GP3高频实验指导书-学生用(1)课案

高频实验箱使用说明

一、技术性能

1、电源：

输入：AC220V±10%

输出：DC：+5V,-5V，-8V，+12V，-12V 最大输出电流均为200mA。

2、低频信号源：

输出波形：方波、三角波、正弦波

幅值：0V~14V

频率范围：分四档10HZ～100HZ、100HZ～1KHZ、1KHZ～10KHZ、10KHZ～100KHZ

3、高频信号源：

输出波形：方波、三角波、正弦波

幅值：0V～4V

频率范围：分四档30KHZ～300KHZ，300KHZ～3MHZ，600KHZ～6MHZ，2MHZ～20MHZ

4、频率计

频率测量范围：100Hz～50MHz

输入电平范围：100mVrms～2Vrms

测量误差：≤±20ppm(频率低端≤±1Hz)

输入阻抗：1MΩ/10pF

5、电路实验板，可完成十二项高频电路实验

二、使用方法

1.将标有220V的电源线插入市电插座，接通开关，电源指示灯亮表示学习机电源正常工作。

2.连接线：实验箱面板上的插孔应使用专用接线，该连线插头可叠插使用，插入时顺时针旋转即可锁紧，松开时反向旋转即可拔出，注意：不能直拔。

3.实验时先阅读实验指导书，在断开电源的状态下按实验路线接好连接线，检查无误后，再接通主电源。

4.根据实验板线路要求接入相应的电源时必须注意电源极性。

三、维护及故障排除

1.维护

（1）防止撞击跌落。

（2）用完后拔下电源插头并盖好机箱，防止灰尘、杂物进入机箱。

（3）做完实验后要将面板上插件及连线全部整理好。

（4）搭接线路时不要通电，以防误操作损坏器件。

2.故障排除

（1）电源无输出：实验箱电源初级接有0.5A熔断器。当输出短路或过载时有可能烧断，更换熔断管时，必须保证同规格。

（2）信号源异常（无输出等），检查实验板接线或更换相应器件。

注意：打开实验板时必须拔出电源插头。

实验一调谐放大器

一、实验目的

1、熟悉电子元器件和高频电路试验箱。

2、熟悉谐振回路的幅频特性分析--通频带与选择性。

3、熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。

4、熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、扫频仪

3、高频信号发生器

4、毫伏表

5、万用表

6、实验箱

三、预习要求

1、复习谐振回路的工

作原理。

2、了解谐振放大器的

电压放大倍数、动态范围、

通频带及选择性相互之间

关系。

3、试验电路中，若电

感量L=1uH ，回路总电

容C=220pF（分布电容包

括在内），计算回路中心

频率f0。

四、实验内容及步骤

（一）单调谐回路谐振放大器。

1．试验电路见图1-1

（1）按图1-1所示连接电路（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线）。

（2）接线后仔细检查，确认无误后连接电源。

2．静态测量

试验电路中选R e=1K，R=10K。测量各静态工作点，计算并填表1.1。

表1.1

实测实测计算根据V CE判断V是否工

作在放大区

原因

V B V E I C≈Ie V CE是否

*V B,V E是三极管的基极和发射极对地电压。

3. 动态研究

(1)测放大器的动态范围Vi～V0（在谐振点）

选R=10K，Re=1K。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接示波器，选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节C T使回路谐振，使输出电压幅度最大。此时调节Vi由100mV变到500mV，逐点记录V o电压，并填入表1.2。Vi的各点测量值可根据（各自）实测情况来确定。

表1.2

Vi（峰峰值mV）100 200 300 400 500

Vo （V）峰峰值

Re=1K Re=500ΩRe=2K

(2)当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。在同一坐标纸上画出

Ic不同时的动态范围曲线。

(3)用扫频仪调回路谐振曲线。

仍选R=10K，Re=500。将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置），调回路电容C T，使f0=10.7MHz。

(4)测量放大器的频率特性

当回路电阻R=10K时，选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出300mV 接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHz，调节C T使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表1.3。频率偏离范围可根据（各自）实测情况来确定。

表1.3

f（MHz）9.7 10.2 10.7 11.2 11.7

V0（mV）R=10K R=2K R=470Ω

计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值

(5)改变谐振回路电阻，即R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。比较通频带的情况。

五、实验报告要求

1．写明实验目的。

2．画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。

3．写明实验所用仪器、设备及名称、型号。

4．整理实验数据，单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带，整理并分析原因。

5．本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降1dB的折弯点V0定义为放大器动态范围），讨论Ic对动态范围的影响。

实验二高频功率放大器（丙类）

一、实验目的

1.了解丙类高频功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。

2.了解电源电压Vc与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

二、预习要求

1.复习功率谐振放大器原理能特点。

2.分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件的作用。

三、实验仪器

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.高频信号发生器

4.万用表

5.实验箱

四、实验步骤

1.实验验电路见图2-1

按图接好实验板所需电源，（如要调节谐振点，将A、B两点短接，利用扫频仪调回路谐振，出厂调节在6.5MHZ左右。）

图2-1 功率放大器（丙类）原理图

2.在输入端接f i=6.5MHz，V i=500mV信号，负载电阻为50Ω，测I0电流（直流电流档

200mA,在C﹑D接入，红表笔接C点，黑表笔接D点）；测量各工作电压，同时用示

波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表1内。（注：V E、V B、V C、I0≈I C=V E3/R10

用示波器测量峰峰值） 注：R 10=10Ω

表1

其中：V i ：输入电压峰-峰值 V 0：输出电压峰-峰值 I 0：电源给出总电流

P i ：电源给出总功率（P i =V C I 0） （V C ：电源电压）

P 0：输出功率 L

O

O

R V P 222

P a ：管子损耗功率（ P a =P I -P O ）

3. 加75Ω负载电阻，同2测试并填入表1内。

4. 加120Ω负载电阻，同2测试并填入表1内。

5. 改变输入端电压V i =600mV ，同2、3、4测试并填入表1内。

6.改变电源电压V C =5V ，同2、3、4、5测试并填入表1内。

五、实验报告要求

1.根据实验测量结果,计算各种情况下I C 、P i 、 P 0、η。

2.说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

3.总结在功率放大器中对功率放大晶体管有那些要求。

f i =f 0

实测

实测计算

V B (V)

V E

(mV) V C

(V) V 0

(V) I 0

(mA)

I C

P i

P 0

P a

η

V C =12V

V i =500mV

R L =50Ω

R L =75Ω R L =120Ω

V i =600mV

R L =50Ω

R L =75Ω R L =120Ω V C =5V

V i =500mV

R L =50Ω

R L =75Ω R L =120Ω

V i =600mV

R L =50Ω

R L =75Ω R L =120Ω

实验三LC电容反馈式三点式振荡器

一、实验目的

1、掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参

数计算。

2、掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3、掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流I EQ对振荡器起振及振幅的影响。

二、预习要求

1、复习振荡器的工作原理。

2、分析图3-1电路的工作原理，及各元件的作用，并计算晶体管工作电流I C的最大值（设晶体管的β值为50）。

3、实验电路中，L1=3.3uh，若C=120pf，C’=680pf,，计算当C T=50pf和C T=150pf时振荡频率各为多少？

三、实验仪器

1、双踪示波器

2、频率表

3、万用表

4、实验箱

四、实验内容及步骤

实验电路见图3-1，

根据图3-1所示原理图在

实验板上找到相关器件

及插孔并了解其作用。

1、检查静态工作点

（1）在实验板

+12v 插孔上接入+12V

直流电源，注意电源极性

不能接反。

（2）反馈电容C’不接，C接入（C=680pf），用示波器观察振荡器停振时的情况。

注意连接C的接线要尽量短。

（3）改变电位器Rp测的晶体管V的发射极电压V E，V E可连续变化，记下V E的最大值，计算I E值

E

E

E R V I

设:Re=1k Ω

2、振荡频率与震荡幅度的测试

实验条件：Ie=2mA （V E =2V ，调节Rp 改变）、C=120pf 、C ’=680pf 、R F =110K 。 改变C T 电容，当分别接为C9、C10、C11时，用示波器测量相应振荡电压的峰值V p-p 和相应的频率值，并填入表3.1。

表3.1

C T F(MHz)

V p-p 51pf 100pf 150pf

3、测试当C 、C ’不同时，起振点、振幅与工作电流I EQ 的关系（C T =100p ，R=110K Ω） (1)、取C=C3=100pf 、C ’=C4=1200pf ，调电位器R p 使ＩEQ （静态值）分别为表3.2所示各值，用示波器测量输出振荡幅度V p-p （峰-峰值），并填入表3.2

表3.2

I EQ (mA) 1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

V p-p (v)状态1

状态2 状态3

(2)、取

C=C5=120pf 、C ’=C6=680pf 和C=C7=680pf 、C ’=C8=120pf ，分别重复测试表

3.2的内容。

4、频率稳定度的影响

(1) 回路参数固定时，改变并联在上的电阻使等效值变化时，对振荡频率的影响。 实验条件：C T =100p 时,C/C ’=100/1200pf 、ＩEQ =3mA （V E =3V ）改变L 的并联电阻R ，使其分别为4.7K Ω、10K Ω、110K Ω，分别记录电路的振荡频率，并填入表3.3。注意：频率计后几位跳动变化的情况。

(2) 回路LC 参数及Q 值不变，改变I EQ 对频率的影响。

实验条件：C T =100p 时，C/C ’=100/1200pf 、R=110K ，改变晶体管I EQ 时期分别为表3.2所示各值，此处振荡频率，并填入表3.4。

表3.3 表3.4

R 4.7K Ω 10K Ω 110K Ω F(MHz)

五、 实验报告要求

I EQ （mA ） 1 2 3 4 F （MHz ）

1、写明实验目的。

2、写明实验所需仪器设备。

3、画出实验电路的支流与交流等效电路，整理实验数据，分析实验结果。

4、以I EQ为横轴，输出电压峰值V p-p 为纵轴，将不同C/C'值下测得的三组数据，在同一坐标纸上制成曲线。

5、说明本振荡电路有什么特点。

实验四 石英晶体振荡器

一、 实验目的

1、了解晶体振荡器的工作原理及特点。

2、掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。

二、预习要求

1、查阅晶体振荡器的有关资料。阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使 振荡器的频率大大提高。

2、试画出并联谐振晶体振荡器和串联谐振晶体振荡器的实际电路，并阐述两者在 电路结构及应用方面的区别。

三、实验仪器

1、双踪示波器

2、频率计

3、万用表

4、实验箱

四、实验内容

实验电路见图4-1

1、测振荡器静态工作点，调图中R P ， E

E E R V I

设:Re=1k Ω

测得I E min 及I E max 。

2、测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压。

3、负载不同时对频率的影响，R L 分别取110K Ω、10K Ω、1K Ω，测出电路振荡频率， 填入表4.1，并与LC 振荡器比较。 表4.1

R 110K Ω 10K Ω 1K Ω F(MHz)

五、实验报告

1、写明实验目的。

2、写明实验所有仪器设备

2、画出实验电路的交流等效电路。整理实验数据，分析实验结果。

4、以I EQ。为横轴，输出电压峰峰值VＰ－Ｐ为纵轴，将不同C/C'值下测得的三组数据在同一坐标纸上绘制成曲线。

5、说明本振荡电路有什么特点。