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武汉理工大学-高频实验报告指导书.pdf
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2022-07-08
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【高频实验报告指导书】是武汉理工大学为学生提供的一个关于高频实验的学习材料,主要关注的是高频小信号谐振放大器的设计、分析与测试。高频小信号谐振放大器在通信设备和电子系统中扮演着重要角色,它们用于放大高频信号或中频信号,确保信号不失真,并提供足够的电压激励到下一级电路。这类放大器的关键在于使用LC谐振回路作为负载,工作在甲类状态,以保证线性放大和高电压增益。 实验目的是让学生掌握以下几个方面: 1. 理解高频小信号谐振放大器的电路结构、工作原理和设计方法。 2. 学习如何调谐谐振回路以及研究回路参数对谐振曲线的影响。 3. 掌握主要技术指标(如电压增益、通频带、矩形系数)的含义及其测量方法。 实验内容包括: 1. 静态测量放大器的工作点。 2. 测量谐振频率f和放大器电压增益AVO。 3. 测量通频带B。 4. 测量矩形系数K。 实验设备主要包括高频实验箱、双踪示波器、高频信号发生器和万用表。实验电路通常包含晶体管、电阻、电容和电感,其中,晶体管用于放大信号,LC谐振回路用于选择和过滤特定频率的信号,电阻用于调整放大器的工作状态和带宽。 实验流程中,首先需要设置合适的静态工作点,确保晶体管工作在放大区。接着,通过调整信号发生器的频率,找到谐振频率,此时放大器的输出信号最大且无明显失真。电压增益AVO可以通过测量输入和输出信号的电压差来计算。同时,通过改变射极电阻RE,可以研究其对电压增益、通频带和Q值的影响。 此外,实验还涉及了阻尼电阻的作用,它影响回路的Q值和带宽。通过切换不同阻尼电阻,可以观察这些参数的变化。通过这种方式,学生能够深入理解高频电路的动态性能和优化方法,这对于理解和设计高频通信系统至关重要。
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武汉理工大学 -高频实验报告指
导书
实验一 高频小信号谐振放大器
高频小信号谐振放大器常指各种收 /发信机
或电子设备中的高频电压放大器,其作用是将高
频小信号或接收机中经变频后的中频信号进行
放大,以达到下级电路所需的激励电压幅度。为
使放大信号不失真,放大器负载不是纯电阻而是
用 LC 谐振回路,且工作在线性放大区即甲类状
态,属窄带电压放大器。
实际工程中对高频小信号谐振放大器的基
本要求是:电压增益高,工作稳定性好,频率特
性应满足通频带的要求,噪声低。
一、实验时应具备的知识点:
高频谐振小信号放大器静态工作点 LC 并
联谐振回路 单调谐放大器的主要性能指标及
含义。
二、实验目的
1.掌握高频小信号谐振放大器的电路组成、
基本工作原理与设计方法。
2.掌握高频小信号谐振放大器谐振回路的
调谐方法及研究回路参数对谐振曲线的影响。
3.掌握高频小信号谐振放大器的主要技术指
标的意义及测试方法。
三、实验内容
1.高频小信号放大器静态测量。
2.谐振频率
f
、放大器电压增益
A
的测定
与计算。
3.谐振放大器通频带
B
的测定。
4.谐振放大器矩形系数
K
的测定。
o
VO
w
ro.1
四、实验设备与仪器
高 频 实 验 箱 WYGP-3 、 TEP-GP 或 GP-4
一台
双 踪 示 波 器 TDS-1002
一台
高 频 信 号 发 生 器 WY-1052
一台
万
一块
五、基本原理与实验电路说明
1.单调谐回路谐振放大器原理:
用 表
典型的单调谐回路谐
振 放 大 器 原 理 电 路 如 图
1-1 所示。
图中,RB1、RB2、RE
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,C1、C2 是输入、输出耦合电容,L、C 是
谐振回路,R 是集电极(交流)电阻(或称阻尼
电阻),它决定了回路 Q 值、带宽。为了减轻负
载对回路 Q 值的影响,输出端采用了部分接入方
式。
图 1-1 单调谐回路谐振放大器原理电路图
2.单调谐回路谐振放大器实验电路组成:
单调谐回路谐振放大器实验电路组成如图
1-2 所示。
其 基 本 部 分 与
图 1-1 相同。图中,
选频回路由 C、Ct、
与 L 构成,Ct 用来调
谐。R 为谐振回路的
阻 尼 电 阻 , 回 路 中
K1、K2、K3(或用连
接线实现)开关,用
以改变阻尼电阻 R 的
阻值,以观察集电极负载变化对谐振回路(包括
电压增益、带宽、Q 值)的影响。K4、K5、K6(或
用连接线实现)开关,用以改变谐振放大器射极
偏置电阻,以观察放大器静态工作点变化对谐振
回路(包括电压增益、带宽、 Q 值)的影响。
图 1-2 单调谐回路谐振放大器实验电路图
六、实验任务与要求
实验准备
在实验箱体上插入实验板 1。并用连接线将
单调谐回路谐振放大器上的 +12V 电源输入端口
和实验箱体上提供的+12V 与地线接通, 检查无
误后,接通实验箱上电源开关,此时实验板上电
源指示灯点亮,即可开始实验。
1.6.1 单调谐回路谐振放大器静态工作点测量
测试条件:
Vcc=12V,阻尼电阻 R3=10kΩ(接通 K1,
断开 K2、K3)。
按表 1-1 所列的条件与要求,用万用表分别
测 量 晶 体 管 BG1 各 电 极 的 静 态 工 作 电 压 。
将结果记录于表 1-1 中。
表 1-1
RE
1KΩ
Vb Ve Vc Vce Ic 根据 Vce 判断 BG1 是否工作在放大区
是 否 原因:
510
Ω
是 否
2K
Ω
电压。 Ic = Ve/Re
是 否
注:Vb: 基极对地电压。 Ve :发射极对地电压。 Vc:集电极对地电压。Vce:集电极与发射极之间
1.6.2 谐振频率、放大器电压增益
A
VO
的测定与计算
1.6.2.1 谐振频率调测
测试条件 1:
Vcc=12V,阻尼电阻 R=10kΩ,RE=1KΩ。
① 用高频信号发生器,输出频率 f=10MHZ/
幅度为 50mV 的 CW(等幅波)信号作为输入信号
Vi
接实验电路模块的输入端口“IN”处。
② 用双踪示波器的“CH1”通道检测输入
信号。再将示波器的“ CH2”通道接实验电路模
块的输出端口“OUT”检测放大输出信号。
③ 微调高频信号发生器的频率旋钮,使放
大器输出的信号
Vo
最大,且输出波形无明显失
真,这时,高频信号发生器的输出频率就等于回
路的谐振频率
f
(用 TDS-1002 示波器检测)。
o
④ 记录此时的回路谐振频率
f
与输出信号幅
o
度
Vo
。
⑤ 画出谐振时放大器的输入、输出信号的电
波形。
测试条件 2:
Vcc=12V,阻尼电阻 R=10kΩ,RE=510Ω。
改变放大器的射极电阻 RE 后,按上述操作步
骤①-⑤的要求,记录实验测量数据。
1.6.2.2 放大器电压增益
A
VO
的测定与计算
放大器谐振回路谐振时,所对应的电压放大
倍数称为谐振放大器的电压放大倍数 ,记为
A
,
VO
表征放大器放大微弱信号的能力 ,数学表达式
为:
A
VO
V
O
或
A
V
i
VO
20ig
V
O
V
i
db
根据实验测量所得结果,计算出不同 RE
时,单调谐放大器的电压增益
A
,并比较放大器
VO
的
A
变化,分析变化原因。
VO
1.6.3 单调谐回路谐振放大器通频带
Bw
(幅频特性)的测定
单调谐放大器的频率特性
曲线如图 1-3 所示:
由 于 谐 振 回 路 的 选 频 作
用,当工作频率偏离谐振频率
时,放大器的电压放大倍数将下降,习惯上称电
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