高频小信号谐振放大器要点.doc

高频小信号谐振放大器实验 121180166 赵琛 一、 实验目的 掌握高频小信号调谐放大器的工作原理和基本电路结构。 掌握高频小信号调谐放大器的调试方法。 掌握高频小信号调谐放大器各项技术参数（电压放大倍数，通频带，矩形系数，1dB压缩点）的测试方法。 二、实验使用仪器 1．小信号调谐放大器实验板 2．200MH泰克双踪示波器 3. FLUKE万用表 4. 模拟扫频仪（安泰信） 5. 高频信号源 6. 高频毫伏表 三、实验基本原理与电路 小信号调谐放大器的基本原理 小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路， 其作用是有选择地对某一频率范围的高频小信号信号进行放大 。 所谓“小信号”，指输入信号电压一般在微伏(毫伏数量级范围内，对于这种幅度范围的输入信号，放大器一半工作在线性范围内。所谓“调谐”，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC调谐回路）。此时放大器对谐振频率及附近频率的信号具有最大的增益，而对其它远离频率的输入信号，增益很小，如图1-1所示。 2、小信号调谐放大器技主要技术指标 增益：表示高频小信号调谐放大器对输入信号的放大能力 电压增益的定义： (1_1） 其中输出信号和输入信号的有效值分别为，。 图1.1 高频小信号调谐放大器的频率选择特性曲线 功率增益的定义： (1_2） 其中输出信号和输入信号的功率分别为，。在高频和射频电路中功率的单位常用dBm表示：dBm和mW之间的换算关系： ，10=10mW (1_3） 2. 通频带和选择性：通常将小信号放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的输入信号频率范围定义为放大器的通频带，用B0.7表示。为衡量放大器的频率选择性，通常引入参数——矩形系数K0.1，它定义为： (1_4） 式中，B0.1为电压增益下降到最大值的0.1倍处的输入信号带宽，如图1.1所示。理想的电路频率选择性如图1.1的虚线所示。矩形系数越小，放大器的选择性越好，抑制邻近无用信号的能力就越强。 稳定性：高频小信号谐振放大器能够稳定工作是首要条件。由于高频放大器的工作频率较高，根据晶体管的Y参数模型，当工作频率较高时，晶体管本身存在内反馈参数，同样当工作频率较高时，需要考虑外电路元器件的引线电感和PCB布线时的板间分布电容，平行信号线之间的寄生电容等，此时这些参数会构成分布参数电路，此外如果电源的去耦电路设计不好，各级电源之间还会有相互串扰，都很有可能构成外部的寄生反馈回路，当满足正反馈的相位条件时，就构成了正反馈，很容易引起高频放大器的自激。即使没有引起放大器的自激，由于晶体管内反馈参数和外部分布参数的不稳定，当环境温度变化，电源电压的波动，直流工作点的漂移，外部的电磁干扰，都有可能使放大器出现明显的增益变化、中心频率偏移和频率特性曲线畸变，甚至发生部分的自激振荡。因此，必须采取多种措施来保证放大器的稳定，1. 合理地设计外部电路的元器件布局和信号线走向、适当的降低每级放大器的增益。2. 降低每级放大器初级线圈和次级线圈之间的耦合系数，减少下一级放大器输入电阻对本级的影响。3.在每级放大器的输入端串联一个阻值在几百欧范围内的电阻，对放大器的输入信号进行适当衰减和限流。4.在某些情况下可以对末级放大器进行负载失配，尽可能降低内反馈参数的影响。5.在， (1_6） 和分别表示输入信号的幅度和角频率。 当小信号放大器的输入信号功率增大后，放大器开始工作在非线性状态，此时输入和输出的关系如用式(1_7）表示。 (1_7） 将代入(1_7），整理后得到 (1_8） 此时输出信号包含输入信号的二次谐波。 小信号放大器的输入信号功率进一步增大，放大器的非线性状态可用式(1_9）表示。 (1_9） 将代入(1_9），整理后得到， (1_10） 显然输出信号包含输入信号的二次谐波和三次谐波。 放大器工作在非线性状态时，输出信号将包含输入信号的各次谐波，以及输入信号各次谐波之间的交叉混频项。其中对输出信号影响较大的主要是三阶交调。 下面简单的推导一下三阶交调产生的原因。