高频小信号调谐放大器试验报告

第1页共6页通信电子电路实验实验一高频小信号调谐放大器实验报告学院：信息与通信工程学院班级：姓名：学号：班内序号：第2页共6页一．课题名称：高频小信号调谐放大器二．实验目的1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。三．仪器仪表名称型号用途编号扫频仪AT5006测出电路的幅频特性曲线20080695示波器DS03202A显示输入输出波形20080845万用表DM3051测量直流工作点20080774直流稳压电源GPS-3303C提供直流电源20080092信号源DG3121A提供交流小信号四．实验内容及步骤实验中，电路部分元器件值，R2=10KΩ,R3=1KΩ,R10=2KΩ,R12=51Ω，R13=10KΩ,R24=2KΩ,R27=5.1KΩ,R28=18KΩ,R30=1.5KΩ,R31=1KΩ,R32=5.1KΩ,R33=18KΩ,R35=1.5KΩ,W3=47KΩ,W4=47KΩ,C20=1nF,C21=10nF,C23=10nF。（一）、单级单调谐放大器1、计算选频回路的谐振频率范围如图1-1所示，它是一个单级单调谐放大电路，输入信号由高频信号源或者振荡电路提供。调节电位器W3可改变放大电路的静态工作点，调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。谐振回路的电感量L=1.8uH～2.4uH，回路总电容C=105pF～125pF，根据公式，计算谐振回路谐振频率f0的范围。第3页共6页图1-1单级单调谐放大器实验原理图2、检查连线正确无误后，测量电源电压正常，电路中引入电压。实验板中，注意TP9接地，TP8接TP10；3、用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压，调节可变电阻使此电压为5V。4、用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV的正弦信号，用示波器观察，调节电感电容的大小，适当调节静态工作点，使输出信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，得到谐振时的放大倍数。5、测量该放大器的通频带、矩形系数对放大器通频带的测量有两种方式：(1)用扫频仪直接测量；(2)用点频法来测量，最终在坐标纸上绘出幅频特性曲线。在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1处的带宽BW0.1或0.01处的带宽BW0.01。则矩形系数，,，其中BW0.7为放大器的通频带。（三）双级单调谐放大电路（1）如图1-10所示，电路连接TP9接地，TP8接TP15，TP20接地，TP19接TP10。若输入信号的峰峰值为几百毫伏，经过第一级放大器后可达几伏，此信号幅度远远超过了第二级放大器的动态范围，从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。同时由于输入信号不可避免地存在谐波成分，经过第一级谐振放大器后，由于谐振回路频率特性的非理想性，放大器也会对残留的谐波成分进行放大。所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器（FL3），一方面滤除放大的谐波成分，另一方面使第二级放大器输入信号的幅度满足要求。第4页共6页图1-2双级单调谐放大器实验原理图（2）填表，测量TP5电压填入Vilp-p，TP8电压填入Volp-p，TP16电压填入Vi2p-p，TP19电压填入Vo2p-p。由多级放大电路增益计算公式AV0=Av1·Av2…Avm及AV0=计算放大倍数。Vi1p-p（V）Vo1p-p（V）Vi2p-p（V）Vo2p-p（V）两级放大器电压放大倍数五．实验原始数据及处理原始数据见附件1.单级单调谐放大器实验Vip-p（V）f（MHz）Vop-p（V）Av00.40010.71.7214.303画出图像得到，BW0.7=1.2MHz,BW0.1=13.6MHz,D0=0.088.由得出计算的结果可知，放大器的放大倍数和矩形系数均不高。2.双极单调谐放大电路实验Vi1p-p（V）Vo1p-p（V）Vi2p-p（V）Vo2p-p（V）两级放大器电压放大倍数0.3782.340.6002.12121.8六.误差分析1．读数误差.在扫频仪上读数时，纵向一大格代表10dB，那么3dB带宽BW0.7应该对应幅度第5页共6页最高点降低0.3个大格，BW0.1对应两大格，BW0.01在扫频仪上看不见。由于扫频仪屏幕上的刻度精确度有限，故存在较大读数误差。并且，这也引起了绘制图像时的误差，只能反映增益的大致变化。这是使实验结果产生误差最重要原因。2．仪器误差由于仪器的精确度有限，会造成仪器误差，但对实验结果的误差影响不大。七.课后思考题1、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些？答：主要技术指标有：谐振增益Avo，通频带BW（常用的有3dB带宽BW0.7和20dB带宽BW0.1），选择性（M（w）），矩形系数D，稳定性和噪声系数等。2、单级单调谐放大器的电压增益AV0与什么因素有关？当谐振回路中的并联电阻R变化时，AV0及BW0.7将怎样变化？答：单级单调谐放大器的电压增益AV0与晶体管的电流放大系数，谐振电路的品质因数、谐振回路中LC值、可变电阻接入阻值、温度等因素有关。当谐振回路中的并联电阻R变化时，AV0及BW0.7也将随之变化。若原来的R值已使电路谐振，AV0已达到最大，再调节R阻值，由于增益带宽积基本不变，会使AV0变大，BW0.7变小。3、讨论场效应管调谐放大器与晶体管放大器的优缺点。答：场效应管调谐放大器与晶体管放大器相比，具有较高输入阻抗和低噪声等，可以获得一般晶体管很难达到的性能。另外，由于场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，选用场效应管更好；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，选用晶体管更好。4、回路的谐振频率和那些参数有关？如何判断谐振回路处于谐振状态？答：根据公式，可知谐振回路谐振频率f0与L、C的值有关。电路是LC并联谐振，谐振回路阻抗最大且为纯电阻，电路增益Av0达到最大值。5、影响小信号放大器不稳定的因素有那些？如果实验中出现自激现象，如何解决呢？答：高频调谐放大器中，由于晶体管存在内部反馈即方向传输导纳yre的作用，它把输出电压可以反馈到输入端，引起输入电流的变化，从而可能引起放大器工作不稳定。克服自激的方法有中和法和失配法。前者是在电路中引入一反馈，来抵消内部反馈的作用，达到放大器单向化的目的；后者是通过牺牲增益来换取稳定，通过增大放大器的负载电导，使之与放大器输出电导不匹配，导致放大器放大倍数降低以减小内部反馈的影响。八.实验总结及心得体会1.通过本次实验，我了解了高频小信号调谐放大器的工作原理，尤其是单级第6页共6页单调谐放大器和双级单调谐放大电路的原理，巩固了通电理论课上学到的谐振放大器电压增益、通频带、选择性的相关知识和计算方法，并在实验中测试了各组数据，验证了理论知识。同时，通过在实验室调试各种高频仪器，我基本上学会了使用高频中的扫频仪、示波器、万用表、直流稳压电源和信号源，以及消除自激的方法。总体说来，本次实验是一次很好的尝试，让我对高频电路有了进一步了解，激发了学习通信电子电路的兴趣。2.在实验中，也曾遇到过问题。在做双级单调谐放大电路实验时，一开始示波器一直没有正确波形的输出，图像类似于噪声，很不稳定，在我们检查了电路连线无误后，发现触碰示波器的探头时图像变化很大，猜想是探头处接触不良。于是我们换了一根探头再试，实验所要求的波形就出现了，证明我们的猜想正确。这告诉我们，今后做实验时最好在做实验前先检查一下实验仪器、导线等是否良好。另外，在实验时遇到问题不要慌张，要静下心来慢慢检查。虽然这次的实验并不难，但也考验了自己检查错误解决错误的耐心。3.对实验的建议：本次实验虽然做成功了，但是我对于实验原理方面还是有不太清楚的地方。毕竟理论课上的知识还是和实际操作中有差别，希望在今后的课中，老师能更详细地讲一下我们实验的原理以及各部分的作用。这样，我觉得才能将实验和理论结合起来，巩固所学知识。