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W3 R22 R4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
1f0,
2,LC,
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 CC,,
22 ,C,P,P12CCC,oeie
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
yyPPPP1212,,V0fefe ,,,,A22v0,,GgggViPP12,oeie
式中,为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是本身也是一个复数,所以gy,fe
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 = 20 lg (V0 /Vi) 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
yfe,BW, Av02,C,
上式
说明
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,当晶体管选定即yfe确定,且回路总电容为定值时,谐振电压放C,
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。
BW,,,2,可得: fffHL0.7
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)和R5两端的电VBQ
压(即)调整可调电阻W3 使=4.8v。并记下此时的,并计算出此VVVEQEQBQ
VEQ,时的 (R5=470) ,IEQR5
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:RF IN
信号源:RF2 2号板;J4
5 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50mv
7 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
,5,.47VVBQ 实验中测得=4.87V 计算得VEQ
VEQ ,,4.87470,0.01vIEQR5
2 实验数据
f/MHz 10 10.2 10.4 10.8 11.2 11.4 11.6 12.2 Vi/mv 12 10 11 13 27 30 25 20 Vo/mv 146 170 230 320 550 500 380 200 Av0 12.2 17.0 20.9 24.6 20.4 16.7 15.2 10.0
由表可知谐振时的频率为10.8MHz,电压增益为24.6 0.7Av0=24.60.7=17.2 ,由表可知 fH=10.2MHz
fL=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.