实验二高频小信号调谐放大器实验

实验二高频小信号调谐放大器实验一实验目的1、掌握小信号谐振放大器的电路组成与基本工作原理。2、熟悉谐振放大器电压增益，通频带及选择性的定义，测试及计算。二实验内容1测量单谐振小信号放大器的静态工作点2测量单谐振小信号放大器的增益3测量单谐振小信号放大器的通频带三实验仪器1、信号源模块1块2、2号板小信号放大模块1块3、板频率计模块1块4、双踪示波器1台5、万用表1块6、扫频仪（可选）1块四、实验原理（一）单调谐小信号放大器图1-1单调谐小信号放大电路图小信号谐振放大器是通信机接收的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线形放大。实验单元电路由晶体管N1和选频回路T1组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10.7MHz。基极偏置电阻W3R22R4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），f0的表达式为CL210f式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；C为调谐回路的总电容，C的表达式为CCCPPCie22oe21式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容；P1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GgPgPPPgyPPVVAoeivie2221fe21fe2100y式中，g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，所以谐振时输出电压V0与输入电压Vi相位差不是180º而是为180º+Φfe。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=20lg(V0/Vi)dB3、通频带由于谐振回路的选频作用，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=2△f0.7=f0/QL式中，QL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CyABWv2fe0上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容C为定值时，谐振电压放大倍数AV0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的。通频带BW的测量方法：是通过测量放大器的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器的谐振曲线如图1-2所示。可得：fffLHBW7.02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CΣ。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，尽量提高放大器的增益。五、实验步骤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各测试点及可调节器件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电压指示灯，绿灯为-12v电压指示灯3调整晶体管的静态工作点在不加输入信号时用万用表测量电阻R4两端的电压（即VBQ）和R5两端的电压（即VEQ）调整可调电阻W3使VEQ=4.8v。并记下此时的VBQ，并计算出此时的RVIEQEQ5(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：RFIN信号源：RF22号板;J45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”按钮，使输出端口“RF1”“RF2”输出频率为10.7MHz的高频信号。将信号输入到2号板的J4端口，在TH1出观察信号峰峰值约为50mv7将示波器探头连接在调谐放大器的输出端口上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形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，用示波器的探头在TH1和TH2分别观察输入和输出信号的幅度大小。则Av0即为电压增益9测量放大器通频带通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化，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六实验结果1测量及计算电路中的静态工作点实验中测得VEQ=4.87VVVBQ47,.5计算得v01.047087.45RVIEQEQ2实验数据f/MHz1010.210.410.811.211.411.612.2Vi/mv1210111327302520Vo/mv146170230320550500380200Av012.217.020.924.620.416.715.210.0由表可知谐振时的频率为10.8MHz,电压增益为24.60.7Av0=24.60.7=17.2由表可知fH=10.2MHzfL=11.4MHz得出‘幅度—频率’曲线以及得到谐振曲线其中通频带宽BW=fH-fL=11.4-10.2=1.2MHz七思考题高频小信号放大器的主要技术指标有哪些？答：主要有谐振频率，谐振增益（Va），通频带，增益带宽积，矩形系数单级单调谐放大器的电压增益AV0与什么因素有关？答：AV0与电路的直流工作点有关，还和负载有关，在此中即和谐振回路的阻抗有关.