻率成份。它必須諧振回路取出有用頻率成份。=3\*romaniii）根據(jù)以上原理通常采用的非線性器件有二極管、三極管和集成模擬乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)幅分為：低電平調(diào)幅：?jiǎn)芜厧д{(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅高電平調(diào)幅：基極調(diào)幅和集電極調(diào)幅根據(jù)輸入信號(hào)的大小可分為：小信號(hào)調(diào)幅：工作于特性曲線彎曲部分。大信號(hào)調(diào)幅：工作于特性曲線折線部分。振幅調(diào)制電路主要有乘法調(diào)制電路、低電平振幅調(diào)制電路與高電平振幅調(diào)制電路。1）模擬乘法器調(diào)制電路。乘法器調(diào)制電路是指用乘法器來(lái)完成振幅調(diào)制。模擬乘法器是利用非線性器件完成兩個(gè)模擬信號(hào)的相成運(yùn)算，數(shù)字乘法器是利用數(shù)字邏輯器件完成兩個(gè)數(shù)字信號(hào)的相乘運(yùn)算。在此，模擬振幅調(diào)制電路所用到的為模擬乘法器。集成模擬乘法器是一種模擬集成電路，它是以差分放大器為基礎(chǔ)構(gòu)成的信號(hào)相乘電路。在本次實(shí)驗(yàn)中即用集成模擬乘法器MC1496完成振幅調(diào)制。2）低電平振幅調(diào)制電路。低電平振幅調(diào)制電路主要有單二極管開(kāi)關(guān)狀態(tài)調(diào)幅電路、二極管平衡調(diào)幅電路與二極管環(huán)形電路等。3）高電平振幅調(diào)制電路。高電平振幅調(diào)制電路主要有基極調(diào)幅電路與集電極調(diào)幅電路等。在本實(shí)驗(yàn)中采用模擬乘法器MC1496所構(gòu)成的電路進(jìn)行調(diào)制。（二）MC1496基本原理集成模擬乘法器MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳如圖8-9所示。(a)內(nèi)部電路(b)引腳圖圖8-9MC1496的內(nèi)部電路及引腳圖MC1496是雙平衡四象限模擬乘法器。內(nèi)部由雙差分放大器，單差分放大器以及激勵(lì)、偏置等電路組成。引腳8與10接輸入電壓，1與4接另一輸入電壓，輸出電壓從引腳6與12輸出。引腳2與3外接電阻RE，對(duì)差分放大器VT5、VT6產(chǎn)生串聯(lián)電流負(fù)反饋，以擴(kuò)展輸入電壓的線性動(dòng)態(tài)范圍。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電）或接地端（單電源供電），引腳5外接電阻R5，用來(lái)調(diào)節(jié)偏置電流I5及鏡像電流I0的值。MC1496靜態(tài)工作點(diǎn)由外接元件確定。集成模擬乘法器MC1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和封裝見(jiàn)實(shí)驗(yàn)十部分。MC1496是完成兩個(gè)模擬量相乘的電子器件。在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，均可視為兩個(gè)信號(hào)相乘或包含相乘的過(guò)程。采用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡(jiǎn)單的多，而且性能優(yōu)越。所以目前在無(wú)線通信、廣播電視等方面應(yīng)用