第一篇：小信號(hào)調(diào)諧放大器專(zhuān)題

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課 程: 高頻電子線路實(shí)驗(yàn) 實(shí) 驗(yàn): 小信號(hào)調(diào)諧放大器 班 級(jí): 09電信2班 姓 名: 林小龍 學(xué) 號(hào): 20090662224

日 期: 年 月 日

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

①通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步熟悉小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。②掌握調(diào)諧放大器的電壓增益、選擇性、通頻帶及動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)試方法。③掌握使用頻率特性測(cè)試儀調(diào)整小信號(hào)諧振放大器諧振特性的方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要特點(diǎn)是晶體管的集電極負(fù)載不是純電阻，而是由LC組成的并聯(lián)諧振回路，如圖1-1所示。由于LC并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨頻率而變的，在諧振頻率

處其阻抗是純電阻，達(dá)到最大值。因此，用并聯(lián)諧振回路作集電極負(fù)載的調(diào)諧放大器在回路的諧振頻率上具有最大的電壓增益。稍離開(kāi)此頻率，電壓增益迅速減小。我們用這種放大器可以放大所需要的某一頻率范圍的信號(hào)，而抑制不需要的信號(hào)或外界干擾信號(hào)。因此，調(diào)諧放大器在無(wú)線電通信系統(tǒng)中被廣泛用作高頻和中頻放大器。

圖1—1 小信號(hào)調(diào)諧放大器

三、實(shí)驗(yàn)電路

圖1-1所示電路為實(shí)驗(yàn)電路，它是由共發(fā)射極組態(tài)的晶體管和并聯(lián)諧振回路組成的單級(jí)單調(diào)諧放大器。

本實(shí)驗(yàn)電路要求完成單級(jí)調(diào)諧放大器的技術(shù)指標(biāo)：中心頻率f0=15MHz，通頻帶2△f0.7=4MHz，增益A>20dB，RL=1 kΩ。

電路主要元件參數(shù)：晶體管3DG6C，β=60，查手冊(cè)知在f0=30MHz，IC=2mA，Vcc=9V條件下測(cè)得y參數(shù)為gie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。如果工作條件發(fā)生變化，則上述參數(shù)值僅作為參考。要得到晶體管的y參數(shù)也可由混合π參數(shù)計(jì)算出y參數(shù)。中頻變壓器參數(shù)：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3。回路電容C1=10PF，C2=(5～20)PF，在調(diào)諧過(guò)程中使用微調(diào)電容C2，調(diào)整中心頻率。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc實(shí)現(xiàn)，電阻器W1為47kΩ，用于調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。電路中的電容一般使用體積小的瓷片電容。

四、調(diào)諧放大器的調(diào)整與測(cè)試

首先應(yīng)調(diào)整每一級(jí)所需的直流工作點(diǎn)。其調(diào)試方法與阻容耦合放大器相同。但要注意一點(diǎn)：在多級(jí)調(diào)諧放大器中，由于增益高，容易引起自激振蕩。因此，在測(cè)試其直流工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先用示波器觀察一下放大器的輸出端是否有自激振蕩波形。如果已經(jīng)有自激振藹，應(yīng)先設(shè)法排除它，然后再測(cè)試其直流工作點(diǎn)。否則，所測(cè)數(shù)據(jù)就是不準(zhǔn)確的。對(duì)于調(diào)諧放大器的頻率特性、增益及動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整與測(cè)試，一般有兩種方法：一種是逐點(diǎn)法；一種是掃頻法。后者比較簡(jiǎn)單、直觀。但由于其頻標(biāo)較粗，對(duì)于窄帶調(diào)諧放大器難以精確測(cè)試。

(一)逐點(diǎn)法

所謂逐點(diǎn)法，就是以高頻信號(hào)發(fā)生器為信號(hào)源，用示波器或電壓表為測(cè)試儀器，直接接線如圖1-4所示。

圖1-4調(diào)諧放大器的測(cè)試電路

1．諧振頻率的調(diào)試

將信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率置于f=15MHz，輸出電壓Uo=10mv，Vcc=+12v，調(diào)可變電容器C2使回路諧振，即高頻毫伏表的指示值達(dá)到最大，回路處于諧振狀態(tài)。

對(duì)于多級(jí)單調(diào)諧放大器的諧振頻率的調(diào)試，應(yīng)該從末級(jí)開(kāi)始，逐級(jí)向前進(jìn)行調(diào)試。即先將信號(hào)源的輸出電壓加到末級(jí)放大器的基極，調(diào)節(jié)末級(jí)放大器調(diào)諧回路中的電感或電容，使輸出電壓達(dá)到最大?！绱送七M(jìn)到第一級(jí)后，就說(shuō)明各級(jí)的諧振同路都基本上工作在所需的fo附近了。但由于各級(jí)之間存在著相互影響，因此當(dāng)信號(hào)源輸出電壓加到第·級(jí)輸入端后還應(yīng)再反復(fù)調(diào)節(jié)各級(jí)調(diào)諧回路的電感或電容，使輸出電壓達(dá)到最大。

在調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)注意幾點(diǎn)：第一，信號(hào)源輸出幅度對(duì)末級(jí)應(yīng)適當(dāng)大些，越呈向前級(jí)推進(jìn)，其輸出幅度就應(yīng)該相應(yīng)減小。否則由于輸入幅度過(guò)大而使放大器進(jìn)入非線性狀態(tài)，將使調(diào)諧不準(zhǔn)。第二，當(dāng)信號(hào)源輸出端接到各級(jí)輸入端時(shí)，應(yīng)有隔直電容，否則信號(hào)源的接入會(huì)影響放大器的直流工作點(diǎn)。第三，在調(diào)諧回路的電感或電容時(shí)，最好采用絕緣材料做的改錐，以減小金屬改錐對(duì)回路電感或電容的影響。

2．幅頻特性的調(diào)試

當(dāng)中心頻率調(diào)整好后，就可測(cè)試放大器的頻率特性了。在輸出幅度不超過(guò)放大器線性動(dòng)態(tài)范圍的條件下，保持輸入電壓幅度不變，在諧振頻率fo兩旁逐點(diǎn)改變信號(hào)頻率，用示波器或高頻毫伏表測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓Uo，計(jì)算出各點(diǎn)的放大倍數(shù)Au,就可描出放大器的諧振曲線Au-f，如圖1-5所示。從曲線上即可求出2△f0.7和2△f0.1。

若這些指標(biāo)的測(cè)量值與設(shè)計(jì)值相差較遠(yuǎn)，應(yīng)根據(jù)它們的表達(dá)式分析。例如放大倍數(shù)

Au0較小，可以通過(guò)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)Ic，接入系數(shù)p1或更換β較大的晶體管，使Auo增加。如果2△f0.7窄了，可以通過(guò)調(diào)整阻尼電阻R使之變小，從而增加插入損耗使2△f0.7變寬。

由于分布參數(shù)的影響，放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足要求后的元件參數(shù)與設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定偏差。

采用逐點(diǎn)法測(cè)量，調(diào)整起來(lái)比較麻煩，花費(fèi)的時(shí)間也比較多。因此目前采用最多的方法是掃頻法，用BT-3頻率特性測(cè)試儀測(cè)量回路的諧振曲線。

(二)掃頻法

I．放大器的調(diào)諧

將BT-3頻率特性測(cè)試儀提供的掃頻信號(hào)用終端接有75Ω電阻的電纜加到單級(jí)放大器的輸入端，檢波探頭接到末級(jí)的輸出負(fù)載上，然后調(diào)節(jié)中心頻率旋鈕，屏幕上就可顯示出放大器的諧振特性曲線。這時(shí)調(diào)節(jié)回路電容或回路電感，使諧振特性曲線在規(guī)定的中心頻率上出現(xiàn)最大值。

多級(jí)單調(diào)諧放大器的調(diào)諧，要先調(diào)諧末級(jí)放大器的諧振回路，然后調(diào)前一級(jí)回路，使中心頻率上出現(xiàn)的峰值增大。按此逐級(jí)向前推移。這種從后級(jí)調(diào)到前級(jí)的方法，可以減小后級(jí)回路參數(shù)通過(guò)晶體管內(nèi)部反饋對(duì)前級(jí)回路的影響。實(shí)際上，這種影響是難免的，因此必須多次由后級(jí)向前級(jí)反復(fù)調(diào)諧。應(yīng)注意的是各調(diào)諧回路調(diào)到同一頻率時(shí)，放大器的增益不斷提高，掃頻信號(hào)必須相應(yīng)減小，以防止放大器飽和。

2．增益的測(cè)量

參考第四章頻率特性測(cè)試儀中有關(guān)增益的測(cè)量方法。

五、實(shí)驗(yàn)儀器

高頻信號(hào)產(chǎn)生器

QF-1056

1臺(tái)

雙蹤示波器

DOS-645B

1臺(tái)

頻率特性測(cè)試儀

BT-3

1臺(tái)

超高頻毫伏表

DA-36

1臺(tái)

晶體管直流穩(wěn)壓電源

1臺(tái)

萬(wàn)用表

1塊 高頻Q表

QBC-3

1臺(tái) 無(wú)感起子

1把 小信號(hào)調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)電路板

1塊

六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(一)單級(jí)單調(diào)諧放大器的調(diào)整與測(cè)試

①知圖1-1為單調(diào)諧放大器的實(shí)驗(yàn)電路圖。L=4μH，p1=0.6，p2=0.3，晶體管為3DG6C，Vcc=+12V，RL=1 KΩ

主要技術(shù)指標(biāo)：中心頻率fo=15 MHz，諧振電壓放大倍數(shù)Au0≥20dB，通頻帶2△f0.7=4 MHz。

②擬定實(shí)驗(yàn)步驟。

③確定測(cè)量方法。

④測(cè)量主要技術(shù)指標(biāo)‘

⑤實(shí)驗(yàn)分析與研究。

(二)兩級(jí)單調(diào)諧放大器的調(diào)整與測(cè)試

①用兩塊如圖1-1所示的單級(jí)單調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)板組成兩級(jí)單調(diào)諧放大器。

注意：把作為第一級(jí)放大器的輸出負(fù)載RL取下，即第二級(jí)的輸入阻抗為第一級(jí)的輸出負(fù)載。

②主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=15MHz，諧振電壓放大倍數(shù)Auo=40db，通頻帶2△f0.7=2.5MHz

③擬定實(shí)驗(yàn)步驟。

④確定測(cè)量方法。

⑤誤差分析。

⑥電路的改進(jìn)意見(jiàn)及本次實(shí)驗(yàn)中的收獲體會(huì)。

七、實(shí)驗(yàn)研究與思考題

①回路的諧振頻率fo與哪些參數(shù)有關(guān)?如何判斷諧振回路處于諧振狀態(tài)，用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明。

解：回路諧振頻率主要和電容電感的大小有關(guān)，由于諧振實(shí)放大電路輸出的增益應(yīng)最大，故只要測(cè)出功率最大的頻率即諧振頻率。判斷方法有兩種：

1、用高頻毫伏表觀測(cè)Uo，當(dāng)Uo得最大值時(shí)，并聯(lián)諧振回路處于諧振狀態(tài)；

2、用示波器監(jiān)測(cè)Uo，當(dāng)波形最大不失真時(shí)，并聯(lián)諧振回路處于諧振狀態(tài)。②為什么說(shuō)提高電壓放大倍數(shù)Auo時(shí)，通頻帶2△f0.7，會(huì)減小?可以采取哪些措施提高放大倍數(shù)Auo?可以采取哪些措施使2△f0.7加寬?實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何? 解：因?yàn)锳U?P1P2YfeGT，要提高AV，則可適當(dāng)增加接入系數(shù)，但因?yàn)榻尤胂禂?shù)過(guò)大導(dǎo)致GT增加，由BW0.7?f0可知，GT增大，BW0.7減小，即帶寬BW減小。GT③在調(diào)諧LC諧振回路時(shí)，對(duì)放大器的輸入信號(hào)有何要求?如果輸入信號(hào)過(guò)大會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

解：由AU?P1P2YfeGT 知AV與輸入信號(hào)大小無(wú)關(guān)。但由于UO的增大將可能超出小信號(hào)放大器的線形動(dòng)態(tài)范圍。引起信號(hào)失真，也會(huì)通過(guò)外部寄生耦合導(dǎo)致放大器工作不穩(wěn)定。所以，輸入信號(hào)不能太大，過(guò)大則引起信號(hào)失真和放大器工作不穩(wěn)定。

④影響小信號(hào)調(diào)諧放大器穩(wěn)定的因素（使放大器不穩(wěn)定的因素）有哪些?如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象，采取什么措施解決? 解：有溫度，電阻電容值，信號(hào)源等等。如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象可以使用：（1）中和法：

在晶體管的輸出和輸入端之間插入一個(gè)外加的反饋電路，使它的作用恰好和晶體管的內(nèi)反饋互相抵消。

外加的反饋電路克服自激

（2）失配法：

失配法一般采用共射——共基級(jí)聯(lián)放大器實(shí)現(xiàn)，失配法是用犧牲增益換來(lái)提高放大器的穩(wěn)定性。如下圖：

⑤諧振回路的接入系數(shù)對(duì)放大器的性能有哪些影響? Ａv0與接入系數(shù)p1、p2有關(guān), 但不是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減關(guān)系。而p1和p2還會(huì)影響回路有載Q值，并進(jìn)一步影響通頻帶,所以p1與p2的選擇應(yīng)全面考慮, 選取最佳值。

第二篇：高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻電子線路中的基本單元電路，主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線性放大。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)諧振回路的調(diào)試，對(duì)放大器處于諧振時(shí)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試（電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)），進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理。學(xué)會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

圖1-1 所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C 并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1，RB2 及RE 決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。

圖1-1 小信號(hào)調(diào)諧放大器 晶體管放大器設(shè)計(jì) 放大器在高頻情況下的等效電路如圖1-2 所示，晶體管的4 個(gè)y 參數(shù)yie，yoe，yfe 及yre 分別為

由此可見(jiàn)，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數(shù)β 有關(guān)外，還與工作頻率ω 有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V 條件下測(cè)得3DG6C的y 參數(shù)為：

式中，G 為L(zhǎng)C 回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L 和C 的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無(wú)限大，則jwC 與1/（jwL）的影響可以忽略。

三、調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)及測(cè)量方法

表征高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)Av0，放大器的通頻帶BW 及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1 來(lái)表示）等。放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下：

1、諧振頻率

放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率f0 稱(chēng)為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），f0 的表達(dá)式為

上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即yfe 確定，且回路總電容CΣ為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù)AV0 與通頻帶BW 的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。

通頻帶BW 的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率f0 及電壓放大倍數(shù)AV0 然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS 不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-3所示。由式（1-14）可得

上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1 越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1 遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器。可以通過(guò)測(cè)量調(diào)諧放大器的諧振曲線來(lái)求矩形系數(shù)Kv0.1。

四、實(shí)驗(yàn)參考電路

1、主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=20.945MHz，諧振電壓放大倍數(shù)AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數(shù)Kr0.1＜10。因fT 比工作頻率fo 大（5—10）倍，所以選用3DG6C，選β=50，工作電壓為12V，查手冊(cè)得rbˊb=70, CbˊC=3pF，當(dāng)IE=1.5mA時(shí)Cbˊe 為25pF，取L≈2.4μH，變壓器初級(jí)N2=20 匝，接入系數(shù)P1=P2=0.25。

圖1-4 單級(jí)調(diào)諧放大器

2、確定電路為單級(jí)調(diào)諧放大器，如上圖1-4。

3、確定電路參數(shù)。1）設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流ICQ 一般選取0.8—2mA為宜，現(xiàn)取IE=1.5mA，uEQ=3V，uCEQ=9V。則 RE = uEQ /IE = 2KΩ 則RA4=2KΩ 取流過(guò)RA3 的電流為基極電流的7 倍，則有：

3）確定耦合電容及高頻濾波電容

高頻電路中的耦合電容及濾波電容一般選取體積較小的瓷片電容，現(xiàn)取耦合電容CA2=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

參考所附電路原理圖G6。先調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)，然后再調(diào)諧振回路。1）按照所附電原理圖G6，將JA2 用連接器連好，按下開(kāi)關(guān)KA1，接通12V 電源，此時(shí)LEDA1 點(diǎn)亮。

2）調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：

在不加輸入信號(hào)（即ui=0），將測(cè)試點(diǎn)TTA1 接地，用萬(wàn)用表直流電壓檔（20V檔）測(cè)量電阻RA4 的電壓，調(diào)整可調(diào)電阻WA1，使uEQ=2.25V（IE=1.5mA），記下此時(shí)的uBQ，uCEQ，uEQ 及IEQ 值。

3）調(diào)諧放大器的諧振回路使它諧振在20.945MHz 方法是用BT-3 頻率特性測(cè)試儀的掃頻電壓輸出端和檢波探頭，分別接電路的信號(hào)輸入端TTA1 及測(cè)試端TTA2，通過(guò)調(diào)節(jié)y 軸，放大器的“增益”旋紐和“輸出衰減”旋紐于合適位置，調(diào)節(jié)中心頻率度盤(pán)，使熒光屏上顯示出放大器的“幅頻諧振特性曲線”，根據(jù)頻標(biāo)指示用絕緣起子慢慢旋動(dòng)變壓器的磁芯，使中心頻率f0=20.945MHz 所對(duì)應(yīng)的幅值最大。

如果沒(méi)有頻率特性測(cè)試儀，也可用示波器來(lái)觀察調(diào)諧過(guò)程，方法是：在TTA1 處用高頻信號(hào)發(fā)生器注入頻率為20.945MHz，大小為25mV 的信號(hào)，用示波器探頭在TTA2 處測(cè)試（在示波器上看到的是正弦波），調(diào)節(jié)變壓器磁芯使示波器波形最大（即調(diào)好后，磁芯不論往上或往下，波形幅度都減?。?。4）測(cè)量電壓增益AV0 用頻率特性測(cè)試儀測(cè)AV0 在測(cè)量前，先要對(duì)測(cè)試儀的y 軸放大器進(jìn)行校正，即零分貝校正，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和“y 軸增益“旋紐，使屏幕上顯示的方框占有一定的高度，記下此時(shí)的高度和此時(shí)“輸出衰減”的讀數(shù)N1dB，然后接入被測(cè)放大器，在保持y 軸增益不變的前提下，改變掃頻信號(hào)的“輸出衰減”旋紐，使諧振曲線清晰可見(jiàn)。記下此時(shí)的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為 AV0 =（N2-N1）dB 或者在TTA1 處用高頻信號(hào)發(fā)生器注入頻率為20.945MHz，大小為25mV 的信號(hào),使調(diào)諧回路處于諧振狀態(tài)，用高頻毫伏表測(cè)量RL(RAS)兩端的電壓uo, 并利用式（1-13）來(lái)計(jì)算AV0 若用示波器測(cè)，則為輸出信號(hào)的大小比輸入信號(hào)的大小之比。如果AV0 較小，可以通過(guò)調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)來(lái)解決（即IE 增大）。5)測(cè)量通頻帶BW 用掃頻儀測(cè)量BW 先調(diào)節(jié)“頻率偏移”（掃頻寬度）旋紐，使相鄰兩個(gè)頻標(biāo)在橫軸上占有適當(dāng)?shù)母駭?shù)，然后接入被測(cè)放大器，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和y 軸增益，使諧振特性曲線在縱軸占有一定高度，測(cè)出其曲線下降3dB 處兩對(duì)稱(chēng)點(diǎn)在橫軸上占有的寬度，根據(jù)內(nèi)頻標(biāo)就可以近似算出放大器的通頻帶 BW=B0.7=100kHz ×（寬度）或者利用描點(diǎn)法來(lái)測(cè)量。6)測(cè)量放大器的選擇性

放大器選擇性的優(yōu)劣可用放大器諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1 表示。用5）中同樣的方法測(cè)出B0.1 即可

由于處于高頻區(qū)，分布參數(shù)的影響存在，放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后的文件參數(shù)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定的偏差，所以在調(diào)試時(shí)要反復(fù)仔細(xì)調(diào)整才能使諧振回路處于諧振狀態(tài)。在測(cè)試要保證接地良好。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1、整理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用方格紙畫(huà)出幅特性曲線。

2、思考：引起小信號(hào)諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么？如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn) 象，應(yīng)該怎樣消除？

七、實(shí)驗(yàn)儀器

1、BT-3G 型頻率特性測(cè)試儀一臺(tái)（選項(xiàng)）

2、示波器（雙蹤20MHz）一臺(tái)

3、數(shù)字萬(wàn)用表一塊

4、調(diào)試工具一套

第三篇：實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

課程名稱(chēng)：

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：

專(zhuān)業(yè)班級(jí)：

學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：

本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告

高頻電子線路

高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

信號(hào)與系統(tǒng)及高頻電子線路實(shí)驗(yàn)室

電科1201班 學(xué)號(hào)：

2012001614

楊超凡

王耀力

2014年

月

日

實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻電子線路的基本單元電路，主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線性放大。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)諧振回路的調(diào)試，對(duì)放大器處于諧振時(shí)各項(xiàng)技術(shù)主指標(biāo)的測(cè)試（電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)），進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)放大器的工作原理。學(xué)會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1、高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

圖2-1 小信號(hào)調(diào)諧放大器

如圖2-1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1，RB2及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。

放大器在高頻情況下的等效電路如圖2-2所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)yie，yoe，yfe及yre分別為

輸入導(dǎo)納

yie?輸出導(dǎo)納

yoe?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?gmrb'bjwcb'egb'e?jwcb'e

（1-1）

1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e

（1-2）正向傳輸導(dǎo)納

yfegm?

（1-3）

1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e1?rb'bgb'e?jwcb'e反向傳輸導(dǎo)納

yre??

?

（1-4）

圖2-2 放大器的高頻等效回路

式中，gm——晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為

gm?

gb’e——發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)β及IE有關(guān)，其關(guān)系為

gb'e?

rb’b——基極體電阻，一般為幾十歐姆； Cb’c——集電極電容，一般為幾皮法；

Cb’e——發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見(jiàn)，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數(shù)β有關(guān)外，還與工作頻率ω有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測(cè)得3DG6C的y參數(shù)為：

gie?11?2mS

Cie?12pF

goe??250mS rieroe?IE?mAS26

（1-5）

?IE?mAS1?

（1-6）

rb'e26?Coe?4pF

yfe?40mS

yre?350uS

如果工作條件發(fā)生變化，上述參數(shù)則有所變動(dòng)。因此，高頻電路的設(shè)計(jì)計(jì)算一般采用工程估算的方法。圖1-2中所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即

P1?N1/N（17）式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數(shù)比，即

P2?N3/N2（18）式中，N3為副邊（次級(jí)）的總匝數(shù)。

gL為調(diào)諧放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，gL=1/RL。通常小信號(hào)調(diào)諧放大器的下一級(jí)仍為晶體管調(diào)諧放大器，則gL將是下一級(jí)晶體管的輸入導(dǎo)納gie2。

由圖1-2可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)g?的表達(dá)式為

222g??p1goe?p2gie?jwc?2?p1goe1?GjwL

（19）

12?p2gL?jwc??GjwL式中，G為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L和C的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無(wú)限大，則jwC與1/（jwL）的影響可以忽略。

三、調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)及測(cè)量方法

表征高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率fo，諧振電壓放大倍數(shù)Avo，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1來(lái)表示）等。

放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下：（1）諧振頻率

放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率fo稱(chēng)為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），fo的表達(dá)式為

f0?12?LC?

（1-10）

式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；

C?為調(diào)諧回路的總電容，C?的表達(dá)式為

2C??C?PC?P1oe2Cie（1-11）

式中，Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容。諧振頻率fo的測(cè)量方法是：

用掃頻儀作為測(cè)量?jī)x器，用掃頻儀測(cè)出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)fo。

（2）電壓放大倍數(shù)

放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱(chēng)為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。Avo的表達(dá)式為

AV0

式中，g?為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。因?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)回路在諧振點(diǎn)時(shí)的L和C的并聯(lián)電抗為無(wú)限大，因此可以忽略其電導(dǎo)。但要注意的是yfe本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ Φfe）。

AV0的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量圖1-1中RL兩端的電壓u0及輸入信號(hào)ui的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計(jì)算：

AV0?U0Ui 或AV0?20lg?UoUi? dB(1-13)（3）通頻帶

由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱(chēng)電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱(chēng)為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為

?p1p2yfeu0?p1p2yfe（1-12）????22uig?p1goe?p2gie?GBW?2?f0.7?f0QL(1-14)式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)Avo與通頻帶BW的關(guān)系為

AV0?BW?yfe2?C?(1-15)上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容CΣ為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。

通頻帶BW的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率fo及電壓放大倍數(shù)Avo然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-3所示。

由式（1-14）可得

BW?fH?fL?2?f0.7

(1-16)

圖1-3 諧振曲線

通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時(shí)又能提高放大器的電壓增益，由式（1-15）可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來(lái)放大來(lái)自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。

（4）選擇性——矩形系數(shù)

調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時(shí)來(lái)表示，如圖（1-3）所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即

KV0.1?2?f0.12?f0.7?2?f0.1BW

（1-17）

上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量調(diào)諧放大器的諧振曲線來(lái)求矩形系數(shù)Kv0.1。

四、實(shí)驗(yàn)參考電路

圖1-4 單級(jí)調(diào)諧放大器

（1）主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數(shù)AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數(shù)Kr0.1＜10。因fT比工作頻率fo大（5—10）倍，所以選用3DG12C，選β=50，工作電壓為12V，查手冊(cè)得rbˊb=70, CbˊC=3PF，當(dāng)IE=1.5mA時(shí)Cbˊe為25PF，取L≈1.8μH，變壓器初級(jí)N2=23匝，次級(jí)為10匝。

P2=0.43, P1=0（2）確定電路為單級(jí)調(diào)諧放大器，如上圖1-4。（3）確定電路參數(shù)。a、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流ICQ一般選取0.8—2mA為宜，現(xiàn)取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

則 RE?UEQIE?1.5K? 則RA6=1.5KΩ 取流過(guò)RA3的電流為基極電流的7倍，則有：

RA3?UBQ7IBQ?UBQ??7IE?17.6K?

取18 KΩ

則 RA2?WA1?12?3.7?18?40K? 3.7則取RA2=5.1K WA1選用50K的可調(diào)電阻以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。b、計(jì)算諧振回路參數(shù) 由式（1-6）得 gb'e??IE?mA26?S?1.15mS

由式（1-5）得 gm??IE?mA26S?58mS

由式（1-1）~（1-4）得4個(gè)y參數(shù) yie?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?gb'e?jwcb'e?1.373?10?3S?j2.88?10?3S

由于yie?gie?j?cie

則有g(shù)ie =1.373ms

rie?1gie?728?

Cie?2.88mS?22.5pF wyoe?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?jwcb'bcb'cgm?jwcb'e?0.216mS?j1.37mS

因yoe?goe?j?coe 則有

goe?0.216ms coe?1.37msW?10.2pF

c、計(jì)算回路總電容CC?1?2，由（1-10）得

?1?123pF

??2?f0?L?2?3.14?10.7?10?62?1.8?10?6由（1-11）CC?C??C?P12Coe?P22Cie得

?P12Coe?P22Cie?120?0.432?22.5?02?10.2?119pF

?則有C205=119pF，取標(biāo)稱(chēng)值120pF d、確定耦合電容及高頻濾波電容

高頻電路中的耦合電容及濾波電容一般選取體積較小的瓷片電容，現(xiàn)取耦合電容C204=0.01μF，旁路電容C206=0.1μF，濾波電容C203=0.1μF

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果分析

1.按下開(kāi)關(guān)后，接通12V電源，然后開(kāi)始調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻WA1，使得=2.25V。記下實(shí)際測(cè)量時(shí)晶體管各個(gè)點(diǎn)的電流及電壓值如右下：

=2.170V，=2.805V，=9.830V，=1.437mA。2.調(diào)諧放大器的諧振回路是它的諧振在10.7MHz。

采用BT-3頻率測(cè)試儀連接到電路的輸出和輸入端口。如電路中所示。波特儀結(jié)果：

中心頻率大約為10.7MHz

3.測(cè)量電壓增益Avo

由圖可得電壓增益Avo為：Avo=24dB

4.測(cè)量通頻帶BW 根據(jù)通頻帶計(jì)算公式

近似算出放大器的通頻帶BW=B0.7=850KHz

6.測(cè)量放大器的選擇性

近似測(cè)出B0.1=4700KHz 放大器的選擇性?xún)?yōu)劣可以用放大器的諧振曲線的矩形系數(shù)表示

K0.1V?2?f0.12?f0.7?2?f0.1BW

如果按照波特儀輸出的波形，取得?f0.7處的頻寬計(jì)算結(jié)果如下：

K0.1V?4700/850?5.529

實(shí)驗(yàn)原理中已經(jīng)提及，矩形系數(shù)越小諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)K0.1V遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器。這里計(jì)算得到的矩形系數(shù)不算非常大。結(jié)果還是比較滿(mǎn)意的。

六、思考題

1、引起小信號(hào)諧振放大器不穩(wěn)定的原因是什么？如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象，應(yīng)該怎樣消除？

答： 在高頻調(diào)諧放大器中，由于晶體體管集電結(jié)電容的內(nèi)部反饋Cb'c，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(diào)諧放大器存在工作不穩(wěn)定的問(wèn)題.克服自激的方法：

由于晶體管由反向傳輸導(dǎo)納存在，實(shí)際上晶體管為雙向器件。為了抵消或減少反向傳輸導(dǎo)納的作用，應(yīng)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(dǎo)納的反饋?zhàn)饔?，稱(chēng)為中和法；另一種是使負(fù)載電導(dǎo)gL或信號(hào)源電導(dǎo)的數(shù)值加大，使得輸人或輸出回路與晶體管失去匹配，稱(chēng)為失配法。

第四篇：高頻電子線路實(shí)驗(yàn)報(bào)告高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院

高頻電子線路 課程 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

專(zhuān)業(yè)班級(jí)

測(cè)控1001班

學(xué)

號(hào)

姓

名

指導(dǎo)教師

實(shí)驗(yàn)一

高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻電子線路中的基本單元電路，主要用于高頻小信號(hào)微弱信號(hào)的線性放大。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)諧振回路的調(diào)試，對(duì)放大器處于諧振時(shí)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試（電壓放大倍數(shù)、通頻帶、矩形系數(shù)），進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理。學(xué)會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)儀器

1．BT-3（G）型頻率特性測(cè)試儀（選項(xiàng)）一臺(tái)

2．20MHz模擬示波器 一臺(tái)

3．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表 一塊

4．調(diào)試工具 一套

三、實(shí)驗(yàn)原理

圖1-1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1，RB2及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。

圖1 小信號(hào)調(diào)諧放大器

該放大電路在高頻情況下的等效為如圖1-2所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)

yie，yoe，yfe及yre分別為：

輸入導(dǎo)納

（1-1）

輸出導(dǎo)納

正向傳輸導(dǎo)納

反向傳輸導(dǎo)納

（1-2）

（1-3）

（1-4）

圖1-2 放大器的高頻等效回路

式中，gm——晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為

(1-5)

gb’e——發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)β及IE有關(guān)

其關(guān)系為

（1-6）

rb’b——基極體電阻，一般為幾十歐姆;Cb’c——集電極電容，一般為幾皮法； Cb’e——發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見(jiàn)，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數(shù)β關(guān)外，還與工作頻率ω有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測(cè)得3DG6C的y參數(shù)為：

如果工作條件發(fā)生變化，上述參數(shù)則有所變動(dòng)。因此，高頻電路的設(shè)計(jì)計(jì)算一般采用工

程估算的方法。

圖1-2中所示的等效電路中，P1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即

P1=N1/N2

（1-7）

式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數(shù)比，即

P2=N3/N2（1-8）

gL為調(diào)諧放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，gL =1/RL。通常小信號(hào)調(diào)諧放大器的下一級(jí)仍為晶

體管調(diào)諧放大器，則gL將是下一級(jí)晶體管的輸入導(dǎo)納gie2。

由圖1-2可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)

g∑的表達(dá)式為

（1-9）

式中，G為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L和C的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無(wú)限大，則jwC與1/（jwL）的影響可以忽略。

2、調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)及測(cè)量方法

表征高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率of，諧振電壓放大倍數(shù)voA，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)1.0rK來(lái)表示）等。

放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下：

（1）諧振頻率

放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率of稱(chēng)為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1-1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），f0的表達(dá)式為

（1-10）

式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；

CΣ為調(diào)諧回路的總電容，CΣ的表達(dá)式為

（1-11）

式中，Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容。

諧振頻率of的測(cè)量方法是:

用掃頻儀作為測(cè)量?jī)x器，用掃頻儀測(cè)出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)f0。

（2）電壓放大倍數(shù)

放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱(chēng)為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。Avo的表達(dá)式為

（1-12）

式中，gΣ為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。因?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)回路在諧振點(diǎn)時(shí)的L和C的并聯(lián)電抗為無(wú)限大，因此可以忽略其電導(dǎo)。但要注意的是fey本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（+ Φfe）。

AV0的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量圖1-1中RL兩端的電壓u0及ui輸入信號(hào)的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計(jì)算：

(1-13)

（3）通頻帶

由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱(chēng)電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱(chēng)為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為

(1-14)

式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)Avo與通頻帶BW的關(guān)系為

(1-15)

上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容CΣ為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。

通頻帶BW的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí) 的諧振頻率fo及電壓放大倍數(shù)Avo然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓Us不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖1-3所示。

由式（1-14）可得

BW=fH ? fL =2 ?f0.7

(1-16)

圖1-3 諧振曲線

通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時(shí)又能提高放大器的電壓增益，由式（1-15）可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來(lái)放大來(lái)自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。

（4）選擇性——矩形系數(shù)

調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時(shí)來(lái)表示，如圖（1-3）所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即

（1-17）

上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量調(diào)諧放大器的諧振曲線來(lái)求矩形系數(shù)Kv0.1。

3、實(shí)驗(yàn)參考電路實(shí)驗(yàn)

圖1-4 單級(jí)調(diào)諧放大器

（1）主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數(shù)Avo≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數(shù)Kr0.1＜10。因fT比工作頻率f0大（5—10）倍，所以選用3DG12C，選β=50，工作電壓為12V，查手冊(cè)得

=70, CbˊC=3PF，當(dāng)IE=1.5mA時(shí)Cbˊe為25PF，取L≈1.8μH，變壓器初級(jí)N2=23匝，次級(jí)為10匝。P2=0.43, P1=0（2）確定電路為單級(jí)調(diào)諧放大器，如上圖1-4。

（3）確定電路參數(shù)

a、設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流ICQ一般選取0.8—2mA為宜，現(xiàn)取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

則

則R6A=1.5KΩ

取流過(guò)3AR的電流為基極電流的7倍，則有：

則

則取RA2=5.1K WA1選用50K的可調(diào)電阻以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。

b、計(jì)算諧振回路參數(shù)

由式（1-6）得

由式（1-5）得

由式（1-1）—（1-4）得4個(gè)y參數(shù)

由于

則有

因

，則有

c、計(jì)算回路總電容∑C，由（1-10）得

由（1-11）

，得

則有C3A=119pF，取標(biāo)稱(chēng)值120pF d、確定耦合電容及高頻濾波電容

高頻電路中的耦合電容及濾波電容一般選取體積較小的瓷片電容，現(xiàn)取耦合電容=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)中，用到BT-3和頻譜儀的地方選做。

參考所附電路原理圖G6。先調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)，然后再調(diào)諧振回路。

1、按照所附電路原理圖G6，按下開(kāi)關(guān)KA1，接通12V電源，此時(shí)LEDA1點(diǎn)亮。

2、調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)： 在不加輸入信號(hào)（即ui=0），將測(cè)試點(diǎn)TTA1接地，用萬(wàn)

用表直流電壓檔（20V檔）測(cè)量三極管QA1射極的電壓（即測(cè)P6與G兩焊點(diǎn)之間的電壓，見(jiàn)圖0－2所示），調(diào)整可調(diào)電阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根據(jù)電路計(jì)算此時(shí)的uBQ，uCEQ，uEQ及IEQ值。

3、調(diào)諧放大器的諧振回路使它諧振在10.7MHz 方法是用BT-3頻率特性測(cè)試儀的掃頻電壓輸出端和檢波探頭，分別接電路的信號(hào)輸入端TTA1及測(cè)試端TTA2，通過(guò)調(diào)節(jié)y軸，放大器的“增益”旋鈕和“輸出衰減”旋鈕于合適位置，調(diào)節(jié)中心頻率刻度盤(pán)，使熒光屏上顯示出放大器的

“幅頻諧振特性曲線”，根據(jù)頻標(biāo)指示用絕緣起子慢慢旋動(dòng)變壓器的磁芯，使中心頻率f0=10.7MHz所對(duì)應(yīng)的幅值最大。

如果沒(méi)有頻率特性測(cè)試儀，也可用示波器來(lái)觀察調(diào)諧過(guò)程，方法是：在TTA1處由高頻信號(hào)源提供頻率為10.7MHz的載波（參考高頻信號(hào)源的使用），大小為Vp-p-=20~100mV的信號(hào)，用示波器探頭在TTA2處測(cè)試（在示波器上看到的是正弦波），調(diào)節(jié)變壓器磁芯使示 波器波形最大（即調(diào)好后，磁芯不論往上或往下旋轉(zhuǎn)，波形幅度都減?。?/p>

4、測(cè)量電壓增益Av0

在有BT-3頻率特性測(cè)試儀的情況下用頻率特性測(cè)試儀測(cè)Av0測(cè)量方法如下：

在測(cè)量前，先要對(duì)測(cè)試儀的y軸放大器進(jìn)行校正，即零分貝校正，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和“y軸增益“旋鈕，使屏幕上顯示的方框占有一定的高度，記下此時(shí)的高度和此時(shí)“輸出衰減”的讀數(shù)N1dB，然后接入被測(cè)放大器，在保持y軸增益不變的前提下，改變掃頻信號(hào)的“輸出衰減”旋鈕，使諧振曲線清晰可見(jiàn)。記下此時(shí)的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為

若用示波器測(cè)，則為輸出信號(hào)的大小比輸入信號(hào)的大小之比。如果AV01較小，可以通過(guò)調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)來(lái)解決（即IE增大）。

在無(wú)BT-3頻率特性測(cè)試儀的情況下，可以由示波器直接測(cè)量。方法如下：

用示波器測(cè)輸入信號(hào)的峰峰值，記為Ui。測(cè)輸出信號(hào)的峰峰值記為Uo。則小信號(hào)放大的電壓放大倍數(shù)為Uo/Ui

5、測(cè)量通頻帶BW 用掃頻儀測(cè)量BW： 先調(diào)節(jié)“頻率偏移”（掃 頻寬度）旋鈕，使相鄰兩個(gè)頻標(biāo)在橫軸上占有適當(dāng)?shù)母駭?shù)，然后接入被測(cè)放大器，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和y軸增益，使諧振特性曲線在縱軸占有一定高度，測(cè)出其曲線下降3dB處兩對(duì)稱(chēng)點(diǎn)在橫軸上占有的寬度，根據(jù)內(nèi)頻標(biāo)就可以近似算出放大器的通頻帶：

6、測(cè)量放大器的選擇性

放大器選擇性的優(yōu)劣可用放大器諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1表

用5）中同樣的方法測(cè)出B0.1即可得：

由于處于高頻區(qū)，分布參數(shù)的影響存在，放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后的元件參

數(shù)值與設(shè)計(jì)計(jì)算值有一定的偏差，所以在調(diào)試時(shí)要反復(fù)仔細(xì)調(diào)整才能使諧振回路處于諧振狀態(tài)。在測(cè)試要保證接地良好。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Avo=(N2-N1)=9dB Bw=B0.7=100KHz*(寬度）=100KHz*5=500KHz Kr0.1?B0.1B0.7 其中： B0.1?23?1?22 B0.7?5

Kr0.1?4.4

六、習(xí)題與思考

引起小信號(hào)諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么，如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象，應(yīng)該怎樣消除？

答：在高頻調(diào)諧放大器中，由于晶體體管集電結(jié)電容的內(nèi)部反饋，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(diào)諧放大器存在工作不穩(wěn)定的問(wèn)題。

克服自激的方法:由于晶體管由反向傳輸導(dǎo)納存在，實(shí)際上晶體管為雙向器件。為了抵消或減少反向傳輸導(dǎo)納的作用應(yīng)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(dǎo)納的反饋?zhàn)饔?，稱(chēng)為中和法；另一種是使負(fù)載電導(dǎo)gL或信號(hào)源電導(dǎo)的數(shù)值加大，使得輸人或輸出回路與晶體管失去匹配，稱(chēng)為失配法。

七、心得體會(huì)

實(shí)驗(yàn)闡述的基本原理為晶體管高頻諧振放大電路的工作原理，晶體管集電極負(fù)載通常是一個(gè)由LC 組成的并聯(lián)諧振電路。由于LC 并聯(lián)諧振回路的阻抗是隨著頻率變化而變化，理論上可以分析，并聯(lián)諧振在諧振頻率處呈現(xiàn)純阻，并達(dá)到最大值。即放大器在回路諧振頻率上將具有最大的電壓增益。若偏離諧振頻率，輸出增益減小。總之，調(diào)諧放大器不僅具有對(duì)特定頻率信號(hào)的放大作用，同時(shí)也起著濾波和選頻的作用。

第五篇：太原理工大學(xué) 高頻實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

本科高頻電子線路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

課程名稱(chēng)： 高頻電子線路

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 高頻電子線路實(shí)驗(yàn)一至實(shí)驗(yàn)四

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 北區(qū)學(xué)院樓四樓實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)一 高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

小信號(hào)調(diào)諧放大器是高頻電子線路中的基本單元電路，主要用于高頻小信號(hào)或微弱信號(hào)的線性放大。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)諧振回路的調(diào)試，對(duì)放大器處于諧振時(shí)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試（電壓放大倍數(shù)，通頻帶，矩形系數(shù)），進(jìn)一步掌握高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的工作原理。學(xué)會(huì)小信號(hào)調(diào)諧放大器的設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1.原理

圖1-1所示電路為共發(fā)射極接法的晶體管高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器。它不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RB1，RB2及RE決定，其計(jì)算方法與低頻單管放大器相同。

圖1-1 小信號(hào)調(diào)諧放大器

放大器在高頻情況下的等效電路如圖1-2所示，晶體管的4個(gè)y參數(shù)yie，yoe，yfe及yre分別為 輸入導(dǎo)納 yie?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?gmrb'bjwcb'egb'e?jwcb'e（1-1）

輸出導(dǎo)納 yoe?1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e（1-2）

正向傳輸導(dǎo)納

yfegm?（1-3）1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e1?rb'bgb'e?jwcb'e反向傳輸導(dǎo)納 yre???（1-4）

圖1-2 放大器的高頻等效回路

式中，gm——晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為

gm??IE?mAS26（1-5）

gb’e——發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)β及IE有關(guān)，其關(guān)系為 gb'e??IE?mAS1?（1-6）rb'e26?rb’b——基極體電阻，一般為幾十歐姆； Cb’c——集電極電容，一般為幾皮法；

Cb’e——發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見(jiàn)，晶體管在高頻情況下的分布參數(shù)除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數(shù)β有關(guān)外，還與工作頻率ω有關(guān)。晶體管手冊(cè)中給出的分布參數(shù)一般是在測(cè)試條件一定的情況下測(cè)得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測(cè)得3DG6C的y參數(shù)為：

gie?11?2mS Cie?12pF goe??250mS rieroeCoe?4pF yfe?40mS yre?350uS

如果工作條件發(fā)生變化，上述參數(shù)則有所變動(dòng)。因此，高頻電路的設(shè)計(jì)計(jì)算一般采用工程估算的方法。

圖1-2中所示的等效電路中，p1為晶體管的集電極接入系數(shù)，即

P1?N1/N2（1-7）式中，N2為電感L線圈的總匝數(shù)。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數(shù)比，即

P2?N3/N2（1-8）式中，N3為副邊（次級(jí)）的總匝數(shù)。

gL為調(diào)諧放大器輸出負(fù)載的電導(dǎo)，gL=1/RL。通常小信號(hào)調(diào)諧放大器的下一級(jí)仍為晶體管調(diào)諧放大器，則gL將是下一級(jí)晶體管的輸入導(dǎo)納gie2。

由圖1-2可見(jiàn)，并聯(lián)諧振回路的總電導(dǎo)g?的表達(dá)式為

222g??p1goe?p2gie?jwc?

2?p1goe1?GjwL（1-9）

12?p2gL?jwc??GjwL

式中，G為L(zhǎng)C回路本身的損耗電導(dǎo)。諧振時(shí)L和C的并聯(lián)回路呈純阻，其阻值等于1/G，并聯(lián)諧振電抗為無(wú)限大，則jwC與1/（jwL）的影響可以忽略。

2．調(diào)諧放大器的性能指標(biāo)及測(cè)量方法

表征高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率fo，諧振電壓放大倍數(shù)Avo，放大器的通頻帶BW及選擇性（通常用矩形系數(shù)Kr0.1來(lái)表示）等。

放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)及測(cè)量方法如下：（1）諧振頻率

放大器的調(diào)諧回路諧振時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率fo稱(chēng)為放大器的諧振頻率，對(duì)于圖1所示電路（也是以下各項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)電路），fo的表達(dá)式為

f0?12?LC?（1-10）

式中，L為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；

C?為調(diào)諧回路的總電容，C?的表達(dá)式為

C??C?P12Coe?P22Cie（1-11）式中，Coe為晶體管的輸出電容；Cie為晶體管的輸入電容。諧振頻率fo的測(cè)量方法是：

用掃頻儀作為測(cè)量?jī)x器，用掃頻儀測(cè)出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)fo。

（2）電壓放大倍數(shù)

放大器的諧振回路諧振時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo稱(chēng)為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。Avo的表達(dá)式為

AV0???p1p2yfeu0?p1p2yfe??2（1-12）2uig?p1goe?p2gie?G式中，g?為諧振回路諧振時(shí)的總電導(dǎo)。因?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)回路在諧振點(diǎn)時(shí)的L和C的并聯(lián)電抗為無(wú)限大，因此可以忽略其電導(dǎo)。但要注意的是yfe本身也是一個(gè)復(fù)數(shù)，所以諧振時(shí)輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ Φfe）。

AV0的測(cè)量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時(shí)，用高頻電壓表測(cè)量圖1中RL兩端的電壓u0及輸入信號(hào)ui的大小，則電壓放大倍數(shù)AV0由下式計(jì)算：

AV0?U0Ui 或AV0?20lg?UoUi? dB(1-13)（3）通頻帶

由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時(shí)，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱(chēng)電壓放大倍數(shù)AV下降到諧振電壓放大倍數(shù)AV0的0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率偏移稱(chēng)為放大器的通頻帶BW，其表達(dá)式為

BW?2?f0.7?f0QL(1-14)式中，QL為諧振回路的有載品質(zhì)因數(shù)。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)Avo與通頻帶BW的關(guān)系為 AV0?BW?yfe2?C?(1-15)上式說(shuō)明，當(dāng)晶體管選定即yfe確定，且回路總電容CΣ為定值時(shí)，諧振電壓放大倍數(shù)AV0與通頻帶BW的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。

通頻帶BW的測(cè)量方法：是通過(guò)測(cè)量放大器的諧振曲線來(lái)求通頻帶。測(cè)量方法可以是掃頻法，也可以是逐點(diǎn)法。逐點(diǎn)法的測(cè)量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時(shí)的諧振頻率fo及電壓放大倍數(shù)Avo然后改變高頻信號(hào)發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓放大倍數(shù)Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖3所示。

由式（1-14）可得

BW?fH?fL?2?f0.7(1-16)

圖3 諧振曲線

通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時(shí)又能提高放大器的電壓增益，由式（1-15）可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來(lái)放大來(lái)自接收天線的某一固定頻率的微弱信號(hào)，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。

（4）選擇性——矩形系數(shù)

調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)Kv0.1時(shí)來(lái)表示，如圖（3）所示的諧振曲線，矩形系數(shù)Kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 AV0時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率偏移之比，即

KV0.1?2?f0.12?f0.7?2?f0.1BW（1-17）上式表明，矩形系數(shù)Kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級(jí)調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)Kv0.1遠(yuǎn)大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級(jí)單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量調(diào)諧放大器的諧振曲線來(lái)求矩形系數(shù)Kv0.1。

3．實(shí)驗(yàn)參考電路

圖1-4 單級(jí)調(diào)諧放大器

（1）主要技術(shù)指標(biāo)：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數(shù)AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數(shù)Kr0.1＜10。因fT比工作頻率fo大（5—10）倍，所以選用3DG12C，選β=50，工作電壓為12V，查手冊(cè)得rbˊb=70, CbˊC=3PF，當(dāng)IE=1.5mA時(shí)Cbˊe為25PF，取L≈1.8μH，變壓器初級(jí)N2=23匝，次級(jí)為10匝。

P2=0.43, P1=0（2）確定電路為單級(jí)調(diào)諧放大器，如上圖1-4。（3）確定電路參數(shù)。a）設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

由于放大器是工作在小信號(hào)放大狀態(tài)，放大器工作電流ICQ一般選取0.8—2mA為宜，現(xiàn)取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

則 RE?UEQIE?1.5K? 則RA6=1.5KΩ 取流過(guò)RA3的電流為基極電流的7倍，則有：

RA3?UBQ7IBQ?UBQ??7IE?17.6K? 取18 KΩ

則

RA2?WA1?12?3.7?18?40K? 3.7則取RA2=5.1K WA1選用50K的可調(diào)電阻以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。b）計(jì)算諧振回路參數(shù) 由式（1-6）得 gb'e??IE?mA26?S?1.15mS

由式（1-5）得 gm??IE?mA26S?58mS

由式（1-1）~（1-4）得4個(gè)y參數(shù)

yie?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?gb'e?jwcb'e?1.373?10?3S?j2.88?10?3S

由于yie?gie?j?cie

則有g(shù)ie =1.373ms rie?1gie?728?

Cie?yoe?jwcb'bcb'cgm2.88mS?22.5pF w?jwcb'e?0.216mS?j1.37mS

1?rb'b?gb'e?jwcb'e?因yoe?goe?j?coe 則有

goe?0.216ms coe?1.37msW?10.2pF c）計(jì)算回路總電容CC?1?2，由（1-10）得

?1?123pF

??2?f0?L?2?3.14?10.7?10?62?1.8?10?6由（1-11）CC?C??C?P12Coe?P22Cie得

?P12Coe?P22Cie?120?0.432?22.5?02?10.2?119pF

?則有CA3=119pF，取標(biāo)稱(chēng)值120pF d）確定耦合電容及高頻濾波電容

高頻電路中的耦合電容及濾波電容一般選取體積較小的瓷片電容，現(xiàn)取耦合電容CA2=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

先調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)，然后再調(diào)諧振回路。

1．按照所附電路原理圖G6，按下開(kāi)關(guān)KA1，接通12V電源，此時(shí)LEDA1點(diǎn)亮。

2．調(diào)整晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)：

在不加輸入信號(hào)（即ui=0），將測(cè)試點(diǎn)TTA1接地，用萬(wàn)用表直流電壓檔（20V檔）測(cè)量三極管QA1射極的電壓（即測(cè)P6與G兩焊點(diǎn)之間的電壓，見(jiàn)圖0－2所示），調(diào)整可調(diào)電阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根據(jù)電路計(jì)算此時(shí)的uBQ，uCEQ，uEQ及IEQ值。

uEQ=2.25V uBQ=uEQ+0.7V=2.95V uCEQ=12V?uEQ=9.75VuCEQ IE=1.5mA

3．調(diào)諧放大器的諧振回路使它諧振在10.7MHz 方法是用BT-3頻率特性測(cè)試儀的掃頻電壓輸出端和檢波探頭，分別接電路的信號(hào)輸入端TTA1及測(cè)試端TTA2，通過(guò)調(diào)節(jié)y軸，放大器的“增益”旋鈕和“輸出衰減”旋鈕于合適位置，調(diào)節(jié)中心頻率刻度盤(pán)，使熒光屏上顯示出放大器的“幅頻諧振特性曲線”，根據(jù)頻標(biāo)指示用絕緣起子慢慢旋動(dòng)變壓器的磁芯，使中心頻率f0=10.7MHz所對(duì)應(yīng)的幅值最大。如果沒(méi)有頻率特性測(cè)試儀，也可用示波器來(lái)觀察調(diào)諧過(guò)程，方法是：在TTA1處由高頻信號(hào)源提供頻率為10.7MHz的載波（參考高頻信號(hào)源的使用），大小為Vp-p-=20~100mV的信號(hào)，用示波器探頭在TTA2處測(cè)試（在示波器上看到的是正弦波），調(diào)節(jié)變壓器磁芯使示波器波形最大（即調(diào)好后，磁芯不論往上或往下旋轉(zhuǎn)，波形幅度都減小）。

4．測(cè)量電壓增益Av0

在有BT-3頻率特性測(cè)試儀的情況下用頻率特性測(cè)試儀測(cè)Av0測(cè)量方法如下： 在測(cè)量前，先要對(duì)測(cè)試儀的y軸放大器進(jìn)行校正，即零分貝校正，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和“y軸增益“旋鈕，使屏幕上顯示的方框占有一定的高度，記下此時(shí)的高度和此時(shí)“輸出衰減”的讀數(shù)N1dB，然后接入被測(cè)放大器，在保持y軸增益不變的前提下，改變掃頻信號(hào)的“輸出衰減”旋鈕，使諧振曲線清晰可見(jiàn)。記下此時(shí)的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為

AVO??N2?N1?dB 若用示波器測(cè)，則為輸出信號(hào)的大小比輸入信號(hào)的大小之比。如果AV01較小，可以通過(guò)調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)來(lái)解決（即IE增大）。

在無(wú)BT-3頻率特性測(cè)試儀的情況下，可以由示波器直接測(cè)量。方法如下： 用示波器測(cè)輸入信號(hào)的峰峰值，記為Ui。測(cè)輸出信號(hào)的峰峰值記為Uo。則小信號(hào)放大的電壓放大倍數(shù)為Uo/Ui。利用頻率計(jì)，經(jīng)測(cè)定可知AV0=10dB 5．測(cè)量通頻帶BW 用掃頻儀測(cè)量BW：

先調(diào)節(jié)“頻率偏移”（掃 頻寬度）旋鈕，使相鄰兩個(gè)頻標(biāo)在橫軸上占有適當(dāng)?shù)母駭?shù)，然后接入被測(cè)放大器，調(diào)節(jié)“輸出衰減”和y軸增益，使諧振特性曲線在縱軸占有一定高度，測(cè)出其曲線下降3dB處兩對(duì)稱(chēng)點(diǎn)在橫軸上占有的寬度，根據(jù)內(nèi)頻標(biāo)就可以近似算出放大器的通頻帶

BW?B0.7?100KHZ??寬度?

觀察可知，BW=4.5MHZ 6．測(cè)量放大器的選擇性

放大器選擇性的優(yōu)劣可用放大器諧振曲線的矩形系數(shù)Kr0.1表示 用5）中同樣的方法測(cè)出B0.1即可得： Kr0.1?B0.12?f0.1? B0.72?f0.7Kr0.1=2?16 4.5=7.1

四、思考題

引起小信號(hào)諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么？如果實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)自激現(xiàn)象，應(yīng)該怎樣消除？

在高頻調(diào)諧放大器中，由于晶體體管集電結(jié)電容的內(nèi)部反饋，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(diào)諧放大器存在工作不穩(wěn)定的問(wèn)題.克服自激的方法:由于晶體管由反向傳輸導(dǎo)納存在，實(shí)際上晶體管為雙向器件。為了抵消或減少反向傳輸導(dǎo)納的作用，應(yīng)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(dǎo)納的反饋?zhàn)饔?，稱(chēng)為中和法；另一種是使負(fù)載電導(dǎo)gL或信號(hào)源電導(dǎo)的數(shù)值加大，使得輸人或輸出回路與晶體管失去匹配，稱(chēng)為失配法。

五、實(shí)驗(yàn)儀器

1．BT-3（G）型頻率特性測(cè)試儀（選項(xiàng)）

一臺(tái) 2．20MHz模擬示波器

一臺(tái) 3．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一塊 4．調(diào)試工具

一套