第一篇：太原理工大學 高頻實驗一 高頻小信號調諧放大器

本科高頻電子線路實驗報告

課程名稱： 高頻電子線路

實驗名稱： 高頻電子線路實驗一至實驗四

實驗地點： 北區(qū)學院樓四樓實驗室

實驗一 高頻小信號調諧放大器

一、實驗目的

小信號調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或微弱信號的線性放大。在本實驗中，通過對諧振回路的調試，對放大器處于諧振時各項技術指標的測試（電壓放大倍數，通頻帶，矩形系數），進一步掌握高頻小信號調諧放大器的工作原理。學會小信號調諧放大器的設計方法。

二、實驗原理

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調諧放大器。它不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負載為LC并聯諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導線的分布參數等會影響放大器輸出信號的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RB1，RB2及RE決定，其計算方法與低頻單管放大器相同。

圖1-1 小信號調諧放大器

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y參數yie，yoe，yfe及yre分別為 輸入導納 yie?1?rb'b?gb'e?jwcb'e?gmrb'bjwcb'egb'e?jwcb'e（1-1）

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

正向傳輸導納

yfegm?（1-3）1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e1?rb'bgb'e?jwcb'e反向傳輸導納 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，與發(fā)射極電流的關系為

gm??IE?mAS26（1-5）

gb’e——發(fā)射結電導，與晶體管的電流放大系數β及IE有關，其關系為 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)射結電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見，晶體管在高頻情況下的分布參數除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數β有關外，還與工作頻率ω有關。晶體管手冊中給出的分布參數一般是在測試條件一定的情況下測得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測得3DG6C的y參數為：

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

如果工作條件發(fā)生變化，上述參數則有所變動。因此，高頻電路的設計計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，即

P1?N1/N2（1-7）式中，N2為電感L線圈的總匝數。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數比，即

P2?N3/N2（1-8）式中，N3為副邊（次級）的總匝數。

gL為調諧放大器輸出負載的電導，gL=1/RL。通常小信號調諧放大器的下一級仍為晶體管調諧放大器，則gL將是下一級晶體管的輸入導納gie2。

由圖1-2可見，并聯諧振回路的總電導g?的表達式為

222g??p1goe?p2gie?jwc?

2?p1goe1?GjwL（1-9）

12?p2gL?jwc??GjwL

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

2．調諧放大器的性能指標及測量方法

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

放大器各項性能指標及測量方法如下：（1）諧振頻率

放大器的調諧回路諧振時所對應的頻率fo稱為放大器的諧振頻率，對于圖1所示電路（也是以下各項指標所對應電路），fo的表達式為

f0?12?LC?（1-10）

式中，L為調諧回路電感線圈的電感量；

C?為調諧回路的總電容，C?的表達式為

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的測量方法是：

用掃頻儀作為測量儀器，用掃頻儀測出電路的幅頻特性曲線，調變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現在規(guī)定的諧振頻率點fo。

（2）電壓放大倍數

放大器的諧振回路諧振時，所對應的電壓放大倍數Avo稱為調諧放大器的電壓放大倍數。Avo的表達式為

AV0???p1p2yfeu0?p1p2yfe??2（1-12）2uig?p1goe?p2gie?G式中，g?為諧振回路諧振時的總電導。因為LC并聯回路在諧振點時的L和C的并聯電抗為無限大，因此可以忽略其電導。但要注意的是yfe本身也是一個復數，所以諧振時輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ Φfe）。

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

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

由于諧振回路的選頻作用，當工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數下降，習慣上稱電壓放大倍數AV下降到諧振電壓放大倍數AV0的0.707倍時所對應的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為

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

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

通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率fo及電壓放大倍數Avo然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測出對應的電壓放大倍數Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數下降，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越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時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，還應盡量減小調諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，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

調諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數Kv0.1時來表示，如圖（3）所示的諧振曲線，矩形系數Kv0.1為電壓放大倍數下降到0.1 AV0時對應的頻率偏移與電壓放大倍數下降到0.707 AV0時對應的頻率偏移之比，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。一般單級調諧放大器的選擇性較差（矩形系數Kv0.1遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調諧放大器的諧振曲線來求矩形系數Kv0.1。

3．實驗參考電路

圖1-4 單級調諧放大器

（1）主要技術指標：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數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，查手冊得rbˊb=70, CbˊC=3PF，當IE=1.5mA時Cbˊe為25PF，取L≈1.8μH，變壓器初級N2=23匝，次級為10匝。

P2=0.43, P1=0（2）確定電路為單級調諧放大器，如上圖1-4。（3）確定電路參數。a）設置靜態(tài)工作點

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

則 RE?UEQIE?1.5K? 則RA6=1.5KΩ 取流過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的可調電阻以便調整靜態(tài)工作點。b）計算諧振回路參數 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y參數

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gie =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，取標稱值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，現取耦合電容CA2=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

三、實驗內容與步驟

先調靜態(tài)工作點，然后再調諧振回路。

1．按照所附電路原理圖G6，按下開關KA1，接通12V電源，此時LEDA1點亮。

2．調整晶體管的靜態(tài)工作點：

在不加輸入信號（即ui=0），將測試點TTA1接地，用萬用表直流電壓檔（20V檔）測量三極管QA1射極的電壓（即測P6與G兩焊點之間的電壓，見圖0－2所示），調整可調電阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根據電路計算此時的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頻率特性測試儀的掃頻電壓輸出端和檢波探頭，分別接電路的信號輸入端TTA1及測試端TTA2，通過調節(jié)y軸，放大器的“增益”旋鈕和“輸出衰減”旋鈕于合適位置，調節(jié)中心頻率刻度盤，使熒光屏上顯示出放大器的“幅頻諧振特性曲線”，根據頻標指示用絕緣起子慢慢旋動變壓器的磁芯，使中心頻率f0=10.7MHz所對應的幅值最大。如果沒有頻率特性測試儀，也可用示波器來觀察調諧過程，方法是：在TTA1處由高頻信號源提供頻率為10.7MHz的載波（參考高頻信號源的使用），大小為Vp-p-=20~100mV的信號，用示波器探頭在TTA2處測試（在示波器上看到的是正弦波），調節(jié)變壓器磁芯使示波器波形最大（即調好后，磁芯不論往上或往下旋轉，波形幅度都減?。?。

4．測量電壓增益Av0

在有BT-3頻率特性測試儀的情況下用頻率特性測試儀測Av0測量方法如下： 在測量前，先要對測試儀的y軸放大器進行校正，即零分貝校正，調節(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，記下此時的高度和此時“輸出衰減”的讀數N1dB，然后接入被測放大器，在保持y軸增益不變的前提下，改變掃頻信號的“輸出衰減”旋鈕，使諧振曲線清晰可見。記下此時的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為

AVO??N2?N1?dB 若用示波器測，則為輸出信號的大小比輸入信號的大小之比。如果AV01較小，可以通過調靜態(tài)工作點來解決（即IE增大）。

在無BT-3頻率特性測試儀的情況下，可以由示波器直接測量。方法如下： 用示波器測輸入信號的峰峰值，記為Ui。測輸出信號的峰峰值記為Uo。則小信號放大的電壓放大倍數為Uo/Ui。利用頻率計，經測定可知AV0=10dB 5．測量通頻帶BW 用掃頻儀測量BW：

先調節(jié)“頻率偏移”（掃 頻寬度）旋鈕，使相鄰兩個頻標在橫軸上占有適當的格數，然后接入被測放大器，調節(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，測出其曲線下降3dB處兩對稱點在橫軸上占有的寬度，根據內頻標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Kr0.1表示 用5）中同樣的方法測出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

引起小信號諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么？如果實驗中出現自激現象，應該怎樣消除？

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，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(wěn)定的問題.克服自激的方法: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。

五、實驗儀器

1．BT-3（G）型頻率特性測試儀（選項）

一臺 2．20MHz模擬示波器

一臺 3．數字萬用表

一塊 4．調試工具

一套

第二篇：實驗一 高頻小信號調諧放大器

課程名稱：

實驗項目：

實驗地點：

專業(yè)班級：

學生姓名：指導教師：

本科實驗報告

高頻電子線路

高頻小信號調諧放大器

信號與系統(tǒng)及高頻電子線路實驗室

電科1201班 學號：

2012001614

楊超凡

王耀力

2014年

月

日

實驗一 高頻小信號調諧放大器

一、實驗目的

小信號調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或微弱信號的線性放大。在本實驗中，通過對諧振回路的調試，對放大器處于諧振時各項技術主指標的測試（電壓放大倍數，通頻帶，矩形系數），進一步掌握高頻小信號放大器的工作原理。學會小信號調諧放大器的設計方法。

二、實驗原理

1、高頻小信號調諧放大器

圖2-1 小信號調諧放大器

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調諧放大器。它不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的集電極負載為LC并聯諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導線的分布參數等會影響放大器輸出信號的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點由電阻RB1，RB2及RE決定，其計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y參數yie，yoe，yfe及yre分別為

輸入導納

yie?輸出導納

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）正向傳輸導納

yfegm?

（1-3）

1?rb'b?gb'e?jwcb'e??jwcb'e1?rb'bgb'e?jwcb'e反向傳輸導納

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，與發(fā)射極電流的關系為

gm?

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

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)射結電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見，晶體管在高頻情況下的分布參數除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數β有關外，還與工作頻率ω有關。晶體管手冊中給出的分布參數一般是在測試條件一定的情況下測得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測得3DG6C的y參數為：

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，上述參數則有所變動。因此，高頻電路的設計計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，即

P1?N1/N（17）式中，N2為電感L線圈的總匝數。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數比，即

P2?N3/N2（18）式中，N3為副邊（次級）的總匝數。

gL為調諧放大器輸出負載的電導，gL=1/RL。通常小信號調諧放大器的下一級仍為晶體管調諧放大器，則gL將是下一級晶體管的輸入導納gie2。

由圖1-2可見，并聯諧振回路的總電導g?的表達式為

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

（19）

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

三、調諧放大器的性能指標及測量方法

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

放大器各項性能指標及測量方法如下：（1）諧振頻率

放大器的調諧回路諧振時所對應的頻率fo稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1所示電路（也是以下各項指標所對應電路），fo的表達式為

f0?12?LC?

（1-10）

式中，L為調諧回路電感線圈的電感量；

C?為調諧回路的總電容，C?的表達式為

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的測量方法是：

用掃頻儀作為測量儀器，用掃頻儀測出電路的幅頻特性曲線，調變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現在規(guī)定的諧振頻率點fo。

（2）電壓放大倍數

放大器的諧振回路諧振時，所對應的電壓放大倍數Avo稱為調諧放大器的電壓放大倍數。Avo的表達式為

AV0

式中，g?為諧振回路諧振時的總電導。因為LC并聯回路在諧振點時的L和C的并聯電抗為無限大，因此可以忽略其電導。但要注意的是yfe本身也是一個復數，所以諧振時輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（180o+ Φfe）。

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

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

由于諧振回路的選頻作用，當工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數下降，習慣上稱電壓放大倍數AV下降到諧振電壓放大倍數AV0的0.707倍時所對應的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為

?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因數。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數Avo與通頻帶BW的關系為

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

通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率fo及電壓放大倍數Avo然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS不變），并測出對應的電壓放大倍數Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數下降，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越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時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，還應盡量減小調諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，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

調諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數Kv0.1時來表示，如圖（1-3）所示的諧振曲線，矩形系數Kv0.1為電壓放大倍數下降到0.1 AV0時對應的頻率偏移與電壓放大倍數下降到0.707 AV0時對應的頻率偏移之比，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。一般單級調諧放大器的選擇性較差（矩形系數Kv0.1遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調諧回路的諧振放大器。可以通過測量調諧放大器的諧振曲線來求矩形系數Kv0.1。

四、實驗參考電路

圖1-4 單級調諧放大器

（1）主要技術指標：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數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，查手冊得rbˊb=70, CbˊC=3PF，當IE=1.5mA時Cbˊe為25PF，取L≈1.8μH，變壓器初級N2=23匝，次級為10匝。

P2=0.43, P1=0（2）確定電路為單級調諧放大器，如上圖1-4。（3）確定電路參數。a、設置靜態(tài)工作點

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

則 RE?UEQIE?1.5K? 則RA6=1.5KΩ 取流過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的可調電阻以便調整靜態(tài)工作點。b、計算諧振回路參數 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y參數 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gie =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，取標稱值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，現取耦合電容C204=0.01μF，旁路電容C206=0.1μF，濾波電容C203=0.1μF

五、實驗內容與結果分析

1.按下開關后，接通12V電源，然后開始調整晶體管的靜態(tài)工作點。調節(jié)可調電阻WA1，使得=2.25V。記下實際測量時晶體管各個點的電流及電壓值如右下：

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

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

中心頻率大約為10.7MHz

3.測量電壓增益Avo

由圖可得電壓增益Avo為：Avo=24dB

4.測量通頻帶BW 根據通頻帶計算公式

近似算出放大器的通頻帶BW=B0.7=850KHz

6.測量放大器的選擇性

近似測出B0.1=4700KHz 放大器的選擇性優(yōu)劣可以用放大器的諧振曲線的矩形系數表示

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處的頻寬計算結果如下：

K0.1V?4700/850?5.529

實驗原理中已經提及，矩形系數越小諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦然。一般單級調諧放大器的選擇性較差（矩形系數K0.1V遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調諧回路的諧振放大器。這里計算得到的矩形系數不算非常大。結果還是比較滿意的。

六、思考題

1、引起小信號諧振放大器不穩(wěn)定的原因是什么？如果實驗中出現自激現象，應該怎樣消除？

答： 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。它使高頻調諧放大器存在工作不穩(wěn)定的問題.克服自激的方法：

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。

第三篇：小信號調諧放大器專題

實驗報告

課 程: 高頻電子線路實驗 實 驗: 小信號調諧放大器 班 級: 09電信2班 姓 名: 林小龍 學 號: 20090662224

日 期: 年 月 日

一、實驗目的

①通過實驗進一步熟悉小信號調諧放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。②掌握調諧放大器的電壓增益、選擇性、通頻帶及動態(tài)范圍的測試方法。③掌握使用頻率特性測試儀調整小信號諧振放大器諧振特性的方法。

二、實驗原理

小信號調諧放大器的主要特點是晶體管的集電極負載不是純電阻，而是由LC組成的并聯諧振回路，如圖1-1所示。由于LC并聯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，達到最大值。因此，用并聯諧振回路作集電極負載的調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，而抑制不需要的信號或外界干擾信號。因此，調諧放大器在無線電通信系統(tǒng)中被廣泛用作高頻和中頻放大器。

圖1—1 小信號調諧放大器

三、實驗電路

圖1-1所示電路為實驗電路，它是由共發(fā)射極組態(tài)的晶體管和并聯諧振回路組成的單級單調諧放大器。

本實驗電路要求完成單級調諧放大器的技術指標：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：晶體管3DG6C，β=60，查手冊知在f0=30MHz，IC=2mA，Vcc=9V條件下測得y參數為gie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。如果工作條件發(fā)生變化，則上述參數值僅作為參考。要得到晶體管的y參數也可由混合π參數計算出y參數。中頻變壓器參數：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3?；芈冯娙軨1=10PF，C2=(5～20)PF，在調諧過程中使用微調電容C2，調整中心頻率。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc實現，電阻器W1為47kΩ，用于調整靜態(tài)工作點。電路中的電容一般使用體積小的瓷片電容。

四、調諧放大器的調整與測試

首先應調整每一級所需的直流工作點。其調試方法與阻容耦合放大器相同。但要注意一點：在多級調諧放大器中，由于增益高，容易引起自激振蕩。因此，在測試其直流工作點時，應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。如果已經有自激振藹，應先設法排除它，然后再測試其直流工作點。否則，所測數據就是不準確的。對于調諧放大器的頻率特性、增益及動態(tài)范圍的調整與測試，一般有兩種方法：一種是逐點法；一種是掃頻法。后者比較簡單、直觀。但由于其頻標較粗，對于窄帶調諧放大器難以精確測試。

(一)逐點法

所謂逐點法，就是以高頻信號發(fā)生器為信號源，用示波器或電壓表為測試儀器，直接接線如圖1-4所示。

圖1-4調諧放大器的測試電路

1．諧振頻率的調試

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

對于多級單調諧放大器的諧振頻率的調試，應該從末級開始，逐級向前進行調試。即先將信號源的輸出電壓加到末級放大器的基極，調節(jié)末級放大器調諧回路中的電感或電容，使輸出電壓達到最大?！绱送七M到第一級后，就說明各級的諧振同路都基本上工作在所需的fo附近了。但由于各級之間存在著相互影響，因此當信號源輸出電壓加到第·級輸入端后還應再反復調節(jié)各級調諧回路的電感或電容，使輸出電壓達到最大。

在調整過程中，應注意幾點：第一，信號源輸出幅度對末級應適當大些，越呈向前級推進，其輸出幅度就應該相應減小。否則由于輸入幅度過大而使放大器進入非線性狀態(tài)，將使調諧不準。第二，當信號源輸出端接到各級輸入端時，應有隔直電容，否則信號源的接入會影響放大器的直流工作點。第三，在調諧回路的電感或電容時，最好采用絕緣材料做的改錐，以減小金屬改錐對回路電感或電容的影響。

2．幅頻特性的調試

當中心頻率調整好后，就可測試放大器的頻率特性了。在輸出幅度不超過放大器線性動態(tài)范圍的條件下，保持輸入電壓幅度不變，在諧振頻率fo兩旁逐點改變信號頻率，用示波器或高頻毫伏表測出相應的輸出電壓Uo，計算出各點的放大倍數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。

若這些指標的測量值與設計值相差較遠，應根據它們的表達式分析。例如放大倍數

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

由于分布參數的影響，放大器的各項技術指標滿足要求后的元件參數與設計計算值有一定偏差。

采用逐點法測量，調整起來比較麻煩，花費的時間也比較多。因此目前采用最多的方法是掃頻法，用BT-3頻率特性測試儀測量回路的諧振曲線。

(二)掃頻法

I．放大器的調諧

將BT-3頻率特性測試儀提供的掃頻信號用終端接有75Ω電阻的電纜加到單級放大器的輸入端，檢波探頭接到末級的輸出負載上，然后調節(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。這時調節(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最大值。

多級單調諧放大器的調諧，要先調諧末級放大器的諧振回路，然后調前一級回路，使中心頻率上出現的峰值增大。按此逐級向前推移。這種從后級調到前級的方法，可以減小后級回路參數通過晶體管內部反饋對前級回路的影響。實際上，這種影響是難免的，因此必須多次由后級向前級反復調諧。應注意的是各調諧回路調到同一頻率時，放大器的增益不斷提高，掃頻信號必須相應減小，以防止放大器飽和。

2．增益的測量

參考第四章頻率特性測試儀中有關增益的測量方法。

五、實驗儀器

高頻信號產生器

QF-1056

1臺

雙蹤示波器

DOS-645B

1臺

頻率特性測試儀

BT-3

1臺

超高頻毫伏表

DA-36

1臺

晶體管直流穩(wěn)壓電源

1臺

萬用表

1塊 高頻Q表

QBC-3

1臺 無感起子

1把 小信號調諧放大器實驗電路板

1塊

六、實驗內容

(一)單級單調諧放大器的調整與測試

①知圖1-1為單調諧放大器的實驗電路圖。L=4μH，p1=0.6，p2=0.3，晶體管為3DG6C，Vcc=+12V，RL=1 KΩ

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

②擬定實驗步驟。

③確定測量方法。

④測量主要技術指標‘

⑤實驗分析與研究。

(二)兩級單調諧放大器的調整與測試

①用兩塊如圖1-1所示的單級單調諧放大器實驗板組成兩級單調諧放大器。

注意：把作為第一級放大器的輸出負載RL取下，即第二級的輸入阻抗為第一級的輸出負載。

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

③擬定實驗步驟。

④確定測量方法。

⑤誤差分析。

⑥電路的改進意見及本次實驗中的收獲體會。

七、實驗研究與思考題

①回路的諧振頻率fo與哪些參數有關?如何判斷諧振回路處于諧振狀態(tài)，用實驗說明。

解：回路諧振頻率主要和電容電感的大小有關，由于諧振實放大電路輸出的增益應最大，故只要測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Uo，當Uo得最大值時，并聯諧振回路處于諧振狀態(tài)；

2、用示波器監(jiān)測Uo，當波形最大不失真時，并聯諧振回路處于諧振狀態(tài)。②為什么說提高電壓放大倍數Auo時，通頻帶2△f0.7，會減小?可以采取哪些措施提高放大倍數Auo?可以采取哪些措施使2△f0.7加寬?實驗結果如何? 解：因為AU?P1P2YfeGT，要提高AV，則可適當增加接入系數，但因為接入系數過大導致GT增加，由BW0.7?f0可知，GT增大，BW0.7減小，即帶寬BW減小。GT③在調諧LC諧振回路時，對放大器的輸入信號有何要求?如果輸入信號過大會出現什么現象？

解：由AU?P1P2YfeGT 知AV與輸入信號大小無關。但由于UO的增大將可能超出小信號放大器的線形動態(tài)范圍。引起信號失真，也會通過外部寄生耦合導致放大器工作不穩(wěn)定。所以，輸入信號不能太大，過大則引起信號失真和放大器工作不穩(wěn)定。

④影響小信號調諧放大器穩(wěn)定的因素（使放大器不穩(wěn)定的因素）有哪些?如果實驗中出現自激現象，采取什么措施解決? 解：有溫度，電阻電容值，信號源等等。如果實驗中出現自激現象可以使用：（1）中和法：

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

外加的反饋電路克服自激

（2）失配法：

失配法一般采用共射——共基級聯放大器實現，失配法是用犧牲增益換來提高放大器的穩(wěn)定性。如下圖：

⑤諧振回路的接入系數對放大器的性能有哪些影響? Ａv0與接入系數p1、p2有關, 但不是單調遞增或單調遞減關系。而p1和p2還會影響回路有載Q值，并進一步影響通頻帶,所以p1與p2的選擇應全面考慮, 選取最佳值。

第四篇：高頻小信號調諧放大器

高頻小信號調諧放大器

一、實驗目的

小信號調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或微弱信號的線性放大。在本實驗中，通過對諧振回路的調試，對放大器處于諧振時各項技術指標的測試（電壓放大倍數，通頻帶，矩形系數），進一步掌握高頻小信號調諧放大器的工作原理。學會小信號調諧放大器的設計方法。

二、實驗原理

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

圖1-1 小信號調諧放大器 晶體管放大器設計 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y 參數yie，yoe，yfe 及yre 分別為

由此可見，晶體管在高頻情況下的分布參數除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數β 有關外，還與工作頻率ω 有關。晶體管手冊中給出的分布參數一般是在測試條件一定的情況下測得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V 條件下測得3DG6C的y 參數為：

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

三、調諧放大器的性能指標及測量方法

表征高頻小信號調諧放大器的主要性能指標有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數Av0，放大器的通頻帶BW 及選擇性（通常用矩形系數Kr0.1 來表示）等。放大器各項性能指標及測量方法如下：

1、諧振頻率

放大器的調諧回路諧振時所對應的頻率f0 稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1所示電路（也是以下各項指標所對應電路），f0 的表達式為

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

通頻帶BW 的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0 及電壓放大倍數AV0 然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓uS 不變），并測出對應的電壓放大倍數AV0。由于回路失諧后電壓放大倍數下降，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。一般單級調諧放大器的選擇性較差（矩形系數Kv0.1 遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調諧放大器的諧振曲線來求矩形系數Kv0.1。

四、實驗參考電路

1、主要技術指標：諧振頻率fo=20.945MHz，諧振電壓放大倍數AV0≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數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，查手冊得rbˊb=70, CbˊC=3pF，當IE=1.5mA時Cbˊe 為25pF，取L≈2.4μH，變壓器初級N2=20 匝，接入系數P1=P2=0.25。

圖1-4 單級調諧放大器

2、確定電路為單級調諧放大器，如上圖1-4。

3、確定電路參數。1）設置靜態(tài)工作點

由于放大器是工作在小信號放大狀態(tài)，放大器工作電流ICQ 一般選取0.8—2mA為宜，現取IE=1.5mA，uEQ=3V，uCEQ=9V。則 RE = uEQ /IE = 2KΩ 則RA4=2KΩ 取流過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，現取耦合電容CA2=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

五、實驗內容

參考所附電路原理圖G6。先調靜態(tài)工作點，然后再調諧振回路。1）按照所附電原理圖G6，將JA2 用連接器連好，按下開關KA1，接通12V 電源，此時LEDA1 點亮。

2）調整晶體管的靜態(tài)工作點：

在不加輸入信號（即ui=0），將測試點TTA1 接地，用萬用表直流電壓檔（20V檔）測量電阻RA4 的電壓，調整可調電阻WA1，使uEQ=2.25V（IE=1.5mA），記下此時的uBQ，uCEQ，uEQ 及IEQ 值。

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

如果沒有頻率特性測試儀，也可用示波器來觀察調諧過程，方法是：在TTA1 處用高頻信號發(fā)生器注入頻率為20.945MHz，大小為25mV 的信號，用示波器探頭在TTA2 處測試（在示波器上看到的是正弦波），調節(jié)變壓器磁芯使示波器波形最大（即調好后，磁芯不論往上或往下，波形幅度都減?。?）測量電壓增益AV0 用頻率特性測試儀測AV0 在測量前，先要對測試儀的y 軸放大器進行校正，即零分貝校正，調節(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，記下此時的高度和此時“輸出衰減”的讀數N1dB，然后接入被測放大器，在保持y 軸增益不變的前提下，改變掃頻信號的“輸出衰減”旋紐，使諧振曲線清晰可見。記下此時的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為 AV0 =（N2-N1）dB 或者在TTA1 處用高頻信號發(fā)生器注入頻率為20.945MHz，大小為25mV 的信號,使調諧回路處于諧振狀態(tài)，用高頻毫伏表測量RL(RAS)兩端的電壓uo, 并利用式（1-13）來計算AV0 若用示波器測，則為輸出信號的大小比輸入信號的大小之比。如果AV0 較小，可以通過調靜態(tài)工作點來解決（即IE 增大）。5)測量通頻帶BW 用掃頻儀測量BW 先調節(jié)“頻率偏移”（掃頻寬度）旋紐，使相鄰兩個頻標在橫軸上占有適當的格數，然后接入被測放大器，調節(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，測出其曲線下降3dB 處兩對稱點在橫軸上占有的寬度，根據內頻標就可以近似算出放大器的通頻帶 BW=B0.7=100kHz ×（寬度）或者利用描點法來測量。6)測量放大器的選擇性

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

由于處于高頻區(qū)，分布參數的影響存在，放大器的各項技術指標滿足設計要求后的文件參數值與設計計算值有一定的偏差，所以在調試時要反復仔細調整才能使諧振回路處于諧振狀態(tài)。在測試要保證接地良好。

六、實驗報告要求

1、整理好實驗數據，用方格紙畫出幅特性曲線。

2、思考：引起小信號諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么？如果實驗中出現自激現 象，應該怎樣消除？

七、實驗儀器

1、BT-3G 型頻率特性測試儀一臺（選項）

2、示波器（雙蹤20MHz）一臺

3、數字萬用表一塊

4、調試工具一套

第五篇：高頻電子線路實驗報告高頻小信號調諧放大器

太原理工大學現代科技學院

高頻電子線路 課程 實驗報告

專業(yè)班級

測控1001班

學

號

姓

名

指導教師

實驗一

高頻小信號調諧放大器

一、實驗目的 小信號調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微弱信號的線性放大。在本實驗中，通過對諧振回路的調試，對放大器處于諧振時各項技術指標的測試（電壓放大倍數、通頻帶、矩形系數），進一步掌握高頻小信號調諧放大器的工作原理。學會小信號調諧放大器的設計方法。

二、實驗儀器

1．BT-3（G）型頻率特性測試儀（選項）一臺

2．20MHz模擬示波器 一臺

3．數字萬用表 一塊

4．調試工具 一套

三、實驗原理

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

圖1 小信號調諧放大器

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y參數

yie，yoe，yfe及yre分別為：

輸入導納

（1-1）

輸出導納

正向傳輸導納

反向傳輸導納

（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，與發(fā)射極電流的關系為

(1-5)

gb’e——發(fā)射結電導，與晶體管的電流放大系數β及IE有關

其關系為

（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)射結電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。

由此可見，晶體管在高頻情況下的分布參數除了與靜態(tài)工作電流IE，電流放大系數β關外，還與工作頻率ω有關。晶體管手冊中給出的分布參數一般是在測試條件一定的情況下測得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V條件下測得3DG6C的y參數為：

如果工作條件發(fā)生變化，上述參數則有所變動。因此，高頻電路的設計計算一般采用工

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，即

P1=N1/N2

（1-7）

式中，N2為電感L線圈的總匝數。

P2為輸出變壓器T的副邊與原邊的匝數比，即

P2=N3/N2（1-8）

gL為調諧放大器輸出負載的電導，gL =1/RL。通常小信號調諧放大器的下一級仍為晶

體管調諧放大器，則gL將是下一級晶體管的輸入導納gie2。

由圖1-2可見，并聯諧振回路的總電導

g∑的表達式為

（1-9）

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

2、調諧放大器的性能指標及測量方法

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

放大器各項性能指標及測量方法如下：

（1）諧振頻率

放大器的調諧回路諧振時所對應的頻率of稱為放大器的諧振頻率，對于圖1-1所示電路（也是以下各項指標所對應電路），f0的表達式為

（1-10）

式中，L為調諧回路電感線圈的電感量；

CΣ為調諧回路的總電容，CΣ的表達式為

（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的測量方法是:

用掃頻儀作為測量儀器，用掃頻儀測出電路的幅頻特性曲線，調變壓器T的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現在規(guī)定的諧振頻率點f0。

（2）電壓放大倍數

放大器的諧振回路諧振時，所對應的電壓放大倍數Avo稱為調諧放大器的電壓放大倍數。Avo的表達式為

（1-12）

式中，gΣ為諧振回路諧振時的總電導。因為LC并聯回路在諧振點時的L和C的并聯電抗為無限大，因此可以忽略其電導。但要注意的是fey本身也是一個復數，所以諧振時輸出電壓u0與輸入電壓ui相位差為（+ Φfe）。

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

(1-13)

（3）通頻帶

由于諧振回路的選頻作用，當工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數下降，習慣上稱電壓放大倍數AV下降到諧振電壓放大倍數AV0的0.707倍時所對應的頻率偏移稱為放大器的通頻帶BW，其表達式為

(1-14)

式中，QL為諧振回路的有載品質因數。

分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數Avo與通頻帶BW的關系為

(1-15)

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

通頻帶BW的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時 的諧振頻率fo及電壓放大倍數Avo然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓Us不變），并測出對應的電壓放大倍數Avo。由于回路失諧后電壓放大倍數下降，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越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時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，還應盡量減小調諧回路的總電容量CΣ。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，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

調諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數Kv0.1時來表示，如圖（1-3）所示的諧振曲線，矩形系數Kv0.1為電壓放大倍數下降到0.1 AV0時對應的頻率偏移與電壓放大倍數下降到0.707 AV0時對應的頻率偏移之比，即

（1-17）

上式表明，矩形系數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。一般單級調諧放大器的選擇性較差（矩形系數Kv0.1遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調諧放大器的諧振曲線來求矩形系數Kv0.1。

3、實驗參考電路實驗

圖1-4 單級調諧放大器

（1）主要技術指標：諧振頻率fo=10.7MHz，諧振電壓放大倍數Avo≥10-15 dB，通頻帶BW=1 MHz，矩形系數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，查手冊得

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

（3）確定電路參數

a、設置靜態(tài)工作點

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

則

則R6A=1.5KΩ

取流過3AR的電流為基極電流的7倍，則有：

則

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

b、計算諧振回路參數

由式（1-6）得

由式（1-5）得

由式（1-1）—（1-4）得4個y參數

由于

則有

因

，則有

c、計算回路總電容∑C，由（1-10）得

由（1-11）

，得

則有C3A=119pF，取標稱值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，現取耦合電容=0.01μF，旁路電容CA4=0.1μF，濾波電容CA5=0.1μF

四、實驗內容

本實驗中，用到BT-3和頻譜儀的地方選做。

參考所附電路原理圖G6。先調靜態(tài)工作點，然后再調諧振回路。

1、按照所附電路原理圖G6，按下開關KA1，接通12V電源，此時LEDA1點亮。

2、調整晶體管的靜態(tài)工作點： 在不加輸入信號（即ui=0），將測試點TTA1接地，用萬

用表直流電壓檔（20V檔）測量三極管QA1射極的電壓（即測P6與G兩焊點之間的電壓，見圖0－2所示），調整可調電阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根據電路計算此時的uBQ，uCEQ，uEQ及IEQ值。

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

“幅頻諧振特性曲線”，根據頻標指示用絕緣起子慢慢旋動變壓器的磁芯，使中心頻率f0=10.7MHz所對應的幅值最大。

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

4、測量電壓增益Av0

在有BT-3頻率特性測試儀的情況下用頻率特性測試儀測Av0測量方法如下：

在測量前，先要對測試儀的y軸放大器進行校正，即零分貝校正，調節(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，記下此時的高度和此時“輸出衰減”的讀數N1dB，然后接入被測放大器，在保持y軸增益不變的前提下，改變掃頻信號的“輸出衰減”旋鈕，使諧振曲線清晰可見。記下此時的“輸出衰減”的值N2dB，則電壓增益為

若用示波器測，則為輸出信號的大小比輸入信號的大小之比。如果AV01較小，可以通過調靜態(tài)工作點來解決（即IE增大）。

在無BT-3頻率特性測試儀的情況下，可以由示波器直接測量。方法如下：

用示波器測輸入信號的峰峰值，記為Ui。測輸出信號的峰峰值記為Uo。則小信號放大的電壓放大倍數為Uo/Ui

5、測量通頻帶BW 用掃頻儀測量BW： 先調節(jié)“頻率偏移”（掃 頻寬度）旋鈕，使相鄰兩個頻標在橫軸上占有適當的格數，然后接入被測放大器，調節(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，測出其曲線下降3dB處兩對稱點在橫軸上占有的寬度，根據內頻標就可以近似算出放大器的通頻帶：

6、測量放大器的選擇性

放大器選擇性的優(yōu)劣可用放大器諧振曲線的矩形系數Kr0.1表

用5）中同樣的方法測出B0.1即可得：

由于處于高頻區(qū)，分布參數的影響存在，放大器的各項技術指標滿足設計要求后的元件參

數值與設計計算值有一定的偏差，所以在調試時要反復仔細調整才能使諧振回路處于諧振狀態(tài)。在測試要保證接地良好。

五、實驗結果

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、習題與思考

引起小信號諧振放大器不穩(wěn)的原因是什么，如果實驗中出現自激現象，應該怎樣消除？

答：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，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(wěn)定的問題。

克服自激的方法: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。

七、心得體會

實驗闡述的基本原理為晶體管高頻諧振放大電路的工作原理，晶體管集電極負載通常是一個由LC 組成的并聯諧振電路。由于LC 并聯諧振回路的阻抗是隨著頻率變化而變化，理論上可以分析，并聯諧振在諧振頻率處呈現純阻，并達到最大值。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?？傊?，調諧放大器不僅具有對特定頻率信號的放大作用，同時也起著濾波和選頻的作用。