实验 小信号调谐放大器

实验1小信号调谐放大器【实验目的】·熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；·掌握单调谐回路谐振放大器的基本工作原理；·掌握测量放大器幅频特性的方法；·熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、Q值）的影响；·了解放大器动态范围的概念和测量方法。【实验内容】·采用点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；·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；·用示波器观察耦合电容对双调谐放大器幅频特性的影响；·用示波器观察放大器的动态范围；·用示波器观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。【实验步骤】·实验准备插装好单调谐回路谐振放大器模块，接通实验箱上电源开关，按下模块上开关2K3,此时电源指示灯亮。·单调谐·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。本实验采用点测法，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揩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。步骤如下：①2K1置“off”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单调谐放大器的输入端（2P01）。示波器CH1接放大器的输入端2TP01，示波器CH2接单调谐放大器的输出端2TP02，调整高频信号源频率为?（用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰——峰值）为200mv（示波器CH1监测）。调整单调谐放大器的电容2C5，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。此时回路谐振于。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不接通2R3 输入信号频率f(MHZ) 输出电压幅值U(mv) 1000 1120 1240 1440 1680 2000 2480 3320 4760 输入信号频率f(MHZ) 输出电压幅值U(mv) 6120 5360 4000 3000 2360 1880 1560 1400 1200·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量接通2R3的幅频特性曲线，读出不同频率下单调谐放大器的电压幅值，填入表1-2。表1-2接通2R3 输入信号频率f(MHZ) 输出电压幅值U(mv) 1000 1120 1240 1400 1600 1880 2240 2640 3120 输入信号频率f(MHZ) 输出电压幅值U(mv) 3400 3280 2840 2360 1960 1680 1480 1280 1160·有无负载的幅频特性曲线用扫频仪测出接通与不接通1R3的幅频特性曲线，如下图：将点测法得到的数据用matlab画出幅频特性曲线，如下图：不接2R3的幅频特性曲线接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。·双调谐·双调谐回路谐振放大器幅频特性测量本实验采用点测法，即保持输入幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的双调谐放大器的输出幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为双调谐回路放大器的幅频特性（如果有扫频仪，可直接测量其幅频特性曲线）。步骤如下：①2K02置“双调谐”，接通2C6，2K1至“OFF”。高频信号源输出频率（用频率计测量），幅度200mv，然后用铆孔线接入双调谐放大器的输入端（2P01）。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接放大器的输出（2TP02）端。调整双调谐放大器电容2C5和底板上的“调谐”旋钮，使输出为最大值。②按照表1-3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峰——峰值为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值，并把数据填入表1-3。表1-3耦合电容2C06为某一值时扫频曲线 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 200 260 320 480 960 1600 2880 4800 4800 4640 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 4960 4960 3740 2480 1600 1200 880 720 560 480·测出两峰之间凹陷点的大致频率是多少？凹陷点的大致频率是。·调整2C6的电容，按照上述方法测出改变耦合电容2C6时幅频特性曲线表1-4耦合电容减小时的扫频曲线 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 240 320 320 320 480 640 1040 1920 3520 4160 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 4240 4160 3040 1920 1280 880 640 480 400 320表1-5耦合电容增大时的扫频曲线 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 480 800 1760 5440 3520 3040 2880 3040 3200 3880 放大器输入信号频率f(Mhz) 放大器输出幅度U(mv) 4960 5600 4320 3040 2160 1600 1280 1040 880 720·画出双调谐放大器的幅频特性曲线下图为用扫频仪测得的不同2C6时的幅频特性曲线。将点测法得到的数据用matlab画出幅频特性曲线，如下图：·放大器动态范围测量2K1“OFF”，2K2“单调谐”。高频信号源输出接双调谐放大器的输入端（2P01），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接双调谐放大器的输出（2TP02）端。按照表1-3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读取出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-3，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1-6放大器动态范围的测量 放大器输入(mV) 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 放大器输出(mV) 880 2440 5800 7600 7800 7800 8000 8000 8000 8000 8000 放大器电压放大倍数 ·放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线（matlab）：·单双调谐比较 图像 带宽 优点 缺点 单调谐 电路简单；容易做成频率可变谐振放大器 选择性较差；增益和通频带的矛盾比较突出，矩形系数较大 双调谐 频带较宽；选择性好，矩形系数较小；增益带宽积比单调谐放大器大√2倍 电路结构稍复杂，调整难度相对较大·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？当放大器输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始失真，因为趋于饱和。·总结由本实验所获得的体会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。实验中的遇到问题是刚连上电路发现波形不稳定，仔细检查后发现是线接触不良，更换连接线后波形正常。另外一开始增益很小，后来发现是探头比调节错误，改正后增益合理。通过本次实验，基本掌握单调谐和双调谐回路谐振放大器的基本工作原理，进一步熟悉单双调谐的测量方法和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带）的影响，并且掌握放大器动态范围测量电压倍数变化。