實(shí)驗(yàn)1單調(diào)諧回路諧振放大器_圖文

1、實(shí)驗(yàn)1 單調(diào)諧回路諧振放大器、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具備的知識(shí)點(diǎn):放大器靜態(tài)工作點(diǎn)LC并聯(lián)諧振回路單調(diào)諧放大器幅頻特性2.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)所用到的儀器:單調(diào)諧回路諧振放大器模塊雙蹤示波器萬用表頻率計(jì)高頻信號(hào)源二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉電子元器件和高頻電子線路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);2.掌握單調(diào)諧回路諧振放大器的基本工作原理;3. 熟悉放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量方法;4.熟悉放大器靜態(tài)工作點(diǎn)和集電極負(fù)載對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性(包括電壓增益、通頻帶、Q值的影響;5.掌握測量放大器幅頻特性的方法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用萬用表測量晶體管各點(diǎn)(對(duì)地電壓VB、VE、VC,并計(jì)算放大器靜態(tài)工作點(diǎn);2.用示波器測量單調(diào)諧放大器的幅頻特性;3

2、.用示波器觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響;4.用示波器觀察集電極負(fù)載對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響。四、基本原理1.單調(diào)諧回路諧振放大器原理小信號(hào)諧振放大器是通信接收機(jī)的前端電路,主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線性放大和選頻。單調(diào)諧回路諧振放大器原理電路如圖1-1所示。圖中,R B1、R B2、R E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。C E是R E的旁路電容,C B、C C是輸入、輸出耦合電容,L、C是諧振回路,R C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(duì)回路Q值的影響,采用了部分回路接入方式。 圖1-1 單調(diào)諧回路放大器原理電路 圖

3、1-2 單調(diào)諧回路諧振放大器實(shí)驗(yàn)電路圖第 3 頁共 17 頁2.單調(diào)諧回路諧振放大器實(shí)驗(yàn)電路單調(diào)諧回路諧振放大器實(shí)驗(yàn)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(diào)諧,1K02用以改變集電極電阻,以觀察集電極負(fù)載變化對(duì)諧振回路(包括電壓增益、帶寬、Q值的影響。1W01用以改變基極偏置電壓,以觀察放大器靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)諧振回路(包括電壓增益、帶寬、Q值的影響。1Q02為射極跟隨器,主要用于提高帶負(fù)載能力。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(1插裝好單調(diào)諧回路諧振放大器模塊,接通實(shí)驗(yàn)箱上電源開關(guān),按下模塊上開關(guān)1K01。(2接通電源,此時(shí)電源指示燈亮。2.單調(diào)諧回路諧振放大器幅頻特性測量測量

4、幅頻特性通常有兩種方法,即掃頻法和點(diǎn)測法。掃頻法簡單直觀,可直接觀察到單調(diào)諧放大特性曲線,但需要掃頻儀。點(diǎn)測法采用示波器進(jìn)行測試,即保持輸入信號(hào)幅度不變,改變輸入信號(hào)的頻率,測出與頻率相對(duì)應(yīng)的單調(diào)諧回路揩振放大器的輸出電壓幅度,然后畫出頻率與幅度的關(guān)系曲線,該曲線即為單調(diào)諧回路諧振放大器的幅頻特性。(1掃頻法,即用掃頻儀直接測量放大器的幅頻特性曲線。用掃頻儀測出的單調(diào)諧放大器幅頻特性曲線如下圖: 圖1-3 掃頻儀測量的幅頻特性(2點(diǎn)測發(fā),其步驟如下: 1K02置“off“位,即斷開集電極電阻1R3,調(diào)整1W01使1Q01的基極直流電壓為2.5V 左右(用三用表直流電壓檔測量1R1下端,這樣放大

5、器工作于放大狀態(tài)。高頻信號(hào)源輸出連接到單調(diào)諧放大器的輸入端(1P01。示波器CH1接放大器的輸入端1TP01,示波器CH2接單調(diào)諧放大器的輸出端1TP02,調(diào)整高頻信號(hào)源頻率為6.3MHZ (用頻率計(jì)測量,高頻信號(hào)源輸出幅度(峰-峰值為200mv(示波器CH1監(jiān)測。調(diào)整單調(diào)諧放大器的電容1C2,使放大器的輸出為最大值(示波器CH2監(jiān)測。此時(shí)回路諧振于6.3MHZ。比較此時(shí)輸入輸出幅度大小,并算出放大倍數(shù)。按照表1-2改變高頻信號(hào)源的頻率(用頻率計(jì)測量,保持高頻信號(hào)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(duì)應(yīng)的單調(diào)諧放大器的電壓幅值,并把數(shù)據(jù)填入表1-2。表1-2

6、以橫軸為頻率,縱軸為電壓幅值,按照表1-2,畫出單調(diào)諧放大器的幅頻特性曲線。3.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響。順時(shí)針調(diào)整1W01(此時(shí)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(diǎn)。按照上述幅頻特性的測量方法,測出幅頻特性曲線。逆時(shí)針調(diào)整1W01(此時(shí)1W01阻值減小,使1Q01基極直流電壓為5V,重新測出幅頻特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn):當(dāng)1W01加大時(shí),由于I CQ減小,幅頻特性幅值會(huì)減小,同時(shí)曲線變“瘦”(帶寬減小;而當(dāng)1W01減小時(shí),由于I CQ加大,幅頻特性幅值會(huì)加大,同時(shí)曲線變“胖”(帶寬加大。用掃頻儀測出不同工作點(diǎn)時(shí)的特性曲線,如下圖: 1Q01基極直

7、流電壓為1.5V時(shí)掃頻曲線1Q01基極直流電壓為5V時(shí)掃頻曲線4.觀察集電極負(fù)載對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響當(dāng)放大器工作于放大狀態(tài)下,按照上述幅頻特性的測量方法測出接通與不接通1R3的幅頻特性曲線?？梢园l(fā)現(xiàn):當(dāng)不接1R3時(shí),集電極負(fù)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(dāng)接通1R3時(shí),幅頻特性幅值減小,曲線變“胖”,Q值降低,帶寬加大。用掃頻儀測出接通與不接通1R3的幅頻特性曲線,如下圖: 不接1R3時(shí)的幅頻特性曲線接1R3時(shí)的幅頻特性曲線六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,說明靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響,并畫出相應(yīng)的幅頻特性。2.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分

8、析,說明集電極負(fù)載變化對(duì)單調(diào)諧放大器幅頻特性的影響,并畫出相應(yīng)的幅頻特性。3.總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲得的體會(huì)。實(shí)驗(yàn)3 電容三點(diǎn)式LC振蕩器一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具備的知識(shí)點(diǎn):三點(diǎn)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(shù)、等效Q值對(duì)振蕩器工作的影響2.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)所用到的儀器:LC振蕩器模塊雙蹤示波器萬用表二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉電子元器件和高頻電子線路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);2.掌握電容三點(diǎn)式LC振蕩電路的基本原理,熟悉其各元件功能;3.熟悉靜態(tài)工作點(diǎn)、耦合電容、反饋系數(shù)、等效Q值對(duì)振蕩器振蕩幅度和頻率的影響;4.熟悉負(fù)載變化對(duì)振蕩器振蕩幅度的影響。三、實(shí)驗(yàn)電路基本原理1.概述LC振蕩器實(shí)質(zhì)上是滿

9、足振蕩條件的正反饋放大器。LC振蕩器是指振蕩回路是由L C元件組成的。從交流等效電路可知:由LC振蕩回路引出三個(gè)端子,分別接振蕩管的三個(gè)電極,而構(gòu)成反饋式自激振蕩器,因而又稱為三點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)式振蕩器。在幾種基本高頻振蕩回路中,電容反饋LC振蕩器具有較好的振蕩波形和穩(wěn)定度,電路形式簡單,適于在較高的頻段工作,尤其是以晶體管極間分布電容構(gòu)成反饋支路時(shí)其振蕩頻率可高達(dá)幾百M(fèi)HZGHZ。2.LC振蕩器的起振條件一個(gè)振蕩器能否起振,主要取決于振蕩電路自激振蕩的兩個(gè)基本條件,即

10、:振幅起振平衡條件和相位平衡條件。3.LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度表示:在一定時(shí)間或一定溫度、電壓等變化范圍內(nèi)振蕩頻率的相對(duì)變化程度,常用表達(dá)式:f0/f0來表示(f0為所選擇的測試頻率;f0為振蕩頻率的頻率誤差,f0=f02-f01;f02和f01為不同時(shí)刻的f0,頻率相對(duì)變化量越小,表明振蕩頻率的穩(wěn)定度越高。由于振蕩回路的元件是決定頻率的主要因素,所以要提高頻率穩(wěn)定度,就要設(shè)法提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性,除了采用高穩(wěn)定和高Q值的回路電容和電感外,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(duì)振蕩回路的影響,還可采用負(fù)溫度系數(shù)元件實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。4.LC振蕩器的調(diào)整和參數(shù)選擇以實(shí)驗(yàn)采

11、用改進(jìn)型電容三點(diǎn)振蕩電路(西勒電路為例,交流等效電路如圖3-1所示。 圖3-1 電容三點(diǎn)式LC振蕩器交流等效電路(1靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整合理選擇振蕩管的靜態(tài)工作點(diǎn),對(duì)振蕩器工作的穩(wěn)定性及波形的好壞,有一定的影響,偏置電路一般采用分壓式電路。當(dāng)振蕩器穩(wěn)定工作時(shí),振蕩管工作在非線性狀態(tài),通常是依靠晶體管本身的非線性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅。若選擇晶體管進(jìn)入飽和區(qū)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)幅,則將使振蕩回路的等效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(diǎn)遠(yuǎn)離飽和區(qū),靠近截止區(qū)。(2振蕩頻率f 的計(jì)算 f=(21T c c L +式中C T 為C 1、C 2和C 3的串聯(lián)值,因C 1(300p &

12、gt;>C 3(75p,C 2(1000P>>C 3(75p,故C T C 3,所以,振蕩頻率主要由L 、C 和C 3決定。(3 反饋系數(shù)F 的選擇 F=21C C 反饋系數(shù)F 不宜過大或過小,一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)F 0.10.5,本實(shí)驗(yàn)取F=3.01000300= 5.克拉潑和西勒振蕩電路圖3-2為串聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路克拉潑振蕩電路。 圖3-3為并聯(lián)改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路西勒振蕩電路。 C bCb圖3-2 克拉潑振蕩電路 圖3-3 西勒振蕩電路6.電容三點(diǎn)式LC 振蕩器實(shí)驗(yàn)電路電容三點(diǎn)式LC 振蕩器實(shí)驗(yàn)電路如圖3-4所示。圖中3K05打到“S ”位置(左側(cè)時(shí)3C01OUT

13、輸出圖3-4 LC振蕩器實(shí)驗(yàn)電路第 10 頁共 17 頁 為改進(jìn)型克拉潑振蕩電路,打到“P”位置(右側(cè)時(shí),為改進(jìn)型西勒振蕩電路。3K01、3K02、3K03、3K04控制回路電容的變化。調(diào)整3W01可改變振蕩器三極管的電源電壓。3Q02為射極跟隨器。3TP02為輸出測量點(diǎn),3TP01為振蕩器直流電壓測量點(diǎn)。3W02用來改變輸出幅度。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)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V P-P,并以頻率計(jì)測量振蕩頻率。2.測量振蕩器的幅頻特性。3.測量電源電壓變化對(duì)振蕩器頻率的影響。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備插裝好LC振蕩器模塊,按下開關(guān)3K1接通電源,即可開始實(shí)驗(yàn)。2.西勒振蕩電路

14、幅頻特性的測量示波器接3TP02,頻率計(jì)接振蕩器輸出口3P01。電位器3W02反時(shí)針調(diào)到底,使輸出最大。開關(guān)3K05撥至右側(cè),此時(shí)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(guān)往上撥為接通,往下?lián)転閿嚅_。四個(gè)開關(guān)接通的不同組合,可以控制電容的變化。例如3K01、3K02往上撥,其接入電路的電容為10P+50P=60P。按照表3-1電容的變化測出與電容相對(duì)應(yīng)的振蕩頻率和輸出電壓(峰一峰值V P-P,并將測量結(jié)果記于表中。表3-1 注:如果在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中使振蕩器停振無輸出,可調(diào)整3W

15、01,使之恢復(fù)振蕩。 3.克拉潑振蕩電路幅頻特性的測量將開關(guān)3K05撥至左側(cè),振蕩電路轉(zhuǎn)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(jié)果記于表3-1中。 4.波段覆蓋系數(shù)的測量波段覆蓋即調(diào)諧振蕩器的頻率范圍,此范圍的大小,通常以波段覆蓋系數(shù)K 表示:minmaxf f K測量方法:根據(jù)測量的幅頻特性,以輸出電壓最大點(diǎn)的頻率為基準(zhǔn),即為一邊界頻率,再找出輸出電壓下降至21處的頻率,即為另一邊界頻率,如圖3-5、圖3-6所示,再由公式求出K 。 10fV10.5fVf min圖3-5 圖3-65.測量電源電壓變化對(duì)振蕩器頻率的影響分別將開關(guān)3K05打至左測(S 和右側(cè)(P 位置,

16、改變電源電壓E C ,測出不同E C 下的振蕩頻率。并將測量結(jié)果記于表3-2中。其方法是:頻率計(jì)接振蕩器輸出3P01,電位器3W02反時(shí)計(jì)調(diào)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(diǎn)電壓,按照表3-2給出的電壓值Ec ,調(diào)整3W01電位器,分別測出與電壓相對(duì)應(yīng)的頻率。表中f 為改變Ec 時(shí)振蕩頻率的偏移,假定Ec=10.5V 時(shí) ,f=0,則f=f-f 10.5V 。表3-2 6.8.8MHZ 頻率的調(diào)整在用各個(gè)模塊構(gòu)成無線收、發(fā)系統(tǒng)時(shí),需要用到LC 振蕩器模塊,作為接收系統(tǒng)中的本振信號(hào)。此時(shí)振蕩頻率需要8.8MHZ 左右,如何得到8.8MHZ 左右的

17、頻率,其方法如下:(1振蕩電路為西勒電路時(shí)(3K05往右,3K01、3K02、3K03、3K04四個(gè)開關(guān)全部往下?lián)?此時(shí)輸出的振蕩頻率為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(diào)整3W01電位器。(2振蕩電路為克拉潑電路時(shí)(3K05往左,3K02、3K04接通(往上撥,此時(shí)輸出振蕩頻率為8.8MHz 左右。如果頻率相差太大,可調(diào)整四個(gè)開關(guān)的位置。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.根據(jù)測試數(shù)據(jù),分別繪制西勒振蕩器,克拉潑振蕩器的幅頻特性曲線,并進(jìn)行分析比較。2.根據(jù)測試數(shù)據(jù),計(jì)算頻率穩(wěn)定度,分別繪制克拉潑振蕩器、西勒振蕩器的C E f f0曲線。3.

18、對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析判斷。4.總結(jié)由本實(shí)驗(yàn)所獲提的體會(huì)。實(shí)驗(yàn)6 集成乘法器混頻器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具備的知識(shí)點(diǎn):混頻的概念MC1496模擬相乘器用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)混頻2.做本實(shí)驗(yàn)時(shí)所用到的儀器:集成乘法器混頻模塊LC振蕩與射隨放大模塊高頻信號(hào)源雙蹤示波器二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解集成混頻器的工作原理,掌握用MC1496來實(shí)現(xiàn)混頻的方法;2. 了解混頻器的寄生干擾。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用示波器觀察輸入輸出波形;2. 用頻率計(jì)測量混頻器輸入輸出頻率;3. 用示波器觀察輸入波形為調(diào)幅波時(shí)的輸出波形。四、基本原理混頻器的功能是將載波為fs(高頻的已調(diào)波信號(hào)不失真地變換為另一載頻f i(固定

19、中頻的已調(diào)波信號(hào),而保持原調(diào)制規(guī)律不變。例如在調(diào)幅廣播接收機(jī)中,混頻器將中心頻率為535-1605KHZ的已調(diào)波信號(hào)變?yōu)橹行念l率為465KHZ的中頻已調(diào)波信號(hào)。此外,混頻器還廣泛用于需要進(jìn)行頻率變換的電子系統(tǒng)及儀器中,如頻率合成器,外差頻率計(jì)等?；祛l器的電路模型如圖6-1所示。 混頻器常用的非線性器件有二極管、三極管、場效應(yīng)管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個(gè)等幅的高頻信號(hào),并與輸入信號(hào)Us 經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號(hào)經(jīng)帶通濾波器濾出。目前,高質(zhì)量的通信接收機(jī)廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由差分對(duì)管平衡調(diào)制器構(gòu)成的混頻器,而在一般接收機(jī)(例如廣播收音機(jī)中,為了簡化電路,還是采用簡單的三極管混頻器,本實(shí)驗(yàn)采

20、用集成模擬相乘器作混頻電路實(shí)驗(yàn)。圖6-2是用MC1496構(gòu)成的混頻器,本振電壓U L (頻率為(8.8MHZ從乘法器的一個(gè)輸入端(10腳輸入,信號(hào)電壓Vs(頻率為6.3MHZ從乘法器的另一個(gè)輸入端(1腳輸入,混頻后的中頻(Fi=F L -Fs信號(hào)由乘法器的輸出端(6腳輸出。輸出端的帶通濾波器必須調(diào)諧在中頻Fi 上,本實(shí)驗(yàn)的中頻為Fi=F L -Fs=8.8MHZ-6.3MHZ=2.5MHZ 。為了實(shí)現(xiàn)混頻功能,混頻器件必須工作在非線性狀態(tài),而作用在混頻器上的除了輸入信號(hào)電壓Us 和本振電壓U L 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(chǎn)生組合頻率,這些組合頻率如果等于或接近中

21、頻,將與輸入信號(hào)一起通過中頻放大器、解調(diào)器,對(duì)輸出級(jí)產(chǎn)生干擾,影響輸入信號(hào)的接收。干擾是由于混頻不滿足線性時(shí)變工作條件而形成的,因此不可避免地會(huì)產(chǎn)生干擾,其中影響最大的是中頻干擾和鏡像干擾。i圖6-1 混頻器電路模型高頻電子線路實(shí)驗(yàn)箱說明書 6R0 8 1K 6R0 7 +1 2V1 6C0 8 6R0 9 2K 6C1 0 6T P01 6P01 1 6C0 1 本 輸 振 入 6R0 5 6T P02 8 10 6C0 2 1 4 2 3 6L 0 2 6U0 1 6L 0 1 6C0 3 6C0 6 6Q0 1 6R1 0 6D0 1 LED GADJ CAR+ CARSIG+ SIGVE E GADJ 6T