高频电路实验讲义全

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1、高频电路（仿真）实验讲义光电学院电子科学与技术系2011年2月实验一、共射级单级交流放大器性能分析、实验目的1、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。2、学习放大器的放大倍数（Au）输入电阻（Rj）、输出电阻（Ro）的测试方法。3、观察基本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数与输出波形的影响。4、熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。二、实验原理如图所示的电路是一个分压式单级放大电路。该电路设计时需保证UB510Ube， I12510Ib，则该电路能够稳定静态工作点，即当温度变化时或三级管的参数变化时，电路的静态工作点不会发生变化。R

2、1UB - UBEu=Rl + R2vCCRE由上式可知，静态工作时，UB是由R1和R2共同决定的，而Ube一般是恒定的，在0.6到 0.7之间，所以IC、IE只和有关。当温度变化时或管子的参数改变时（深究来看，三极管的特性并非是完全线性的，在很多的情况下，必须计入考虑），例如，管子的受到激发而IC欲要变大时，由于Re的反馈作用，使得Ube节压降减小，从而IB减小，IC减小，电路自动回到原来的静态工作点附近。所以该电路不仅有较好的温度稳定性，还可以适应一定非线性的三极管，前提是只要电路设计的得当。调整电阻R2,可以调节静态工作点高低。若工作点过高，使三极管进入饱和区，则会引起饱和失真

3、；反之，三极管进入截止区，引起截止失真。C147|jF3.9kQ5%Rc C2;l(Q1 47|jF2M2102T(R4 lien 5%图1-1分压式单级放大电路如图1-1, C、C2为耦合电容，将使电路只将交流信号传输到负载端，而略去不必要的直流信号。发射极旁路电容ce 一般选用较大的电容，以保证对于交流信号完全是短路的，即相当于交流接地。也是防止交流反馈对电路的放大性能造成影响。电路的放大倍数AU=,输入电阻比=比只2氐，输出电阻Ro=Rl,空载时RO=RC。当发射极电容断开时，在发射极电容上产生交流负反馈，电压的放大倍数为Au=输入电阻比=比只2： r ：o输出电阻仍近似等于集电极负载

4、电阻。1三、实验容（一）如图1-2所示，建立放大电路，进行静态分析。盏.Vcc .1 V图1-2静态工作点的调整与测试注意，电路必须工作在放大区，即输出波形必须对称（因为输入信号是正弦波）且和原来的信号保持协调。只有设置好静态工作点才可以进行下一步。此步骤就是要选择合适的R2o（二）动态分析动态分析时，实验中一直使用的信号。F=1000HZ,Vpp=28mv。如图1-3所示：图1-3函数信号发生器3 / 14在原来设置好静态工作点的基础上，接入信号。并按照此图进行测量电压放大倍数。该电路另接入了一电阻R3,以增大输入电阻）如图1-4所示：图1-4放大倍数（加大输入电阻）计算电压的放大倍数

6、-8截止失真h /WOfKM（四）有无发射极电容CE的影响图1-9有无发射极电容的影响明显看出，在不加发射极电容ce时，交流电压的放大倍数减小了。可见是交流的负反馈作用促成了这一结果。显然，在实际的生产实际中，我们不需要这一反馈，因此一般选择并联上发射极输出电容，可以明显增大电压的放大倍数。但同时也增加了电路的硬件成本。（五）增大输入电阻对电路性能的影响从示波器中的波形可以看出，输入波形与输出波形的相位相反，频率相同。信号源阻增大，如图所示：比较可知，增大输入电阻，可以略微地提高电压放大倍数。 ct *+7-UF-PDL2CTG1jTuIva&c le-OOK訥2也Ver15 V3M41

7、|p.Ei爲回|HF：4TiiF-PGhKX -I OJIMm2NZW2IK U-OOK四、思考题1、由实验（一）（二）（三）可知，静态工作点的设置对放大电路有何作用？2、仿真电路中的电路必须要“接地”，这样做有什么好处？3、仿真电路中的很多细节都需要注意，某一细节处理不好就会影响电路的正常工作。试结合实验过程举例说明。实验二高频LC谐振功率放大器性能研究、实验目的1、进一步熟悉EWB仿真软件的使用方法；2、测试高频谐振功率放大器的电路参数与性能指标；3、熟悉高频谐振功率放大器的三种工作状态与调整方法。二、实验容与步骤（一）构造实验电路利用EWB软件绘制如图2-1所示的高频谐振功率放大器实

8、验电路。T1UiCbCcRLV00图所示的高频谐振功率放大器实验电路图中，各元件的名称与标称值如表2-1所示。序号兀件名称与标号标称值1信号源Ui270mV/2MHz2负载RL10kQ3基极直流偏置电压VBB0.2V4集电极直流偏置电压VCC12V5谐振回路电容C13pF6基极旁路电容Cb0.1uF7集电极旁路电容Cc0.1uF8高频变压器T1N=1;LE=1e-05H;LM=0.0005H;RP=RS=09晶体管Q12N2222(3DG6)表2-1各元件的名称与标称值（二）性能测试1、静态测试选择“Analysi”f“DC Operating Point”，设置分析类型为直流分析，可得放大器

9、的直流工作点如图2-2所示。圈2-2高频谐按功率放尢器静态工作点2、动态测试(1)输入输出电压波形当接上信号源Ui时，开启仿真器实验电源开关，双击示波器，调整适当的时基与A、 B通道的灵敏度，即可看到如图2-3所示的输入、输出波形。2-3高频谐按功率放丈戢输入、输出波形图(2)调整工作状态1、分别调整负载阻值为5 kQ、100 kQ,可观测出输入输出信号波形的差异。2、分别调整信号源输出信号频率为1MHz、6.5MHz,可观测出谐振回路对不同频率信号的响应情况。3、分别调整信号源输出信号幅度为100mV、400mV,可观测出高频功率放大器对不同幅值信号的响应情况。图2两高频谐撮功率放丸

10、器工作于犬压状态输人-谕岀浪形圈2-5高頻谐振功率放大器工作干过压状态输人、输出波形圈由图2-5可知，工作与过压状态时，功率放大器的输出电压为失真的凹顶脉冲。通过调整谐振回路电容或电感值，可观测出谐振回路的选频特性。三、思考题1、变压器T1起什么作用？2、对照输入波形，说明输出波形有什么特点？3、负载阻值的改变对输出信号波形有什么影响？4、当功放的输入信号频率改变时，输出信号波形有什么变化？说明了什么问题?实验三正弦波振荡器实验一、实验目的1、理解LC三点式振荡器的工作原理，掌握其振荡性能的测量方法。2、理解振荡回路Q值对频率稳定度的影响。3、理解晶体管工作状态、反馈深度、负载变化对振荡幅度

11、与波形的影响。4、了解LC电容反馈三点式振荡器的设计方法。二、实验原理三点式振荡器的交流等效电路如图3-1所示。图中，Xce、Xbe、Xcb为谐振回路的三个电抗。根据相位平衡条件可知，Xce、Xbe必须为同性电抗，Xcb与Xce、Xbe相比必须为异性电抗，且三者之间满足下列关系：Xcb = （Xce + Xbe）（31）这就是三点式振荡器相位平衡条件的判断准则。在满足式（3-1）的前提下，若Xce、Xbe呈容性,呈感性，则振荡器为电容反馈三点式振荡器；若Xce、Xbe呈感性，Xcb呈容性，则为电感反馈三点式振荡器。下面以“考毕兹”电容三点式振荡器为例分析其原理。图3-1三点式振荡器的交流

12、等效电路图3-2 “考毕兹”电容三点式振荡器1、“考毕兹”电容三点式振荡器工作原理“考毕兹”电容三点式振荡器电路如图3-2所示，图中L和C1、C2组成振荡回路，反馈电压取自电容C2的两端，Cb和Cc为高频旁路电容，Lc为高频扼流圈，对直流可视为短路，对交流可视为开路。显然，该振荡器的交流通路满足相位平衡条件。若要它产生正弦波, 还必须满足振幅条件和起振条件，即：Auo Fuo 1 （3-2）式中Auo为电路刚起振时，振荡管工作状态为小信号时的电压增益；Fuo为反馈系数，只要求出二者的值，便可知道电路有关参数与它的关系。为此，我们画出3-3所示的Y参数等效电路。若忽略晶体管的反馈，即yr

13、e = 0，可得3-4所示的简化等效电路。图3-4中， C1 = C1 + Coe，C2 = C2 + Cie，Se二ie G，go为LC并联谐振回路折合到晶体管端的等效谐振电导，即g0 = P12go，P1 = （C1+C2）/C2。图3-3 “考毕兹”电容三点式振荡器Y参数等效电路图3-4简化等效电路由图3-4可求出小信号工作状态时电压增益Auo和反馈系数Fuo分别为g s (3-3)I ( mA)be沁g =式中疋 m26(mV)g = g + g + P2g P = C /C式中， 2 oe o 2 ie ， 212 。若忽略各个g的影响，电路的反馈系数为F(3-4)u0由式(3-

14、2)可得起振条件为AFu 0 u0C1 C2(3-5)故有becgC 21(3-6) 上式即为振荡器起振的振幅条件。为了进一步说明起振的一些关系，可将式(3-6)变换为1 1 1 ug2 = (g + g + P2g)= E(g + g)+ Fg.F 2 F oe o 2 ie F oe o ie (3-7)De式(3-7)第一项表示输出电导和负载电导(这里未考虑负载电导)对振荡的影响，F越大，越容易起振。第二项表示输入电导对振荡的影响，gie和F越大，越不容易起振。可见，考虑到晶体管输入电导对回路的加载作用时，反馈系数F并不是越大越容易起振。由式(3-7)可知，在晶体管参数gie、goe、yfe 一定的情况下，可以改变b、2和负载电导与F来保证起振。F 一般取0.10.5。2、振荡管工作状态对振荡器性能的影

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