北京郵電大學實驗報告課程名稱通信電子電路實驗實驗名稱高頻小信號調諧放大器通信工程系23班姓名劉偉強教師張老師成績2012年4月8日實驗一高頻小信號調諧放大器實驗目的1、掌握高頻小信號調諧放大器的工作原理；2、掌握諧振放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算方法。實驗儀器名稱用途編號掃頻儀觀測電路的幅頻特性曲線示波器觀測波形萬用表測量電阻，交流與直流的電流和電壓直流穩壓電源提供穩定電壓的直流電源高頻毫伏表測量電壓信號有效值實驗內容及步驟1、單級單調諧放大器（1）電路圖：（2）實驗設計及步驟A、計算選頻回路的諧振頻率范圍如圖1-8所示，它是一個單級單調諧放大電路，輸入信號由高頻信號源或者振蕩電路提供。調節電位器W3可改變放大電路的靜態工作點，調節可調電容CC2和中周T2可改變諧振回路的幅頻特性。諧振回路的電感量L=1.8uH～2.4uH，回路總電容C=105pF～125pF，根據公式f0=12πB、檢查連線正確無誤后，測量電源電壓正常，電路中引入電壓。實驗板中，注意TP9接地，TP8接TP10；C、用萬用表測三極管Q2發射極對地的直流電壓，調節可變電阻使此電壓為5V。D、用高頻信號源產生頻率為10.7MHz，峰峰值約400mV的正弦信號，用示波器觀察，調節電感電容的大小，適當調節靜態工作點，使輸出信號Vo的峰峰值Vopp最大不失真。記錄各數據，得到諧振時的放大倍數。E、測量該放大器的通頻帶、矩形系數對放大器通頻帶的測量有兩種方式：(1)用掃頻儀直接測量；(2)用點頻法來測量，最終在坐標紙上繪出幅頻特性曲線。在放大器的頻率特性曲線上讀取相對放大倍數下降為0.1處的帶寬BW0.1或0.01處的帶寬BW0.01,則矩形系數D0.1=BW0.72、雙級單調諧放大器（1）電路圖：（2）實驗設計及步驟：如圖1-10所示，電路連接TP9接地，TP8接TP15，TP20接地，TP19接TP10。若輸入信號的峰峰值為幾百毫伏，經過第一級放大器后可達幾伏，此信號幅度遠遠超過了第二級放大器的動態范圍，從而使第二級放大器無法發揮放大的作用。同時由于輸入信號不可避免地存在諧波成分，經過第一級諧振放大器后，由于諧振回路頻率特性的非理想性，放大器也會對殘留的諧波成分進行放大。所以在第一級與第二級放大器之間又加了一個陶瓷濾波器（FL3），一方面濾除放大的諧波成分，另一方面使第二級放大器輸入信號的幅度滿足要求。（1）連接電源；（2）靜態工作點調節；（3）測量放大器電壓增益；接入輸入信號，用示波器測量輸入峰峰值以及輸出峰峰值，記錄數據；實驗原始數據及處理1.單級單調諧放大器fVVBWBW10.7MHz3913.481V1.2MHz5.5MHz2.雙級單調諧放大器VVVV400mV0.33V3.42V1.933V誤差分析1、實驗理論值諧振回路的電感量L=1.8uH～2.4uH，回路總電容C=105pF～125pF，根據公式f0=12πfBW=fQ由于電路中電容值沒有給出，無法算出電壓增益的理論值。2、分析實測值與理論值的誤差程度及產生原因答：誤差程度處于理論值正常范圍，誤差產生的可能原因為：實驗儀器的老化；測量時讀數的誤差；周圍噪聲對實驗的影響。 課后思考題1、高頻小信號放大器的主要技術指標有哪些？答：（1）電壓增益和功率增益調諧放大器的放大能力。放大器輸出電壓(或功率)與輸入電壓(或功率)之比，稱為放大器的增益或放大倍數，用(或)表示，有時以dB數計算。放大器增益的大小，取決于所用的晶體管、要求的通頻帶寬度、是否良好的匹配和穩定的工作等。（2）通頻帶由于所放大的信號不只是一個載波頻率，而且還包括載波兩旁的邊頻，要使無線電信號不失真地傳輸，調諧放大器的通頻帶一定要稍寬于信號所占有的頻譜寬度。所以放大器的通頻帶也是一個重要的指標。（3）選擇性放大器從各種不同頻率的信號(有用的和有害的)中選出有用信號，排除干擾(有害)信號的能力，稱為放大器的選擇性。選擇性指標是針對抑制干擾而言的，但干擾的情況常常很復雜，有位于有用信號頻率附近電臺的干擾(稱鄰臺干擾)，有某一特定頻率的干擾，又有由于設備本身電子器件非線性產生的交調干擾，等等。對于不同的干擾有不同的選擇性指標要求。選擇性的兩個基本指標是抑制比和矩形系數。1）矩形系數理想的頻帶放大器頻率響應曲線應呈矩形，但實際的曲線形狀則與矩形有較大的差異，如圖1.1-2所示。顯然矩形系數愈接近1，則實際曲線愈接近理想矩形，鄰近波道選擇性愈好，濾除鄰近波道干擾信號的能力愈強。通常諧振放大器的矩形系數，約在2~5的范圍內。2）抑制比如圖1.1-3所示的諧振曲線，對信號頻率調諧。諧振點的放大倍數為Avo。若有一干擾其頻率為fn，則電路對此干擾的放大倍數為Av,用d=AvoAv（4）穩定性指當放大器的工作狀態或條件發生變化時，主要性能的穩定程度。當環境溫度變化時，會引起直流偏置狀態以及晶體管和電路元件的參數改變，導致放大器性能的不穩定。它常表現為放大器的增益改變，中心頻率偏移，諧振曲線畸變，甚至放大器自激而完全不能工作。因此要求放大器工作穩定是十分重要的問題。（5）噪聲系數由于放大器本身就有噪聲，輸出端的信噪比和輸入端信噪比是不一樣的，為此，使用噪聲系數來衡量放大器本身的噪聲水平，公式表示為：噪聲系數＝輸入端信噪比/輸出端信噪比。2、單級單調諧放大器的電壓增益Av與什么因素有關？當諧振回路中的并聯電阻R變化時，A答：（1）單級單調諧放大器電壓增益是一個頻率的函數，自然與頻率有關，但我們通常求的是諧振時的電壓增益，該值主要與如下參數有關：三極管正向傳輸導納、負載導納、諧振回路諧振導納、接入系數。（2）當諧振回路中的并聯電阻R變大時，BW0.7變窄，Av03、回路的諧振頻率和那些參數有關？如何判斷諧振回路處于諧振狀態？答：（1）回路的諧振頻率和CC2（2）當諧振回路處于諧振狀態時，調諧回路的電壓最大4、影響小信號放大器不穩定的因素有那些？如果實驗中出現自激現象，如何解決呢？答：（1）在高頻調諧放大器中，由于晶體體管集電結電容的內部反饋Cbc，形成了放大器的輸出電路與輸入電路之間的相互影響。它使高頻調諧放大器存在工作不穩定的問題克服自激的方法：（2）由于晶體管由反向傳輸導納存在，實際上晶體管為雙向器件。為了抵消或減少反向傳輸導納的作用，應使晶體管單向化。單向化的方法有兩種：一種是消除反向傳輸導納的反饋作用，稱為中和法；另一種是使負載電導gL或信號源電導的數值加大，使得輸人或輸出回路與晶體管失去匹配，稱為失配法。實驗總結及心得體會1、實驗總結小信號調諧放大器廣泛用作高頻和中頻放大器，特別是用在通信接收端的前端電路，其主要目的就是實現對高頻小信號進行放大。高頻小信號放大器按頻譜寬度分為窄帶放大器和寬帶放大器；按電路形式分為單級放大器和級聯放大器；按照負載性質：諧振放大器和非諧振放大器。其中諧振放大器的負載是采用諧振回路，具有放大、濾波和選頻的作用。非諧振放大器的負載由阻容放大器和各種濾波器組成，結構簡單。2、實驗中遇到的問題和解決方法實驗過程中，我碰到了一些問題。問題：實驗中對于掃頻儀使用方法的不了解，導致用掃頻儀觀測幅頻特性曲線時沒有調節正確的諧振頻率，使得無法觀測到正確波形。解決方法：更好的學會操作使用