实验一 高频小信号调谐放大器实验 doc

实验一 高频小信号调谐放大器实验

一、 实验目的

1、 掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。 2、 熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。

3、 掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。

二、 实验内容

1、 谐振频率的调整与测定。

2、 主要技术性能指标的测定：谐振频率、谐振放大增益Avo及动态范围、通频带

BW0.7、矩形系数Kr0.1。

三、 实验仪器

1、高频信号发生器 1台 2、2号板小信号放大模块 1块 3、频率计 1台 4、双踪示波器 1台 5、万用表 1台 6、扫频仪（可选） 1台

四、 实验原理

（一） 单调谐小信号放大器

图1-1 单调谐小信号放大电路图

小信号谐振放大器是接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线形放大。图1-1为单调谐回路小信号谐振放大器的原理电路，实验单元电路由晶体管N1和选频回路T1组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。其中W1,R5,R6,R7为直流偏置电阻（因与C3并联相接,所以C3仅有直流负反馈作用），同时调节W1可为放大器选择合适的静态工作点。C5为输入信号的耦合电容，E4,C3,C5为旁路滤波电容，R1为中周初级负载。C1与电感L组成并联谐振回路，调节C1或改变中周T1磁芯的位置可以使回路谐振在信号中心频率上。本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10.7MHz。因此频率为10.7的小信号自C5耦合输入，经选频、放大后，中周次级将获得最大输出。

放大器各项性能指标及测量方法如下： 1、谐振频率

放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0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

f0?12?LC?

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

C?为调谐回路的总电容，C?的表达式为

22 C??C?PC?P1oe2Cie

式中， Coe为晶体管的输出电容；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f0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出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AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为

AV0???p1p2yfev0?p1p2yfe ??22vig?p1goe?p2gie?G式中，g?为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时

输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180o而是为180o+Φfe。

AV0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V0及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 3、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AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0.707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△f0.7 = f0/QL

式中，QL为谐振回路的有载品质因数。

分析表明，放大器的谐振电压放大倍数AV0与通频带BW的关系为

AV0?BW?yfe2?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AV0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。

扫频法的测试： 1）

将BT-3频率特性测试仪射频输出电缆（即扫频电压输出端）与检波探头相接，找到零频点并对频率特性测试仪的Y轴放大器进行零分贝校正，将―输出衰减‖置为―0Db‖,调节Y轴―增益‖旋钮，使显示屏的方框占有一定的高度h（如5格），调节中心频率刻度盘，使10,7MHz频点位于显示屏中心。

2）

BT-3频率特性测试仪的射频输出电缆接小信号谐振放大器的信号输入端，实验板输出测试端与频率特性测试仪的检波探头相接。微调中心频率刻度盘，使显示屏上显示出放大器的―幅频特性曲线‖，改变―输出衰减‖按钮，使其幅度适中，用绝缘起子慢慢旋动变压器磁芯或CCA2,使中心频率F0=10.7MHz.

逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压VS不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。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。

可得： BW?fH?fL?2?f0.7 通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，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，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

（二） 双调谐放大器

Av AV0 0.7 BW 0.1 fL f0 fH 2△f0.1 图1-2 谐振曲线

图1-3 双调谐小信号放大电路图

为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。

在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。

1、电压增益为

AV02、通频带

v0?p1p2yfe ???vi2g为弱耦合时，谐振曲线为单峰； 为强耦合时，谐振曲线出现双峰； 临界耦合时，双调谐放大其的通频带 BW = 2△f0.7 =

2fo/QL

五、 实验步骤

（一）单调谐小信号放大器单元电路实验

1、 了解该实验电路的工作原理，各元件的作用：熟悉实验电路板的结构、各元件的位

置、各测试点的位置

2、 断电状态下，按如下框图进行连线：(注：图中符号信号源高频信号发生器RF OUT2P3表示高频连接线。)

频率计RF OUT1P3输入单调谐小信号放P1大单元（2号板）输出示波器 图 1–4单调谐小信号放大电路连线框图

表 1–1 连线表1

源端口 高频信号源：RF OUT1 2号板：P3 （Vp-p=200mV f=10.7M） 高频信号源：RF OUT2

3、 调整晶体管的静态工作点：

不加输入信号，用万用表直流电压档，测量三极管N发射极的电压V eq.调整电位器使电压为。测量、记录静态工作点。 4、 频率谐振的调试

（1） 用高频信号发生器一个输出幅度为200mV、频率为10.7MHz正弦波信号，加到小信号谐振放大器的输入端。

（2） 顺时针调节W1到底，用示波器观测TP1，调节中周，使TP1幅度最大且波形稳定不失真。此时的状态为谐振最佳状态。

5、 主要指标测试（用示波器、扫频仪测试） （1）

保持输入信号频率不变，调节高频信号发生器的幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的幅度。用示波器观察在不同幅度信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，计算电压增益Avo。在坐标轴中画出动态曲线。

频率计：P3 频率计观察输入频率 高频小信号输入 目的端口 连线说明 表1–2 动态测试表1

输入信号fs（MHz） 输入信号Vi（mv）TP3 输出信号Vo（v）TP1 增益Avo（dB）

6、 通频带特性测试

（1） 保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的频率。用示波器观察在不同频率信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，在坐标轴中画出幅度-频率特性曲线。若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。

表1–3 幅度-频率特性测试数据表1

输入信号Vi（mv）TP3 输入信号fs（MHz） 输出信号Vo（v）TP1 增益（dB） 200mv 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11.0 11.1

（2） 调节输入信号频率，测试并计算出BW0.707。 7、 谐振曲线的矩形系数Kr0.1测试

（1） 调节信号频率，测试并计算出BW0.1。 （2） 计算矩形系数Kr0.1。 扫频仪测试法：

（1）测量谐振电压增益Av0:

按频率特性测试仪使用方法2，保持中心频率F=10.7MHZ处所对应的幅值最大，在―Y轴增益‖不变的前提下，改变扫频信号的―输出衰减‖按钮，使谐振曲线的高度与按频率特性测试仪使用方法步骤1中的H值相当时，记下此时的―输出衰减‖的数值NdB,谐振电压增益即为：Av0=NdB

计算出被测放大器的谐振电压增益。 (2)测量通频带2Δf0.7:

50 100 10.7MHz 200 300 调节―频率偏移‖（扫频宽度）旋钮，使相邻两个小频标在横轴上占有适当的格数（ 即1MHZ对应的宽度），调节―Y轴移位‖旋钮，移动被测放大器谐振曲线，使0。707Av0 对应的两对称频率点位于横轴上，读出他们在横轴上占有的格数（宽度），根据比值关系就可以近似算出放大器的通频带：

实测曲线两对称频率点占有的格数 2Δf0.7=1MHz×———————————————————— 1MHz频标占有的格数

（3） 测量放大器的矩形系数K0.1: 用同样的方法测出2Δf0.1即可得： 2Δf0.7 Kr0.1=————— 2Δf0.1

计算出被测放大器的矩形系数。

（4）（选做）在CA3两端并一10K可调电位器，改变LC回路RΣ,观测电阻大小对放大器的幅频特性，通频带的影响。

（二） 双调谐小信号放大器单元电路实验（选做）

1、 断电状态下，按如下框图进行连线：

信号源高频信号发生器RF OUT2P3频率计RF OUT1P5输入双调谐小信号放P6大单元（2号板）输出示波器 图1–5双调谐小信号放大电路连线框图

注：图中符号表示高频连接线。

表1–4 连线表2

源端口 高频信号源：RF OUT1 2号板：P5 （Vp-p=150mV f=465K） 高频信号源：RF OUT2 频率计：P3 频率计观察输入频率 高频小信号输入 目的端口 连线说明

2、 频率谐振的调整

（1） 用示波器观测TP6，调节①号板信号源模块，使之输出幅度为150mV、频率为465KHz正弦波信号。

（2） 顺时针调节W1到底，反复调节中周T2和T3，使TP7幅度最大且波形稳定不失真。

3、 动态测试

保持输入信号频率不变，调节信号源模块的幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP6的幅度。用示波器观察在不同幅度信号下TP7处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，计算电压增益Avo。在坐标轴中画出动态曲线。

表1–5 动态测试表2

输入信号fs（KHz） 输入信号Vi（mv）TP6 输出信号Vo（v）TP7 增益Avo（dB） 4、 通频带特性测试

（1） 保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP6的频率。用示波器观察在不同频率信号下TP7处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入下表，在坐标轴中画出幅度-频率特性曲线。若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。

（2）

表1–6 幅度-频率特性测试表2

输入信号Vi（mv）TP6 输入信号fs（KHz） 150mv 435 445 455 465 475 485 495 505 50 100 465KHz 150 200 输出信号Vo（v）TP7 增益（dB） （3） 调节输入信号频率，测试并计算出BW0.707。

六、 实验报告要求

1、 写明实验目的。

2、 画出实验电路原理图，并说明其工作原理。

3、 整理实验所测得的数据，画出幅频特性曲线（将表格转换成坐标轴的形式），并得

出结论。

4、 计算出电压增益、通频带、矩形系数。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2ygp.html