高频电路(仿真)实验指导书

光电学院电子科学与技术系2021年2月

uioBBE1BBIIBBECECEBEBC1、21EuioBBE1BBIIBBECECEBEBC1、21EUi1LUi1实一共级级流大性分一、实目的、学习单级共射电压放大器静态工作点的设置与调试方法。、学习放大器的放大倍数入阻R〕、输出电阻〕测试方法。、观察根本放大电路参数对放大器的静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响熟函数信号发器示器数万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法二、实原理如下图的电路是一个分压式单级放大电路。该电路设计时需保证U>5～10U，I≈I>5～，么该电路可以稳定静态工作点，即当温度变化时或三级管的参数变化时，电路的静态工作点不会发生变化。U=V

CC

C

E由上式可知，静态工作时U是R1和共决定的，而U一是恒定的，在到之间，所以I、I只和有关。当温度变化时或管子的参数改变深究来看三极管的特性并非是完全线性的在很多的情况下，必须计入考虑如管子的受到激发而I欲要变大时，由于R的反应作用，使得U节降减小，从而I减小，I减，电路自动回到原来的静态工作点附近。所以该电路不仅有较好的温度稳定性以适应一定非线性的三极管电设计得当。调整电阻RR，以调节静态工作点上下。假设工作点过高，使三极管进入饱和区，那么会引起饱和失真；反之，三极管进入截止区，引起截止失真。图1-1分压式单级放大电路如图1-1C为合电容，将使电路只将交流信号传输到负载端，而略去不必要的直流信号。发射极旁路电容C一般选用较大的电容，以保证对于交流信号完全是短路的，即相当于交流接地。也是防止交流反应对电路的放大性能造成影响。电路的放大倍数AA

，输入电阻R=R∥∥r，输出电阻=R，空载时R。当发射极电容断开时，在发射极电容上产生交流负反应，电压的放大倍数为输入电阻∥R∥[]输出电阻仍近似于集电极负载电阻。

1三、实内容1〔一〕如图1-2所，建立放大电路，进展静态分析。图1-2静态工作点的调整与测试注意，电路必须工作在放大区，即输出波形必须对称〔因为输入信号是正弦波〕且和原来的信号保持协调。只有设置好静态工作点才可以进展下一步。此步骤就是要选择适宜的R、R。〔二〕动态分析动态分析时，实验中一直使用的信号。图1-3所：图1-3函数信号发生器在原来设置好静态工作点的根底上入信号按此图进展测量电压放大倍数电路另接入了一电阻，增大输入电阻〕如图1-4所：

UOioisUOiois图1-4放大倍数〔加大输入电阻〕计算电压的放大倍数A=U/U输入输出电阻的测量：图1-5输入电阻的测试计算计算

图1-6输出电阻的测试UUURiiiR和RoIU)/(U)Uisissio

oL

EE〔三〕假设是静态工作点设置不适宜，那么会引起失真。如图和1-8所。EE图饱和失真〔四〕有无发射极电容C的影响

图截止失真图1-9有无发射极电容的影响明显看出，在不加发射极电容时，交流电压的放大倍数减小了。可见是交流的反应作用促成了这一结果。显然，在实际的消费实际中，我们不需要这一反应，因此一般选择并联上发射极输出电容，可以明显增大电压的放大倍数。但同时也增加了电路的硬件本钱。〔五〕增大输入电阻对电路性能的影响从示波器中的波形可以看出，输入波形与输出波形的相位相反，频率一样。信号源内阻增大，如下图：比拟可知，增大输入电阻，可以略微地进步电压放大倍数。

四、考题、由实验〔一〕可知，静态工作点的设置对放大电路有何作用？、仿真电路中的电路必需，这样做有什么好处？仿电路中的很细节都需要注意一细节处理不好就会影响电路的正常工作试结合实验过程举例说明。

实二

高频振率大性研一、实目的、进一步熟悉EWB仿软件的使用方法；、测试高频谐振功率放大器的电路参数及性能指标；、熟悉高频谐振功率放大器的三种工作状态及调整方法。二、实内容及步骤(一)构造实验电路利用EWB件绘制如图所的高频谐振功率放大器实验电路。图中，各元件的名称及标称值如表所。序号

元件名称及标号信号源Ui负载RL基极直流偏置电压VBB集电极直流偏置电压谐振回路电容C基极旁路电容集电极旁路电容高频变压器晶体管

标称值10kΩN=1;LE=1e-05H;LM=0.0005H;RP=RS=0表2-1各元件的名称及标称值(二)性能测试、静态测试选择“Analysi→“DCOperatingPoint〞设置分析类型为直流分析，可得放大器的直流工作点如图示。

、动态测试〔1输入输出电压波形当接上信号源Ui时开启仿器实验电源开关，双击示波器，调整适当的时基及AB通道的灵敏度，即可到如图示的输入、输出波形。〔2调整工作状态、分别调整负载阻值为5Ω、Ω，可观测出输入输出信号波形的差异。、分别调整信号源输出信号频率为1MHz、，可观测出谐振回路对不同频率信号的响应情况。、分别调整信号源输出信号幅度为、，观测出高频功率放大器对不同幅值信号的响应情况。

由图可，工作于过压状态时，功率放大器的输出电压为失真的凹顶脉冲通过调整谐振回路电容或电感值，可观测出谐振回路的选频特性。三、考题、变压器T1起么作用？、对照输入波形，说明输出波形有什么特点？、负载阻值的改变对输出信号波形有什么影响？、当功放的输入信号频率改变时，输出信号波形有什么变化？说明了什么问题？

XXXcbcebeXXXcbcebeXXXuo式uogPC')/F

正波荡实一、实目的、理解LC点式振荡器的工作原理，掌握其振荡性能的测量方法。、理解振荡回路值频率稳定度的影响。、理解晶体管工作状态、反应深度、负载变化对振荡幅度与波形的影响。、理解LC容反应三点式振荡器的设计方法。二、实原理三点式振荡器的交流等效电路如图3-1所。图中，ce、be、cb为振路的三个电抗。根据相位平衡条件可知，ce、为异性电抗，且三者之间满足以下关系：

必须为同性电抗，cbce、

相比必须XXX)

(3-1)这就是三点式振荡器相位平衡条件的判断准那么满足式(3-1)的前提下假设、呈容性,呈感性，那么振荡器为容反应三点式振荡器；假设ce、呈感性，cb

呈容性，那么为电感反应三点式振荡器。下面以“考毕兹〞电容三点式振荡器为例分析其原理。图3-1三点式振荡器的交流等效电路

图3-2“考毕兹〞电容三点式振荡器、“考毕兹〞电容三点式振荡器工作原理“考毕兹〞电容三点式振荡器电路如图所，图中L和C2成振荡回路，反应电压取自电容C2的两端Cb和Cc为频路电容为频扼流圈对流可视为短路，对交流可视为开路。显然，该振荡器的交流通路满足相位平衡条件。假设要它产生正弦波，还必须满足振幅条件和起振条件，即：A

(3-2)中为路刚起振时，振荡管作状态为小信号时的电压增益；uo为反应系数，只要求出二者的值便知道电有关参数与它的关系此我画出3-3所示的Y参等效电路。假设忽略晶体管的内反应，即

yre

,可得3-4所的简化等效电路图3-4C'C中，11oe，

C'C22

，

Gieie

b

，

o

为LC并谐振回路折合到晶体管端等效谐振电导，即o1o，122。图3-3“考毕兹〞电容三点式振荡器Y数等效电路

图3-4简化等效电路由图3-4可出小信号工作状态时电压增益uo

和反应系数uo

分别为

y2fem式中，，of0oeFy2fem式中，，of0oeFu0

UoUgi

fe

(3-3)I()yg)ggg2假设忽略各个的响，电路的应系数为

，

C'21

/C

2

。UU

C'C'

P

(3-4)由式(3-2)可得起振条件为Fuu0

yg

fe

C'C'2

(3-5)故有y

fe

C'2C'1

(3-6)上式即为振荡器起振的振幅条件。为了进一步说明起振的一些关系，可将(3-6)变为y

11(gg2FF

(gg)Fgoe

'

(3-7)式3-7)第一项表示输出电导和载电(这里未考虑负载电导对振荡的影响，越，越'容易起振。第二项表示输入电导对振荡的影响，和越，越不容易起振。可见，考虑到晶体管输入电导对回路的加载作用时数F并是越大越容易起振(可知，在晶体管参数

ie

oe、

y

一定的情况下，可以改变

R1、

Rb2和载电导

L

。、振荡管工作状态对振荡器性能的影响对于一个振荡器其载阻抗反应系数已确定的情况下静态工作的位置对振荡器的起振以及稳定平衡状态〔振幅大小，波形好坏〕有着直接的影响。工作点偏高，振荡管工作范围易进入饱和区出抗的降低将会使振荡波形严重失真重甚至使振荡器停振；工作点偏低，防止了晶体管工作范围进入饱和区，对于小功率振荡器，一般都取在靠近截止区，但不能获得太低，否那么不易起振。由式(可实的振荡电路在uo确定后其振幅的增加主要是靠进步振荡管的静态电流值，静态电流越大，输出幅度越大。但是假如静态电流获得太大，不仅会出现波形失真现象而且由于晶体管的输电阻变小同样会使振荡幅度变小际静态电流值一般取0.5mA～1mA三、实内容、利用EWB仿软件绘制出图3-5示的西勒振荡器实验电路。

00图3-5西勒振荡器实验电路、按图置各元件参数，翻开仿真开关，从示波器上观察振荡波形如图所，读出振荡频率f，作好记录。图3-6西勒振荡器的输出波形、改变电容C6的量，分别为最大或最小〔100%或〕时，观察振荡频率变化，并作好记录。、改变电容C4的量，分别为FμF，从示波器上观察起振情况和振荡形的好坏〔与为F时展比拟分原因。、将C4恢复为F分别调节R为最大和最小时，观察输出波形振幅的变化，说明原因。四、考题、振荡器与一般放大器的主要区别是什么？、振荡器中晶体管、振荡回路、反应网络各起什么作用？对它们应有什么要求？、振荡器波形不好与哪些因素有关？如何改善？

02101212实四调和波路设与能析一、02101212〔1在前三个实验的根底上，加强EWB的熟应用，掌握一些仿真的技巧。〔2进一步熟悉调幅电路、检波电路的工作原理。〔3观察调幅电路、检波电路的输出波形。二、实内容及步骤、普通调幅电路〔1利用EWB绘制出相应的普通调幅实验电路〔图4-1为考图〕。图4-1普通调幅实验电路〔2按图4-1设UU、U以及电路中各元件的参数，翻开仿真开关，从示器上观察调幅波的波形以及与调制信号U的关系，将示波器中观察到的两个波形〔普通调幅电路输入、输出波形〕画在下方。〔3改变直流电压U为4V，观察过调幅现，做好记录并说明原因。将过调幅时的输入、输出波形画在下方。、双边带调制电路〔1利用EWB绘出双边带调制仿真电路〔图4-2为参考图〕，接上载波信号U、调制信号U以示波器。图4-2双边带调制实验电路〔2按图示设置U、U的参数，翻开仿真开关，从示波器上可以观察到双边带调制信号说双边带信号的特点将输入调制信号波形及输出双边带信号波形画在下方可同时画出其扩展方式的波形。、二极管包络检波器

12112r〔1利用EWB绘制出二极管包络检波器的仿真实验电路〔图4-3为参考图12112r图4-3二极管包络检波器仿真实验电路〔2按图4-3设以及各元件的参数，其中调幅信号源的调幅度M设为。开仿真开关，从示波器上观察检波器输出波形以及与输入调幅波信号U的关系。将相应波形图画在下方。〔3将调最大〔100%〕，从示波器上可以观察到波器的输出波形将出现惰性失真，将相应波形图画在下方。试分析其原因。〔4将恢为最小〕，再将R调最小〕，从示波器上又可以观察到检波器输出将出现