高频电子线路实验说明书实验一小信号调谐放大器一，实验目的1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理：3.掌握测量放大器幅频特性的方法；4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响：5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。二实验内容1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性：2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响：4.用示波器观察放大器的动态范围：5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。三，工作原理在无线电技术中，经常会遇到这样的问题一一所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往与干扰信号同时进入接收机。我们希望将有用的信号放大，把其它无用的干扰信号抑制掉。借助于选频放大器，便可达到此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。所谓小信号，通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓调谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC谐振回路）。这种放大器对谐振频率f。的信号具有最强的放大作用，而对其他远离f的频率信号，放大作用很差。调谐放大器的频率特性如图1-1所示。通频带2AfKo放24f24yo大0.7K倍数KAf0f。iJ图1-1调谐放大器的频率特性1
高频电子线路实验说明书 1 实验一 小信号调谐放大器 一．实验目的 1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统； 2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理； 3.掌握测量放大器幅频特性的方法； 4.熟悉放大器集电极负载对单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响； 5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。 二．实验内容 1.采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性； 2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数； 3.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响； 4.用示波器观察放大器的动态范围； 5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。 三．工作原理 在无线电技术中，经常会遇到这样的问题——所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往与干扰信 号同时进入接收机。我们希望将有用的信号放大，把其它无用的干扰信号抑制掉。借助于选频放大器，便 可达到此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行 放大的放大器。 小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。所谓小 信号，通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓调 谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如 LC 谐振回路）。这种放大器对谐振频率 fo 的信号具有最 强的放大作用，而对其他远离 fo 的频率信号，放大作用很差。调谐放大器的频率特性如图 1-1 所示。 图 1-1 调谐放大器的频率特性 0 放 大 倍 数 fo f 1 f K 0.7Ko Ko 通频带2fo f 2fo 2fo
高频电子线路实验说明书调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选频作用。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。小信号调谐放大器的种类很多，按调谐回路区分，有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。按晶体管连接方法区分，有共基极、共发射极和共集电极调谐放大器，等等。下面我们讨论共发射极单调谐放大器。共发射极单调谐放大器原理电路如图1-2所示。Rb1CbINRb2图1-2共射极单调谐放大器图中晶体管Q起放大信号的作用，R1、Ra2、Re为直流偏置电阻，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，C、Cc是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路O值的影响，Rc是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。双调谐回路放大器具有频带宽，选择性好的优点。顾名思义，双调谐回路是指有两个调谐回路：一个靠近“信源”端（如晶体管输出端），称为初级；另一个靠近“负载”端（如下级输入端），称为次级。两者之间，可采用互感耦合，或电容耦合。与单调谐回路相比，双调谐回路的矩形系数较小，即：它的谐振曲线更接近于矩形。图1-3为电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图。VecOU图1-3电容耦合双调谐回路放大器2
高频电子线路实验说明书 2 调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选 频作用。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，对它 的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。 小信号调谐放大器的种类很多，按调谐回路区分，有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。 按晶体管连接方法区分，有共基极、共发射极和共集电极调谐放大器，等等。下面我们讨论共发射极单调 谐放大器。 共发射极单调谐放大器原理电路如图 1-2 所示。 图 1-2 共射极单调谐放大器 图中晶体管 Q 起放大信号的作用，RB1、RB2、RE 为直流偏置电阻，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，CB、CC 是输入、输出耦合电容，L、C 是谐振回路作为放大器的 集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路 Q 值的影响，RC 是集电 极（交流）电阻，它决定了回路 Q 值、带宽。 双调谐回路放大器具有频带宽，选择性好的优点。顾名思义，双调谐回路是指有两个调谐回路：一个 靠近“信源”端（如晶体管输出端），称为初级；另一个靠近“负载”端（如下级输入端），称为次级。 两者之间，可采用互感耦合，或电容耦合。与单调谐回路相比，双调谐回路的矩形系数较小，即：它的谐 振曲线更接近于矩形。图 1-3 为电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图。 图 1-3 电容耦合双调谐回路放大器 Q Cb IN L Rc Rb1 Rb2 Re Cc C Ce Ec OUT R R R C C Cc C1 BG L1 IN OUT C2 L2 C3 Vcc B1 B2 E E B 图2-1 电容耦合双调谐回路放大器原理电路
高频电子线路实验说明书图中，RB1、Ra2、Re为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态，CE为Re的旁通电容，CB和Cc为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：LI、Ci组成了初级回路，L2、C2组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对LI、L2加以屏蔽），而是由电容C3进行耦合，故称为电容耦合。四．实验电路图1-4为小信号调谐放大器实验电路。图中，2PO1为信号输入铆孔，当做实验时，高频信号由此铆孔输入。2TPO1为输入信号测试点。接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。变压器2T1和电容2CI、2C2组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管2BG1用于放大信号，2RI、2R2和2Rs为三极管2BGl的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。三极管2BGI集电极接有LC调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关2K2控制。当2K2断开时，为电容耦合双调谐回路，2L1、2L2、2C4和2Cs组成了初级回路，2L3、2L4、2C7和2C9组成了次级回路，两回路之间由电容2C6进行耦合，调整2C6可调整其耦合度。当开关2K2接通时，即电容2C6被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路。图中2D1、2D2、2D3为变容二极管，通过改变ADVIN的直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。底板上的“调谐”旋钮，就是用来改变变容二极管上电压的，三个二极管的并联，其目的是增大变容二极管的容量。图中开关2K1控制2R3是否接入集电极回路，2K1接通时（开关往下拨为接通），将电阻2R3（2KQ）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路Q值降低，放大器增益减小。图中2R6、2R7、2R8和三极管2BG2组成放大器，用来对所选信号进一步放大。2TP02为输出信号测试点，2P02为信号输出铆孔。五，实验步骤1.实验准备在实验箱主板上插装好调谐回路谐振放大器模块（该模块必须装在底板D的位置），接通实验箱上电源开关，按下模块上开关2K3，此时模块上电源指示灯亮。2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。（1）扫频法*：即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲3
高频电子线路实验说明书 3 图中，RB1、RB2、RE 为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态， CE 为 RE 的旁通电容， CB 和 CC 为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路： L C 1 1 、 组成了初级回路， L C 2 2 、 组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对 L L 1 2 、 加以屏蔽），而是由电容 C3 进行耦 合，故称为电容耦合。 四．实验电路 图 1-4 为小信号调谐放大器实验电路。图中， 2 01 P 为信号输入铆孔，当做实验时，高频信号由此铆 孔输入。 2 01 TP 为输入信号测试点。接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。变压器 2 1T 和电 容 2C1、2C2 组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管 2 1 BG 用于放大信号， 2R1 、 2R2 和 2R5 为三极管 2 1 BG 的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。三 极管 2 1 BG 集电极接有 LC 调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。本实验电路设计有单调谐与双调谐回 路，由开关 2 2 K 控制。当 2 2 K 断开时，为电容耦合双调谐回路， 2L1 、2L2 、2C4 和 2C5 组成了初级回 路， 2L3 、2L4 、2C7 和 2C9 组成了次级回路，两回路之间由电容 2C6 进行耦合，调整 2C6 可调整其耦合 度。当开关 2 2 K 接通时，即电容 2C6 被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路。 图中 2D1、2D2、2D3 为变容二极管，通过改变 ADVIN 的直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到 对回路的调谐。底板上的“调谐”旋钮，就是用来改变变容二极管上电压的，三个二极管的并联，其目的 是增大变容二极管的容量。图中开关 2 1 K 控制 2R3 是否接入集电极回路， 2 1 K 接通时（开关往下拨为接 通），将电阻 2R3 （ 2K ）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路 Q 值降低，放大器增益减小。图中 2R6 、 2R7 、2R8 和三极管 2 2 BG 组成放大器，用来对所选信号进一步放大。 2 02 TP 为输出信号测试点， 2 02 P 为信号输出铆孔。 五．实验步骤 1.实验准备 在实验箱主板上插装好调谐回路谐振放大器模块（该模块必须装在底板 D 的位置），接通实验箱上电源 开关，按下模块上开关 2 3 K ，此时模块上电源指示灯亮。 2.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量 测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性 曲线，但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测 出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为 单调谐回路谐振放大器的幅频特性。 （1）扫频法*:即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲
高频电子线路实验说明书线如下图：图1-5扫频仪测量的幅频特性（2）点测发，其步骤如下：①2K1置“OFF”（2K1往上拨）位，即断开集电极电阻2R3。2K2置“单调谐”位，此时2C6被短路，放大器为单调谐回路。高频信号源输出连接到调谐放大器的输入端（2TPO1）。示波器CH1接放大器的输入端2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出端2TPO2，调整高频信号源频率为6.3MHZ，高频信号源输出幅度（峰-峰值）为200mV（示波器CH1监测）。调整调谐放大器的电容2Cs和2C2，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。此时回路谐振于6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。②按照表1-1改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-1。表1-1输入信号频率6..5.45.53.f (MHZ)输出电压幅值U (mv)③以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-1，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。3.观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响*当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线。可以发现：当不接2R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通2R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线，如下图不接2R3时的幅频特性曲线接2R3时的幅频特性曲线4。双调谐回路谐振放大器幅频特性测量*4
高频电子线路实验说明书 4 线如下图： 图1-5 扫频仪测量的幅频特性 （2）点测发，其步骤如下： ① 2K1置“OFF”（2K1往上拨）位，即断开集电极电阻2R3。2K2置“单调谐”位，此时2C6被短路， 放大器为单调谐回路。高频信号源输出连接到调谐放大器的输入端（2TP01）。示波器CH1接放大器的输入 端2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出端2TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ ，高频信号源输出幅 度（峰-峰值）为200mv（示波器CH1监测）。调整调谐放大器的电容2C5和2C2，使放大器的输出为最大值（示 波器CH2监测）。此时回路谐振于6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。 ②按照表1-1改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1 监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-1。 表1-1 输入信号频率 f(MHZ) 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 输出电压幅值 U(mv) ③以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-1，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。 3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响* 当放大器工作于放大状态下，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线。可 以发现：当不接2R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当 接通2R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。 用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线，如下图： 不接2R3时的幅频特性曲线 接2R3时的幅频特性曲线 4．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量*
高频电子线路实验说明书与单调谐的测量方法完全相同，可用扫频法和点测法。下图为用扫频仪测得的幅频特性曲线耦合电容减小时扫频曲线耦合电容适中时扫频曲线耦合电容增大时扫频曲线5.放大器动态范围测量2K1置“OFF”（开关往上拨），2K2置“单调谐”。高频信号源输出接调谐放大器的输入端（2TPO1）调整高频信号源频率至谐振频率，幅度10OmV。示波器CH1接2TPO1，示波器CH2接调谐放大器的输出（2TP02）端。按照表1-2放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由CH1监测）。从示波器CH2读出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-2，且计算放大器电压放大倍数值。可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）。表 1-2800放大器输入（mV）100200300100050900400500600700放大器输出(V)放大器电压放大倍数六：实验报告要求1.画出单调谐和双调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？2.画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。3.当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？4.总结由本实验所获得的体会。5
高频电子线路实验说明书 5 与单调谐的测量方法完全相同，可用扫频法和点测法。下图为用扫频仪测得的幅频特性曲线。 耦合电容减小时扫频曲线 耦合电容适中时扫频曲线 耦合电容增大时扫频曲线 5. 放大器动态范围测量 2K1 置“OFF”（开关往上拨），2K2 置“单调谐”。高频信号源输出接调谐放大器的输入端（2TP01）， 调整高频信号源频率至谐振频率，幅度100mv。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出（2TP02） 端。按照表 1-2 放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由 CH1 监测）。从示波器 CH2 读出放大器 输出幅度值，并把数据填入表 1-2，且计算放大器电压放大倍数值。可以发现，当放大器的输入增大到一 定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）。 表 1-2 放大器输入(mV) 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 放大器输出(V) 放大器电压放大倍数 六．实验报告要求 1．画出单调谐和双调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。 比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？ 2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。 3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？ 4．总结由本实验所获得的体会