《高频电子线路实验new》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频电子线路实验new（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高频电子线路实验一 谐振电路与选频电路一、LC谐振电路LC 谐振电路是是高频电子线路中常用的无源电路。其相关的知识内容是高频电子线路 课程的重要概念。LC谐振电路包括LC串联谐振电路与LC并联谐振电路两种。(1) LC串联谐振电路串联谐振回路的选择性L - 1谐振条件： 0vLCI J1 + = 201 + Q 2(- 0)2七 J0 0-arctg Q ( 0o0)沁arctgE ,巴=Q0(2f)串联回路的谐振曲线串联谐振回路的参数和公式1）谐振电流10=罟,谐振阻抗 Z = R2）谐振频率,0炸2兀、：LC3）特性阻抗p= L = 一0 C C0p L 1/C4） 品质因数Q =rL =
2、 =00 R R R5）通频带 BW0.7我们将由S值从最大值下降到其1/*2时，对应的频率范围定义为谐振回路的通频带BWBW0.7Q00.7对于串联谐振回路，当 Vs 恒定时，VI (1/C)C =VSQR 2 + L -1/wC )2(1/ wC)R2 + (wL 1 / wC)2wQ 30ww w：1 + Q 2( 4)2i 0 w w f 0当w = w0时，Vc出现最大峰值。且VC = Qo。依据这个原理，我们可以通过实验来测量LCS串联谐振电路的 Q 值。实验电路如下图所示实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率f=10MHz、输出电压lOOmV的正弦波信 号，作为Vs加入到L
3、C串联谐振电路上。2)用示波器观察Vs和VI、V2的波形。测量其电 压大小。3)改变正弦波信号频率的f,同时观察电容电压V2出现峰值时为串联谐振发生。4)记录测量数据，计算Q值大小。5)依据计算的Q值，计算电感中电阻R的大小。表1 LC串联谐振电路实测数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(mV)谐振时的V (mV)2谐振时的V (mV)1计算结果：品质因数Q0特性阻抗P谐振电阻R谐振频率f(MHz)(2) LC并联谐振电路LC 并联谐振电路在信号频率等于谐振频率时发生并联谐振。谐振时电路将呈现出高电 阻状态。并联谐振回路的频率选择性 p寺为并联谐角频率,V 为并联谐振时的电压。 pLC并联谐振
4、回路的谐振曲线、特性阻抗等与LC串联谐振回路类同。LC并联谐振回路的Q值o L 1/ Cqp=r=r=”，R为电感的串联电阻。另外 Q =， R 为 LC 并联谐振回路的谐振阻抗。-ppop对于LC并联谐振回路，当Ig恒定时,VRIR当=时， V 出现最大峰值。 Q =依据这个原理，我们可以通过实验来测量 LC 并联谐振电路的 Q 值。实验电路如下图所示:12V cc ?电路工作于甲类放大器状态。LC并联谐振电路由恒流源激励。当发生谐振时，V1将出现最大峰值。I = 2, R =1, p=一g 3k p I e Cgp实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率f=10MHz、输出电压IV的正
5、弦波信号， 作为 Vs 加入到实验电路上。 2)用示波器观察 Vs 和 V1、 V2 的波形。测量其电压大小。 3) 改变正弦波信号频率的f,同时观察电容电压V1出现峰值时为并联谐振发生。4)记录测量数据，计算谐振阻抗 R 大小。 5)依据计算的 R 值，计算电路的 Q 。 ppp表 2 LC 并联谐振电路实测数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(V)谐振时的V (V)2谐振时的V (mV)1计算结果：品质因数Qp特性阻抗p谐振阻抗Rp谐振频率f(MHz)(3) 复合式 LC 串联谐振电路复合式 LC 谐振电路是将电感、电容串并联后担任电感或电容而构成的谐振电路。这种 电路形式在实际应用中也经
6、常出现。下图为一个复合式 LC 串联谐振电路。3pFCC 1330pFV11谐振时，Q = 2。p=, C = 25 pF。0 V 0 JL(C + C ) C 2S1202实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率f=10MHz、输出电压lOOmV的正弦波信 号，作为Vs加入到LC串联谐振电路上。2)用示波器观察Vs和VI、V2的波形。测量其电 压大小。3)改变正弦波信号频率的f,同时观察电容电压V2出现峰值时为串联谐振发生。4)记录测量数据，计算Q值大小。5)依据计算的Q值，计算电感中电阻R的大小。表3 LC串联谐振电路实验数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(mV)谐振时的V (mV)
7、2谐振时的V (mV)1计算结果：品质因数Q0特性阻抗P谐振电阻R谐振频率f(MHz)4)复合式 LC 并联谐振电路复合式LC并联谐振电路如下所示:1R谐振时，w =, Q - p ,p I CCp PiL(i_)C + C1 1 2V V 1I - , R 5k0-亠,p -, C - 200pFg 3kpIw C 2gp 2实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率f30MHz、输出电压IV的正弦波信号,作为 Vs 加入到实验电路上。2)用示波器观察 Vs 和 V1、 V2 的波形。测量其电压大小。3)改变正弦波信号频率的f,同时观察电容电压V1出现峰值时为并联谐振发生。4)记录测量数据
8、，计算谐振阻抗 R 大小。 5)依据计算的 R 值，计算电路的 Q 。 ppp表 4 LC 并联谐振电路实测数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(V)谐振时的V (V)2谐振时的V (mV)1计算结果：品质因数Qp特性阻抗p谐振阻抗Rp谐振频率f(MHz)二、变容二极管与变容二极管组成的谐振电路1 )变容二极管变容二极管是一种将 PN 结结电容作为可变电容的半导体二极管。变容二极管的内部为 一个半导体 PN 结。工作时在变容二极管上施加反向偏压。此时 PN 结的结电容 Cj 就可以作 电容来应用。变容二极管的结电容 Cj 的大小与其上施加的反向偏压数值有关。反向偏压数值越大， Cj越小。Cj随
9、反向偏压的变化为非线性关系，如下图所示。2）变容二极管组成的谐振电路由变容二极管组成的谐振电路如下所示电感 L1 与变容二极管的 Cj 组成 LC 串联谐振电路。电感 L2 为高频扼流圈。 Vcc 经 10k 电位器、L2给变容二极管施加反向偏压。改变电位器中间触点位置，可以改变变容二极管 上反向偏压的大小，从而改变Cj的大小。Cj大约在40pF5pF之间变化。电感L2能够通 过直流电压，同时阻隔高频信号，使电位器、Vcc等不会影响LC串联谐振电路的工作。当谐振发生时， V2 将出现最大峰值电压。实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率为10MHz、输出电压100mV的正弦波信 号，作为V
10、s加入到LC串联谐振电路上。2)用高频毫伏表观察Vs和VI、V2的波形。测量 其电压大小。3)改变10k电位器的阻值，同时观察电容电压V2出现峰值时为串联谐振发生。 4)记录测量数据，计算Q值大小。5)依据计算的Q值，计算电感中电阻R的大小。注： 由于变容二极管的 Cj 较小，而示波器的输入电容较大，所以无法用 示波器观察波形，只能用高频毫伏表测量电压。6)改变函数发生器输出频率为20MHz、30MHz，重新进行实验，记录实验数据。 表 5 LC 串联谐振电路实测数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(mV)谐振时的V (mV)2谐振时的V (mV)1计算结果：品质因数Q0Cj(pF)谐振电阻R
11、特性阻抗p三、n型匹配网络n型匹配网络是一种在高频功率放大器中常用的LC电路。它具有选频和阻抗变换两大功 能。在下图所示的n型匹配网络中，改变电容C1的大小能够明显地改变电路的谐振(选频) 频率。改变电容C2的大小则能够明显改变电路的谐振阻抗Rp,将负载电阻Rl变换成Rp。所以反复调试C1、C2的大小，就能够获得一定的谐振阻抗Rp,同时使电路在工作频率 f 上谐振。XC1RpQLXC2RLRL (Q 2 +1) 1R LQRL_ (1 +Q 2 +1LRLQ XL C 2），取Ql沁4。n型匹配网络的实验电路如下图所示：n型匹配网络由恒流源激励，当发生谐振时VI出现最大峰值电压。通过测量VI、
12、V2、V3可计算出n型匹配网络的Rp,观察到谐振曲线等。50Vi3kcc 12VC2 : 6/25px 2叽10kL询20kCi： 6/25px2lOmHf=30MHz9018实验操作步骤：1)将函数发生器打开，调出频率为30MHz、输出电压幅度为2V的正弦波 信号，作为Vs加入到实验电路中。2)用示波器观察Vs和VI、V2的波形。测量其电压大小。 3)改变C1的容量大小，同时观察电容电压V1出现峰值时为谐振发生。4)记录测量数据， 计算Rp大小。5)改变C2的容量大小，然后改变C1的容量大小，同时观察电容电压V1出 现峰值时为谐振发生。记录测量数据计算Rp大小。6)反复改变C1、C2大小，使
13、电路谐振。注：如果没有高频示波器，则可以仅使用高频毫伏表测量电压，以 完成实验。表6 n型匹配网络实测数据谐振频率f(MHz)谐振时的Vs(mV)谐振时的V (mV)2谐振时的V (mV)1计算结果：四、瓷滤波器陶瓷滤波器属于固态滤波器。具有使用方便、无需调试等优点。常用于高频电子线路做 带通滤波器之用。常见于中频放大电路。实验操作步骤：1）将函数发生器打开，调出频率为陶瓷滤波器中心频率（465Hz和10.7MHz） 附近、输出电压100mV的正弦波信号，作为Vs加入到实验电路中。2）用示波器观察Vs和 V1 的波形。测量其电压大小。 3）改变函数发生器的输出频率大小，同时观察电容电压 V1 出现峰值时为谐振发生。 4）记录测量数据，绘制陶瓷滤波器的频率特性曲线。表7陶瓷滤波器实测数据（465kHz）输入信号频率f（MHz）输入信号电压Vs（mV）输出信号电压V1（mV）表8陶瓷滤波器实测数据（10.7MHz）输入信号频率f(MHz)输入信号电压Vs(mV)输出信号电压Vl(mV)五、实验总结(写出学生做完该实验的心得总结)
