高頻小信號調(diào)諧放大器實驗報告

1、高頻小信號調(diào)諧放大器實驗報告 高頻小信號調(diào)諧放大器實驗 一、實驗?zāi)康?1. 掌握小信號調(diào)諧放大器的基本工作原理； 2. 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； 3. 了解高頻小信號放大器動態(tài)范圍的測試方法； 二、實驗儀器與設(shè)備 高頻電子線路綜合實驗箱； 掃頻儀； 高頻信號發(fā)生器； 雙蹤示波器 三、實驗原理 （一）單調(diào)諧放大器 +12c13104j1w4100kt2c14?t3+12c23104w3100kt1c2104th2th7j6th1j4c5104r2210kc1?tp3q13dg6j5th6c11104r2315kc12?q23dg6r154.7kc1510ptp6

2、r415kr5470c6104r16470c19104圖1-1（a） 單調(diào)諧小信號放大 圖1-1（b）雙調(diào)諧小信號放大 小信號諧振放大器是通信機接收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。其實驗單元電路如圖1-1所示。該電路由晶體管q1、選頻回路t1二部分組成。它不僅對高頻小信號放大，而且還有一定的選頻作用。本實驗中輸入信號的頻率fs12mhz。基極偏置電阻ra1、r4和射極電阻r5決定晶體管的靜態(tài)工作點?？勺冸娮鑧3改變基極偏置電阻將改變晶體管的靜態(tài)工作點，從而可以改變放大器的增益。 表征高頻小信號調(diào)諧放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)av0，放大器的通頻帶b

3、w及選擇性（通常用矩形系數(shù)kr0.1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1-1所示電路（也是以下各項指標(biāo)所對應(yīng)電路），f0的表達式為 f0?12?lc? 式中，l為調(diào)諧回路電感線圈的電感量； av av0 0.7 c為調(diào)諧回路的總電容，c的表達式為 ? bw 0.1 22?c?p1coe?p2cie c? fl f0 fh 2f0.1 圖1-2 諧振曲線 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)；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

4、為測量儀器，用掃頻儀測出電路的 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 av0?p1p2yfev0?p1p2yfe ?22vig?p1goe?p2gie?g式中，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rl兩端的電壓v0及輸入信號vi的大小，則電壓放大倍數(shù)av

5、0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(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)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 = fo/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 av0?bw?yfe2?c? 上式說明，當(dāng)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

6、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vs不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)av0。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1-2所示。 可得： bw?fh?fl?2?f0.7 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

7、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)kv0.1時來表示，如圖1-2所示的諧振曲線，矩形系數(shù)kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 av0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 kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 = 2f0.1/bw 上式表明，矩形系數(shù)kv0.1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)kv0.1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?？梢酝ㄟ^測量調(diào)

8、諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)kv0.1。 （二）雙調(diào)諧放大器 雙調(diào)諧放大器具有頻帶較寬、選擇性較好的優(yōu)點。雙調(diào)諧回路諧振放大器是將單調(diào)諧回路放大器的單調(diào)諧回路該用雙調(diào)諧回路。其原理基本相同。 1.電壓增益為 av02. 通頻帶 v0?p1p2yfe ?vi2gbw = 2f0.7 = 3.選擇性矩形系數(shù) 2fo/ql kv0.1 = 2f0.1/ 2f0.7 =4100?1 四、實驗步驟 （一）單調(diào)諧小信號放大器單元電路實驗 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、打開小信號調(diào)諧放大器的電源開關(guān)，并觀察工作指示燈是否點亮，紅燈為

9、+12v電源指示燈，綠燈為-12v電源指示燈。(以后實驗步驟中不再強調(diào)打開實驗?zāi)K電源開關(guān)步驟) 3、按下信號源、頻率計和2號板的電源開關(guān)，此時開關(guān)下方的工作指示燈點亮。 4、調(diào)節(jié)信號源“rf幅度”和“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，使輸入端口“rf1”和“rf2”輸出頻率為10.7mhz的高頻信號。將信號輸入到2號板的j4口。在th1處觀察信號峰峰值約為60mv左右。 5、調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點： 6、調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振在輸入信號的頻率點上： 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)節(jié)中周磁芯使示波器上的信號幅度最大，此時放大器即被調(diào)諧到輸入信號的

10、頻率點上。 7、測量電壓增益av0 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av0即為輸出信號與輸入信號的幅度之比。 8、測量放大器的頻率特性（通頻特性） 有兩種方式：（1）用頻率特性測試儀直接測量；（2）用點頻法來測量。 本實驗中采用點頻法測量：用高頻信號發(fā)射器作信號源，調(diào)節(jié)信號頻率，用示波器來測量各個頻率點的輸出信號幅度，最終描繪出通頻帶特性。具體方法如下： 先找到諧振頻率點，然后調(diào)節(jié)放大器輸入信號的頻率，輸出信號的幅度會變小，每當(dāng)幅度下降10%時，觀測示波器上的輸出信號波形，依次記錄他/它所對應(yīng)的信號頻率，同時測出此時的輸入

11、信號幅度和輸出信號幅度，填入表格： 下降幅度信號頻率f/mhz輸入幅度ui/mv輸出幅度uo/v|uo/ui|10.472000.964.870.372320.381.6401041.0610.1960.772400.461.9210.161020.969.450.972320.562.4120.261160.847.440.172360.662.830.361300.765.8430.272280.763.3340.481360.664.8520.372160.884.0750.681540.563.63 五、實驗注意事項 在調(diào)節(jié)諧振回路的磁芯時，要用小型無感性的起子，緩慢進行調(diào)節(jié)，用力不可過大，以免損壞磁芯。 六、實驗總結(jié)及心得體會 小信號調(diào)諧放大器廣泛用作高頻和中頻放大器，特別是用在通信接收端的前端電路，其主要目的就是實現(xiàn)對高頻小信號進行放大。高頻小信號放大器按頻譜寬度分為窄帶放大器和寬帶放大器；