实验一 高频小信号调谐放大器

北京邮电大学实验报告课程名称通信电子电路实验实验名称高频小信号调谐放大器通信工程系23班姓名刘伟强教师张老师成绩2012年4月8日实验一高频小信号调谐放大器实验目的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。实验仪器名称用途编号扫频仪观测电路的幅频特性曲线示波器观测波形万用表测量电阻，交流与直流的电流和电压直流稳压电源提供稳定电压的直流电源高频毫伏表测量电压信号有效值实验内容及步骤1、单级单调谐放大器（1）电路图：（2）实验设计及步骤A、计算选频回路的谐振频率范围如图1-8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f0=12πB、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；C、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。D、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Vopp最大不失真。记录各数据，得到谐振时的放大倍数。E、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D0.1=BW0.72、双级单调谐放大器（1）电路图：（2）实验设计及步骤：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。（1）连接电源；（2）静态工作点调节；（3）测量放大器电压增益；接入输入信号，用示波器测量输入峰峰值以及输出峰峰值，记录数据；实验原始数据及处理1.单级单调谐放大器fVVBWBW10.7MHz3913.481V1.2MHz5.5MHz2.双级单调谐放大器VVVV400mV0.33V3.42V1.933V误差分析1、实验理论值谐振回路的电感量L=1.8uH～2.4uH，回路总电容C=105pF～125pF，根据公式f0=12πfBW=fQ由于电路中电容值没有给出，无法算出电压增益的理论值。2、分析实测值与理论值的误差程度及产生原因答：误差程度处于理论值正常范围，误差产生的可能原因为：实验仪器的老化；测量时读数的误差；周围噪声对实验的影响。 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：（1）电压增益和功率增益调谐放大器的放大能力。放大器输出电压(或功率)与输入电压(或功率)之比，称为放大器的增益或放大倍数，用(或)表示，有时以dB数计算。放大器增益的大小，取决于所用的晶体管、要求的通频带宽度、是否良好的匹配和稳定的工作等。（2）通频带由于所放大的信号不只是一个载波频率，而且还包括载波两旁的边频，要使无线电信号不失真地传输，调谐放大器的通频带一定要稍宽于信号所占有的频谱宽度。所以放大器的通频带也是一个重要的指标。（3）选择性放大器从各种不同频率的信号(有用的和有害的)中选出有用信号，排除干扰(有害)信号的能力，称为放大器的选择性。选择性指标是针对抑制干扰而言的，但干扰的情况常常很复杂，有位于有用信号频率附近电台的干扰(称邻台干扰)，有某一特定频率的干扰，又有由于设备本身电子器件非线性产生的交调干扰，等等。对于不同的干扰有不同的选择性指标要求。选择性的两个基本指标是抑制比和矩形系数。1）矩形系数理想的频带放大器频率响应曲线应呈矩形，但实际的曲线形状则与矩形有较大的差异，如图1.1-2所示。显然矩形系数愈接近1，则实际曲线愈接近理想矩形，邻近波道选择性愈好，滤除邻近波道干扰信号的能力愈强。通常谐振放大器的矩形系数，约在2~5的范围内。2）抑制比如图1.1-3所示的谐振曲线，对信号频率调谐。谐振点的放大倍数为Avo。若有一干扰其频率为fn，则电路对此干扰的放大倍数为Av,用d=AvoAv（4）稳定性指当放大器的工作状态或条件发生变化时，主要性能的稳定程度。当环境温度变化时，会引起直流偏置状态以及晶体管和电路元件的参数改变，导致放大器性能的不稳定。它常表现为放大器的增益改变，中心频率偏移，谐振曲线畸变，甚至放大器自激而完全不能工作。因此要求放大器工作稳定是十分重要的问题。（5）噪声系数由于放大器本身就有噪声，输出端的信噪比和输入端信噪比是不一样的，为此，使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平，公式表示为：噪声系数＝输入端信噪比/输出端信噪比。2、单级单调谐放大器的电压增益Av与什么因素有关？当谐振回路中的并联电阻R变化时，A答：（1）单级单调谐放大器电压增益是一个频率的函数，自然与频率有关，但我们通常求的是谐振时的电压增益，该值主要与如下参数有关：三极管正向传输导纳、负载导纳、谐振回路谐振导纳、接入系数。（2）当谐振回路中的并联电阻R变大时，BW0.7变窄，Av03、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：（1）回路的谐振频率和CC2（2）当谐振回路处于谐振状态时，调谐回路的电压最大4、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：（1）在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈Cbc，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题克服自激的方法：（2）由于晶体管由反向传输导纳存在，实际上晶体管为双向器件。为了抵消或减少反向传输导纳的作用，应使晶体管单向化。单向化的方法有两种：一种是消除反向传输导纳的反馈作用，称为中和法；另一种是使负载电导gL或信号源电导的数值加大，使得输人或输出回路与晶体管失去匹配，称为失配法。实验总结及心得体会1、实验总结小信号调谐放大器广泛用作高频和中频放大器，特别是用在通信接收端的前端电路，其主要目的就是实现对高频小信号进行放大。高频小信号放大器按频谱宽度分为窄带放大器和宽带放大器；按电路形式分为单级放大器和级联放大器；按照负载性质：谐振放大器和非谐振放大器。其中谐振放大器的负载是采用谐振回路，具有放大、滤波和选频的作用。非谐振放大器的负载由阻容放大器和各种滤波器组成，结构简单。2、实验中遇到的问题和解决方法实验过程中，我碰到了一些问题。问题：实验中对于扫频仪使用方法的不了解，导致用扫频仪观测幅频特性曲线时没有调节正确的谐振频率，使得无法观测到正确波形。解决方法：更好的学会操作使用