《小信号谐振放大器》PPT课件.pptVIP

实验一.小信号调谐放大器实验,调谐放大器常指各种发射机和接收机的电压放大器，其作用是要将所接收的射频信号或变频后的中频信号进行放大，以达到高频功放或检波电路所需要的幅度。其特点往往是以并联LC为负载的甲类窄带放大，基本要求是： 1增益高、常用多级级联。 2频率选择性好。 3稳定性好。 4噪声低，因该部分常处在接收机的前端，对整机S/N影响较大，常用噪声系数衡量。,实验任务与要求,实验目的 熟悉小信号调谐放大器的工作原理。 掌握测量谐振放大器幅频特性的方法。 了解回路参数对谐振曲线的影响。,实验仪器,高频信号发生器 QF1055A 一台 超高频毫伏表 DA22A 一台 频率特性测试仪 BT-3C 一台 直流稳压电源 HY1711-2 一台 数字示波器 TDS210 一台,实验任务与要求 基本命题,基本实验的实验线路及说明 实验线路如图所示，由T1三极管及偏置电路、集电极回路组成单级单调谐放大器，电中C1为耦和电容，R1、R2为基极偏置电阻，路R3、C2为发射极偏置电阻及电容。谐振回路由电感L1及电容C3、C4等组成。C3为可变电容，改变其数值可以改变回路谐振频率，使放大器谐振15MHz，R为回路阻尼电阻，改变其大小可改变回路Q值。集电极采用变压器耦和输出，匝数比为2:1，C5是下级耦和电容，由T2、R5、R6等组成射随器。,图1.小信号谐振放大器实验电路图如下：,无阻尼电阻接入时(R=)的幅频特性曲线,接入阻尼电阻(R=3k)时的幅频特性曲线,比较可以看出,接入阻尼电阻,放大器增益下降,通频带展宽.,实验内容 1.为顺利完成本次实验，应先对电路作以仿真分析，仿真时可完成下列内容： a:静态工作点对放大器的影响。 b: 阻尼电阻变化对放大器增益、带宽、品质因数等的影响。 c：负载电阻的变化对放大器的影响。 2.测量并调整放大器的工作点：调Rw1使UEQ=2V,测此时的工作点Q（UCEQ，ICQ）。注意：测试时，输入高频=0，ICQ值可用间接法获得。 3.用逐点测试法测试放大器的幅频特性曲线，并算出增益、带宽及品质因数 测试条件：,a:Ui=10mV，阻尼电阻R=（开路） b:Ui=10mV，阻尼电阻R=3K(图中1,2相连) 测量原理框图如下。 分别改变信号源的频率，保持信号幅度不变的情 况下，记下各频率所对应的输出电压的大小。技 巧是：先大范围改变fi确定中心谐振频率fo，通 过谐振输出大小去乘0.707可获带宽点输出电压， 再去改变频率找上、下带宽点。,图2.逐点法测试框图如下：,4.用扫频仪调测放大器幅频特性曲线，实验连线见下图,图3.扫频法测试框图如下：,测试条件：R=3K 测试方法： a.调好扫频仪基准 （调试方法见第一章扫频仪的介绍） b.将扫频输出加到放大器输入端，并把放大器输出通过扫频仪检波探头接到扫频仪输入端，此时扫频仪屏幕上将有膨起的曲线。,c.改变扫频仪输出衰减使曲线的顶点正好与基准同高，由衰减器衰减系数便知放大器的放大倍数，显示的曲线为谐振放大器的幅频特性曲线，由曲线可看出中心频率及通频带的数值。 5.当高频信号源输出Ui=10mV，m=30% 的调幅信号加到放大器输入端时，用示波器观察输出波形,测出输出信号的m值。 m值的测量可用下述公式： 由示波器波形图可测得,图4.m值的测量图如下:,扩展命题,1. 集中选频放大器的特性测试：接收机中放大器常需很高的增益，若采用调谐放大器，显然调试起来比较麻烦，故接收机现多采用集中选频放大器。为让大家熟悉其特点，实验板设置有相关测试电路。可完成下述测试内容。 将扫频仪进行调整，固定好基准。 扫频仪输出加至选频放大器输入端，将声表面滤波器的输出加至扫频仪Y轴输入，合适调整输出衰减及中心频率，即可得其特性曲线。 描绘完整的特性曲线,2.调幅波经放大器后其调幅系数会不会改变，原因是什么？用实验进行验证。 3.电路若有自激，应如何消除？ 4.比较扫频法和逐点法测试结果？ 5.用扫频仪测量放大器增益,输出衰减分别置10dB和30dB,哪种测量结果较为合理?用实验说明。 6.用数字频率计测量放大器的谐振频率时,测其输入信号和输出信号均能正确显示吗?为什么?用实验说明。,完成上述测试内容,整理文档,写出规范的实验报告,实验说明及思路提示,小信号谐振放大器 谐振放大器主要特点是晶体管集电极负载不是 纯电阻而是由LC组成的并联谐振电路。当谐振 回路的自由振荡频率与放大器输入信号频率相 同时，放大器处于谐振工作状态，此时频率即 为谐振频率，记为f0，且有 此时谐振回路呈现纯阻性，放大器具有最高增 益。若信号频率高于或低于f0放大器均失谐， 增益下降。从电路形式上看，谐振放大器分单,调谐放大器、双调谐放大器及参差调谐放大器， 单调谐放大器选择性不太好，但电路简单调整方 便。我们实验电路就是一个简单的单调谐放大器。 本实验电路的设计计算 1.设计原则 确立电路形式：依题目要求如增益来确定多级或单级放大器。 静态偏置电路的设计：因甲类放大波形不能产生失真，故设计时工作点应合适选择，以2mA左右为宜。 LC回路设计,(1)若是常用的中频频率如465KHz，10.7MHz等可选成品的中频变压器。 (2)调谐回路的制作： a.磁芯常用镍锌（NXO）铁氧体。其电感量L可由下式计算： 为磁导率，单位H/m；N为线圈匝数；A为磁芯截面积（单位cm2）；l为平均磁路长度（单位cm）。实验室常用外径18或22的磁环绕制，制作时选用的漆包线宜细，且匝数尽可能少，间距应大一些。实际制作可通过Q表反复测量确定匝数和电感量大小。,b.根据a确定的电感量代入公式 确立回路的总电容C。 2.设计计算 技术指标：fo=15MHZ，谐振增益Avo20dB，通频带Bw0.71MHZ。 已知条件：调谐回路参数L=2h，Qo=100，抽头初级15T+15T，次级15T，晶体三极管9018在Uce=10V，IE=2mA时参数如下gie=2860s，Cie=19PF，goe=200s，Coe=7PF，|Yfe|=45ms，|Yre|=0.31ms，负载电阻1K。 (1)确立电路形式见图1（计算所用公式见参考文献3P92P94）,Y参数:已知条件已给出，若无，可通过手册获知， 例如3DG12C，=50,当工作电压为12V,有rbb=70， Cbc=3PF,IE=1.5mA时，Cbc=25PF. 故可通过公式计算: Yie=gie+jCie=1.37310-3s+j2.8810-3s Yoe=goe+jCoe0.216ms+j1.37ms 从Yie可确定 从Yoe可确定,(2).确立工作点,设计偏置电路,电源电压+12V由UCE=10V,IE=2mA 可知UEQ=12-10=2V,RE=2V/2mA=1k 基极UBQ=2.7V,可知(Rb2/Rb1+Rb2)12=2.7 =Rb20.29Rb1 若取Rb2=R2=5.1k则Rb117.6k 为调试方便特取22K可调电阻和5.1K标称电阻串联。 (3).C大小确定：由公式C=C+n12Coe+n22Cie,从而有 C=C n12Coe56.30.527 54.6pF 便于实现调试，C取47pF的固定电容和可调电容 5/22pF并联使用。 (4).工程估算 a.谐振增益 因goe=200s, gp=1/0LQ0=1/2f0LQ053.1S G=n12goe+n22gL+gp353.1s Av0=n1n2Yfe/G32或30dB b.通频带 由前知 QL=1/G0L106/(353.12152)15 Bw0.715/15=1MHZ,现若要使Bw0.7=2M，请问如何？ 答：按前述分析，可并联降Q电阻，现计算应加多大的R？ QL=fo/Bw0.7=15/2=7.5 QL=1/GwoL 即G=2G= G+1/R 1/R= G，R=1/ G2.8k 电路板实际并联3k电阻。 (5).耦合电容：C1取1000PF 旁路电容：C2取0.01F (6).综合上述设计,电路如图1。 仿真分析,对图1电路可作如下仿真，供同学们参考。 1.幅频特性曲线的测试 仿真条件: 互感耦合线圈TX: area=0.078,path=4.25 Lp1.turns=15,Lp2.turns=15,Ls.turns=15 晶体管用MOTOR.rf.olb库MRF9011/MC, Ico=2.18mA 回路电容C=47pF，输入电压 Uim=10mV,2. 工作点对放大器的影响如下图a.b 仿真