高频电子线路实验

实验一 高频小信号调谐放大器

一. 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.

二. 实验内容

1. 测量高频小信号谐振放大器在谐振点的电压增益；

2. 测量放大器的频率特性曲线；

3. 分析放大器的通频带与矩形系数.

三. 实验器材

1. 高频信号发生器……………………………………………1 台

2. 示波器………………………………………………………1 台

3. 高频电子线路实验箱以及小信号谐振放大器实验模块....1 套

4. 导线…………………………………………………………4 根.

四. 实验基本原理

1. 单级单调谐放大器

图1－1 单级单调谐放大器实验原理图

实验原理图如图1－1所示, 本实验的输入信号由高频信号源提供. 信号从TP5处输入, 从TT2处输出. 调节电位器W3可改变三极管Q2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.

五. 实验步骤

1, 计算选频回路的谐振频率范围

若谐振回路的电感量为1.8uH ～2.4uH, 回路总电容为105 pF ～125pF(分布电容包括在内) , 根据公式

LC

f π21=

, 按照 L=2uH, C=110pF 估算谐振回路谐振频率0f 的范围.(注:由于反复调节磁芯或者可变电

容容易导致器件失效, 故实测时不用调节可调器件)

2, 单级单调谐放大器 (1) 连接实验电路

在主板上正确插好小信号放大器模块, 开关 K1, K2, K3, K5 向左拨, 主板 GND 接模块 GND,

主板电源＋12V接模块＋12V输入端. TP9 接地, TP8 接TP10. 检查连线正确无误后, 打开实验箱左侧的船形开关, K5向右拨. 若正确连接, 则模块上的电源指示灯LED4亮.

(2) 静态工作点调节

K5向右拨打开模块电源. 用示波器测三极管Q2 发射极对地的直流电压, 调节W3 使此电压为2.5V. 用示波器测量静态工作点电压时, 探头耦合方式用DC 方式, 探头衰减开关置于X10 位置, 通道选单设定衰减倍率为X10.

(3) 测量小信号谐振放大器在谐振频率附近的频率特性.

小信号谐振放大器频率特性的测量可以利用频率自动变化的扫频仪完成, 也可以用手动调节信号源频率的方法进行逐点测量. 我们采用手动调节信号源的方法.

逐点法用幅度恒定但是频率可以调节的信号源作为输入信号, 逐点记录相应输出信号的大小, 然后描绘出放大器的频率特性曲线, 并根据所得的频率特性曲线分析小信号谐振放大器通频带, 矩形系数, 增益等参数.

高频信号发生器的输出信号接到小信号放大器模块的TP5端, 信号电压峰峰值设为50mV, 频率按照下表依次变化, 测量输出信号的峰峰值并记入对应的栏目中.

示波器探头耦合方式选择AC, 探头衰减开关置于X10, 通道选单设定衰减倍率为X10. 灵敏度与时基选择自动. 将探头接到输出负载电阻R31 的上端TT2 处测量.

填表1－1.

表1-1

六. 实验报告

1. 按步实验并完成表1－1.

2. 根据表 1-1 的数据绘制小信号谐振放大器的归一化频率特性曲线.

3. 根据测量数据计算在谐振频率处的高频小信号放大器的电压增益.

实验二 三点式LC 振荡器及压控振荡器

一. 实验目的

1. 了解三点式LC 振荡器的基本原理;

2. 了解反馈系数对幅度与频率的影响;

二. 实验内容

1. 测量振荡器的信号幅度与频率.

2. 观察反馈系数对输出强度与频率的影响;

3. 测量振荡器的频率稳定度.

三. 实验仪器(略) 四. 实验原理

1. 三点式LC 振荡器

三点式LC 振荡器的实验原理图如图2－1所示.

图 2－1 三点式LC 振荡器实验原理图

图中, T2为可调电感, Q1组成振荡器, Q2组成隔离器, Q3组成放大器. C6=100pF, C7=200pF, C8=330pF, C40=1nF. 通过改变K6. K7. K8的拨动方向, 可改变振荡器的反馈系数. 设C7. C8. C40的组合电容为C ∑, 则振荡器的反馈系数F ＝C6/ C ∑.

反馈电路不仅把输出电压的一部分送回输入端产生振荡, 而且把晶体管的输入电阻也反映到LC 回路两端. F 大, 使等效负载电阻减小, 放大倍数下降, 不易起振. 另外, F 的大小还影响波形的好坏, F 过大会使振荡波形的非线性失真变得严重. 通常F 约在0.01～0.5之间.

同时, 为减小晶体管输入输出电容对回路振荡频率的影响, C6和C ∑取值要大. 当振荡频率较高时, 有时可不加C6和C ∑, 直接利用晶体管的输入输出电容构成振荡电容, 使电路振荡. 忽略三极管输入输出电容的影响, 则三点式LC 振荡器的交流等效电路图如图 2－2所示.

C6

图2－2 三点式LC 振荡器交流等效电路图

图2－2中, C5=33pF, 由于C6和C ∑均比C5大的多, 则回路总电容C 0可近似为：

450C C C += (2－1)

则振荡器的频率f 0可近似为：

)

(21

214520

20C C T C T f +=

=

ππ (2－2)

实际中C6和C ∑也往往不是远远大于C5, 且由于三极管输入输出电容的影响, 在改变C ∑, 即改变反馈系数的时候, 振荡器的频率也会变化.

五. 实验步骤

1. 三点式LC 振荡器 (1)连接实验电路

在主板上正确插好正弦波振荡器模块, 开关K1, K9, K10, K11, K12向左拨, K2, K3, K4, K7, K8向下拨, K5, K6向上拨. 主板GND 接模块GND, 主板＋12V 接模块＋12V . 检查连线正确无误后, 打开实验箱左侧的船形开关, K1向右拨. 若正确连接, 则模块上的电源指示灯LED1亮.

(2)测量LC 振荡器的幅度与振荡频率稳定度.

用示波器(或高频毫伏表)在三极管Q2的发射极(军品插座处)观察反馈输出信号的峰峰值(或有效值), 记录下来. 然后每隔 10秒记录一次频率计读数, 填表2－1.

表2－1

(3)观察反馈系数对输出信号的幅度与频率的影响

用示波器在三极管Q2的发射极观察并记录反馈输出信号V o 的波形. 改变反馈系数F 的大小 (通过选择K6, K7, K8的拨动方向来改变), 测量V o 峰峰值V op-p . 和有效值V rms , 通过频率计测量振荡器频率的变化情况, 填表2－2.

表2－2

调试时, 先使反馈系数F=1/2, 记录Q2发射极处信号的频率和峰峰值和有效值. 然后改变反馈系数的大小, 记录Q2发射极处信号的频率和峰峰值和有效值, 直至F=1/2. F=1/3. F=1/5. F=1/10的情况都做完.

六. 实验报告

1. 画出三点式LC 振荡器和压控振荡器的交流等效电路图, 按步实验并完成表2－1. 2－2并对数据进行处理, 计算频率稳定度.