高頻實驗小信號調(diào)諧放大器實驗報告一實驗目的進一步掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的工作原理和基本電路結(jié)構(gòu)。掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的調(diào)試方法。掌握高頻小信號調(diào)諧放大器各項技術(shù)參數(shù)（電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)）的測試。二、實驗使用儀器1．小信號調(diào)諧放大器實驗板2．200MH泰克雙蹤示波器3.FLUKE萬用表4.模擬掃頻儀（安泰信）5.高頻信號源三、實驗基本原理與電路小信號調(diào)諧放大器的基本原理小信號調(diào)諧放大器是構(gòu)成無線電通信設(shè)備的主要電路，其作用是有選擇地對某一頻率范圍的高頻小信號信號進行放大。所謂“小信號”，通常指輸入信號電壓一般在微伏毫伏數(shù)量級附近，放大這種信號的放大器工作在線性范圍內(nèi)。所謂“調(diào)諧”，主要是指放大器的集電極負載為調(diào)諧回路（如LC調(diào)諧回路）。這種放大器對諧振頻率及附近頻率的信號具有最強的放大作用，而對其它遠離的頻率信號，放大作用很差，如圖1-1所示。圖1.1高頻小信號調(diào)諧放大器的頻率選擇特性曲線小信號調(diào)諧放大器技術(shù)參數(shù)如下：增益:表示高頻小信號調(diào)諧放大器放大微弱信號的能力2.通頻帶和選擇性：通常規(guī)定放大器的電壓增益下降到最大值的0.707倍時，所對應(yīng)的頻率范圍為高頻放大器的通頻帶，用B0.7表示。衡量放大器的頻率選擇性，通常引入?yún)?shù)——矩形系數(shù)K0.1，它定義為式中，B0.1為相對放大倍數(shù)下降到0.1處的帶寬，如圖1.1所示。顯然，矩形系數(shù)越小，選擇性越好，其抑制鄰近無用信號的能力就越強。3穩(wěn)定性：電路穩(wěn)定是放大器正常工作的首要條件。不穩(wěn)定的高頻放大器，當電路參數(shù)隨溫度等因素發(fā)生變化時，會出現(xiàn)明顯的增益變化、中心頻率偏移和頻率特性曲線畸變，甚至發(fā)生自激振蕩。由于高頻工作時，晶體管內(nèi)反饋和寄生反饋較強，因此高頻放大器很容易自激。因此，必須采取多種措施來保證電路的穩(wěn)定，如合理地設(shè)計電路、限制每級的增益和采取必要的工藝措施等。噪聲系數(shù)：為了提高接收機的靈敏度，必須設(shè)法降低放大器的噪聲系數(shù)。高頻放大器由多級組成，降低噪聲系數(shù)的關(guān)鍵在于減小前級電路的內(nèi)部噪聲。因此，在設(shè)計前級放大器時，要求采用低噪聲器件，合理地設(shè)置工作電流等，使放大器在盡可能高的功率增益下噪聲系數(shù)最小。2.實驗電路如下電路分析In1是高頻信號輸入端，當信號從In1輸入時，需要將跳線TP1的上部連接起來。In2是從天線接收空間中的高頻信號輸入，電感L1和電容C1,C2組成選頻網(wǎng)絡(luò)，此時，需要將跳線TP1的下部連接起來。電容C3是隔直電容，滑動變阻器RW2和電阻R2,R3是晶體管基極的直流偏置電阻，用來決定晶體管基極的直流電壓，電阻R1是射極直流負反饋電阻，決定了晶體管射極的直流電流Ie。晶體管需要設(shè)置一個合適的直流工作點，才能保證小信號諧振放大器正常工作，有一定的電壓增益。一般來說，工作點電壓要滿足以下的條件：1.發(fā)射極正偏:，且2.集電極反偏：3.（若過小，將導致晶體管飽和導通，此時小信號放大器沒有放大倍數(shù)）通常，適當?shù)脑黾泳w管射極的直流電流Ie可以提高晶體管的交流放大倍數(shù)，增大小信號諧振放大器的放大倍數(shù)。但Ie過大，輸出波形容易失真。一般控制Ie在1-4mA之間。電容C3是射極旁路電路，集電極回路由電容和電感組成，是一個并聯(lián)的LC諧振回路，起到選頻的作用，其中有一個可變電容可以改變回路總的電容值。電感有初級回路和次級回路組成，中間有鐵芯耦合，實驗箱上講電感的初級回路和次級回路封裝在中周中，調(diào)節(jié)中周里的鐵芯位置可以改變電感值和耦合強度，從而改變LC諧振回路的諧振頻率?；瑒幼冏杵鱎W1是阻尼電路，可以改變回路的品質(zhì)因素和電壓增益。電阻R4是負載電阻，有跳線J3決定是否連接負載電阻。電容C4是輸出信號的隔直電容，電容C5,C6是直流電源的去耦電容。按下電源開關(guān)，LED亮說明電路正常上電。四、實驗內(nèi)容1．靜態(tài)工作點與諧振回路的調(diào)整。2．放大器的幅頻特性及通頻帶的測試。3．測試品質(zhì)因數(shù)對放大器的幅頻特性及通頻帶的影響。五、實驗步驟1.仿真利用實驗室計算機上提供的Multisim9軟件，參照實驗電路圖，進行仿真（仿真一級放大器即可），晶體管可新建一個新的模型.選擇模型參數(shù)為MODELQ9013NPN(IS=81.2FNF=1BF=200VAF=98.6IKF=0.48ISE=53.7PNE=2BR=4NR=1VAR=20IKR=0.72RE=64.4MRB=0.258RC=25.8MXTB=1.5+CJE=22PFVJE=1.1MJE=0.5CJC=7PFVJC=0.3MJC=0.3TF=411PTR=368N)仿真時：改變直流電流Ie，研究Ie逐漸增大時小信號放大器電壓增益的變化。答：仿真結(jié)果表明：Ie增大導致放大倍數(shù)降低改變諧振回路的中心頻率，觀察小信號放大器電壓增益的變化情況。答：仿真結(jié)果表明：中心頻率增大導致放大倍數(shù)降低改變集電極回路中阻尼電阻的阻值，觀察小信號放大器電壓增益的變化情況，通頻帶的變化情況。答：仿真結(jié)果表明：阻尼變小時，放大倍數(shù)降低，而且?guī)捲黾釉诰w管的射極增加一個交流負反饋電阻，然后改變負反饋電阻阻值，觀察小信號放大器電壓增益的變化情況，通頻帶的變化情況。答：電壓增益降低，通頻帶變窄2．靜態(tài)工作點與諧振回路的調(diào)整⑴在實驗箱主板上插上小信號調(diào)諧放大器實驗電路模塊。接通實驗箱上電源開關(guān)電源指標燈點亮?？墒褂脤嶒炏渖细哳l信號源10.7MHz信號（來自LC、晶體振蕩電路模塊，要求電路規(guī)定的諧振頻率符合輸入信號頻率）由IN1端接入小信號調(diào)諧放大器實驗電路，幅度在100mV左右。也可以直接使用實驗桌上的高頻信號源，產(chǎn)生10.7MHz的輸入信號從IN1處輸入，建議使用外部的高頻信號源。⑵在OUT端用示波器觀測到放大后的輸入信號，調(diào)整電位器RW2和微調(diào)電容CV2,和中周鐵芯的位置，使輸出信號幅度最大且失真最小。（電路調(diào)諧）3．放大器的放大倍數(shù)及通頻帶的測試(1)空載放大倍數(shù)測試斷開J2，J3，連接J1，用示波器分別測出TP1端電壓Ui和OUT端電壓Uo，放大倍數(shù)為：實測數(shù)據(jù)：Uo=222mvUi=10.6mv所以A=20.9(2)有載放大倍數(shù)測試斷開J2，連接J1，J3,用示波器分別測出TP1端電壓Ui和OUT端電壓Uo，放大倍數(shù)為：實測數(shù)據(jù)：Ui=122mvUo=202mv所以A=16.8（3）調(diào)頻帶測試斷開J2,J3，連接J1，保持輸入信號幅值Ui不變，改變輸入信號的頻率，輸入信號的頻率逐漸上升，輸出信號的幅度將下降，當輸出幅度下降到f0時的輸出幅值的0.707時，所對應(yīng)的輸入信號頻率計為f1。同樣，減小輸入信號的頻率得到f2，填到下面的表格中；f0MHzf1MHzf2MHZ10.79.1511.2實測數(shù)據(jù)：=2.05MHz保持輸入信號幅值Ui不變，改變輸入信號的頻率，輸入信號的頻率逐漸上升，輸出信號的幅度將下降，當輸出幅度下降到f0時的輸出幅值的0.1時，所對應(yīng)的輸入信號頻率計為f3。同樣，減小輸入信號的頻率得到f4，填到下面的表格中；f0MHzf3MHzf4MHZ10.73.116.3實測數(shù)據(jù)：=13.2MHz矩形系數(shù)：=6.63．測試品質(zhì)因數(shù)對放大器的幅頻特性及通頻帶的影響斷開J3，連接J1，J2，調(diào)整RW1取兩個不同的數(shù)值，分別測量諧振時的放大倍數(shù)和通頻帶，測量幅頻特性并畫圖。根據(jù)測量的放大倍數(shù)和通頻帶數(shù)值，分析阻尼電阻RW1增加時，諧振放大倍數(shù)，回路品質(zhì)因數(shù)和通頻帶是如何變化的。表8-1RW1較大時幅頻特性Ui：mV輸入信號頻率f(MHZ)1.52.53.54.55.56.57.58.59.510.511.512.513.514.515.5輸出電壓幅值U0(mv)14.424.432.844.456.873.6101148258313166102705240表8-2RW1較小時幅頻特性