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新建高频实验指导书 实验一高频小信号谐振放大器高频小信号谐振放大器常指各种收/发信机或电子设备中的高频电压放大器，其作用是将高频小信号或接收机中经变频后的中频信号进行放大，以达到下级电路所需的激励电压幅度。 为使放大信号不失真，放大器负载不是纯电阻而是用LC谐振回路，且工作在线性放大区即甲类状态，属窄带电压放大器。 实际工程中对高频小信号谐振放大器的基本要求是电压增益高，工作稳定性好，频率特性应满足通频带的要求，噪声低。 一、实验时应具备的知识点高频谐振小信号放大器静态工作点LC并联谐振回路单调谐放大器的主要性能指标及含义。 二、实验目的1.掌握高频小信号谐振放大器的电路组成、基本工作原理与设计方法。 2.掌握高频小信号谐振放大器谐振回路的调谐方法及研究回路参数对谐振曲线的影响。 3.掌握高频小信号谐振放大器的主要技术指标的意义及测试方法。 三、实验内容1高频小信号放大器静态测量。 2谐振频率、放大器电压增益的测定与计算。 ofVOA3谐振放大器通频带的测定。 wB4谐振放大器矩形系数的测定。 1.roK 四、实验设备与仪器高频实验箱WYGP- 3、TEP-GP或GP-4一台双踪示波器TDS-1002一台高频信号发生器WY-1052一台万用表一块 五、基本原理与实验电路说明1单调谐回路谐振放大器原理典型的单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。 图中，RB 1、RB 2、RE用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。 CE是RE的旁路电容，C 1、C2是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，R是集电极（交流）电阻（或称阻尼电阻），它决定了回路Q值、带宽。 为了减轻负载对回路Q值的影响，输出端采用了部分接入方式。 图1-1单调谐回路谐振放大器原理电路图2单调谐回路谐振放大器实验电路组成单调谐回路谐振放大器实验电路组成如图1-2所示。 其基本部分与图1-1相同。 图中，选频回路由C、Ct、与L构成，Ct用来调谐。 R为谐振回路的阻尼电阻，回路中SW1为跳线开关，用以改变阻尼电阻R的阻值，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。 SW2开关，用以改变谐振放大器射极偏置电阻，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。 图1-2单调谐回路谐振放大器实验电路图 六、实验任务与要求实验准备在实验箱体上插入实验板1。 并用连接线将单调谐回路谐振放大器上的+12V电源输入端口和实验箱体上提供的+12V与地线接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 1.6.1单调谐回路谐振放大器静态工作点测量测试条件V=12V，阻尼电阻R=10k?（SW1控制）。 按表1-1所列的条件与要求，用万用表分别测量晶体管BG1各电极的静态工作电压。 将结果记录于表1-1中。 表1-1RE Vb Ve VcVce Ic根据Vce判断BG1是否工作在放大区1K?是否510?是否2K?是否原因注Vb:基极对地电压。 Ve:发射极对地电压。 Vc:集电极对地电压。 Vce集电极与发射极之间电压。 Ic=Ve/Re1.6.2谐振频率、放大器电压增益的测定与计算VOA1.6.2.1谐振频率调测测试条件1V=12V，阻尼电阻R=10k?，RE=1K?。 用高频信号发生器，输出频率f=6.5MHZ/幅度为50mV的CW（等幅波）信号作为输入信号Vi接实验电路模块的输入端口“IN”处。 用双踪示波器的“CH1”通道检测输入信号。 再将示波器的“CH2”通道接实验用“高频小信号放大器”电路模块的输出端口“OUT”检测放大输出信号。 微调高频信号发生器的频率旋钮，使放大器输出的信号最大，且输出波形无明显失真，这时，高频信号发生器的输出频率就等于回路的谐振频率(用TDS-1002示波器检测)。 Vofo记录此时的回路谐振频率与输出信号幅度Vo。 of画出谐振时放大器的输入、输出信号的电波形。 测试条件2V=12V，阻尼电阻R=10k?，RE=510?。 改变放大器的射极电阻RE后，按上述操作步骤-的要求，记录实验测量数据。 1.6.2.2放大器电压增益放大器谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数称为谐振放大器的电压放大倍数,记为的测定与计算VOA，表征放大器放大微弱信号的能力,数学表达式为:VOA iOVOVVA?或用分贝表示dbVVigAiOVO20?根据实验测量所得结果，计算出不同RE时，单调谐放大器的电压增益，并比较放大器的变化，分析变化原因。 VOAVOA1.6.3单调谐回路谐振放大器通频带单调谐放大器的频率特性曲线如图1-3所示（幅频特性）的测定Bw由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数将下降，习惯上称电压放大倍数VOA下降到谐振电压放大倍数的0.707倍时所对应的频率偏移范围，称为放大器的通频带，简记为为，其数学表达式Bw LHLWffQfofB?7.02图1-3放大器频率选择特性曲线式中，为谐振回路的有载品质因数。 分析表明，放大器的谐振电压放大倍数与通频带的关系为LQVOABw?CyBWAfeV?20上式说明，当晶体管选定即确定，且回路总电容Crey为定值时，谐振电压放大倍数与通频带的乘积为一常数。 这与低频放大器中的增益带宽积为一常数的概念是相同的。 VOAWB一般说来，放大器通频带有两种方法进行测量点测法和扫频法。 本实验要求采用点测法。 Bw测试条件1V=12V，阻尼电阻R=10k?，RE=1K?。 Vi=/50mV。 （采用逐点法）of分别用双踪示波器监测输入信号“IN”/输出信号“OUT”微调高频信号发生器频率，使回路谐振（即使输出电压Vo幅度最大）。 保持输入电压Vi幅度不变，改变高频信号发生器的输出频率,由回路的中心频率为参考，按100KHZ为步进，分别向两边逐点偏离，测得在不同频率时对应的输出电压Vo，将测得的数据填入表1-2中。 (频率偏离范围可根据0的实际情况来确定)。 offVOA707.表1-2R频率（MHZ）of10K?470?输出电压（V）结论测试条件2V=12V，RE=1K?，阻尼电阻R=470?。 改变放大器的阻尼电阻R3后，按上述操作步骤-的要求，记录实验测量数据于表1-2中。 根据实验测量所得结果，用逐点法分别标绘出不同R3时，单调谐放大器的幅频特性曲线，并计算出增益、带宽及Q值。 再比较两种放大器的变化，分析变化原因。 BwBw1.6.4谐振放大器矩形系数的测定1.0Kr调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数来表示，如图1-3所示的谐振曲线，矩形系数通常规定为放大器的电压放大倍数下降到0.1时所对应的频率偏移范围与电压放大倍数下降到0.707时所对应的频率偏移范围之比，即1.0rK1.0rKVOAVOA7.01.07.0f1.0f1.0r22WBBwK?上式表明，矩形系数愈接近1，则实际曲线愈接近理想矩形，邻近波道选择性愈好，滤除邻近波道干扰信号的能力愈强。 但单调谐回路放大器的矩形系数远大于1，这是单调谐回路放大器的缺点。 故实际工程应用中，通常采用多级谐振放大器。 1.0rK测试条件1V=12V，阻尼电阻R=10k?，RE=1K?。 Vi=/50mV。 of分别用双踪示波器监测输入信号“IN”/输出信号“OUT”微调高频信号发生器频率，使回路谐振（即使输出电压Vo幅度最大）。 保持输入电压Vi幅度不变，改变高频信号发生器的输出频率,由回路的中心频率为参考，按100KHZ为步进，分别向两边逐点偏离，测得在不同频率时对应的输出电压Vo，将测得的数据填入表1-3中。 (频率偏离范围可根据的实际情况来确定)。 offVOA1.0表1-3频率（MHZ）fo10K?输出电压（V）结论根据实验测量所得结果，用逐点法标绘出，单调谐放大器的幅频特性曲线，并1.0wB结合6.3的实验数据，计算出。 1.0rK 七、思考题及实验报告要求1.7.1思考题1如何判断谐振放大器进入谐振状态，电路的谐振频率与哪些因数有关，如将示波器探头接入测量电路，对输出会产生何种影响，实验证明。 fo2简述高频电压放大器的谐振电压放大倍数与通频带的关系？3简述高频电压放大器谐振时输出电压与输入电压的相位的关系？1.7.2实验报告要求1根据实验结果，总结出实验电路的主要性能指标。 2总结由本实验所获得的体会。 实验二LC与晶体正弦波振荡器实验在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。 振荡器的种类很多，根据工作原理可以分为反馈型振荡器和负阻型振荡器。 根据选频网络采用的器件可分为LC振荡器、晶体振荡器、变压器耦合振荡器等。 振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。 为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。 一、实验目的 1、.掌握振荡器工作原理及其工作状态，起振条件，反馈量等对振荡器的影响。 2、研究外界条件和电源电压、电路品质因素及环境温度、负载变化时对振荡器的幅度、波形及频率稳定度的影响。 3、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。 4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定高的原因理解。 二、实验设备与仪器高频实验箱GP-4或XTGP-3一台双踪示波器TDS-1002一台万用表一块调试工具一套 三、实验任务与要求 1、反馈振荡器的振荡条件与工作原理分析反馈式正弦波振荡器有RC、LC和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。 本实验中，我们研究的主要是LC三点式振荡器。 所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极（B、E、C），分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如图4-3-1所示x3x2x1cbeLC2cbeC1L2CcbeL1(a)(b)(c)图4-3-1三点式振荡器的基本电路根据相位平衡条件，图4-3-1(a)中构成振荡电路的三个电抗元件，X 1、X2必须为同性质的电抗，X3必须为异性质的电抗，若X1和X2均为容抗，X3为感抗，则为电容三点式振荡电路（如图4-3-1(b)）；若X2和X1均为感抗，X3为容抗，则为电感三点式振荡器（如图4-3-1(c)）。 由此可见，为射同余异。 根据振幅条件，则必须适当选择电抗元件X1与X2的比值（即图4-3-1(b)）中C1/C2，图4-3-1(c)中L1/L2.）。 下面以电容三点式振荡器为例分析其原理。 共基电容三点式振荡器的基本电路如图4-3-2所示。 由图可见与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。 图4-3-2电容三点式振荡器其工作过程是振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。 虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。 当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。 于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信号输出。 该振荡器的振荡频率为o f212121?CLCCCfo?反馈系数F为21CCF?若要它产生正弦波，必须满足F=1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。 一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。 但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。 所以在实用中，静态电流值一般ICO=0.5mA-4mA。 共基电容三点式振荡器的优点是1）振荡波形好。 2）电路的频率稳定度较高。 工作频率可以做得较高，可达到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。 电路的缺点振荡回路工作频率的改变，若用调C1或C2实现时，反馈系数也将改变。 使振荡器的频率稳定度不高。 为克服共基电容三点式振荡器的缺点，可对其进行改进，改进电路有两种串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路)电路组成如图4-3-3示电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一电容C3，串联于电感L支路。 图4-3-3克拉泼振荡电路功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。 使振荡频率的稳定度得以提高。 因为C3远远小于C1或C2，所以电容串联后的等效电容约为C3。 电路的振荡频率为32?1LCfo?与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感L支路上串联一个电容。 但它有以下特点 1、振荡频率改变可不影响反馈系数。 2。 振荡幅度比较稳定；但C3不能太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达1.2-1.4；为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器。 并联型改进电容三端式振荡器(西勒电路)电路组成如图4-3-4示电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用一电容C4，并联于电感L两端。 功用是保持了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定度高，调整范围大。 电路的振荡频率为432CLC?1fo?特点1.振荡幅度比较稳定；图4-3-4西勒振荡电路2.振荡频率可以比较高，如可达千兆赫；频率覆盖率比较大，可达1.6-1.8；所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。 频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，它表示在一定的时间范围内或一定的温度、湿度、电压、电源等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频率稳定度越高。 改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。 因此改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。 提高振荡回路标准性除了采用稳定性好和高Q的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用。 石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶体Q值可达到百万数量级，所以晶体振荡器的频率稳定度比LC振荡器高很多。 2、实验线路设计及说明实验电路的主要技术性能指标振荡频率频率稳定度KHZMHZfo506?4101/?off输出幅度pVpUo3.0实验电路电采用的是并联改进三点电容反馈（西勒）振荡电路，当跳线开关SW1拨置“左”端时，可构成并联型石英晶体振荡器，其电路的电原理图如图4-3-5所示。 图4-3-5LC与晶体振荡器电原理图图中，SW3为验证反馈系数，sw1为LC振荡器与晶体振荡器转换选择，SW2为验证负载（即回路Q值）变化对振荡器的影响。 基本设计条件是电源供电为12V，振荡管BG1为9018（其主要参数I CM=50/A，VCEQ=5V，VCEQ0.1/V,hFE28-198,取=100，fT1100MHz），LC振工作频率为6MHz，晶体为6MHz。 静态工作电流的确定合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。 般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。 根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流I CQ大约在0.8-4mA之间选取，故本实验电路中选ICQ=2mA VCEQ=6V=100则有?2?I?KUURRCQCEQCCce3612为提高电路的稳定性Re值适当增大，取Re=1K则Rc2K因UEQ=ICQRE则UEQ=2mA1K=2V因IBQ=ICQ/则IBQ=2mA/100=0.02mA一般取流过Rb2的电流为5-10IBQ,若取10IBQ因BQBQbIVR?2则7.0?EQBQVV?KVRb5.132.07.22取标称电阻12K?。 因21bBQBQCCbRVVVR?KKVVVRb3.41127.27.2121为调整振荡管静态集电极电流的方便，Rb1由27K?电阻与27K电位器串联构成。 确定主振回路元器件回路中的各种电抗元件都可归结为总电容C和总电感L两部分。 确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。 从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容Cp远大于总的不稳定电容Cd原则，先选定Cp为宜。 若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。 但C不能过大，C过大，L就小，Q值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。 反馈系数F=C1/C2，不能过大或过小，适宜1/81/2。 因振荡器的工作频率为LCf?210?当LC振荡时，f0=6MHz L10H本电路中，则回路的谐振频率fo主要由C 3、C4决定，即1f?)(2?1243CCLLC?有pfLfCC1764?12243?。 取C3=120pf，C4=51pf（用33Pf与5-20Pf的可调电容并联），因要遵循C1，C2C3,C4，C1/C2=1/81/2的条件，故取C1=200pf，则C2=510pf。 对于晶体振荡，只需和晶体并联一可调电容进行微调即可。 为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，振荡信号应尽可能从电路的低阻抗端输出。 例如发射极接地的振荡电路，输出宜取自基极；如为基级接地，则应从发射极输出。 综合上述计算结果。 得实际电路如图4-3-5所示。 3、实验内容与要求振荡电路静态工作点的调整振荡器基本设置条件SW3全开路（停振），SW1“右”（LC振荡），RL=110K（SW2“左”）测量时采用间接测量法即用直流电压表测量晶体管发射极对地电压，调整使为2V即可。 EQU1wREQU)/(eEQEQCQRUII?当静态电流调整完毕后，用万用表测量晶体管BG1的各电极的静态工作电压。 将结果记录于表4-3-1中。 CQI表4-3-1静态测量数据表BG1Vb VeVce Ic测量值Ic计算值振荡器频率的调测振荡器基本设置条件SW1“右”（LC振荡），SW3短接“左”（C2=331P），SW2“左”，（RL=110K）用示波器测量振荡器的输出端“OUT”，观察Vo波形，若无振荡输出，则需检查电路，调整元件，直至电路振荡。 适当调整LC回路微调电感或微调电容CT，使振荡频率满足设计指标要求。 再适当调整RW1使Vo输出最大且出现不失真的正弦波。 记录此时最佳状态下的Vo波形和幅度，振荡fo与集电极电流IC。 保持以上基本设置不变，将跳线开关SW1拨置“左”，使之为晶体振荡器。 记录此时最佳状态下的Vo波形和幅度，振荡fo与集电极电流IC研究工作点Ic的变化对振荡器性能的影响；振荡器基本设置条件（同上）。 分别按表4-3-2所列数据要求，改变I CO，将测试结果记录于表中。 记录本实验电路停振时的最大I CO=？表4-3-2LC振荡器晶体振荡器Ic)VEQ F(MHZ)振幅（V）波形F(MHZ)振幅（V）波形11V22V33V44V55V最大Ic结论注调整一项数据后，将SW1跳线开关切换至“左”，记录晶体振荡器的数据研究反馈系数F的变化对振荡器性能的影响；振荡器基本设置条件SW3“左”短接（330P），SW1“右”（LC振荡），SW2“左（RL=110K），并调整Rw1,使Ic=最佳数值。 分别按表4-3-3所列数据要求，拨动SW3跳线开关，改变F，将测试结果记录于表中。 说明本实验电路停振时的F是多大？表4-3-3LC振荡器反馈电容331pf680P5600P反馈系数振荡幅度振荡频率信号波形晶体振荡器振荡幅度振荡频率信号波形注调整一项数据后，切换SW3跳线开关，记录晶体振荡器的数据根据实验数据绘制Vo-C曲线研究负载RL变化对振荡器性能的影响。 振荡器基本设置条件SW3“中间”短接（680P），SW1“右”（LC振荡），SW2“左”（RL=110K），,使振荡电路在最佳工作状态。 按表4-3-4所列数据，分别改变负载电阻。 将测试结果记录于表4-3-4中。 表4-3-4LC振荡器RL（）f（MHz）振荡幅度(mV)波形Sw2“全开路”Sw2“左”110k?SW2“中间”10K?Sw2“右”470?晶体振荡器Sw2“全开路”Sw2“左”110k?SW2“中间”10K?Sw2“右”470?注调整一项数据后，切换SW1跳线开关，记录晶体振荡器的数据研究起振前后振荡器工作点的偏离情况振荡器基本设置条件振荡电路调整在最佳工作状态。 RL=10K。 用短路线将振荡回路电感L1短路，这时电路停振，测量此时的VEQ1。 接着拆除短路线，电路起振，再次测量此时的VEQ1，看两者是否相等。 说明变化的原因。 比较两类振荡器的频率稳定度1）LC振荡器振荡器基本设置条件SW3“中间”短接（680P），SW1“左”（LC振荡），SW2“左”（RL=110K），并调整Rw1,使Ic=最佳数值。 用示波器在振荡器的输出端“OUT”观察并记录振荡器输出信号的波形、幅度和频率。 2）晶体振荡器振荡器基本设置条件SW“中间”短接（680P），SW1“右”（晶体振荡），SW2“左”（RL=110K），并调整Rw1,使Ic=最佳数值。 用示波器在振荡器的输出端“OUT”观察并记录振荡器输出信号的波形、幅度和频率。 根据以上的测量结果，试计算并比较两种振荡器频率的稳定度f/f0LC振荡器%?%100/)1f(/?oooffff晶体振荡器%?%100/)1f(/?oooffff 六、思考题与实验报告思考题1.为什么振荡器起振后的直流工作点电流不同于起振前的静态工作点电流？对于一个实际的振荡器，用万用表检查它，能否判断它是否起振？2.为什么反馈系数要选取F=1/2-1/8,过大，过小有什么不好？3.对于LC电路，为什么当静态电流发生变化时，其振荡频率会发生变化？实验报告要求1.用表格形式列出实验所测数据，绘出实验曲线，并用所学理论加以分析解释。 2.分析静态工作点，反馈系数F和负载对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响。 实验三高频谐振功率放大器在通信系统中,高频谐振功率放大电路，是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大,然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。 所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。 因此,高频功放常采用效率较高的丙类工作状态,即晶体管集电极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态，导通角。 虽然功率增益比甲类和乙类小，但效率却比甲类和乙类高。 一般可达到80%。 同时,为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量,采用LC谐振回路作为选频网络,故称为高频谐振功率放大器，显然,谐振功放属于窄带功放电路。 090? 一、实验时应具备的知识点谐振功率放大器的基本工作原理（基本特点，电压、电流波形）。 谐振功率放大器的三种工作状态，功率、效率计算。 集电极电源电压VCC和集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。 二、实验目的1掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。 2掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。 3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。 学会电路设计方法。 三、实验内容1用示波器监测两级前置放大器的调谐。 2观察谐振功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。 3观察并测量集电极电源电压VCC变化对谐振功率放大器工作的影响。 4观察并测量集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。 四、实验设备与仪器高频实验箱TPG-GP或GP-4一台双踪示波器TDS-1002一台高频信号发生器WY-1052一台万用表一块 五、基本原理与实验电路说明2.5.1高频谐振功率放大器原理高频谐振功率放大器原理电路如图2-1所示。 图中，L 2、L3是扼流圈，分别提供晶体管基极回路、集电极回路的直流通路。 R 10、C9产生射极自偏压，并经由扼流圈L2加到基极上，使基射极间形成负偏压，从而放大器工作于丙类。 C10是隔直流电容，C11组成了放大器谐振回路负载，它们与其他参数一起对信号中心频率谐振。 L 1、C8与其他参数一起，对信号中心频率构成串联谐振，使输入信号能顺利加入，并滤除高次谐波。 图2-1丙类功率放大器原理电路C8还起隔直流作用。 R12是放大器集电极负载。 2.5.2高频谐振功率放大器实验电路组成实验用高频谐振功率放大器的电路如图2-2所示.图2-2高频谐振功率放大器实验电路图中，其丙类高频功率放大器BG3部分与图2-1相同。 BG 1、BG2是两级甲类前置放大器，C 2、C6用以调谐，A、B端点用作为这两级的输出测试点。 BG3为末级丙类功率放大器，当K4断开时可在C、D间串入万用表（直流电流档），以监测IC0值。 同时，E点可近似作为集电极电流iC波形的测试点（R10=10，C9=100pF，因而C9并未对R10构成充分的旁路）。 K1K3用以改变集电极负载电阻。 六、实验内容与方法步骤实验准备在实验箱体上插入“高频功率放大器”实验板。 并用连接线将高频功率放大器实验板上的+12V电源输入端口和地与实验箱体上提供的+12V输出端口与地端口接通,检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 2.6.1甲类放大器、丙类功率放大器静态直流工作点的测量与比较 (1)把高频功率放大器实验板上的“C、D”点连通. (2)负载电阻RL=120,用连接线连通。 (3)用万用表直流电压档分别测量“高频功率放大电路单元”中的V 1、V 2、V3晶体管的基极电压，将测试结果记录于表2.1中。 静态测量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)BG1BG2BG3结论动态测量Vb(V)Ve(V)Vc(V)Vce(V)BG3 (4)根据实验测量数据结果，分析甲类高频电压放大器与丙类谐振功率放大器直流静态的区别。 2.6.2两级甲类前置放大器的调整与测量基本条件V=+12V RL=120载波信号频率fo=6.5MHZ幅度VI=80-100mV等幅波测试电路原理框图如图2-3所示图2-3高频功率放大器测试原理框图高频信号发生器输出频率为6.5MHz、峰-峰值为80-100mV的等幅波，并连接到“高频功率放大器”实验板的输入（IN）端上，用示波器CH1探头检测。 将“高频功率放大器实验板”上的“C、D”两点断开。 然后把示波器CH2探头接A点，（监测第1级输出），调C2（或微调高频信号发生器频率旋钮）使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。 再把示波器探头移至B点，（监测第2级输出），调C6（或微调高频信号发生器频率旋钮）使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。 需要时，亦可把示波器探头接在B点上，再反复调节C 2、C6（或微调高频信号发生器频率旋钮），使输出幅度最大。 记录测试结果数据 (1)谐振频率fo= (2)输入/输出信号波形与幅度。 2.6.3末级谐振功率放大器（丙类）调整与测量2.6.3.1丙类功放的调谐连通“高频功率放大器”上的“C、D”端点。 示波器“CH1”连接到“高频功率放大器”实验板的“B”点上；示波器”CH2”探头连接到“高频功率放大器”实验板的“OUT”点上。 适当微调输入信号的频率（即高频信号发生器频率旋钮），使输出电压波形（OUT点）最大且不失真，即回路谐振。 记录测试结果数据 (1)谐振频率fo= (2)分别记录谐振时的“B”点、“OUT”点与功放的“Ie”（集电极余弦脉冲）电流波形与幅度。 2.6.3.2丙类功放动态直流状态的测量在功放谐振的状态下，用万用表直流电压档分别测量“高频功率放大器”电路单元中的V3晶体管的各级电压，将测试结果记录于表2.1中。 2.6.3.3丙类功率放大器调谐特性测定测试电路框图参见图2-3所示测试条件V=+12V RL=120输入信号频率=谐振频率fo使高功放处于最佳谐振状态。 按表2-2所列要求，以谐振频率作标准，并以0.2MHZ为步进,，改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度（V2的B点）不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。 表2-2F(MHz)fo Vi(V)Vo(V)结论根据实验测量数据的结果，说明什么是高功放的调谐特性？2.6.3.4丙类功率放大器的负载特性测定测试电路框图参见图2-3所示测试条件V=+12V RL=120输入信号频率=谐振频率fo使高功放处于最佳谐振状态。 用示波器“CH1”探头检测“高频功率放大器”实验板的“Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器”实验板的“OUT”波形。 适当调整高频信号发生器的输出信号幅度，使放大器处于过压工作状态，即使Ie出现双峰，并记录此时的电流波形。 改变负载（用连接线），使负载电阻依次变为7550。 观察并记录不同负载时的电流波形。 根据实验测量数据的结果，说明什么是高功放的负载特性？2.6.3.5丙类功率放大器放大特性测定测试电路框图参见图2-3所示测试条件V=+12V RL=120输入信号频率=谐振频率fo使高功放处于最佳谐振状态。 用示波器“CH1”探头检测“高频功率放大器”实验板的“Ie”波形；用示波器”CH2”探头检测“高频功率放大器”实验板的“OUT”波形。 适当调整高频信号发生器的输出信号幅度旋钮，使放大器处于欠压工作状态，即Ie出现尖顶余弦脉冲，注意观测此时输出信号幅度随输入信号幅度变化的特点（输出信号与输入信号变化成正比）。 缓慢增大输入信号幅度，使放大器处于令、临界工作状态，即Ie由尖顶余弦脉冲变化到即将出现双峰的时刻，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出信号最大）。 继续增大输入信号幅度。 当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器将由临界进入到过压工作状态，即Ie由尖顶余弦脉冲变化到集电极电流脉冲则出现凹陷的双峰，注意观测此时输出信号幅度与输入信号幅度变化的特点（输出电压振幅增长缓慢）。 2.6.3.6丙类功率放大器主要性能测量测试电路框图参见图2-3所示测试条件V=+12V RL=75输入信号频率=谐振频率fo使高功放处于最佳谐振状态。 按表2-3所列要求，测试并记录相应的数据。 表2-3Fo=实测实测计算RL=75VbVeVce ViVo IoIc P=Po Pc丙类放大器依据测试数据，计算出本谐振功率放大器的主要性能指标。 其中Vi输入电压峰峰值(BG3基极处)Vo输出电压峰峰值（BG3的输出）Io发射极直流电压发射极电阻值（10）Ic:集电极回路测量的电流P=电源供给的直流功率（P=V*Io）Pc为管子损耗功率（PcIcVce）Po输出功率（po=1/2(Vo2/RL):高功放效率（po/p=） 七、思考题与实验报告2.7.1实验报告内容 1、写明实验目的. 2、画出实验电路原理图并说明实验电路的工作原理。 3、写明实验所用仪器。 4、写明实验项目并实验数据。 2.7.2实验思考题 1、对实验结果进行分析，说明输入信号振幅Vbm、集电极电源电压VCC、集电极负载对谐振功率放大器工作的影响（工作状态，电压、电流波形，功率、效率）。 2、说明功放电路欠压、过压与临界工作状态的特点？3倘若实验结果与理论学习时的结论不一，请分析其可能存在的原因。 4总结由本实验所获得的体会。 实验四集成模拟乘法器的综合应用模拟乘法器是利用晶体管的非线性特性,经过电路上的巧妙设计,在输出中仅保留两路输入信号中由非线性部分产生的信号的乘积项,从而获得良好的乘积特性的集成器件。 在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。 采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件如二极管和三极管要简单的多。 集成模拟乘法器的常见产品有BG 314、F 1595、F 1596、MC 1495、MC 1496、LM 1595、LM1596等。 一、实验目的1了解模拟乘法器（MC1496）的组成结构与工作原理，掌握其调整与特性参数的测量方法。 2掌握利用乘法器实现振幅调制、同步检波、倍频与混频等几种频率变换电路的原理及设计方法。 3学会综合地、系统地应用已学到模拟电子、数字电子与高频电子线路技术的知识，掌握对振幅调制、同步检波、混频和倍频电路的仿真方法，提高独立解决问题的能力。 二、实验仪器1双踪示波器TDS-1002一台2高频信号发生器WY1052一台3计算机与仿真软件 三、实验原理MC1496集成模拟乘法器的内部电路结构和引脚排列如图4.1所示。 V1V21084112V5V6V3V46235V7?R?V8?R?R?14接EE或接地1234567INxREREINxBIOUTx uyu0u0u图4.1MC1496的内部电路及引脚图MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。 其中V 1、V2与V 3、V4组成双差分放大器，V 5、V6组成的单差分放大器用以激励V1V4。 V 7、V8及其偏置电路组成差分放大器V 5、V6的恒流源。 引脚8与10接输入电压，1与4接另一输入电压，输出电压从引脚6与12输出。 引脚2与3外接电阻RE，对差分放大器V 5、V6产生串联电流负反馈，以扩展输入电压的线性动态范围。 引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电时），引脚5外接电阻R5。 用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。 x uyuo uyuXFC1596141312111098EEOUTINyINyMC14960I5I模拟乘法器应用与设计举例法（以MC1496为例） （1）模拟乘法器的基本应用1）载波电平Ux的选择因为载波抑制比与载波输入电平密切相关，小的载波电平不能完全打开晶体管器件，结果信号增益低，载波抑制比亦较差。 而高于最佳的载波电平将产生不必要的载波泄漏，同时也使载波抑制特性恶化。 测试结果表明，当载频为500KHZ时，用60mV(rms)的正弦载波，可获得最佳载波抑制比。 载频为10MHZ时，最佳载波电平约为160mV(rms)。 频率较高时，为了使载波泄漏最小，电路的设计要注意，为了防止载波输入和输出之间的电容耦合，必须采取屏蔽措施，实际应用时，还可在 1、4脚之间接入载波调零电位器。 2）信号电平UY的选择载波泄漏与信号电平无关，因此使用大信号电平工作时，载波抑制可达最大值。 然而，还必须保持信号输入差分放大器工作在线性状态，否则，将产生调制信号的谐波，并作为被抑制载波的寄生边带出现在器件的输出端。 这个条件就规定了输入信号的上限，即要求UyI5Ry式中I5为5脚的电流，当选I5=1mA，Uy=1V(峰值)时，由上式可确定RyUy/I5=1/1X10-3=1K3）偏置电压与电流的确定MC1496可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电，器件的静态工作点由外接元件确定，静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集一基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。 一般情况下，晶体管的基极电流很小，对于图4.1，三对差分放大器的基极电流I 8、I 10、I1和I4可以忽略不计，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。 当器件为单电源工作时，引脚14接地，5脚通过一电阻R5接正电源（+UCC的典型值为+12V），由于I0是I5的镜像电流，所以改变电阻R5可以调节I0的大小，即?5007.0550RVuIICC当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-UEE(一般接-8V)，5脚通过一电阻R5接地，因此，改变R5也可以调节I0的大小，即?500?7.0550RVuIIEE则?I?5007.055VREE当VEE=-8V，I5=1mA时，可算得R5=（8-0.75）/（1X10-3）-500=6.75K取标称电阻，则R5=6.8K根据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取I0I51mA左右。 4）负载电阻RC的选择由于