2022年实验1--小信号调谐放大器实验.docx

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1、精品学习资源试验一高频小信号调谐放大器试验一、试验目的1. 把握小信号调谐放大器的基本工作原理；2. 把握谐振放大器电压增益、通频带、挑选性的定义、测试及运算；3. 明白高频小信号放大器动态范畴的测试方法；二、试验原理图 1-1 单调谐小信号放大小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或柔弱信号的线性放大；其试验单元电路如图1-1 所示；该电路由晶体管Q1、选频回路 T 1 二部分组成；它不仅对高频小信号进行放大，而且仍有肯定的选频作用；本试验中输入信号的频率f S 12MHz ；基极偏置电阻W 3、R22、R4 和射极电阻R5 打算晶体管的静态工作点；可变电阻 W 3 转

2、变基极偏置电阻将转变晶体管的静态工作点，从而可以转变放大器的增益；表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0 ，谐振电压放大倍数Av0，放大器的通频带 BW 及挑选性通常用矩形系数放大器各项性能指标及测量方法如下：K 来表示等；1.谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f 0 称为放大器的谐振频率， 对于图 1-1 所示电路也是以下各项指标所对应电路， f0 的表达式为f021LC式中， L 为调谐回路电感线圈的电感量；欢迎下载精品学习资源C 为调谐回路的总电容，C 的表达式为欢迎下载精品学习资源1oeCCP 2C22P Cie欢迎下载精品学习资源式中， Coe 为晶体管的输出电

3、容； Cie 为晶体管的输入电容； P1 为初级线圈抽头系数； P2 为次级线圈抽头系数；谐振频率 f 0 的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T 的磁芯，使电压谐振曲线的峰值显现在规定的谐振频率点f0；2. 电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时， 所对应的电压放大倍数A V0 称为调谐放大器的电压放大倍数； A V0 的表达式为欢迎下载精品学习资源v0AV 0vp1 p2 y fegp 2 gp1 p2 y fep 2 gG欢迎下载精品学习资源i1oe2ie式中， g 为谐振回路谐振时的总电导；要留意的是yfe 本身也是一个复数，所以谐振时输出电压 V 0 与输

4、入电压 V i 相位差不是 180o 而是为 180o+fe；A V0 的测量方法是： 在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1 中输出信号 V 0 及输入信号 V i 的大小，就电压放大倍数A V0 由下式运算：A V0 = V 0 / V i或A V0 = 20 lg V 0 /V i dB3. 通频带由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时， 放大器的电压放大倍数下降， 习惯上称电压放大倍数A V 下降到谐振电压放大倍数A V0 的倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW ，其表达式为BW = 2 f = f 0/QL式中， QL 为谐振回路的有载品质因数；分析说明

5、，放大器的谐振电压放大倍数A V0 与通频带 BW 的关系为y feAV 0BW2 C上式说明，当晶体管选定即yfe 确定，且回路总电容 C 为定值时，谐振电压放大倍数A V0 与通频带 BW 的乘积为一常数； 这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相欢迎下载精品学习资源同的；通频带 BW的测量方法 ：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带；测量方法可以是扫频 法，也可以是逐点法； 逐点法的测量步骤是： 先调谐放大器的谐振回路使其谐振，登记此时的谐振频率 f0 及电压放大倍数A V0 然后转变高频信号发生器的频率 保持其输出电压V S 不变，并BWf Lf 0Av AV 0f H欢迎下载精

6、品学习资源测出对应的电压放大倍数A V0 ；由于回路失谐后电压放大倍数下降， 所以放大器的谐振曲线如图1-2 所示；2 f图 1-2 谐振曲线欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源可得：BWf Hf L2 f0 .7欢迎下载精品学习资源通频带越宽放大器的电压放大倍数越小；要想得到肯定宽度的通频宽，同时又能提高 放大器的电压增益， 除了选用 yfe 较大的晶体管外， 仍应尽量减小调谐回路的总电容量C；假如放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的柔弱信号，就可减小通频带， 尽量提高放大器的增益；4. 挑选性矩形系数调谐放大器的挑选性可用谐振曲线的矩形系数K 时来表示， 如图 1-2 所示的谐

7、振曲线， 矩形系数K 为电压放大倍数下降到A V0 时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707A V0 时对应的频率偏移之比，即K = 2 f0.1/ 2 f = 2 f0.1/BW上式说明，矩形系数K 越小，谐振曲线的外形越接近矩形，挑选性越好，反之亦然；一般单级调谐放大器的挑选性较差矩形系数K 远大于 1，为提高放大器的挑选性，通常采纳多级单调谐回路的谐振放大器；测量方法 ：可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数K；三、试验步骤一调 整静态工作点，并进行电路调谐1. 依据电路原理图熟识试验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件详细指出 ；2. 按下面框图图

8、1-3所示搭建好测试电路；欢迎下载精品学习资源高频信号源RF2RFIN频率计欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源RF1小信号谐振放大器示波器欢迎下载精品学习资源图 1-3高频小信号调谐放大器测试连接框图注：图中符号表示高频连接线3. 打开小信号调谐放大器的电源开关，并观看工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯； 以后试验步骤中不再强调打开试验模块电源开关步骤4. 调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号时用万用表直流电压测量档测量电阻 R4 两端的电压即 V BQ和 R5 两端的电压即 V EQ，调整可调电阻 W 3，使 V eQ，登记此时的 V BQ 、V

9、 EQ，并运算出此时的 IEQV EQ /R5 R5=470 ；5. 按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮；6. 调剂信号源“ RF 幅度”和“频率调剂”旋钮，使输出端口“ RF1”和“ RF2”输出频率为 12MHz 的高频信号；将信号输入到 2 号板的 J4 口；在 TH1 处观看信号峰 -峰值约为 100mV 以上；7. 调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即 TH2 上，调剂示波器直到能观看到输出信号的波形， 再调剂中周磁芯使示波器上的信号幅度最大， 此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上；二 测量电压增益 A v

10、0在调谐放大器对输入信号已经谐振的情形下，用示波器探头在 TH1 和 TH2 分别观测输入和输出信号的幅度大小，就 A v0 即为输出信号与输入信号幅度之比；欢迎下载精品学习资源Auo201g UOUi dBdB UO= UO max 欢迎下载精品学习资源三 测量放大器通频带对放大器通频带的测量有两种方式：其一是用频率特性测试仪即扫频仪直接测量；其二就是用点频法来测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描画出通频带特性，详细方法如下：通过调剂放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率邻近变化以20KHz或500KHz为步进间隔来变化 ，并用示波器观测各频率点

11、的输出信号的幅度，然后就可以在如下的“幅度频率”坐标轴上标示出放大器的通频带特性； 谐振曲线 【技巧】 输出电压 UO 直接用示波器测量，也可用毫伏表测但读数可能不稳固；可适当调剂输入电压Vi ，使 Uomax 值为一整数，这样U omax、U omax、U omax 等值就比较好读数，带来的误差削减； 保持输入电压Vi 不变，调剂输入信号频率从 f o 开头，先往高于当调剂到输出电压UOomax 时，通过计数器“读出并记录”相应频率fo 的方向变化 ；f；连续调剂频率微调，当满意“ fH ”栏中；Uo 等于其他电压值时，读出并记录对应的频率f0.X H ；记录数据于表 1 的留意 ： Uom

12、ax、Uomax、Uomax 等几个点可能测不出，需要细心； 仍旧保持 Vi 不变，调剂输入信号频率重新从f o 开头，往低于f O 的方向变化 ；当调剂到输出电压U Oomax 时，通过计数器“读出并记录”相应频率fL；连续调剂频率微调，当满意“ fL ”栏中；U o 等于其他电压值时，读出并记录对应的频率f0.X L ；记录数据于表 1 的欢迎下载精品学习资源表 1数据记录项目输出UOVf频率 fH kHzU OmaxOmaxOmaxOmaxOmaxOmaxOmaxOmaxf offffffffL kHzffffffff H：表示ff O，f L ：表示 ff O；空列为对应的电压，即峰-

13、峰值表 2fOKHz U iUoAUOff2 fff2f有关运算Kr 0.1四测量放大器的挑选性描述放大器挑选性的的最主要的一个指标就是矩形系数，这里用Kr0.1 和 Kr0.01 来表示：2K r 0.12f 0.01fK r 0.010.722f 0.01f0.7Ui=UiP-P =V 输入的电压峰 -峰值欢迎下载精品学习资源式中，2为放大器的通频带；f0.72和 2ff0.1分别为相对放大倍数下降至0.10.01欢迎下载精品学习资源和 0.01 处的带宽；用第三步中的方法，我们就可以测出2f 0.7 、 2f0.1 和 2f的0.01欢迎下载精品学习资源大小，从而得到K r 0.1 和

14、K的值r 0.01欢迎下载精品学习资源留意：对高频电路而言，随着频率上升，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在 理论运算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在肯定的偏差；另外，为了使测试结果精确，应使仪器的接地尽可能良好；依据表 1，进行有关运算并填入表2：欢迎下载精品学习资源1 电压增益：Auo201g U OU idBUO=U O max 欢迎下载精品学习资源2 通频带 3dB 带宽 为： BW2f 0 . 7f 0. 7 Hf 0 . 7 L =欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3 放大器的矩形系数为：K r 0.12f0 .1 / 2f 0.7 f 0.1 Hf 0 .1L / f0 .7 Hf 0.7 L .欢迎下载精品学习资源四、试验报告要求1. 整理试验数据，并画出幅频特性；2. 对试验结果进行分析或总结；五、试验仪器1、高频试验箱1 台2、双踪示波器1 台3、万用表1 块六、摸索题1. 如何判定并联谐振回路处于谐振状态？2. 引起放大器自激的主要因素有哪些？3. 如何提高谐振放放大器的稳固电压增益？欢迎下载