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高频电路实验
第5章 高频电路实验
5.1 高频小信号调谐放大器实验
5.1.1 实验目的
掌握小信号调谐放大器的基本工作原理;
掌握谐振放大器电压增益、通频带及选择性的定义、测试及计算;
了解高频小信号放大器动态范围的测试方法;
5.1.2实验内容
1、测量单调谐、双调谐小信号放大器的静态工作点
测量单调谐、双调谐小信号放大器的增益
3、测量单调谐、双调谐小信号放大器的通频带
5.1.3实验仪器
高频信号发生器 1台
高频毫伏表 1台
高频小信号调谐放大器(2号板) 1块
双踪示波器 1台
万用表 1块
扫频仪 1台
5.1.4实验原理
1、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5.1.1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进行放大,而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率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性能指标有谐振频率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5.1.1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, 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。
图5.1.1 单调谐小信号放大电路
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
式中,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。
的测量方法是:在谐振回路已处于谐振状态时,用高频毫伏表测量图5.1.1中输出信号V0及输入信号Vi的大小,则电压放大倍数由下式计算:
或 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下降到谐振电压放大倍数的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与通频带BW的关系为
上式说明,当晶体管选定即yfe确定,且回路总电容为定值时,谐振电压放大倍数与通频带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。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5.1.2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带,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。
2、双调谐放大器
为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点,可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有
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