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通信电子电路实验一 高频小信号调谐放大器


实验一 高频小信号调谐放大器 xxxxxxxxxx班xx号 大学霸
一、实验目的
1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理; 2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。

二、实验仪器
1、扫频仪 2、示波器 3、万用表 4、直流稳压电源 5、高频毫伏表 一台 一台 一块 一台 一块 SS7804 DM305

1 GPS-3303C

三、实验内容及步骤(电路图、设计过程、步骤)
实验中 电路部分元器件值,R2=10KΩ, R3=1KΩ, R10=2KΩ, R12=51Ω, R13=10KΩ, R24=2KΩ, R27=5.1KΩ, R28=18KΩ, R30=1.5KΩ, R31=1KΩ, R32=5.1KΩ, R33=18KΩ, R35=1.5KΩ, W3=47KΩ, W4=47KΩ,C20=1nF, C21=10nF, C23=10nF。

(一)、单级单调谐放大器
1、计算选频回路的谐振频率范围 如图所示,它是一个单级单调谐放大电路,输入信号由高频信号源或者振荡电路提 供。调节电位器W3 可改变放大电路的静态工作点,调节可调电容CC2 和中周T2 可改变谐 振回路的幅频特性。谐振回路的电感量L=1.8uH~2.4uH,回路总电容C=105 pF~125pF, 根据公式f

=

1 2π LC

计算谐振回路谐振频率f0的范围。

2、检查连线正确无误后,测量电源电压正常,电路中引入电压。实验板中,注意TP9 接地,TP8 接TP10; 3、用万用表测三极管Q2 发射极对地的直流电压,调节可变电阻使此电压为5V。 4、用高频信号源产生频率为10.7MHz,峰峰值约400mV 的正弦信号,用示波器观察, 调节电感电容的大小,适当调节静态工作点,使输出信号Vo 的峰峰值Vop-p 最大不失真。 记录各数据,得到谐振时的放大倍数。 5、测量该放大器的通频带、矩形系数 对放大器通频带的测量有两种方式: (1) 用扫频仪直接测量; (2) 用点频法来测量,最终在坐标纸上绘出幅频特性曲线。 在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽BW0.1 或0.01 处的带宽 BW0.01 。则矩形系数

其中BW0.7 为放大器的通频带。

(二)单级双调谐放大电路(选作)

如图所示,单级双调谐放大器和单级单调谐放大器共用了一部分元器件。两个谐振 回路通过电容C20(1nF)或C21(10 nF)耦合, TP6 接TP13,TP7 接TP11 (采用耦合 电容C20),TP14 接TP10; (1)连接电源; (2)静态工作点调节; (3)测量放大器电压增益; 接入输入信号,用示波器测量输入峰峰值以及输出峰峰值,记录数据;

(三)双级单调谐放大电路
如图所示,电路连接TP9 接地,TP8 接TP15,TP20 接地,TP19 接TP10。若输 入信号的峰峰值为几百毫伏, 经过第一级放大器后可达几伏, 此信号幅度远远超过了第二级 放大器的动态范围, 从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。 同时由于输入信号不可避免 地存在谐波成分,经过第一级谐振放大器后,由于谐振回路频率特性的非理想性,放大器也 会对残留的谐波成分进行放大。所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器 (FL3) 一方面滤除放大的谐波成分, , 另一方面使第二级放大器输入信号的幅度满足要求。

填表 Vi1p-p(V) Vo1 p-p(V) Vi2p-p(V) Vo2 p-p(V) 两级放大器电压 放大倍数

(四)双级双调谐放大电路(选作)

(1)连接实验电路; (2)静态工作点调节; (3)测量放大器电压增益,观察和前三种放大状况有何不同。

四、实验原始数据及处理
实验原始数据及所需图表见坐标纸 (1)单级单调谐电路 谐振频率f0=9.793MHz,增益AV=17.55

通频带BW0.707=10.32-9.6=0.72MHz,BW0.1=14.8-7.11=7.69MHz 矩形系数D0.1 =
BW 0.707 BW 0.1

= 0.0936

幅频特性曲线见坐标纸 (2)单级双调谐放大电路 输入峰峰值Vip-p=0.49V, 输出峰峰值Vop-p=3.07V,增益AV=6.27 (3)双极单调谐放大电路 Vi1p-p(V) Vo1 p-p(V) Vi2p-p(V) Vo2 p-p(V) 两级放大器电压 放大倍数 41.4

0.21

3.9

3.9

8.7

(4)双极双调谐放大电路 电压增益AV=
5.33V 0.425V

= 12.54

五、误差分析
1.在第一个实验中,由于示波器的工作频带为有限制,导致相对放大倍数下降为0.1 处的上 界频率无法准确测到,所以对应通频带BW0.1有误差。 2.静态工作点不正确,导致波形失真 3.仪器误差,人眼观察误差

六、课后思考题
1、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些? 答:衡量小信号调谐放大器的主要质量主要包括以下几个方面: 谐振频率F0、谐振增益AV、通频带BW、增益带宽积BW·G、选择性D、噪声系数NF. 2、单级单调谐放大器的电压增益AV0与什么因素有关?当谐振回路中的并联电阻R 变化时,AV0及BW0.7将怎样变化? 答:单级单调谐放大器的电压增益AV0 与晶体管的电流放大系数,谐振电路的品质因数、 谐振回路中LC值、可变电阻接入阻值、温度等因素有关。当谐振回路中的并联电阻R变化 时, A V0及BW0.7也将随之变化。若原来的R值已使电路谐振,AV0已达到最大,再调节R 阻值,由于增益带宽积基本不变,会使AV0变大,BW0.7变小。 3、讨论场效应管调谐放大器与晶体管放大器的优缺点。 答:场效应管调谐放大器与晶体管放大器相比,具有较高输入阻抗和低噪声等,可以获得一 般晶体管很难达到的性能。 另外, 由于场效应管是电压控制元件, 而晶体管是电流控制元件。

在只允许从信号源取较少电流的情况下,选用场效应管更好;而在信号电压较低,又允许从 信号源取较多电流的条件下,选用晶体管更好 4、回路的谐振频率和那些参数有关?如何判断谐振回路处于谐振状态? 答:根据公式f

=

1 2π LC

,可知谐振回路谐振频率 f0 与L、C的值有关。电路是LC并联谐振,谐振回路阻抗最大且为 纯电阻,电路增益Av0达到最大值。 5、影响小信号放大器不稳定的因素有那些?如果实验中出现自激现象,如何解决呢? 答:高频调谐放大器中,由于晶体管存在内部反馈即方向传输导纳yre的作用,它把输出电 压可以反馈到输入端,引起输入电流的变化,从而可能引起放大器工作不稳定。克服自激的 方法有中和法和失配法。前者是在电路中引入一反馈,来抵消内部反馈的作用,达到放大器 单向化的目的;后者是通过牺牲增益来换取稳定,通过增大放大器的负载电导,使之与放大 器输出电导不匹配,导致放大器放大倍数降低以减小内部反馈的影响。

七、实验总结及心得体会
1.通过这次实验我巩固了在通电课上学到的高频小信号放大电路的知识, 以及谐振放大增益, 通频带,选择性的相关知识和计算方法,在实验中验证了理论知识。我对高频电路有了一定 的了解。谐振放大器不仅有对特定频率信号的放大,同时也有滤波和选频的作用。 2.实验中也出现了一些问题,比如波形出现了一定的失真,检查电路后发现是静态工作点设 置不正确,改变电路的静态工作点后,波形有了明显的改善。如果能更加熟练实验的操作和 原理,这样能更快的发现问题,解决问题,不用浪费时间。


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