调谐小信号放大器分析设计与仿真

实验室时间段座位号实验报告实验课程实验名称班级姓名学号指导老师小信号调谐放大器预习报告一．实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理；3.掌握测量放大器幅频特性的方法；4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响；5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。二．实验内容调谐放大器的频率特性如图所示。图1-1调谐放大器的频率特性调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选频作用。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。二．单调谐放大器共发射极单调谐放大器原理电路如图1-2所示。0放大倍数fof1fK0.7oKoK2of通频带f2of2of图1-2图中晶体管T起放大信号的作用，RB1、RB2、RE为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。CE是RE的旁路电容，CB、CC是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q值的影响，RC是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。三．双调谐回路放大器图1-3电容耦合双调谐回路放大器原理电路图中，RB1、RB2、RE为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态，EC为ER的旁通电容，BC和CC为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：11LC、组成了初级回路，22LC、组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对12LL、加以屏蔽），而是由电容3C进行耦合，故称为电容耦合。本次实验需做内容1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；RRRCCCcC1BGL1INOUTC2L2C3VccB1B2EEB图2-1电容耦合双调谐回路放大器原理电路2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；4.用示波器观察放大器的动态范围；5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。三．实验步骤1．画出单调谐和双调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？4．总结由本实验所获得的体会。实验报告一．实验目的1．掌握小信号调谐放大器的电路组成和工作原理。2．了解调谐放大器性能指标的仿真方法。3．理解电路元件参数对调谐放大器性能指标的影响。二．实验原理（简述）单调谐小信号放大器可以对高频小信号进行不失真的放大，其结构由放大部分和选频部分构成。放大部分通常由晶体管或场效应管等构成放大电路，LC谐振回路作为晶体管集电极负载起到选频的作用，这是与低频小信号放大器电路结构上最主要的区别。调谐放大器具有选频滤波放大作用，当输入信号的频率与LC回路的谐振频率相等时，LC回路发生谐振，此时单调谐放大器增益达到最大。单调谐小信号放大器的性能指标主要有增益，通频带B0.7和矩形系数K0.1，各项性能指标的定义如下：1．增益以电压增益Au为例，指得是当单调谐放大器发生谐振时，所对应的电压放大倍数，即：oui=UKU（1-1）或者oui=20log(dB)UKU（1-2）或者ob=10log(dB)pPKP（1-3）Kp是指功率增益，Po是交流输出功率，Pb是输入功率。增益的大小，与所选用的晶体管型号、LC谐振回路用的器件、品质因数、通频带等参数均有关。2．通频带B0.7放大器的电压增益下降到最大值的(下降-3dB）倍时所对应的频率范围称为通频带，即图1-1中选频特性曲线0.7所对应的频带宽度。通频带也叫3dB带宽，定义为：B0.7=f2-f1（1-4）图1-1通频带通频带B0.7可表示为：00.7fBQ（1-5）其中，f0是LC谐振回路的谐振频率。通频带是与谐振频率f0成正比，与品质因数Q成反比。3．矩形系数K0.1矩形系数为电压增益下降到最大值的0.1倍(下降-20dB)所对应的频率范围和0.7倍对应的频率范围之比，即430.121ffKff（1-6）矩形系数衡量的是电路选择性的好坏。在理想情况下，K0.1的值为1。因此，矩形系数的值越接近于1，说明电路的选择性越好。而单调谐小信号放大器矩形系数的值理论上约为9.96，选择性不是非常理想。一．实验电路或仿真电路图1.单调谐放大电路的仿真2.双调谐放大电路的仿真四．实验内容和相关实验参数1．单调谐放大电路的仿真已知单调谐小信号谐振放大器电路如图1-2所示。LC并联谐振回路作为集电极负载，起到选频和滤波的作用，要求该LC谐振回路的谐振频率f0为465KHz。试：（1）画出仿真电路图；（2）通过仿真，用示波器观察输入、输出电压波形，计算电路谐振时的电压增益Ku0；（3）利用波特仪观察放大电路的幅频特性，通过该特性计算谐振频率f0，通频带BW0.7，品质因数QL和矩形系数K0.1；（4）改变负载R4的值，观察负载对电路性能的影响（通频带BW0.7，品质因数QL）；（5）改变信号源的频率，如当信号源频率为2f0、3f0、4f0，通过示波器观察输出电压波形的幅值变化，验证谐振电路的选频特性。2．双调谐小信号谐振放大电路的仿真双调谐放大电路如图1-3所示。微调可变电容C2和C8，使电路谐振在465KHz。（1）画出仿真电路图；（2）调节耦合电容C9的值，用波特仪观察放大电路幅频特性，记录下不同的耦合电容C9的值时波形的变化情况，并与单调谐放大电路的性能进行比较；（3）通过示波器观察输入、输出电压波形，并求电压增益Ku0。五．实验结果或仿真结果（测量数据和实测波形）1.单调谐小信号谐振放大器相关仿真结果图1-4单调谐小信号谐振放大器输出输入波形图1-5单调谐小信号谐振放大器的幅频特性图1-6放大器的电压增益下降-3dB时的幅频特性图1-7放大器的电压增益下降-20dB时的幅频特性图1-8将电路中的R4改为1kΩ时的幅频特性图1-9当信号源频率为2f0（930kHZ）时所产生的波形图1-10当信号源频率为3f0（1395kHZ）时所产生的波形图1-11当信号源频率为4f0（1860kHZ）时所产生的波形2.双调谐小信号谐振放大器相关仿真结果图1-12双调谐小信号谐振放大器输出输入波形六．实验数据处理（计算、分析误差，作曲线）1.单调谐放大电路的相关数据计算（1）该电路的输出电压为2.540V,输入电压为9.807mV，故该电路谐振时的电压增益Ku0=2.540V/9.807mV=259.00；（2）该电路的谐振频率f0=465kHZ；通频带BW0.7=482.21-419.20=63.01kHZ；品质因数QL=465/63.01=7.38；矩形系数K0.1=（866.71-242.30）/（482.21-419.20）=9.91；（3）当R4改为1kΩ时，该电路的通频带BW0.7=673.69-308.04=365.65kHZ，品质因数QL=465/365.65=1.27，可看出通频带变宽了，品质因数变小了；（4）当信号源频率为2f0、3f0、4f0，通过示波器不难看出输出电压波形的幅值随着频率的增大，输出电压在逐渐减小。2.双调谐放大电路的相关数据计算该电路的输出电压为6.252V,输入电压为9.861mV，故该电路谐振时的电压增益Ku0=6.252V/9.861mV=634.01；七．本实验小结、体会和建议本次实验，通过绘制谐振小信号放大电路的电路图，并进行仿真调试，更好地理解了谐振小信号放大电路的基本组成和放大原理，以后做实验还是要多试试才好啊。