實(shí)驗(yàn)一高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握高頻小信號(hào)諧振電壓放大器的電路組成與基本工作原理。2、 熟悉諧振回路的調(diào)諧方法及測(cè)試方法。3、 掌握高頻諧振放大器處于諧振時(shí)各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)意義及測(cè)試技能。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 諧振頻率的調(diào)整與測(cè)定。2、 主要技術(shù)性能指標(biāo)的測(cè)定：諧振頻率、諧振放大增益Avo及動(dòng)態(tài)范圍、通頻帶BW0.7、矩形系數(shù)Kr0.1。三、 實(shí)驗(yàn)儀器1、高頻信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái)2、2號(hào)板小信號(hào)放大模塊 1塊3、頻率計(jì) 1臺(tái)4、雙蹤示波器 1臺(tái)5、萬(wàn)用表 1臺(tái)6、掃頻儀（可選） 1臺(tái)四、 實(shí)驗(yàn)原理（一） 單調(diào)諧小信號(hào)放大器 圖1-1 單調(diào)諧小信號(hào)放大電路圖小信號(hào)諧振放大器是接

2、收機(jī)的前端電路，主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線形放大。圖1-1為單調(diào)諧回路小信號(hào)諧振放大器的原理電路，實(shí)驗(yàn)單元電路由晶體管N1和選頻回路T1組成，不僅對(duì)高頻小信號(hào)放大，而且還有選頻作用。其中W1,R5,R6,R7為直流偏置電阻（因與C3并聯(lián)相接,所以C3僅有直流負(fù)反饋?zhàn)饔茫?，同時(shí)調(diào)節(jié)W1可為放大器選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。C5為輸入信號(hào)的耦合電容，E4,C3,C5為旁路濾波電容，R1為中周初級(jí)負(fù)載。C1與電感L組成并聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)C1或改變中周T1磁芯的位置可以使回路諧振在信號(hào)中心頻率上。本實(shí)驗(yàn)中單調(diào)諧小信號(hào)放大的諧振頻率為fs=10.7MHz。因此頻率為10.7的小信號(hào)自C5耦合輸入，經(jīng)選頻

3、、放大后，中周次級(jí)將獲得最大輸出。放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下：1、諧振頻率放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），f0的表達(dá)式為 式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；為調(diào)諧回路的總電容，的表達(dá)式為 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(jí)線圈抽頭系數(shù)；P2為次級(jí)線圈抽頭系數(shù)。諧振頻率f0的測(cè)量方法是：用掃頻儀作為測(cè)量?jī)x器，測(cè)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(diǎn)f0。2、電壓放大倍數(shù)放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0稱為調(diào)諧放大

4、器的電壓放大倍數(shù)。AV0的表達(dá)式為 式中，為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。要注意的是yfe本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)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(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量圖1-1中輸出信號(hào)V0及輸入信號(hào)Vi的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計(jì)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(shí)，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(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱為放大

5、器的通頻帶BW，其表達(dá)式為BW = 2f0.7 = f0/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 上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容為定值時(shí)，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增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。通頻帶BW的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。掃頻法的測(cè)試：1） 將BT-3頻率特性測(cè)試儀射頻輸出電纜（即掃頻電壓輸出端）與檢波探頭相接，找到零頻點(diǎn)并對(duì)頻率特性測(cè)試儀的Y軸放大器進(jìn)行零分貝校正，將“輸出衰減”置為“0Db”,調(diào)節(jié)

6、Y軸“增益”旋鈕，使顯示屏的方框占有一定的高度h（如5格），調(diào)節(jié)中心頻率刻度盤(pán)，使10,7MHz頻點(diǎn)位于顯示屏中心。2） BT-3頻率特性測(cè)試儀的射頻輸出電纜接小信號(hào)諧振放大器的信號(hào)輸入端，實(shí)驗(yàn)板輸出測(cè)試端與頻率特性測(cè)試儀的檢波探頭相接。微調(diào)中心頻率刻度盤(pán)，使顯示屏上顯示出放大器的“幅頻特性曲線”，改變“輸出衰減”按鈕，使其幅度適中，用絕緣起子慢慢旋動(dòng)變壓器磁芯或CCA2,使中心頻率F0=10.7MHz.逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)AV0然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓VS不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失

7、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。 0.7 BW 0.1 2f0.1圖1-2 諧振曲線可得： 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(shí)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(lái)放大來(lái)自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。（二） 雙調(diào)諧放大器圖1-3 雙調(diào)諧小信號(hào)放大電路圖為了克服單調(diào)諧回路放大器的選擇性差、通頻帶與增益之間矛盾較大的缺點(diǎn)，可采用雙調(diào)諧回路放大器。雙調(diào)諧回路放大器具有頻帶寬、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，并能較好地解決增益與通頻帶之間的矛盾，從而

8、在通信接收設(shè)備中廣泛應(yīng)用。在雙調(diào)諧放大器中，被放大后的信號(hào)通過(guò)互感耦合回路加到下級(jí)放大器的輸入端，若耦合回路初、次級(jí)本身的損耗很小，則均可被忽略。 1、電壓增益為2、通頻帶為弱耦合時(shí)，諧振曲線為單峰；為強(qiáng)耦合時(shí)，諧振曲線出現(xiàn)雙峰；臨界耦合時(shí)，雙調(diào)諧放大其的通頻帶BW = 2f0.7 = fo/QL五、 實(shí)驗(yàn)步驟（一）單調(diào)諧小信號(hào)放大器單元電路實(shí)驗(yàn)1、 了解該實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，各元件的作用：熟悉實(shí)驗(yàn)電路板的結(jié)構(gòu)、各元件的位置、各測(cè)試點(diǎn)的位置2、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖進(jìn)行連線：(注：圖中符號(hào)表示高頻連接線。)圖 14單調(diào)諧小信號(hào)放大電路連線框圖表 11 連線表1源端口目的端口連線說(shuō)明高頻信號(hào)源

9、：RF OUT1（Vp-p=200mV f=10.7M）2號(hào)板：P3高頻小信號(hào)輸入高頻信號(hào)源：RF OUT2頻率計(jì)：P3頻率計(jì)觀察輸入頻率 3、 調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：不加輸入信號(hào)，用萬(wàn)用表直流電壓檔，測(cè)量三極管N發(fā)射極的電壓V eq.調(diào)整電位器使電壓為。測(cè)量、記錄靜態(tài)工作點(diǎn)。4、 頻率諧振的調(diào)試（1） 用高頻信號(hào)發(fā)生器一個(gè)輸出幅度為200mV、頻率為10.7MHz正弦波信號(hào)，加到小信號(hào)諧振放大器的輸入端。（2） 順時(shí)針調(diào)節(jié)W1到底，用示波器觀測(cè)TP1，調(diào)節(jié)中周，使TP1幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。此時(shí)的狀態(tài)為諧振最佳狀態(tài)。5、 主要指標(biāo)測(cè)試（用示波器、掃頻儀測(cè)試）（1） 保持輸入信號(hào)頻率不變

10、，調(diào)節(jié)高頻信號(hào)發(fā)生器的幅度旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號(hào)TP3的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號(hào)下TP1處的輸出信號(hào)的峰值電壓，并將對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值填入下表，計(jì)算電壓增益Avo。在坐標(biāo)軸中畫(huà)出動(dòng)態(tài)曲線。表12 動(dòng)態(tài)測(cè)試表1輸入信號(hào)fs（MHz）10.7MHz輸入信號(hào)Vi（mv）TP350100200300輸出信號(hào)Vo（v）TP1增益Avo（dB） 6、 通頻帶特性測(cè)試（1） 保持輸入信號(hào)幅度不變，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號(hào)TP3的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號(hào)下TP1處的輸出信號(hào)的峰值電壓，并將對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值填入下表，在坐標(biāo)軸中畫(huà)出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用

11、掃頻儀觀測(cè)回路諧振曲線。表13 幅度-頻率特性測(cè)試數(shù)據(jù)表1輸入信號(hào)Vi（mv）TP3200mv輸入信號(hào)fs（MHz）10.410.510.610.710.810.911.011.1輸出信號(hào)Vo（v）TP1增益（dB） （2） 調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率，測(cè)試并計(jì)算出BW0.707。7、 諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1測(cè)試（1） 調(diào)節(jié)信號(hào)頻率，測(cè)試并計(jì)算出BW0.1。（2） 計(jì)算矩形系數(shù)Kr0.1。掃頻儀測(cè)試法：（1）測(cè)量諧振電壓增益Av0:按頻率特性測(cè)試儀使用方法2，保持中心頻率F=10.7MHZ處所對(duì)應(yīng)的幅值最大，在“Y軸增益”不變的前提下，改變掃頻信號(hào)的“輸出衰減”按鈕，使諧振曲線的高度與按頻率特性測(cè)

12、試儀使用方法步驟1中的H值相當(dāng)時(shí)，記下此時(shí)的“輸出衰減”的數(shù)值NdB,諧振電壓增益即為：Av0=NdB計(jì)算出被測(cè)放大器的諧振電壓增益。(2)測(cè)量通頻帶2f0.7:調(diào)節(jié)“頻率偏移”（掃頻寬度）旋鈕，使相鄰兩個(gè)小頻標(biāo)在橫軸上占有適當(dāng)?shù)母駭?shù)（即1MHZ對(duì)應(yīng)的寬度），調(diào)節(jié)“Y軸移位”旋鈕，移動(dòng)被測(cè)放大器諧振曲線，使0。707Av0 對(duì)應(yīng)的兩對(duì)稱頻率點(diǎn)位于橫軸上，讀出他們?cè)跈M軸上占有的格數(shù)（寬度），根據(jù)比值關(guān)系就可以近似算出放大器的通頻帶： 實(shí)測(cè)曲線兩對(duì)稱頻率點(diǎn)占有的格數(shù)2f0.7=1MHz× 1MHz頻標(biāo)占有的格數(shù)（3） 測(cè)量放大器的矩形系數(shù)K0.1:用同樣的方法測(cè)出2f0.1即可得： 2f

13、0.7Kr0.1= 2f0.1 計(jì)算出被測(cè)放大器的矩形系數(shù)。（4）（選做）在CA3兩端并一10K可調(diào)電位器，改變LC回路R,觀測(cè)電阻大小對(duì)放大器的幅頻特性，通頻帶的影響。（二） 雙調(diào)諧小信號(hào)放大器單元電路實(shí)驗(yàn)（選做）1、 斷電狀態(tài)下，按如下框圖進(jìn)行連線：圖15雙調(diào)諧小信號(hào)放大電路連線框圖注：圖中符號(hào)表示高頻連接線。表14 連線表2源端口目的端口連線說(shuō)明高頻信號(hào)源：RF OUT1（Vp-p=150mV f=465K）2號(hào)板：P5高頻小信號(hào)輸入高頻信號(hào)源：RF OUT2頻率計(jì)：P3頻率計(jì)觀察輸入頻率 2、 頻率諧振的調(diào)整（1） 用示波器觀測(cè)TP6，調(diào)節(jié)號(hào)板信號(hào)源模塊，使之輸出幅度為150mV、頻率

14、為465KHz正弦波信號(hào)。（2） 順時(shí)針調(diào)節(jié)W1到底，反復(fù)調(diào)節(jié)中周T2和T3，使TP7幅度最大且波形穩(wěn)定不失真。3、 動(dòng)態(tài)測(cè)試保持輸入信號(hào)頻率不變，調(diào)節(jié)信號(hào)源模塊的幅度旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號(hào)TP6的幅度。用示波器觀察在不同幅度信號(hào)下TP7處的輸出信號(hào)的峰值電壓，并將對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值填入下表，計(jì)算電壓增益Avo。在坐標(biāo)軸中畫(huà)出動(dòng)態(tài)曲線。表15 動(dòng)態(tài)測(cè)試表2輸入信號(hào)fs（KHz）465KHz輸入信號(hào)Vi（mv）TP650100150200輸出信號(hào)Vo（v）TP7增益Avo（dB） 4、 通頻帶特性測(cè)試（1） 保持輸入信號(hào)幅度不變，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率旋鈕，改變單調(diào)諧放大電路中輸入信號(hào)TP6的頻率。用示波器觀察在不同頻率信號(hào)下TP7處的輸出信號(hào)的峰值電壓，并將對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)值填入下表，在坐標(biāo)軸中畫(huà)出幅度-頻率特性曲線。若配有掃頻儀，可用掃頻儀觀測(cè)回路