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1、厦门大学电子线路实验报告实验项目: 实验十八 实验台号: 专 业: 通信工程系 年 级: 2011级 班 级: 1班 学生学号: 学生姓名: 实验时间: 2013 年 11 月 7 日 节实验十八 LC调谐放大器和LC振荡器1、 实验目的1、 了解LC调谐放大器的基本的特点,掌握选频放大器的调整与测试;2、 了解LC正弦振荡器的基本工作原理;2、 实验原理:1、 LC调谐放大器的工作原理:以LC并联谐振回路为晶体管集电极的放大器,称为LC调谐放大器。由于并联谐振回路的阻抗是随频率而变化的,在谐振频率fo处,其阻抗为纯电阻且达到最大值,此时调谐放大器在fo处得到最大增益,稍偏离fo,其增益就迅速
2、减小。所以LC调谐放大器只放大频率fo为钟欣的很窄的范围内的信号,而抑制fo意外的其他信号。若忽略晶体管的内反馈,并将元件都折算到谐振回路的两端,则课用y参数等效电路如图2 来表示。由等效电路课求得下列基本关系式:谐振频率:有载等效品质因数:有载等效谐振阻抗:谐振时电压增益:式中,为晶体管的跨导。谐振曲线方程:式中,称为相对失谐量。调谐放大器的通频带(),定义为相对放大倍数的两个频率之间的频率范围。既要求,得。调谐放大器的选择性可用偏调某一数值的衰减量表示。也可用矩形参数K表示,K定义为:,式中f0.1为d=-20db的带宽。由得则。 所以单调谐回路的矩形系数Kr9.9510,它与回路无关,且
3、远大于1,换言之,要使单调谐放大器既有足够的通频带,又有良好的选择性是不可能的,这是单调谐放大器的缺点。2、LC正弦波振荡器 LC调谐放大器如果引入适当大小的正反馈,即可变成LC正弦波振荡器。在图1所示的调谐放大器中,把A、B两点短接,就把输出信号反馈到输入端,只要Vo与Vi的极性相同便构成正反馈,则可产生正弦振荡,其振荡频率可表示为:一般放大器的内阻远大于回路的等效损耗电阻,所以振荡频率可近似地表示为 实际上,振荡器的起振并不需要外加信号,当接通电源后,电路中的微小电骚动,经过选频、放大、正反馈,使频率fo的信号振幅逐步增大,当振幅增大到一定程度时,导致晶体管工作进入非线形区,引起晶体管减小
4、,增益A下降,当AF=1时,满足振幅平衡条件、相位平衡条件,便得到稳定的振荡幅度。在图1中,改变反馈绕组的极性,即可以改变反馈为正反馈或负反馈。在射极电阻Re两端可观察到振荡时集电极电流的形式,其波形不是正弦波,表明晶体管工作于非线性区。振荡器频率稳定性是一项十分重要的指标,由振荡频率的表达式可知;晶体管参数、接入系数和负载的变化,都会改变振荡器的振荡频率。要提高振荡器的频率稳定性,最基本的是必须提高谐振回路的有载品质因素Q1值。采用石英谐振器的振荡器,其频率稳定度可达到10曲量级以上。为了减少测试仪器对振荡频率的影响,可经隔离电阻在Vo点进行观测。三、实验仪器:1、示波器1台2、信号发生器1
5、台3、数字万用表1台4、直流稳压电源1台四、实验内容:1、搭接电路:按图1单调谐放大器电路搭接,在检查无误后接通电源。2、调整静态工作点:调整电路中的上偏电阻R1,使的晶体管集电极电流为2mA,用测量发射极电压,推算出发射极电流,然后将所测结果填入表1。表1:晶体管工作状态与各极直流电压关系:晶体管工作状态VE (V)VB (V)VC (V)Ic(mA)放大状态2.0772.8169.9934200.7振荡状态2.1242.44110.246175.43、示波器对LC调谐放大器进行测量: 信号发生器输出( Vip-p=100mV、f= 465KHz)接入LC调谐放大器的输入端,用示波器CH1接
6、调谐放大器的输入端,示波器的CH2接调谐放大器的输出端,调整电感的磁帽,使CH2的电压读数最大。调谐放大器的增益和通频带的测量:利用示波器可以很方便地测量放大器的增益,在示波器直接读出CH1、CH2的电压峰一峰值,进行计算;在完成增益的测量后还可以测量放大器的通频带,该测量方法在以前的实验中已多次使用,这里作简单介绍,当放大器的输入频率改变时,放大器的输出电压也发生变化,当放大器的输出电压下降(-3dB)时,即可测出调谐放大器的通频带。改变负载电阻R,测出相应的电压增益和通频带,记入表3 0表3:负载对放大器增益、通频带影响:负载RL谐振频率fo通频带f0.707电压增益Av465.1KHz9
7、.2KHz12100465.0KHz27.6KHz4.66LC振荡器的测量:将图1中AB两点对接,LC调谐放大器引入正反馈成为LC振荡器。用示波器在Vo点,观察振荡波形,改变反馈绕组的极性(将4、5两端互换),观察输出变化,说明变化的原因。在振荡器振荡时,用示波器观察Vo点波形调整振荡线圈L的磁帽,使振荡频率为465kHz,在示波器上直接读出。此时用数字电压表直流电压表测量振荡状态下的晶体管直流工作点,把测量结果记入表说明工作点不同的原因。分析:4、5点未互换前,输入和输出的相位是同相的,能产生LC振荡,输出波形由正弦波;4、5点互换后,输出和输入的相位相反,电路由正反馈变为负反馈,无法产生振
8、荡,输出零电平。观察负载变化和测试仪器对振荡频率的影响,用示波器在Vo点测量各种不同的负载时的振荡频率及电压值,记入表4。表4:负载对振荡频率的影响:负载状态RL=RL=100振荡频率(MHz)464.6KHz464.5KHz电压Vop-p19V2.0V五、实验总结:此次实验的接线电路较简单,注意调整好静态工作点就行了。这次实验由于一开始电压放大器的有故障导致输出波形一直不对,后经检查电路无误,更换器件后,终于出来正确波形。因为搭接的是高频模拟电路,所以在搭接电路时要避免远距离绕线并尽可能使接线距离短一点,接线尽量少。顶管位置主要位于粉质粘土层,地下水位以下。开挖竖井过程中如出现异常地质情况,及时与设计单位联系,进行协商处理。施工前应与铁路供电段、电务段、通信段联系,首先探明铁路两侧施工范围内各种管线位置、埋深、并进行监护和防护。