高 频 电 子 线 路实验指导

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1、1实验一 高频小信号谐振放大器高频小信号谐振放大器常指各种收/发信机或电子设备中的高频电压放大器，其作用是将高频小信号或接收机中经变频后的中频信号进行放大，以达到下级电路所需的激励电压幅度。为使放大信号不失真，放大器负载不是纯电阻而是用 LC 谐振回路，且工作在线性放大区即甲类状态，属窄带电压放大器。实际工程中对高频小信号谐振放大器的基本要求是：电压增益高，工作稳定性好，频率特性应满足通频带的要求，噪声低。一、实验目的1.掌握高频小信号谐振放大器的电路组成、基本工作原理与设计方法。2.掌握高频小信号谐振放大器谐振回路的调谐方法及研究回路参数对谐振曲线的影响。3.掌握高频小信号谐振放大器的主要技

2、术指标的意义及测试方法。二、实验预习要求预习谐振回路、高频小信号放大器等有关章节。了解谐振放大器的高频等效电路与晶体管的 4 个 Y 参数。三、实验设备与仪器高频实验箱 WYGP-3 或 GP-4 一台双踪示波器 TDS-1002 一台高频信号发生器 WY-1052 一台万用表 一块四、实验任务与要求41 基本命题411 基本实验的实验电路及说明实验电路采用的是一个单级谐振放大器，由共射、共基两级电路组成。具有较高的工作稳定性，采用5V 电源供电。电路如图 1-1 所示。2图 1-1 高频小信号放大器原理图该电路主要由共射放大器（由 Q600、TR600、R601、R600、R610 与 R6

3、06、R602、C607组成）与共基放大器（由 Q601、TR602、R609、C609 组成）组成。谐振回路由 TR602 初级及电容 C606 与 C604 组成，改变 C604 可以改变回路的谐振频率，使放大器谐振在 6.5MHz上。电路采用这种接法的原理是：对于简单的单调谐小信号放大器谐振时的放大倍数为： gyPAreV1其中 P1为晶体管的集电极接入系数， 为并联谐振回路的总电导。由于晶体管存在(反向传输导纳 )的反馈，就有可能引起放大器工作的不稳定，同时 的值随频率而变rey rey化，因此，当放大器电路参数取定后，为提高放大器工作的稳定性，实际工程中常采用中和法或失配法克服由于

4、的存在，造成的放大器工作不稳定性。rey中和法的优点是电路简单，增益高。缺点是： 只能在一个频率上完全中和，不适合宽带。 因为晶体管离散性大，实际调整麻烦，不适于批量生产。 采用中和法对放大器由于温度等原因引起各种参数变化没有改善效果。失配法的优点是：性能稳定，能改善各种参数变化的影响；频带宽，适合宽带放大，适于波段工作； 生产过程中无需调整，适于批量生产。缺点：增益低。为此，实验电路采用失配法电路，可有效的消除调谐放大器的不稳定性。图中 Q601 所组成的共基放大器的特点是输入导纳大和输出阻抗高。当它和 Q600 等组成的共射电路连接时，相当于共射电路的负载导纳很大，只由共基电路的输入导纳决

5、定，此时共射电路的内部反馈可忽略，放大器虽然工作在严重失谐状态，但放大电路的稳定性得到很大提高，虽增益有所降低，但两管总增益仍大于共射放大器的增益。又由于共基电路输出导纳很高可直接和负载线圈连接而无需抽头接入。当短接跳线 J600 的 1、2 脚（上） ，J602 的 2、3 脚（下） ，J608 的1、2 脚（上）时，为单级高频小信号调谐放大电路。当短接跳线 J600 的 2、3 脚，J602的 2、3 脚、J608 的 1、2 脚（上）时，为两级高频小信号调谐放大电路。该级集电极输出采用的是变压器 T601 耦合输出。1 输入点参考说明： HF-IN：高频信号输入测量点2 输出点参考说明：

6、 C/E：Q600 集电极电压测量点STE ：Q600 发射极电压测量点AGC：AGC 控制信号测量点HF-O：放大信号输出测量点412 基本实验内容与方法步骤本实验使用的是高频小信号放大模块，如图 1-2 所示。实验之前在实验箱上找到本实验单元位置，并熟悉电路，掌握各主要元件及调谐元件的位置与作用。4121 高频小信号放大器静态测量 参照实验单元模块电路，用“短路帽”连接 J600 的2、3（下）脚，J602 的 2、3（下）脚，J608 的 1、2（上）脚。此时为两级谐振放大电路。打开实验箱电源，使实验箱开始正常工作。用 图 1-2 高频小信号放大模块3万用表分别测量晶体管 Q600 和

7、Q601 各电极的静态工作电压。将结果记录于表 1-1 中。 表 1-1 Vb Ve Vc Vce Ic 根据 Vce 判断 Q600、Q601 是否工作在放大区Q600 是 否Q601 是 否原因：注：Vb: 基极对地电压。 Ve :发射极对地电压。 Vc:集电极对地电压。Vce：集电极与发射极之间电压。 Ic = Ve/Re Re= 4122 谐振频率、放大器电压增益 的测定与计算VoA 参照实验单元模块电路，将实验电路设置为单级谐振放大电路。 用高频信号发生器，输出频率 f=6.5MHZ/幅度为 100mV 的信号作为输入信号 接Vi实验电路模块的输入端口“HF-IN”处。 用双踪示波器

8、的“A”通道检测输入信号。再将示波器的“B”通道接实验电路模块的输出端口“HF-O”检测放大输出信号。 分别微调高频谐振放大器输入回路的微调电感 T R600、微调电容 C600 和输出回路的， TP601 与 CT604，使放大器输出的信号 最大，且输出波形无明显失真，这时，高频Vo信号发生器的输出频率就等于回路的谐振频率 。(用频率计检测)f 记录此时的回路谐振频率 与输出信号幅度 。of 根据测量所得结果，计算出单调谐放大器的电压增益 VOA或 ioVOAdBAioVOlg20 保持以上操作和输入信号 不变，仅将“短路帽”连接 J600 的 2、3 脚，此时为两级i谐振放大电路。用示波器

9、观察输出端口“HF-O”的输出波形和输入端口“HF-IN”的波形，再微调高频谐振放大器输出回路的电感 TP601 与微调电容 CT604，使输出信号最大，且输出波形无明显失真根据测量所得结果，计算出两级谐振放大器的电压增益 ，并比较两VOA种放大器的输出波形与 变化，分析变化原因。VOA4123 谐振放大器通频带 的测定Bw1单级谐振放大电路 测量 实验条件：电路设置为单级谐振放大电路， =6.5MHz/100mV。 （采用逐点法）Vi 分别用双踪示波器监测输入信号“HF-IN”/ 输出信号“HF-O” 微调 TP601、C600 与 TR601、C604 使回路谐振（即使输出电压 幅度最大）

10、 。Vo 保持输入电压 幅度不变，改变高频信号发生器的输出频率,由回路的中心频率Vi分别向两边逐点偏离，测得在不同频率 f 时对应的输出电压 ，将测得的数据填入表of1-3 中。(频率偏离范围可根据 的实际情况来确定)。VOA70.2 两级谐振放大电路 测量Bw 实验条件：将实验电路连接为两级放大器， =6.5MHz/100mV。i 参照以上实验步骤，将测得的数据填入表 1-2 中。表 1-2频率（MHZ） fo单 输出电压（V）4 根据测量所得结果，用逐点法标绘谐振放大器的幅频特性曲线，并计算出增益、带宽及 Q 值。再比较两种放大器的 变化，分析变化原因。Bw3 谐振放大器矩形系数 的测定

11、实验条件：电路设置为两级谐振放大电路， =6.5MHz/100mV。 （采用逐点法）Vi 分别用双踪示波器监测输入信号“HF-IN”/ 输出信号“HF-O” 微调 TP601、C600 与 TR601、C604 使回路谐振（即使输出电压 幅度最大） 。Vo 保持输入电压 幅度不变，改变高频信号发生器的输出频率,由回路的中心频率Vi分别向两边逐点偏离，测得在不同频率 f 时对应的输出电压 ，将测得的数据填入表of1-3 中。(频率偏离范围可根据 0.1AVO的实际情况来确定)。表 1-342 扩展命题421 高频小信号谐振放大器的设计与仿真实验4211 单调谐高频电压放大器电路设计举例主要技术指

12、标：谐振频率 10.7MHz,谐振电压放大倍数 20dB，通频带of VOAB0.7=1MHz，矩形系数 K0.110。要求放大器电路工作稳定，采用抽头并联谐振输出回路。已知：L4H,总匝数 N2=20，p 1=0.25， Q=100，晶体管用 9018，=50。查手册可知，9018 在 Vce=10V、I E=2mA 时，gie=2860ms，Cie=19pf，goe=200us，Coe=7pf，Yfe=45ms，Yre=0.31ms。负载电阻 RL=3K。电源供电 Vcc=12V。 选定电路形式依设计技术指标要求，采用晶体管共发射极单调谐回路谐振放大器，参考电路如图 1-3 所示。 该电路

13、静态工作点 Q 主要由 Rb1和 Rw1、R b2、Re 与 Vcc 确定。利用 Rb1和 Rw1、R b2的分压固定基极偏置电位 VBQ，如满足条件 图 1-3 单调谐高频小信号放大器电原理图I1IBQ：当温度变化 ICQV EQV BEI BQ ICQ，抑制了 ICQ变化，从而获得稳定的工作点。双结论频率（MHZ） fo双 输出电压 （V）结论5由此可知，只有当 I1IBQ时，才能获得 VBQ恒定，故硅管应用时，I1=（5-10）I BQ。只有当负反馈越强时，电路稳定性越好，故要求 VBQVBE，一般硅管取：V BQ=（3-5）V。图中放大管选用 9018，C1 为输入耦合电容。RE1、R

14、E2、Ce 为发射极偏置电阻与滤波电容。R1、RW1、R2 组成基极偏置电路，调节 RW1 可改变晶体管的静态工作点。C、CT 与L1、L2 组成单调谐并联谐振回路与集电极直接相连，CT 为微调电容，改变 CT 的容量可以改变回路的谐振频率，使放大器谐振在 10.7MHz 上。谐振电路中的电阻 R，为回路阻尼电阻，改变其阻值的大小，可以改变回路的 Q 值。C2 为输出耦合电容。C3 为电源滤波电容。 设置静态 工作点由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流 ICQ一般选取 0.82mA 为宜，设计电路中取 IE=1.5mA，设 RE=1.5 K。因为：V EQ=ICE/RE 而 Ico

15、I EO 所以：VEQ=1.5mAx1.5K=2.25V 取 VEQ=2.3V 因为：V BQ=VEBQ+0.7V=3V (硅管的发射结电压 VEBQ为 0.7V) 所以：V BQ=VEBQ+0.7V=3V因为：V CEQ=Vcc-VEQ 所以：V CEQ=Vcc-VEQ =12-2.3=9.7V因为：R B2=VBQ/（5-10）I BQ 而 IBQ=ICQ/=1.5/50=0.03 取 10IBQ所以：R b2= VBQ/（10）I BQ =3/0.3=10K 因为：R b1=(Vcc-VBQ)/VBQRb2 所以：R b1=(9/3)10=30K 考虑调整静态电流 ICQ的方便，Rb1 用 47K 电位器与 8.2 电阻串联。谐振回路参数 计算首先求出回路中的总电容 C ：因为：则: pfLfo2.5)2(1再求回路电容：因有 C= C -p12Coe-p22Cie=53.3pf 取 C 为标称值 51pf。最后求电感线圈抽头匝数 N1：N1=p1