實驗三高頻小信號放大器實驗

實驗三 高頻小信號放大器實驗

一、實驗原理

高頻小信號放大器的作用就是放大無線電設備中的高頻小信號，以便作進一步變換或處理。所謂“小信號”，主要是強調放大器應工作在線性范圍。高頻余地頻小信號放大器的基本構成相同，都包括有源器件（晶體管、集成放大器等）和負載電路，但有源器件的性能及負載電路的形式有很大差異。高頻小信號放大器的基本類型是以各種選頻網絡作負載的頻帶放大器，在某些場合，也采用無選頻作用的負載電路，構成寬帶放大器。 頻帶放大器最典型的單元

電路如圖4—1所示，由單

調諧回路做法在構成晶體

管調諧放大器。

圖4—1電路中，晶體管直

流偏置電路與低頻放大器

電路相同，由于工作頻率

高，旁路電容Cb、Ce可遠

小于低頻放大器中旁路電

容值。調諧回路的作用主要

有兩個：

第一， 選聘作用，選擇放大f?fo的信號頻率，抑制其它頻率信號。

第二， 提供晶體管集電極所需的負載電阻，同時進行阻抗匹配變換。

高頻小信號頻帶放大器的主要性能指標有：

（1） 中心頻率fo：指放大器的工作頻率。它是設計放大電路時，選擇有源器件、計

算諧振回路元件參數的依據。

（2） 增益：指放大器對有用信號的放大能力。通常表示為在中心頻率上的電壓增益

和功率增益。

電壓增益 Avo?Voi

功率增益 Apo?PoPi

式中Vo、Vi分別為放大器中心頻率上的輸出、輸入電壓幅度，Po、Pi分別為放大器中心頻率上的輸

出、輸入功率。增益通

常用分貝表示。

（3） 通頻帶：指放大電路增

益由最大值下降3db時

對應的頻帶寬度。它相

當于輸入不變時，輸出

電壓由最大值下降到

0.707倍或功率下降到

一半時對應的頻

帶寬

度，如圖4—2所示。

（4） 選擇性：指放大器對通頻帶之外干擾信號的衰減能力。通常有兩種表征方法： 其一，用矩形系數說明鄰近波道選擇性的好壞。設放大器的幅頻特性如圖4—3所示，矩形系數Kr0.1定義為：Kr0.1?2?f0.1 （4—3） 2?f0.7

式中2?f0.7為相對電壓增益（或相對電壓

輸出幅度）下降到0.7時的頻帶寬度，亦

即放大器的通頻帶B；2?f0.1為相對電壓

增益下降到0.1師的頻帶寬度。顯然，理

想矩形系數應為1，實際矩形系數均大于

1。

其二，用抑制比來說明對帶外某一特定干

擾頻率fn信號抑制能力的大小，其定義

為中心頻率上功率增益Kp(f0)與特定干

擾頻率fn上的功率增益之比。

d?Kp(f0) （4—4） Kp(fn)

用分貝表示，則為

d(dB)?10lgKp(f0) （4—5） Kp(fn)

還有其它一些性能指標參數，如工作穩(wěn)定性，噪聲系數等，在此不再贅述。

本實驗為03單元電路第一文庫網，由兩類不同的高頻小信號放大電路組成，如圖4—4所示。 圖中，下半部分電路由3BG1及兩極諧振回路組成調諧放大器。斷開3K2，在3B點輸出，可以認為是一級單調諧放大器，接通3K2，在3C點輸出，可以認為是由兩級諧振回路組成的雙調諧放大器。3R4、3R5、3R6決定3BG1的靜態(tài)工作點。接入3R7可以展寬調諧回路的通頻帶。

上半部分由單運放OP—37構成簡易寬帶放大器。信號由2腳輸入，6腳輸出，3R2調整增益，在3A點檢測（及輸出）的信號大小由3DW2調整。OP—37的引腳功能如圖4—5所示，其增益帶寬積GB可達63MHz。

實驗箱中，信號進入兩路放大器的轉換由短路片控制，當某一路不工作時，將短路片開關接至GND，以減少不必要的干擾。插孔“IN”為外信號源輸入。

二、實驗儀器

雙蹤示波器 XJ4330 或 HH4330

數字頻率計 SP3165A 或 NFC—100

頻率特性測試儀 BT—3

直流穩(wěn)壓電源 萬用表 實驗箱

三、實驗內容

準備：按實驗二步驟調整01單元（作簡易信號源用，在1B點檢測），使f0?4MHz左右，波形最好。

（一） 頻帶放大器的調整與測量

1、 將03單元輸入開關分別置于GND—3/1、1/2—3/2，斷開3K1、3K2。接通03單元

電源。輸入信號大小由1DW2調整。

2、 仔細調整3L1磁芯，使3B點信號最大。若3B點信號失真，或調磁芯變化不明顯，

可能是輸入信號過大，應隨時調整1DW1，減小輸入信號。

3、 記下輸入信號幅度Vin（pp值）（可在輸入開關處測量）。保持輸入信號幅度不變，

逐點改變信號源頻率，記錄3B點輸出電壓幅度Vout（pp值），在3.9—4.1MHz頻率范圍內，每隔20KHz做一次測量。做Vout—f曲線，并根據曲線計算電壓增益KVO、通頻帶B、矩形系數Kr(0.1)。

4、 接通3K1、依此改變3K1位置（即將不同的3R7電阻并到諧振回路上，分別測量

不同3R7時的KVO、通頻帶B。與4種測量結果進行比較并分析變化原因。

5、 用頻率特性測試儀直接觀察幅頻特性曲線

將掃頻儀輸出的掃頻信號截至放大器的輸入端，即掃頻輸出接至“IN”，輸入開關接至IN—3/2。將掃頻儀Y軸輸入接至放大器的輸出端（3B點）。調節(jié)掃頻儀的中心頻率，使屏幕中心位置在4MHz左右，然后利用掃頻儀的“輸出衰減”、“頻率偏移”和“Y軸增益”旋鈕，在掃頻儀的屏幕上直接得出幅頻特性曲線。利用品標測算出通頻帶B、矩形系數Kr(0.1)、中心頻率fo，并與前述結果相比較。

6、 將系統恢復至步驟2，接通3K2，仔細調整3L2磁芯，使3C點信號最大，測量電

壓增益KVO、通頻帶B。

7、 將3L1磁芯沿順時針方向、3L2磁芯逆時針方向微調（參差調諧，相反方向亦可）。

改變輸入信號頻率，觀察幅頻特性曲線的變化情況。（用掃頻儀側量更好）

（二） 寬帶放大器的測量

1、 去掉03單元電路的外界輸出負載電路，即斷開3/3—4/1、3/3—4/2、3/3—6/1、3/3

—6/3；將03單元輸入開關分別置于GND—3/2、1/2—3/1；將輸出電位器3DW2調至最大輸出位置；在3A點測量。

2、 改變輸入信號幅度，使輸入信號大小變化時，輸出大小變化明顯。測量fo?4MHz

左右時的電壓增益KVO。

3、 保持輸入信號幅度不變，改變1C5，使振蕩頻率從fmin→fmax，觀察輸出變化情況。

4、 恢復至fo?4MHz左右，用短路片依次接通3/3—4/1、3/3—4/2、3/3—6/1、3/3—

6/3，觀察并記錄3A點輸出的變化情況，并解釋變化原因。

5、 斷開上述負載電路。用掃頻儀觀察放大器的幅頻特性。

（三） 恢復實驗箱至開始狀態(tài)

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