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1、实验一.小信号调谐放大器实验 n调谐放大器常指各种发射机和接收机的电压放 大器，其作用是要将所接收的射频信号或变频 后的中频信号进行放大，以达到高频功放或检 波电路所需要的幅度。其特点往往是以并联LC 为负载的甲类窄带放大，基本要求是： 1增益高、常用多级级联。 2频率选择性好。 3稳定性好。 4噪声低，因该部分常处在接收机的前端，对 整机S/N影响较大，常用噪声系数衡量。 实验任务与要求 n实验目的 n熟悉小信号调谐放大器的工作原理。 n掌握测量谐振放大器幅频特性的方法。 n了解回路参数对谐振曲线的影响。 实验仪器 n 高频信号发生器 QF1055A 一台 n 超高频毫伏表 DA22A 一台
2、 n 频率特性测试仪 BT-3C 一台 n 直流稳压电源 HY1711-2 一台 n 数字示波器 TDS210 一台 实验任务与要求 基本命题 n基本实验的实验线路及说明 实验线路如图所示，由T1三极管及偏置电 路、集电极回路组成单级单调谐放大器，电 路中C1为耦和电容，R1、R2为基极偏置电阻， R3、C2为发射极偏置电阻及电容。谐振回路由 电感L1及电容C3、C4等组成。C3为可变电容， 改变其数值可以改变回路谐振频率，使放大 器谐振15MHz，R为回路阻尼电阻，改变其大 小可改变回路Q值。集电极采用变压器耦和输 出，匝数比为2:1，C5是下级耦和电容，由T2 、R5、R6等组成射随器。
3、图1.小信号谐振放大器实验电路图如下： 无阻尼电阻接入时(R=)的幅频特性曲线 接入阻尼电阻(R=3k)时的幅频特性曲线 n比较可以看出,接入阻尼电阻,放大器增益下降 ,通频带展宽. n实验内容 1.为顺利完成本次实验，应先对电路作以仿真分 析，仿真时可完成下列内容： a:静态工作点对放大器的影响。 b: 阻尼电阻变化对放大器增益、带宽、品质因 数等的影响。 c：负载电阻的变化对放大器的影响。 2.测量并调整放大器的工作点：调Rw1使UEQ=2V,测 此时的工作点Q（UCEQ，ICQ）。注意：测试时 ，输入高频=0，ICQ值可用间接法获得。 3.用逐点测试法测试放大器的幅频特性曲线，并 算出增
4、益、带宽及品质因数 测试条件： a:Ui=10mV，阻尼电阻R=（开路） b:Ui=10mV，阻尼电阻R=3K(图中1,2相连) 测量原理框图如下。 分别改变信号源的频率，保持信号幅度不变的情 况下，记下各频率所对应的输出电压的大小。技 巧是：先大范围改变fi确定中心谐振频率fo，通 过谐振输出大小去乘0.707可获带宽点输出电压 ， 再去改变频率找上、下带宽点。 图2.逐点法测试框图如下： 4.用扫频仪调测放大器幅频特性曲线，实验连线 见下图 图3.扫频法测试框图如下： 测试条件：R=3K 测试方法： a.调好扫频仪基准 （调试方法见第一章扫 频仪的介绍） b.将扫频输出加到放大 器输入端，
5、并把放大 器输出通过扫频仪检 波探头接到扫频仪输 入端，此时扫频仪屏 幕上将有膨起的曲线 。 c.改变扫频仪输出衰减使曲线的顶点正好与基准 同高，由衰减器衰减系数便知放大器的放大倍 数，显示的曲线为谐振放大器的幅频特性曲线 ，由曲线可看出中心频率及通频带的数值。 5.当高频信号源输出Ui=10mV，m=30% 的调幅信号 加到放大器输入端时，用示波器观察输出波形 ,测出输出信号的m值。 m值的测量可用下述公式： 由示波器波形图可测得 图4.m值的测量图如下: 扩展命题 1. 集中选频放大器的特性测试：接收机中放大 器常需很高的增益，若采用调谐放大器，显然 调试起来比较麻烦，故接收机现多采用集中
6、选 频放大器。为让大家熟悉其特点，实验板设置 有相关测试电路。可完成下述测试内容。 n将扫频仪进 行调整，固定好基准。 n扫频仪输 出加至选频放大器输入端，将声表 面滤波器的输出加至扫频仪 Y轴输入，合适调 整输出衰减及中心频率，即可得其特性曲线。 n描绘完整的特性曲线 2.调幅波经放大器后其调幅系数会不会改变，原 因是什么？用实验进行验证。 3.电路若有自激，应如何消除？ 4.比较扫频法和逐点法测试结果？ 5.用扫频仪测量放大器增益,输出衰减分别置 10dB和30dB,哪种测量结果较为合理?用实验说 明。 6.用数字频率计测量放大器的谐振频率时,测其 输入信号和输出信号均能正确显示吗?为什么
7、? 用实验说明。 完成上述测试内容,整理文档,写出规范 的实验报告 实验说明及思路提示 n小信号谐振放大器 谐振放大器主要特点是晶体管集电极负载不是 纯电阻而是由LC组成的并联谐振电路。当谐振 回路的自由振荡频率与放大器输入信号频率相 同时，放大器处于谐振工作状态，此时频率即 为谐振频率，记为f0，且有 此时谐振回路呈现纯阻性，放大器具有最高增 益。若信号频率高于或低于f0放大器均失谐， 增益下降。从电路形式上看，谐振放大器分单 调谐放大器、双调谐放大器及参差调谐放大器， 单调谐放大器选择性不太好，但电路简单调整方 便。我们实验电路就是一个简单的单调谐放大器 。 n本实验电路的设计计算 1.设
8、计原则 n确立电路形式：依题目要求如增益来确定多级 或单级放大器。 n静态偏置电路的设计：因甲类放大波形不能产 生失真，故设计时工作点应合适选择，以2mA左 右为宜。 nLC回路设计 (1)若是常用的中频频率如465KHz，10.7MHz等 可选成品的中频变压器。 (2)调谐回路的制作： a.磁芯常用镍锌（NXO）铁氧体。其电感量L可 由下式计算： 为磁导率，单位H/m；N为线圈匝数；A为磁 芯截面积（单位cm2）；l为平均磁路长度（单 位cm）。实验室常用外径18或22的磁环绕 制，制作时选用的漆包线宜细，且匝数尽可能 少，间距应大一些。实际制作可通过Q表反复 测量确定匝数和电感量大小。 b
9、.根据a确定的电感量代入公式 确立回路的总电容C。 2.设计计算 n技术指标：fo=15MHZ，谐振增益Avo20dB，通 频带Bw0.71MHZ。 n已知条件：调谐回路参数L=2h，Qo=100，抽 头初级15T+15T，次级15T，晶体三极管9018在 Uce=10V，IE=2mA时参数如下gie=2860s， Cie=19PF，goe=200s，Coe=7PF，|Yfe|=45ms， |Yre|=0.31ms，负载电阻1K。 (1)确立电路形式见图1（计算所用公式见参 考文献3P92P94） Y参数:已知条件已给出，若无，可通过手册获 知， 例如3DG12C，=50,当工作电压为12V,
10、有 rbb=70， Cbc=3PF,IE=1.5mA时，Cbc=25PF. 故可通过公式计算: Yie=gie+jCie=1.37310-3s+j2.8810-3s Yoe=goe+jCoe0.216ms+j1.37ms 从Yie可确定 从Yoe可确定 (2).确立工作点,设计偏置电路,电源电压+12V由 UCE=10V,IE=2mA 可知UEQ=12-10=2V,RE=2V/2mA=1k 基极UBQ=2.7V,可知(Rb2/Rb1+Rb2)12=2.7 =Rb20.29Rb1 若取Rb2=R2=5.1k则Rb117.6k 为调试方便特取22K可调电阻和5.1K标称电 阻串联。 (3).C大小
11、确定：由公式C=C+n12Coe+n22Cie 从而有 C=C n12Coe56.30.527 54.6pF 便于实现调试，C取47pF的固定电容和可调电容 5/22pF并联使用。 (4).工程估算 a.谐振增益 因goe=200s, gp=1/0LQ0=1/2f0LQ053.1S G=n12goe+n22gL+gp353.1s Av0=n1n2Yfe/G32或30dB b.通频带 由前知 QL=1/G0L106/(353.12152) 15 Bw0.715/15=1MHZ n现若要使Bw0.7=2M，请问如何？ n答：按前述分析，可并联降Q电阻，现计算应 加多大的R？ QL=fo/Bw0.7
12、=15/2=7.5 QL=1/GwoL 即G=2G= G+1/R 1/R= G，R=1/ G2.8k 电路板实际并联3k电阻。 (5).耦合电容：C1取1000PF 旁路电容：C2取 0.01F (6).综合上述设计,电路如图1。 n仿真分析 n对图1电路可作如下仿真，供同学们参考。 1.幅频特性曲线的测试 仿真条件: 互感耦合线圈TX: area=0.078,path=4.25 Lp1.turns=15,Lp2.turns=15,Ls.turns=15 晶体管用MOTOR.rf.olb库MRF9011/MC, Ico=2.18mA 回路电容C=47pF，输入电压 Uim=10mV 2. 工作点对放大器的影响如下图a.b n仿真条件:R=3k, Uim=10mV na. Rb1=20k,ICQ1=1.607mA nb. Rb1=10k,ICQ2=3.140mA n从图a.b可看出,和低频甲类放大器一样,工作点 对增益有明显的影响. n3.输入调幅波，观察输出 n仿真条件:载波振幅Ucm=10mV，fc=15MHz, 调制 频率F=10kHz, m=30%，Rb1=15k，R=3k. n调幅输出波形如下：
