—、实验准备

1．做本实验时应具备的知识点：(1)放大器静态工作点(2)LC并联谐振回路(3)单调谐放大器幅频特性

2．做本实验时所用到的仪器：单调谐回路谐振放大器模块 、双踪示波器 、万用表、频率计、高频信号源

二、实验目的

1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2．掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理；

3. 熟悉放大器静态工作点的测量方法；

4．熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、Q值）的影响；

5．掌握测量放大器幅频特性的方法。

三、实验内容

1．用万用表测量晶体管各点（对地）电压VB、VE、VC，并计算放大器静态工作点；

2．用示波器测量单调谐放大器的幅频特性；

3．用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响；

4．用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。

四、基本原理

1．单调谐回路谐振放大器原理

小信号谐振放大器是通信接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大和选频。单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。图中，R_B1、R_B2、R_E用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。C_E是R_E的旁路电容，C_B、C_C是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，R_C是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。为了减轻晶体管集电极电阻对回路Q值的影响，采用了部分回路接入方式。

图1-1 单调谐回路放大器原理电路

 

图1-2 单调谐回路谐振放大器实验电路图

2．单调谐回路谐振放大器实验电路

单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。其基本部分与图1-1相同。图中，1C₂用来调谐，1K₀₂用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。1W₀₁用以改变基极偏置电压，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。1Q₀₂为射极跟随器，主要用于提高带负载能力，1W₀₂用来改变1Q₀₂的基极偏置。

五、实验步骤

1.实验准备

⑴ 插装好单调谐回路谐振放大器模块，接通实验箱上电源开关，按下模块上开关1K₀₁

接通电源，此时电源指示灯亮。

2．单调谐回路谐振放大器静态工作点测量

调整1W₀₁，使放大器工作于饱和状态、截止状态、放大状态。用万用表测量各点（对地）电压V_B、V_E、V_C，并填入表1.1内（发射极电阻1R4=1KΩ）。

表1.1

3．单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。本实验采用点测法，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路揩振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。步骤如下：

（1）1K₀₂置“off“位，即断开集电极电阻1R3，调整1W₀₁，使放大器工作于放大状态。高频信号源输出连接到单调谐放大器的输入端（1V01）。示波器CH1接放大器的输入端1TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端1TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为100mv（示波器CH1监测）。调整单调谐放大器的电容IC₂，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。此时回路谐振于6.3MHZ。

（2）按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为100mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-2。

表1-2

（3）以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-2，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。

4．观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。

  调整1W₀₁，从而改变静态工作点。按照上述幅频特性的测量方法，测出幅频特性曲线。可以发现：当1W₀₁加大时，由于I_CQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当1W₀₁减小时，由于I_CQ加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。

5．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响

   当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线。可以发现：当不接1R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通1R3时，接通幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。

六、实验报告要求

1．画出图1-2电路的直流通路，计算放大器直流工作点，并与实测结果作比较。

2．对实验数据进行分析，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。

3．对实验数据进行分析，说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。

4．总结由本实验所获得的体会。

 

第二篇：1 实验一 小信号调谐(单、双调谐)放大器实验

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、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、实验原理

（一）单调谐放大器

小信号谐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放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率f_S＝12MHz。基极偏置电阻R_A1、R₄和射极电阻R₅决定晶体管的静态工作点。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A_v0，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数K_r0.1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

                            

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

                       

式中， C_oe为晶体管的输出电容；C_ie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，用扫频仪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A_V0称为调谐放大器的电压放大倍数。A_V0的表达式为

                         

式中，g_Σ为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是y_fe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V₀与输入电压V_i相位差不是180^o 而是为（180^o+ Φfe）。

A_V0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R_L两端的电压V₀及输入信号V_i的大小，则电压放大倍数A_V0由下式计算：

        A_V0 = V₀ / V_i   或  A_V0 = 20 lg (V₀ /V_i) dB               

3.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A_V下降到谐振电压放大倍数A_V0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△f_0.7 = fo/Q_L                       

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A_V0与通频带BW的关系为

                         

上式说明，当晶体管选定即y_fe确定，且回路总电容C_Σ为定值时，谐振电压放大倍数A_V0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A_V0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压V_S不变），并测出对应的电压放大倍数A_V0。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：       

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y_fe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C_Σ。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。

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K_v0.1时来表示，如图1-2所示的谐振曲线，矩形系数K_v0.1为电压放大倍数下降到0.1 A_V0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 A_V0时对应的频率偏移之比，即

K_v0.1 = 2△f_0.1/ 2△f_0.7 = 2△f_0.1/BW                  

上式表明，矩形系数K_v0.1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K_v0.1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K_v0.1。

（二）双调谐放大器

双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点。双调谐回路谐振放大器是将单调谐回路放大器的单调谐回路该用双调谐回路。其原理基本相同。

1.电压增益为

2. 通频带

BW= 2△f_0.7 = fo/Q_L

3.选择性——矩形系数

 K_v0.1 = 2△f_0.1/ 2△f_0.7 =

三、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.按下面框图（图1-3）所示搭建好测试电路。

图1-3   高频小信号调谐放大器测试连接框图

注：图中符号表示高频连接线

3.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)

4.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V_BQ）和R5两端的电压（即V_EQ），调整可调电阻W₃，使V_eQ＝4.8V，记下此时的V_BQ、V_EQ，并计算出此时的I_EQ＝V_EQ /R5。

5.按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。

6.调节信号源“RF幅度”至刻度盘中间，并调节“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为10MHz至15MHz之间的高频信号。

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，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A_v0

在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器分别观测输入和输出信号的幅度大小，则A_v0即为输出信号与输入信号幅度之比。

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：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：

通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率在谐振频率附近变化（以200KHz或500KHz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。

 

10.测量放大器的选择性

描述放大器选择性的的最主要的一个指标就是矩形系数，这里用Kr0.1和Kr0.01来表示：

                   

式中，为放大器的通频带；和分别为相对放大倍数下降至0.1和0.01处的带宽。用第9步中的方法，我们就可以测出、和的大小，从而得到和的值

注意：对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。

（二）双调谐小信号放大器单元电路实验

双调谐小信号放大器的测试方法和测试步骤与单调谐放大电路基本相同，只是在以下两个方面稍作改动：

其一是输入信号的频率应改为465KHz；

其二是在谐振回路的调试时，对双调谐回路的两个中周要反复调试才能最终使谐振回路谐振在输入信号的频点上，具体方法是，按图1-3连接好测试电路并打开信号源及放大器电源之后，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。

11.同单调谐实验，做双调谐实验，并将两种调谐电路进行比较。

四、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。

五、实验仪器

1.         高频实验箱                       1台

2.         双踪示波器                       1台

3.         万用表                           1块

4.         扫频仪（可选）                   1台