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1、第 1 页 共 8 页实验一 高频小信号调谐放大器实验一、实验目的1、 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理；2、 掌握谐振放大器电压增益、通频带及选择性的定义、测试及计算；3、 了解高频小信号放大器动态范围的测试方法；二、实验内容1、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的静态工作电2、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益3、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的通频带4、 测量单调谐、双调谐小信号放大器的选择性三、实验仪器1、 信号源模块 1 块2、 频率计模块 1 块3、 2 号板 1 块4、 双踪示波器 1 台5、 万用表 1 块6、 扫频仪（可选） 1 台四、实验原理（一）单调谐放大器小信号谐
2、振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图 1-1 所示。该电路由晶体管 Q1、选频回路 T1 二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率第 2 页 共 8 页fS10.7MHz 。基极偏置电阻 W3、R 22、R 4 和射极电阻 R5 决定晶体管的静态工作点。调节可变电阻 W3 改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率 f0，谐振电压放大倍数 Av0，放大器的通频带 BW 及选择性（通常用矩形系数 Kr0.1 来表示）等。图
3、 1-1 单调谐小信号放大电路放大器各项性能指标及测量方法如下：1、谐振频率放大器的调谐回路谐振时所对应的频率 f0 称为放大器的谐振频率，对于图 1-1 所示电路（也是以下各项指标所对应电路） ，f 0 的表达式为LCf210式中，L 为调谐回路电感线圈的电感量；为调谐回路的总电容， 的表达式为CieoeCP21第 3 页 共 8 页式中， Coe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1 为初级线圈抽头系数；P2 为次级线圈抽头系数。谐振频率 f0 的测量方法是：用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器 T 的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点
4、f0。2、电压放大倍数放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数 AV0 称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0 的表达式为GgpygypvAieoeffeiV 221210式中， 为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是 yfe 本身也是一个复数，所以谐振时g输出电压 V0 与输入电压 Vi 相位差不是 180 而是为 180+ fe。AV0 的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图 1-1 中输出信号 V0 及输入信号 Vi 的大小，则电压放大倍数 AV0 由下式计算：AV0 = V0 / Vi 或 AV0 = 20 lg (V0 /Vi) dB 3、通频带由于谐振回路的选
5、频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降，习惯上称电压放大倍数 AV 下降到谐振电压放大倍数 AV0 的 0.707 倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带 BW，其表达式为BW = 2f 0.7 = f0/QL 式中，Q L 为谐振回路的有载品质因数。分析表明，放大器的谐振电压放大倍数 AV0 与通频带 BW 的关系为CyBWAfeV20上式说明，当晶体管选定即 yfe 确定，且回路总电容 为定值时，谐振电压放大倍数CAV0 与通频带 BW 的乘积为一常数。这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同第 4 页 共 8 页的。通频带 BW 的测量方法：是通过测量放大器的
6、谐振曲线来求通频带。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率 f0 及电压放大倍数 AV0 然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压 VS不变） ，并测出对应的电压放大倍数 AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图 1-2 所示。可得： 7.02ffBWLH通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频宽，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用 yfe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量 C。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放
7、大器的增益。4、选择性矩形系数调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数 Kv0.1 时来表示，如图 1-2 所示的谐振曲线，矩形系数 Kv0.1 为电压放大倍数下降到 0.1 AV0 时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0 时对应的频率偏移之比，即Kv0.1 = 2f 0.1/ 2f 0.7 = 2f 0.1/BW 上式表明，矩形系数 Kv0.1 越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数 Kv0.1 远大于 1） ，为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.
8、1。（二）双调谐放大器为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点，可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点，并能较好地解决增益与0VAv0.7BW 0.1Lf0H2f0.1图 1-2 谐振曲线第 5 页 共 8 页通频带之间的矛盾，从而在通信接收设备中广泛应用。在双调谐放大器中，被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端，若耦合回路初、次级本身的损耗很小，则均可被忽略。 图 1-3 双调谐小信号放大1、电压增益为 gypvAfeiV2102、通频带为弱耦合时，谐振曲线为单峰；为强耦合时，谐振曲线出现双峰；临界耦合时，双调谐放大其的通频
9、带BW = 2f 0.7 = fo/QL3、选择性矩形系数Kv0.1 = 2f 0.1/ 2f 0.7 = 410第 6 页 共 8 页五、实验步骤（一）单调谐小信号放大器单元电路实验1、根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出） 。2、打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V 电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯。 (以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤)3、调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻 R4 两端的电压（即 VBQ）和R5 两端的电压（即 VEQ）
10、，调整可调电阻 W3，使 VEQ4.8V，记下此时的 VBQ，并计算出此时的 IEQV EQ /R5（R5=470）4、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。源端口 目的端口信号源：RF1 频率计：RF IN信号源：RF2 2 号板：J45、按下信号源、频率计和 2 号板的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。6、调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口 “RF1”和“RF2”输出频率为 10.7 MHz 的高频信号。将信号输入到 2 号板的 J4 口。在 TH1 处观察信号峰- 峰值约为 50mV。7、调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：将示波器探头连接在调谐放大
11、器的输出端即 TH2 上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。8、测量电压增益 Av0在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在 TH1 和 TH2 分别观测输入和输出信号的幅度大小，则 Av0 即为输出信号与输入信号幅度之比。第 7 页 共 8 页9、测量放大器通频带对放大器通频带的测量有两种方式，其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量；其二则是用点频法来测量。本实验中采用点频法测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描绘出通频带特性，具体方法如下：通过调节放
12、大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以 20KHz 为步进间隔来变化） ，并用示波器观测各频率点的输出信号的幅度，然后就可以在如下的“幅度频率”坐标轴上标示出放大器的通频带特性。（二）双调谐小信号放大器单元电路实验1、打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V 电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯。2、调整晶体管的静态工作点：在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻 R15 两端的电压（即 VBQ）和R16 两端的电压（即 VEQ） ，调整可调电阻 W3，使 VEQ3.7V，记下此时的 VBQ，并计算出此时的 IEQV EQ /R16（R
13、16=470）4、关闭电源，按下表所示搭建好测试电路。源端口 目的端口信号源：RF1 频率计：RF IN信号源：RF2 2 号板：J5频率输出幅度第 8 页 共 8 页5、按下信号源、频率计和 2 号板的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。6、调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口 “RF1”和“RF2”输出频率为 455KHz 的高频信号。将信号输入到 2 号板的 J5 口。在 TH6 处观察信号峰-峰值约为50mV。7、调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上：将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即 TH2 上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，首先调试放大电路的第一级中周，让示波器上被测信号幅度尽可能大，然后调试第二级中周，也是让示波器上被测信号的幅度尽可能大，这之后再重复调第一级和第二级中周，直到输出信号的幅度达到最大，这样，放大器就已经谐振到输入信号的频点上了。8、测量电压增益 Av0在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在 TH6 和 TH7 分别观测输入和输出信号的幅度大小，则 Av0 即为输出信号与输入信号幅度之比。六、实验报告要求1、 写明实验目的。2、 画出实验电路的直流和交流等效电路。3、 计算直流工作点，与实验实测结果比较。4、 整理实验数据，并画出幅频特性。
