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1、高频实验小信号调谐放大器实验报告一 实验目的1 进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。2 掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。3 掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数）的测试。二、实验使用仪器1小信号调谐放大器实验板2200MH 泰克双踪示波器3. FLUKE 万用表4. 模拟扫频仪（安泰信）5. 高频信号源三、实验基本原理与电路1、 小信号调谐放大器的基本原理小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路， 其作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号信号进行放大 。 所谓“小信号” ，通常指输入信号电压一般在微伏毫伏数量级附近，放大这种信号的
2、放大器工作在线性范围内。所谓“调谐” ，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如 LC 调谐回路） 。这种放大器对谐振频率 及附近频率的信0f号具有最强的放大作用，而对其它远离 的频率信号，放大作用很差，如图 1-1 所示。0fK( f ) / K010.7070.10f0B0.7B0.1f图 1.1 高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线小信号调谐放大器技术参数如下：1.增益:表示高频小信号调谐放大器放大 微弱信号的能力2.通频带和选择性：通常规定放大器的电压增益下降到最大值的 0.707 倍时，所对应的频率范围为高频放大器的通频带，用 B0.7 表示。衡量放大器的频率选择性，通常引入参数矩
3、形系数 K0.1，它定义为式中，B 0.1 为相对放大倍数下降到 0.1 处的带宽，如图 1.1 所示。显然，矩形系数越小，选择性越好，其抑制邻近无用信号的能力就越强。3 稳定性：电路稳定是放大器正常工作的首要条件。不稳定的高频放大器，当电路参数随温度等因素发生变化时，会出现明显的增益变化、中心频率偏移和频率特性曲线畸变，甚至发生自激振荡。由于高频工作时，晶体管内反馈和寄生反馈较强，因此高频放大器很容易自激。因此，必须采取多种措施来保证电路的稳定，如合理地设计电路、限制每级的增益和采取必要的工艺措施等。噪声系数：为了提高接收机的灵敏度，必须设法降低放大器的噪声系数。高频放大器由多级组成，降低噪
4、声系数的关键在于减小前级电路的内部噪声。因此，在设计前级放大器时，要求采用低噪声器件，合理地设置工作电流等，使放大器在尽可能高的功率增益下噪声系数最小。2.实验电路如下电路分析In1 是高频信号输入端，当信号从 In1 输入时，需要将跳线 TP1 的上部连接起来。In2是从天线接收空间中的高频信号输入，电感 L1 和电容 C1,C2 组成选频网络，此时，需要将跳线 TP1 的下部连接起来。电容 C3 是隔直电容，滑动变阻器 RW2 和电阻 R2,R3 是晶体管基极的直流偏置电阻，用来决定晶体管基极的直流电压，电阻 R1 是射极直流负反馈电阻，决定了晶体管射极的直流电流 Ie。晶体管需要设置一个
5、合适的直流工作点，才能保证小信号谐振放大器正常工作，有一定的电压增益。一般来说，工作点电压要满足以下的条件：1.发射极正偏: ，且beV0.6beV2.集电极反偏： c0.1.73. （若 过小，将导致晶体管饱和导通，此时小信号放大器没有放大倍数）1ceVce通常，适当的增加晶体管射极的直流电流 Ie 可以提高晶体管的交流放大倍数 ，增大小信号谐振放大器的放大倍数。但 Ie 过大，输出波形容易失真。一般控制 Ie 在 1-4mA之间。电容 C3 是射极旁路电路，集电极回路由电容和电感组成，是一个并联的 LC 谐振回路，起到选频的作用，其中有一个可变电容可以改变回路总的电容值。电感有初级回路和次
6、级回路组成，中间有铁芯耦合，实验箱上讲电感的初级回路和次级回路封装在中周中，调节中周里的铁芯位置可以改变电感值和耦合强度，从而改变 LC 谐振回路的谐振频率。滑动变阻器 RW1 是阻尼电路，可以改变回路的品质因素和电压增益。电阻 R4 是负载电阻，有跳线 J3 决定是否连接负载电阻。电容 C4 是输出信号的隔直电容，电容 C5,C6 是直流电源的去耦电容。按下电源开关，LED 亮说明电路正常上电。四、实验内容1静态工作点与谐振回路的调整。2放大器的幅频特性及通频带的测试。3测试品质因数对放大器的幅频特性及通频带的影响。五、实验步骤1.仿真利用实验室计算机上提供的 Multisim9 软件，参照
7、实验电路图，进行仿真（仿真一C2 R2 T C5 C6 R5 LED1 +12 C4 TP2 K RW2 R4 C3 B R3 RW1 J2 J3CV1 TP1 L1 C1 R1 CV2 J1 OUT IN1 IN2 R6 C7 A4-08级放大器即可），晶体管可新建一个新的模型.选择模型参数为MODEL Q9013 NPN (IS=81.2F NF=1 BF=200 VAF=98.6 IKF=0.48 ISE=53.7P NE=2 BR=4 NR=1 VAR=20 IKR=0.72 RE=64.4M RB=0.258 RC=25.8M XTB=1.5+ CJE=22PF VJE=1.1 MJ
8、E=0.5 CJC=7PF VJC=0.3 MJC=0.3 TF=411P TR=368N)仿真时：1. 改变直流电流 Ie，研究 Ie 逐渐增大时小信号放大器电压增益的变化。答：仿真结果表明：Ie 增大导致放大倍数降低2. 改变谐振回路的中心频率，观察小信号放大器电压增益的变化情况。答：仿真结果表明：中心频率增大导致放大倍数降低3. 改变集电极回路中阻尼电阻的阻值，观察小信号放大器电压增益的变化情况，通频带的变化情况。答：仿真结果表明：阻尼变小时，放大倍数降低，而且带宽增加4. 在晶体管的射极增加一个交流负反馈电阻，然后改变负反馈电阻阻值，观察小信号放大器电压增益的变化情况，通频带的变化情况
9、。答：电压增益降低，通频带变窄2静态工作点与谐振回路的调整 在实验箱主板上插上小信号调谐放大器实验电路模块。接通实验箱上电源开关电源指标灯点亮。可使用实验箱上高频信号源 10.7MHz 信号（来自 LC、晶体振荡电路模块，要求电路规定的谐振频率符合输入信号频率）由 IN1 端接入小信号调谐放大器实验电路，幅度在 100 mV 左右。也可以直接使用实验桌上的高频信号源，产生 10.7MHz 的输入信号从 IN1 处输入，建议使用外部的高频信号源。 在 OUT 端用示波器观测到放大后的输入信号，调整电位器 RW2 和微调电容 CV2,和中周铁芯的位置，使输出信号幅度最大且失真最小。（电路调谐）3放
10、大器的放大倍数及通频带的测试 (1)空载放大倍数测试断开 J2，J3，连接 J1，用示波器分别测出 TP1 端电压 Ui 和 OUT 端电压 Uo，放大倍数为： 0iUA实测数据：Uo=222mv Ui=10.6mv 所以 A=20.9 (2)有载放大倍数测试断开 J2，连接 J1，J3,用示波器分别测出 TP1 端电压 Ui 和 OUT 端电压 Uo，放大倍数为： 0iUA实测数据：Ui=122mv Uo=202mv 所以 A=16.8（3）调频带测试断开 J2,J3，连接 J1，保持输入信号幅值 Ui 不变，改变输入信号的频率，输入信号的频率逐渐上升，输出信号的幅度将下降，当输出幅度下降到
11、 f0 时的输出幅值的 0.707 时，所对应的输入信号频率计为 f1。同样，减小输入信号的频率得到 f2，填到下面的表格中；f0 MHz f1 MHz f2 MHZ10.7 9.15 11.2实测数据： =2.05MHz0.721Bf保持输入信号幅值 Ui 不变，改变输入信号的频率，输入信号的频率逐渐上升，输出信号的幅度将下降，当输出幅度下降到 f0 时的输出幅值的 0.1 时，所对应的输入信号频率计为 f3。同样，减小输入信号的频率得到 f4，填到下面的表格中；f0 MHz f3 MHz f4 MHZ10.7 3.1 16.3实测数据： =13.2MHz0.143Bf矩形系数： =6.60
12、.17K3测试品质因数对放大器的幅频特性及通频带的影响断开 J3，连接 J1，J2 ，调整 RW1 取两个不同的数值，分别测量谐振时的放大倍数和通频带，测量幅频特性并画图。 根据测量的放大倍数和通频带数值，分析阻尼电阻 RW1 增加时，谐振放大倍数，回路品质因数和通频带是如何变化的。表 8-1 RW1 较大时幅频特性 Ui： mV 输入信号频率f(MHZ)1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5输出电压幅值U0(mv)14.4 24.4 32.8 44.4 56.8 73.6 101 148 258 313 166 102 70 52 40表 8-2RW1 较小时幅频特性 Ui： mV 输入信号频率f(MHZ)1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5输出电压幅值U0(mv)15.2 25.6 34.4 43.2 53.6 63.2 73.6 80 78 76 64 54 42 38 25
