實驗單調諧回路諧振放大器

實驗1單調諧回路諧振放大器—、實驗準備1．做本實驗時應具備地知識點：放大器靜態(tài)工作點LC并聯(lián)諧振回路單調諧放大器幅頻特性2．做本實驗時所用到地儀器：單調諧回路諧振放大器模塊雙蹤示波器萬用表頻率計高頻信號源二、實驗目地1．熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)；2．掌握單調諧回路諧振放大器地基本工作原理；熟悉放大器靜態(tài)工作點地測量方法；4．熟悉放大器靜態(tài)工作點和集電極負載對單調諧放大器幅頻特性 <包括電壓增益、通頻帶、Q值）地影響；5．掌握測量放大器幅頻特性地方法 .三、實驗內容1．用萬用表測量晶體管各點 <對地）電壓 VB、VE、VC,并計算放大器靜態(tài)工作點；2．用示波器測量單調諧放大器地幅頻特性；3．用示波器觀察靜態(tài)工作點對單調諧放大器幅頻特性地影響；4．用示波器觀察集電極負載對單調諧放大器幅頻特性地影響 .四、基本原理1．單調諧回路諧振放大器原理小信號諧振放大器是通信接收機地前端電路 ,主要用于高頻小信號或微弱信號地線性放大和選頻.單調諧回路諧振放大器原理電路如圖 1-1所示.圖中,RB1、RB2、RE用以保證晶體管工作于放大區(qū)域 ,從而放大器工作于甲類 .CE是RE地旁路電容,CB、CC是輸入、輸出耦合電容,L、C是諧振回路,RC是集電極<交流）電阻,它決定了回路Q值、帶寬.為了減輕晶體管集電極電阻對回路Q值地影響,采用了部分回路接入方式.b5E2RGbCAPEcCcLRc OUTRb1 CIN

CbQRb2 Re Ce圖1-1 單調諧回路放大器原理電路1L01+12V11R91C021C081K021W011T011R31C21C041R11TP011R61C061Q02190181P011R101C011Q019018輸入1R21R81K1R41C03圖1-2 單調諧回路諧振放大器實驗電路圖

1D01LED1TP0211C071P02輸出GND112．單調諧回路諧振放大器實驗電路單調諧回路諧振放大器實驗電路如圖 1-2所示.其基本部分與圖 1-1相同.圖中,1C2用來調諧,1K02用以改變集電極電阻 ,以觀察集電極負載變化對諧振回路 <包括電壓增益、帶寬、Q值）地影響.1W01用以改變基極偏置電壓 ,以觀察放大器靜態(tài)工作點變化對諧振回路 <包括電壓增益、帶寬、Q值）地影響.1Q02為射極跟隨器,主要用于提高帶負載能力.p1EanqFDPw五、實驗步驟1．實驗準備<1）插裝好單調諧回路諧振放大器模塊 ,接通實驗箱上電源開關 ,按下模塊上開關 1K01.<2）接通電源,此時電源指示燈亮 .2．單調諧回路諧振放大器幅頻特性測量測量幅頻特性通常有兩種方法 ,即掃頻法和點測法 .掃頻法簡單直觀 ,可直接觀察到單調諧放大特性曲線 ,但需要掃頻儀.點測法采用示波器進行測試 ,即保持輸入信號幅度不變 ,改變輸入信號地頻率 ,測出與頻率相對應地單調諧回路揩振放大器地輸出電壓幅度 ,然后畫出頻率與幅度地關系曲線 ,該曲線即為單調諧回路諧振放大器地幅頻特性 .DXDiTa9E3d<1）掃頻法,即用掃頻儀直接測量放大器地幅頻特性曲線 .用掃頻儀測出地單調諧放大器幅頻特性曲線如下圖：圖1-3 掃頻儀測量地幅頻特性<2）點測發(fā),其步驟如下：①1K02置“off

“位,

即斷開集電極電阻

1R3,調整1W01使1Q01地基極直流電壓為

2.5V左右<用三用表直流電壓檔測量

1R1下端）

,這樣放大器工作于放大狀態(tài)

.

高頻信號源輸出連接到單調諧放大器地輸入端

<1P01）.示波器

CH1接放大器地輸入端

1TP01,示波器

CH2接單調諧放大器地輸出端

1TP02,調整高頻信號源頻率為

6.3MHZ <用頻率計測量）

,高頻信號源輸出幅度<峰-峰值）為200mv<示波器CH1監(jiān)測）.調整單調諧放大器地電容1C2,使放大器地輸出為最大值<示波器CH2監(jiān)測）.此時回路諧振于6.3MHZ.比較此時輸入輸出幅度大小,并算出放大倍數.RTCrpUDGiT②按照表1-2改變高頻信號源地頻率<用頻率計測量）,保持高頻信號源輸出幅度為200mv<示波器CH1監(jiān)視）,從示波器CH2上讀出與頻率相對應地單調諧放大器地電壓幅值,并把數據填入表1-2.5PCzVD7HxA表1-2輸入信號頻率5.45.55.65.75.85.96.06.16.26.36.46.56.66.76.86.97.07.1f(MHZ>輸出電壓幅值U(mv>③以橫軸為頻率 ,縱軸為電壓幅值 ,按照表1-2,畫出單調諧放大器地幅頻特性曲線 .3．觀察靜態(tài)工作點對單調諧放大器幅頻特性地影響 .順時針調整 1W01<此時1W01阻值增大） ,使1Q01基極直流電壓為 1.5V,從而改變靜態(tài)工作點.

按照上述幅頻特性地測量方法

,測出幅頻特性曲線

.

逆時針調整

1W01<此時

1W01阻值減?。?使1Q01基極直流電壓為

5V,重新測出幅頻特性曲線

.可以發(fā)現：當

1W01加大時

,由于ICQ減小,幅頻特性幅值會減小

,同時曲線變“瘦”

<帶寬減?。?；而當

1W01減小時

,由于ICQ加大,幅頻特性幅值會加大 ,同時曲線變“胖” <帶寬加大）.jLBHrnAILg用掃頻儀測出不同工作點時地特性曲線 ,如下圖：1Q01基極直流電壓為 1.5V時掃頻曲線1Q01基極直流電壓為 5V時掃頻曲線4．觀察集電極負載對單調諧放大器幅頻特性地影響當放大器工作于放大狀態(tài)下,按照上述幅頻特性地測量方法測出接通與不接通1R3地幅頻特性曲線.可以發(fā)現：當不接1R3時,集電極負載增大,幅頻特性幅值加大,曲線變“瘦”,Q值增高,帶寬減小.而當接通1R3時,幅頻特性幅值減小,曲線變“胖”,Q值降低,帶寬加大.xHAQX74J0X用掃頻儀測出接通與不接通 1R3地幅頻特性曲線 ,如下圖：不接1R3時地幅頻特性曲線接 1R3時地幅頻特性曲線六、實驗報告要求1．對實驗數據進行分析 ,說明靜態(tài)工作點變化對單調諧放大器幅頻特性地影響 ,并畫出相應地幅頻特性 .2．對實驗數據進行分析 ,說明集電極負載變化對單調諧放大器幅頻特性地影響 ,并畫出相應地幅頻特性 .3．總結由本實驗所獲得地體會 .實驗3電容三點式LC振蕩器一、實驗準備1．做本實驗時應具備地知識點：三點式LC振蕩器西勒和克拉潑電路電源電壓、耦合電容、反饋系數、等效 Q值對振蕩器工作地影響2．做本實驗時所用到地儀器：LC振蕩器模塊雙蹤示波器萬用表二、實驗目地1．熟悉電子元器件和高頻電子線路實驗系統(tǒng)；2．掌握電容三點式LC振蕩電路地基本原理,熟悉其各元件功能；3．熟悉靜態(tài)工作點、耦合電容、反饋系數、等效Q值對振蕩器振蕩幅度和頻率地影響；4．熟悉負載變化對振蕩器振蕩幅度地影響 .三、實驗電路基本原理概述ＬＣ振蕩器實質上是滿足振蕩條件地正反饋放大器.ＬＣ振蕩器是指振蕩回路是由ＬＣ元件組成地 .從交流等效電路可知：由ＬＣ振蕩回路引出三個端子 ,分別接振蕩管地三個電極,而構成反饋式自激振蕩器 ,因而又稱為三點式振蕩器 .如果反饋電壓取自分壓電感 ,則稱為電感反饋ＬＣ振蕩器或電感三點式振蕩器；如果反饋電壓取自分壓電容 ,則稱為電容反饋ＬＣ振蕩器或電容三點式振蕩器 .LDAYtRyKfE在幾種基本高頻振蕩回路中 ,電容反饋ＬＣ振蕩器具有較好地振蕩波形和穩(wěn)定度 ,電路形式簡單,適于在較高地頻段工作 ,尤其是以晶體管極間分布電容構成反饋支路時其振蕩頻率可高達幾百ＭＨＺ～ＧＨＺ .Zzz6ZB2LtkＬＣ振蕩器地起振條件一個振蕩器能否起振,主要取決于振蕩電路自激振蕩地兩個基本條件,即：振幅起振平衡條件和相位平衡條件 .3.LC振蕩器地頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度表示：在一定時間或一定溫度、電壓等變化范圍內振蕩頻率地相對變化程度,常用表達式：

f０／f０來表示

<f０為所選擇地測試頻率；

f０為振蕩頻率地頻率誤差,

f０＝f０２－f０１；f０２和f０１為不同時刻地

f０）,頻率相對變化量越小

,表明振蕩頻率地穩(wěn)定度越高

.由于振蕩回路地元件是決定頻率地主要因素

,所以要提高頻率穩(wěn)定度

,就要設法提高振蕩回路地標準性

,除了采用高穩(wěn)定和高

Q值地回路電容和電感外

,其振蕩管可以采用部分接入

,以減小晶體管極間電容和分布電容對振蕩回路地影響

,還可采用負溫度系數元件實現溫度補償 .dvzfvkwMI14.LC振蕩器地調整和參數選擇以實驗采用改進型電容三點振蕩電路 <西勒電路）為例 ,交流等效電路如圖 3-1所示.C3BGC1CLRC2圖3-1 電容三點式LC振蕩器交流等效電路(1>靜態(tài)工作點地調整合理選擇振蕩管地靜態(tài)工作點 ,對振蕩器工作地穩(wěn)定性及波形地好壞 ,有一定地影響,偏置電路一般采用分壓式電路 .rqyn14ZNXI當振蕩器穩(wěn)定工作時 ,振蕩管工作在非線性狀態(tài) ,通常是依靠晶體管本身地非線性實現穩(wěn)幅.若選擇晶體管進入飽和區(qū)來實現穩(wěn)幅 ,則將使振蕩回路地等效 Q值降低,輸出波形變差,頻率穩(wěn)定度降低 .因此,一般在小功率振蕩器中總是使靜態(tài)工作點遠離飽和區(qū) ,靠近截止區(qū).EmxvxOtOco<2）振蕩頻率f地計算1f=2L(ccT)式中C為C、C和C地串聯(lián)值,因C<300p）>>C(75p>,C2(1000P>>>C(75p>,故C≈C,所T123133T3以,振蕩頻率主要由L、C和C3決定.SixE2yXPq5(3>反饋系數F地選擇C1F=C2反饋系數F不宜過大或過小,一般經驗數據F≈0.1～0.5,本實驗取F=3000.310005.克拉潑和西勒振蕩電路圖3-2為串聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路——克拉潑振蕩電路.圖3-3為并聯(lián)改進型電容三點式振蕩電路——西勒振蕩電路.VCCVCCRb1RCRb1RCC3C1LC1CbReCbRb2ReCRb2C2CC2圖3-2 克拉潑振蕩電路 圖3-3 西勒振蕩電路6．電容三點式 LC振蕩器實驗電路電容三點式LC振蕩器實驗電路如圖 3-4所示.圖中3K05打到“S”位置<左側）時3TP0113U0131+5VVinDNG3C1423R083C13 3C15 3W013C043C103R073R03S3K05A3L013R01P3R053C11S3K05B3Q013C02P220P3R023K013K023K033K043W023C013R043C033C063C073C083C09

+12V13R093D013TP023Q0213C12 3P01OUT輸出1000PR0610GND11圖3-4LC振蕩器實驗電路為改進型克拉潑振蕩電路 ,打到“P”位置<右側）時,為改進型西勒振蕩電路 .3K01、3K02、3K03、3K04控制回路電容地變化 .調整3W01可改變振蕩器三極管地電源電壓 .3Q02為射極跟隨器 .3TP02為輸出測量點 ,3TP01為振蕩器直流電壓測量點 .3W02用來改變輸出幅度.6ewMyirQFL四、實驗內容1．用示波器觀察振蕩器輸出波形 ,測量振蕩器電壓峰—峰值 VP-P,并以頻率計測量振蕩頻率.2．測量振蕩器地幅頻特性 .3．測量電源電壓變化對振蕩器頻率地影響 .五、實驗步驟．實驗準備插裝好LC振蕩器模塊,按下開關3K1接通電源,即可開始實驗 .2．西勒振蕩電路幅頻特性地測量示波器接3TP02,頻率計接振蕩器輸出口 3P01.電位器3W02反時針調到底 ,使輸出最大.開關3K05撥至右側,此時振蕩電路為西勒電路 .3K01、3K02、3K03、3K04分別控制3C06<10P）、3C07<50P）、3C08<100P）、3C09<200P）是否接入電路,開關往上撥為接通,往下?lián)転閿嚅_.四個開關接通地不同組合,可以控制電容地變化.例如3K01、3K02往上撥,其接入電路地電容為10P+50P=60P.按照表3-1電容地變化測出與電容相對應地振蕩頻率和輸出電壓<峰一峰值VP-P）,并將測量結果記于表中 .kavU42VRUs表3-1電容C<pf）1050100150200250300350振蕩頻率f(MHZ>輸出電壓VP-P(v>注：如果在開關轉換過程中使振蕩器停振無輸出 ,可調整3W01,使之恢復振蕩 .．克拉潑振蕩電路幅頻特性地測量將開關3K05撥至左側,振蕩電路轉換為克拉潑電路.按照上述方法,測出振蕩頻率和輸出電壓,并將測量結果記于表3-1中.y6v3ALoS89．波段覆蓋系數地測量波段覆蓋即調諧振蕩器地頻率范圍,此范圍地大小,通常以波段覆蓋系數K表示：fmaxfmin測量方法：根據測量地幅頻特性 ,以輸出電壓最大點地頻率為基準 ,即為一邊界頻率 ,再找出輸出電壓下降至 1處地頻率,即為另一邊界頻率 ,如圖3-5、圖3-6所示,再由公式求2出K.M2ub6vSTnPVV110.50.50f0ffminfmaxfminfmax圖3-5圖3-6．測量電源電壓變化對振蕩器頻率地影響分別將開關3K05打至左測<S）和右側<P）位置,改變電源電壓 EC,測出不同EC下地振蕩頻率.并將測量結果記于表 3-2中.0YujCfmUCw其方法是：頻率計接振蕩器輸出 3P01,電位器3W02反時計調到底 ,選定回路電容為 50P.即3K02往上撥.用三用表直流電壓檔測 3TP01測量點電壓,按照表3-2給出地電壓值 Ec,調整3W01電位器,分別測出與電壓相對應地頻率 .表中△f為改變Ec時振蕩頻率地偏移 ,假定Ec=10.5V時,△f=0,則△f=f-f 10.5V.eUts8ZQVRd表3-2E<V）10.59.58.57.56.55.5C串聯(lián)F(MHZ><S）f(KHZ>EC<V）10.59.58.57.56.55.5并聯(lián)F(MHZ><P）f(KHZ>．8.8MHZ頻率地調整在用各個模塊構成無線收、發(fā)系統(tǒng)時,需要用到LC振蕩器模塊,作為接收系統(tǒng)中地本振信號.此時振蕩頻率需要 8.8MHZ左右,如何得到 8.8MHZ左右地頻率 ,其方法如下：sQsAEJkW5T<1）振蕩電路為西勒電路時<3K05往右）,3K01、3K02、3K03、3K04四個開關全部往下?lián)?此時輸出地振蕩頻率為8.8MHZ左右.如果頻率高于8.8MHZ,可將3K01往上撥,這樣頻率可以降低.如果頻率有誤差,可調整3W01電位器.GMsIasNXkA<2）振蕩電路為克拉潑電路時<3K05往左）,3K02、3K04接通<往上撥）,此時輸出振蕩頻率為8.8MHz左右.如果頻率相差太大,可調整四個開關地位置.TIrRGchYzg六、實驗報告1．根據測試數據 ,分別繪制西勒振蕩器 ,克拉潑振蕩器地幅頻特性曲線 ,并進行分析比較.2．根據測試數據,計算頻率穩(wěn)定度,分別繪制克拉潑振蕩器、西勒振蕩器地—ECf0曲線.3．對實驗中出現地問題進行分析判斷 .4．總結由本實驗所獲提地體會 .實驗6 集成乘法器混頻器實驗一、實驗準備1．做本實驗時應具備地知識點：混頻地概念MC1496模擬相乘器用模擬乘法器實現混頻做本實驗時所用到地儀器：集成乘法器混頻模塊LC振蕩與射隨放大模塊高頻信號源雙蹤示波器二、實驗目地了解集成混頻器地工作原理,掌握用MC1496來實現混頻地方法；了解混頻器地寄生干擾.三、實驗內容用示波器觀察輸入輸出波形；用頻率計測量混頻器輸入輸出頻率；用示波器觀察輸入波形為調幅波時地輸出波形.四、基本原理混頻器地功能是將載波為

fs<

高頻）地已調波信號不失真地變換為另一載頻

fi

<固定中頻）地已調波信號

,而保持原調制規(guī)律不變

.例如在調幅廣播接收機中

,混頻器將中心頻率為

535-1605KHZ地已調波信號變?yōu)橹行念l率為

465KHZ地中頻已調波信號

.此外,混頻器還廣泛用于需要進行頻率變換地電子系統(tǒng)及儀器中 ,如頻率合成器 ,外差頻率計等 .混頻器地電路模型如圖 6-1所示.7EqZcWLZNXUS帶通濾波器Ui非線性器件UL本地振蕩器圖6-1 混頻器電路模型混頻器常用地非線性器件有二極管、三極管、場效應管和乘法器 .本振用于產生一個等幅地高頻信號

,并與輸入信號

Us經混頻器后所產生地差頻信號經帶通濾波器濾出

.目前,高質量地通信接收機廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對管平衡調制器構成地混頻器

,而在一般接收機

<例如廣播收音機）中

,為了簡化電路

,還是采用簡單地三極管混頻器

,本實驗采用集成模擬相乘器作混頻電路實驗

.lzq7IGf02E圖

6-2

是用

MC1496構成地混頻器

,本振電壓

UL(

頻率為(8.8MHZ>從乘法器地一個輸入端<10

腳）輸入

,信號電壓

Vs(頻率為

6.3MHZ>從乘法器地另一個輸入端

<1

腳）輸入

,混頻后地中頻

(Fi=F

L-Fs>信號由乘法器地輸出端

<6

腳）輸出

.輸出端地帶通濾波器必須調諧在中頻

Fi

上,本實驗地中頻為

Fi=FL-Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ.zvpgeqJ1hk為了實現混頻功能

,混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)

,而作用在混頻器上地除了輸入信號電壓

Us和本振電壓

UL外,不可避免地還存在干擾和噪聲

.它們之間任意兩者都有可能產生組合頻率

,這些組合頻率如果等于或接近中頻

,將與輸入信號一起通過中頻放大器、解調器

,對輸出級產生干擾

,影響輸入信號地接收

.