大連理工大學高頻電子線路實驗報告.

1、大連理工大學本科實驗報告課程名稱： 高頻電子線路實驗 學院（系）： 電信學部 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子1301 學 號： 201383022 學生姓名： 陳冠謀 年 月 日大連理工大學實驗報告學院（系）：信息與通信工程學院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子1301姓名：陳冠謀 學號：201383022 組：實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績：高頻小信號調諧放大器一、 實驗目的和要求實驗目的：1. 學習高頻小信號諧振放大器的工程設計方法，比較工程應用與理論實際的區(qū)別2. 掌握諧振回路的調諧方法（改變可變電容、中周等參數(shù)），掌握放大器某些技術指標的測試方法（熟練使用實驗

2、儀器）3. 了解部分接入電路的形式與作用4. 掌握調諧放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算5. 掌握信號源內阻及負載對調諧回路Q 值的影響6. 掌握高頻小信號放大器動態(tài)范圍的測試方法實驗要求：1. 工作頻率f=16.455MHz2. 輸入信號Vi200V（為便于示波器觀察，調試時輸入電壓可用10mV）3. 1K負載時，諧振點的電壓放大倍數(shù)A_v020dB，不超過35dB4. 1K負載時，同頻帶B_W1MHz5. 1K負載時，矩形系數(shù)K_r0.1106. 電源電壓Vcc=12V7. 放大器工作點連續(xù)可調（工作電流I_EQ=18mA）二、實驗內容和原理圖 1-1 高頻小信號諧振放大器1

3、. 部分接入原因：晶體管的輸入阻抗和輸出阻抗中的電阻部分都較小，若直接接入負載諧振回路，會降低諧振回路的Q 值；晶體管工作時會受溫度等影響，參數(shù)不穩(wěn)定，且有分布電容、寄生電容，并存在密勒效應（反相放大電路中，輸入與輸出之間的分布電容或寄生電容由于放大器的放大作用，等效到輸入端），會改變諧振頻率（因為等效容值變化且不穩(wěn)定）。原理：采用晶體管到諧振電路的部分接入，晶體管集電極通過P1=N1/N的線圈部分接入諧振電路。一方面，晶體管輸出電阻等效到諧振回路P1=N1N（增為1P12倍）,另一方面，晶體管輸出電容、寄生電容、分布電容等效到諧振回路C=(N1N)2C0。減小晶體管對諧振回路Q 值以及諧振頻

4、率的影響。采用負載到諧振電路的部分接入，負載RL通過P2=N2N的變壓器耦合到諧振回路中，等效RL=RLP22（增為1P22倍），等效輸出電容（減為P22倍）。減小負載對諧振回路的影響。2. 晶體管及其工作點由于輸入信號的頻率高達16.455MHz，選擇高頻低噪聲管SS9014。作為第一級，使NPN 型晶體管工作在A 類狀態(tài)，對小信號線性放大。Rb1、Rb2、Rw對Vcc 分壓，為晶體管提供靜態(tài)工作點，Rw可調使放大器工作點連續(xù)可調。Ce為高頻旁路電容，將晶體管發(fā)射極交流接地，增大電壓增益，隔直通交保持Re的作用。Re引入串聯(lián)電流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。C1是耦合電容，將信源信號耦合到晶體管放

5、大器輸入端，隔直流通交流（前級輸出端直流電壓和后繼輸入端直流電壓往往不等，直接連接會改變靜態(tài)工作點，加耦合電容使兩級的直流偏置電路相互獨立，降低設計難度）。3. 負載采用C2、L1構成的諧振回路作為負載，嚴格篩選頻率為16.455MHz的信號進行放大，使其他頻率的信號衰減。后級RL通過P2=N2N的變壓器耦合到諧振回路。4. 電源濾波C3、C4、L2構成型網絡，減小電源波動，去除雜頻干擾。三、 實驗主要儀器設備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟1.最終實驗電路：2.測試方法調測并驗證所設計的放大器滿足預定的指標要求。先調節(jié)電位器確定靜態(tài)工作點，然后用掃頻儀外頻標法調測放大器的幅頻特性曲線

6、，調節(jié)中周使諧振點在16.455MHz，然后測出諧振頻f0、3dB帶寬2f0.7 和2f0.1，計算出矩形系數(shù)；用信號發(fā)生器和示波器測量放大器增益。單級測試輸入小信號16.455MHz，Vpp=10mV。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理電路接1k 負載，當輸入信號Vpp=10mV時，輸出大概為100Vpp，放大14倍。工作點：Ve=2.597V增益22dB，符合設計要求高頻小信號放大電路輸出波形六、問題與建議一剛開始高頻小信號放大器增益太小，不能達到設計要求。后來發(fā)現(xiàn)之所以不能達到增益要求：一是工作點的選取可能不大對；二是諧振頻率不大對。后來通過調節(jié)電位器改變靜態(tài)工作點，調節(jié)中周使電路諧振在16.455

7、MHz，達到了增益要求。大連理工大學實驗報告學院（系）：信息與通信工程學院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子1301姓名：陳冠謀 學號：201383022 組：_實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績：本地振蕩器設計一、 實驗目的和要求實驗目的：1、掌握晶體振蕩器的設計方法2、掌握準確測量振蕩頻率的方法（例如用掃頻儀測量）3、通過實驗研究電路性能實驗要求：1、震蕩頻率fLO14MHz2、振蕩器工作點連續(xù)可調，調節(jié)范圍:0.5mAIE8mA3、反饋元件可更換4、電源電壓Vcc=12V5、1K負載上輸出電壓波形目測不失真，VLOPP800mV二、實驗內容和原理晶體振蕩電路有兩種類型，即并

8、聯(lián)型和串聯(lián)型，分別如下圖所示。在串聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q短路器的作用；而在并聯(lián)晶體振蕩電路中，晶體起著高Q電感器的作用。克拉潑型西勒型考察上圖串聯(lián)型晶體振蕩器，在串聯(lián)諧振頻率點上，串聯(lián)在反饋支路上的高Q石英諧振器近乎短路，此時，它實際上就是一個考畢茲振蕩器。因此，設計串聯(lián)晶體振蕩電路，就是設計一個振蕩頻率接近晶體標稱頻率的LC振蕩器，振蕩回路的L、C元件值很容易由振蕩頻率來確定。此外，串聯(lián)晶體振蕩電路的調節(jié)非常方便，可先將晶體用短路線代替，將三點式振蕩電路調諧在晶體的串聯(lián)諧振頻率點附近，然后拿走短路線將晶體接入電路即可。設計容易、調節(jié)方便是選擇串聯(lián)型晶體振蕩電路的主要原因?？死瓭婋娐坊?/p>

9、西勒電路性能較好，為聯(lián)機著想，本實驗要求選用這兩種電路形式之一，其設計關鍵是工作點和反饋系數(shù)。（1）初始參數(shù)設計：參考SS9014 的特性，取Ic=2mA ，SS9014C的最小b=200 ,Ib=Ic/b=10uA，可達到20dB 以上的電壓增益分別取Rb2=20 kW ,Rb1=70 kW （實際用100k的滑動變阻器代替）設置靜態(tài)工作點Veq=2V,則Re=Veq/Ieq=1 kW，=5 由于設計本真頻率為13.433MHz,故本部分電路中使用13.433MHz石英晶體，由于，由于實驗室提供L=3，故電路等效=47pF,又為了使，取，取耦合電容三、實驗主要儀器設備示波器四、操作方法與實驗

10、步驟測試方法：調測并驗證所設計的振蕩器滿足預定的指標要求。先調節(jié)電位器確定靜態(tài)工作點，振蕩頻率用頻率計在中周變壓器次級測量，精度要求kHz 量級，用示波器觀察波形并記錄幅值。實驗電路圖：五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1）調測并驗證所設計的振蕩器滿足預定的指標要求。（1）諧振頻率14.03MHz。（2）調節(jié)電位器，振蕩器工作點0.54mAIE800mv，故滿足設計要求。2）在調節(jié)電位器的過程中，我發(fā)現(xiàn)，當Vce1v左右時電路能起振，并且隨著IEQ的增大，振蕩幅度先增大后減小，振蕩頻率逐漸減小，而負載電阻越大，振蕩幅度越大，但振蕩頻率基本不變。本振輸出波形六、 問題與建議在本模塊的調試過程中，剛開始調試時

11、電路并沒有產生振蕩，反復檢查電路沒有查出原因。在反復檢查三極管靜態(tài)工作點，反復調整電阻的過程中發(fā)現(xiàn)是基極、集電極、發(fā)射機電阻阻值過大造成電流不足，無法起振。因此，我將集電極電阻改為2.5K，發(fā)射極電阻改為350，基極與電源之間定值電阻改為20K。改動之后，電路可以進行正常振蕩，調整中周，使振蕩頻率調諧在14MHz。大連理工大學實驗報告學院（系）：信息與通信工程學院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子1301姓名：陳冠謀 學號：201383022 組：_實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績：晶體管混頻器設計一、實驗目的和要求實驗目的：1. 掌握混頻的概念；2. 掌握晶體管混頻電路的工程

12、設計方法；3. 通過實驗研究電路性能。實驗要求： (1) 輸入信號頻率fRF=16.455MHz，本振信號頻率fLO=14MHz左右，中頻頻率fI=2.455MHz左右(fI=fLO-fRF)。(2) 電源電壓VCC=12V。. (3) 混頻器工作點連續(xù)可調。(4) 混頻增益5dB，為方便用示波器測量，可和中頻放大器級聯(lián)后一起測。(5) 中頻放大器采用諧振放大器，中心頻率fI，帶寬，在1k負載上諧振點電壓放大倍數(shù)。(6) 混頻輸出經放大后波形目測無失真。二、實驗內容和原理按照晶體管組態(tài)和本地振蕩電壓v_LO (t)注入點的不同，有四種基本電路形式，如圖所示。其中，圖(a)和圖(b)是共發(fā)射極電

13、路，輸入信號電壓v_RF (t)均從基極輸入，而本振電壓外v_LO (t)的注入不同，圖(a)所示電路是從基極注入，而圖(b)所示電路是從發(fā)射極注入。圖(c)和圖(d)所亦是共基極電路，輸入信號電壓v_RF (t)均從發(fā)射極輸入，但本振電壓則分別從發(fā)射極和基極注入。這些電路的共同特點是，不管本振電壓注入方式如何，實際上輸入信號v_LO (t)和本振信號v_LO (t)都是加在基極和發(fā)射極之間的，并且利用三極管轉移特性的非線性實現(xiàn)頻率的變換。由于信號接入方式不同，上述各電路有著各自的優(yōu)缺點，對于圖5(a)所示的基極輸入、基極注入型電路，需要的本振功率較小，但輸入信號和本振信號會相互影響，有可能產

14、生頻率牽引效應；圖5(b)電路，由于是基極輸入、發(fā)射極注入型，輸入信號和本振信號相互影響小，不易產生頻率牽引，但要求輸入的本振功率大，不過通常所需功率也不是很大，本振電路完全可以供給。圖5(c)和圖5(d)所示的共基型混頻電路，與共發(fā)射極型的混頻器相比，在工作頻率不高時變頻增益較低，一般較少應用。一個典型的三極管混頻電路如右圖所示，采用上圖(b)的電路形式。圖中本振信號的耦合電容C3一般比較大，倘若采用如上圖(a)所示的基極注入型電路，則將本振信號耦合到基極的耦合電容必須取得很小。三、實驗主要儀器設備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟(1)測試方法調測并驗證所設計的混頻器和中頻放大器滿足

15、預定的指標要求。調測時先輸入一個中頻信號將混頻輸出的LC 回路調諧在中頻上，并把中頻放大器調好，然后級聯(lián)起來調混頻器。尋找混頻器最佳工作點IEQ(OPT)。調節(jié)混頻器工作點（IEQ在0.21mA 間變化），找出中頻信號最大不失真輸出所對應的IEQ(OPT)并測出的LC 帶通的3dB 帶寬；如果BW50kHz，則需在并聯(lián)回路上并一電阻，展寬通帶。用示波器觀察中頻信號幅度時，可將信號經過中頻放大后再觀察。(2)實驗電路圖五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理(1)輸入信號頻率fRF= 16.455MHz，本振信號頻率fLO=14.03MHz (IEQ=IEQ(OPT)時)，中頻頻率fI=2.452MHz 。(2）

16、基極輸入100mvpp,輸出136mvpp,實驗測得混頻增益2.7dB。六、問題與建議實驗過程中發(fā)現(xiàn)混頻器輸出諧波太多，波形不穩(wěn)，后來調節(jié)中周使混頻器諧振回路諧振在中頻上，發(fā)現(xiàn)波形變好，雜波明顯減少。大連理工大學實驗報告學院（系）：信息與通信工程學院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子1301姓名：陳冠謀 學號：201383022 組：_實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績：中頻放大器設計一、實驗目的與要求1. 通過實驗研究電路性能實驗要求：1.中頻放大器采用諧振放大器，中心頻率f_I，帶寬BW200K,在1K負載上諧振點電壓放大倍數(shù)A_VO25dB2.混頻輸出經放大后波形目測無失真

17、二、實驗內容和原理中頻放大器電路形式與高頻小信號協(xié)調放大器相同，設計時可參考。所不同的是被放大信號的載波頻率不同，中頻放大器要求放大的是載頻較低的中頻信號，因此其并聯(lián)諧振回路必須調諧在中頻頻率上。中頻放大電路參數(shù)選擇三、實驗主要儀器設備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟測試方法：調測并驗證所設計的混頻器和中頻放大器滿足預定的指標要求。調測時先輸入一個中頻信號將混頻輸出的LC 回路調諧在中頻上，并把中頻放大器調好，然后級聯(lián)起來調混頻器。尋找混頻器最佳工作點IEQ(OPT)。調節(jié)混頻器工作點（IEQ 在0.21mA 間變化），找出中頻信號最大不失真輸出所對應的IEQ(OPT)并測出的LC 帶

18、通的3dB 帶寬；如果BW50kHz，則需在并聯(lián)回路上并一電阻，展寬通帶。用示波器觀察中頻信號幅度時，可將信號經過中頻放大后再觀察。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1） 測得中頻放大器基極輸入140mvpp時,輸出2.40vpp,放大17倍，中放增益24.60dB，符合設計要求。2）調節(jié)中周，將中頻放大器能調諧在中頻上時，輸出波形諧波少，波形基本無失真，符合設計要求。中頻放大器輸出波形六、問題與建議在進行本級調試過程中，我用信號發(fā)生器產生2.455MHz的調頻波輸入到中頻放大器的輸入端，用示波器監(jiān)視輸出端，調整電路的靜態(tài)工作點以及中周電感，使回路正常工作。然后與混頻器進行級聯(lián)，發(fā)現(xiàn)盡管混頻器輸出波形諧波

19、明顯，但經過中頻放大器的放大、選頻作用后，中放的輸出呈現(xiàn)出比較純凈的調頻波。大連理工大學實驗報告學院（系）：信息與通信工程學院 專業(yè)：電子信息工程 班級：電子1301姓名：陳冠謀 學號：201383022 組：_實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績：正交鑒頻器設計一、 實驗目的和要求 實驗目的：(1) 加深對相乘器工作原理的認識。(2) 掌握正交鑒頻器的工程設計方法。(3) 掌握用頻率特性測試儀調測移相網絡和鑒頻特性曲線的方法。實驗要求： (1) 90移相網絡相移可調。(2) 乘法器兩輸入端設置直流平衡調節(jié)電路。(3) S曲線零點位于上、下峰點基本對稱，線性范圍大于。(4) 鑒頻

20、器能正確解調以下調頻波，且輸出波形目測無失真。調頻波中心頻率： (具體值由所設計確定的本振頻率決定)；幅度：；調制信號頻率：1KHZ；頻偏：3KHZ。(5) 電源電壓，Vee=-8V 。二、實驗內容和原理根據(jù)工作原理，正交鑒頻器主要由完成頻-相轉換功能的線性網絡(移相網絡)、鑒相器和低通濾波器組成。然后將輸出低頻信號輸出到有源音箱，進行監(jiān)聽。(1) 線性相移網絡本實驗采用如圖所示的最常用的頻-相轉換網絡，使用MC1496模擬乘法器芯片作鑒相器，為得到過原點的正弦鑒相特性，要求鑒相器的兩個輸入信號正交，因此，位于乘法器輸入端的移相網絡必須完成兩個功能，一是頻-相轉換，即將輸入調頻波轉換成調相-調

21、頻波，使對的相位差與輸入信號的頻偏成正比；二是在輸入調頻波的中心頻率點上，輸出信號與輸入信號是正交的，即該網絡在的中心頻率點上必須移相90。實驗時只需將圖所示的回路調諧在輸入調頻波的中心頻率上即可實現(xiàn)正交。(2) 鑒相器本實驗用MC1496模擬乘法器芯片作鑒相器，用雙電源供電+12V和8V。正常工作時MC1496各個引腳的直流工作電壓大致如表所示：引腳1234568101214電壓/V-2.2-2.9-2.9-2.2-6.88.75.95.98.7-8由于芯片1、4輸入端輸入阻抗高，移相網絡接在1、4輸入端，為避免偏置對移相網絡的有載Q值帶來大的影響，1、4腳上偏置電阻不能太小(一般為幾k)。

22、芯片2、3腳之間的反饋電阻可用于調節(jié)相乘器增益，這里電阻值不宜太大，否則鑒頻輸出太小。其值可根據(jù)實際情況選取。MC1496的引腳圖如下所示：(3) 低頻放大器和低通濾波低頻放大采用LM741接成差分放大器的形式，將MC1496的雙端輸出變成單端輸出，然后和RC濾波網絡相連，如圖所示。為避免乘法器和低頻放大器的直流工作點互相影響，建議兩者之間采用交流耦合，運放電源采用，電壓由LM7808三端穩(wěn)壓器產生。低通濾波采用簡單的一階RC濾波，根據(jù)調頻波調制信號的最高頻率確定濾波器截止頻率，由上式計算RC的值，C的取值要求對高頻信號近于短路，對調制信號近于開路。(4) 電源穩(wěn)壓塊的應用實驗室提供的是雙路電

23、源，當電路需要兩種以上電源電壓時，可用穩(wěn)壓器變換電壓。如本實驗MC1496的電源電壓為+12V、8V，LM741的電源電壓為+8V、8V，即鑒頻器需要三種電源電壓：+12V、+ 8V、8V，故本實驗需用三端穩(wěn)壓器LM7808將+ 12V變換到+8V，其基本應用電路如圖所示。圖中的作用是消除輸入連線較長時其電感效應引起的自激振蕩，減小波紋電壓；的作用是消除電路高頻噪聲。三、實驗主要儀器設備示波器，函數(shù)發(fā)生器四、操作方法與實驗步驟(1)測試方法調測并驗證所設計的鑒頻器滿足預定的指標要求。先測試、調整芯片電源引腳、MC1496各引腳靜態(tài)工作點。調相乘器兩個輸入端直流平衡；調移相網絡相移90；掃頻儀射

24、頻輸出信號不宜過大，一般要經30dB 衰減。輸入信號改為調頻波，16.455MHz，10mVpp，頻偏范圍1kHz-50kHz。(2)實驗電路圖五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理1）調測并驗證所設計的鑒頻器滿足預定的指標要求。（1）輸入10mVpp,頻偏20KHz時，調制信號頻率110KHZ變化時，能不失真的解調。（2）頻偏20KHz，調制信號頻率1KHZ時，輸入最小5mVpp，仍能不失真解調。（3）輸入10mVpp，調制信號頻率1KHZ時，頻偏1KHz35KHz變化時，仍能不失真解調。MC1496各引腳實測電壓引腳1234568101214電壓/V-2.273-2.993-2.983-2.257-6.878.885.996.008.79-8.08調制信號頻率f=1kHz輸入FM波不同頻偏時對應的輸出電壓峰峰值：頻偏/kHzUpp/V頻偏/kHzUpp/V10.1181.520.19191.630.26201.6440.35211.750.44221.860.5231.970.6241.9680.725290.78262.1100.84272.2110.96282.3121.04292.38131.16302.5141.2312.56151.24322.66161.38332.7171.44342.8幾種不同情況下的鑒頻輸出波形：頻偏20KHz，調制信號頻率1KHZ，輸入