高频电子电路实验指导书V1.0.doc

高频电子电路实验指导书BUU高频电子电路实验系统实验指导书北京联合大学信息学院2012-11-1 目录高频电子电路实验箱总体介绍- 1 -实验一 高频（单级、两级）小信号（单、双）调谐放大器- 5 -一、实验目的- 5 -二、实验内容- 5 -三、实验仪器- 5 -四、实验基本原理- 5 -五、实验步骤- 7 -六、实验报告- 10 -实验二 场效应管谐振放大器- 11 -一、实验目的- 11 -二、实验内容- 11 -三、实验仪器- 11 -四、实验原理- 11 -实验三 集成选频放大器- 13 -一、实验目的- 13 -二、实验内容- 13 -三、实验仪器- 13 -四、实验原理- 13 -实验四 三极管倍频器- 15 -一、实验目的- 15 -二、实验内容- 15 -三、实验仪器- 15 -四、实验原理- 15 -五、实验步骤- 16 -六、实验报告- 16 -实验五 高频谐振功率放大器- 17 -一、实验目的- 17 -二、实验内容- 17 -三、实验仪器- 17 -四、实验原理- 17 -五、实验步骤- 18 -六、实验报告- 20 -实验六 集成功率放大器- 21 -一、实验目的- 21 -二、实验内容- 21 -三、实验仪器- 21 -四、实验原理- 21 -实验七 宽带功率放大器- 23 -一、实验目的- 23 -二、实验内容- 23 -三、实验仪器- 23 -四、实验原理- 23 -五、实验步骤- 24 -六、实验报告- 24 -实验八 三点式LC振荡器及压控振荡器- 25 -一、实验目的- 25 -二、实验内容- 25 -三、实验仪器- 25 -四、实验原理- 25 -五、实验步骤- 28 -六、实验报告- 29 -实验九 石英晶体振荡器- 30 -一、实验目的- 30 -二、实验内容- 30 -三、实验仪器- 30 -四、实验原理及电路- 30 -五、实验步骤- 31 -六、实验报告- 31 -实验十 RC振荡器- 32 -一、实验目的- 32 -二、实验内容- 32 -三、实验仪器- 32 -四、实验原理- 32 -五、实验步骤- 33 -六、实验报告- 33 -实验十一 集成电路振荡器- 34 -一、实验目的- 34 -二、实验内容- 34 -三、实验仪器- 34 -四、实验原理及电路- 34 -五、实验步骤- 34 -六、实验报告- 35 -实验十二 集电极调幅- 36 -一、实验目的- 36 -二、实验内容- 36 -三、实验仪器- 36 -四、实验原理- 36 -五、实验步骤- 37 -六、实验报告- 38 -实验十三 模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）- 39 -一、实验目的- 39 -二、实验内容- 39 -三、实验仪器- 39 -四、实验原理- 39 -五、实验步骤- 40 -六、实验报告- 43 -实验十四 二极管峰值包络检波- 44 -一、实验目的- 44 -二、实验内容- 44 -三、实验仪器- 44 -四、实验原理- 44 -五、实验步骤- 45 -六、实验报告- 45 -实验十五 同步检波- 46 -一、实验目的- 46 -二、实验内容- 46 -三、实验仪器- 46 -四、实验原理- 46 -五、实验步骤- 46 -六、实验报告- 47 -实验十六 小信号检波- 48 -一、实验目的- 48 -二、实验内容- 48 -三、实验仪器- 48 -四、实验原理- 48 -五、实验步骤- 49 -六、实验报告- 50 -实验十七 变容二极管调频- 51 -一、实验目的- 51 -二、实验内容- 51 -三、实验仪器- 51 -四、实验原理- 51 -五、实验步骤- 52 -六、实验报告- 53 -实验十八 直接调频- 54 -一、实验目的- 54 -二、实验内容- 54 -三、实验仪器- 54 -四、实验原理- 54 -五、实验步骤- 55 -六、实验报告- 56 -实验十九 间接调频（选做）- 57 -一、实验目的- 57 -二、实验内容- 57 -三、实验仪器- 57 -四、实验原理- 57 -五、实验步骤- 58 -六、实验报告- 58 -实验二十 锁相环调频- 59 -一、实验目的- 59 -二、实验内容- 59 -三、实验仪器- 59 -四、实验原理- 59 -五、实验步骤- 60 -六、实验报告- 61 -实验二十一 集成电路调频- 62 -一、实验目的- 62 -二、实验内容- 62 -三、实验仪器- 62 -四、实验原理- 62 -五、实验步骤- 62 -六、实验报告- 63 -实验二十二 锁相环鉴频- 64 -一、实验目的- 64 -二、实验内容- 64 -三、实验仪器- 64 -四、实验原理- 64 -五、实验步骤- 64 -六、实验报告- 65 -实验二十三 脉冲计数式鉴频- 66 -一、实验目的- 66 -二、实验内容- 66 -三、实验仪器- 66 -四、实验原理- 66 -五、实验步骤- 66 -六、实验报告- 67 -实验二十四 乘法器鉴频- 68 -一、实验目的- 68 -二、实验内容- 68 -三、实验仪器- 68 -四、实验原理- 68 -五、实验步骤- 69 -六、实验报告- 69 -实验二十五 相位鉴频器- 70 -一、实验目的- 70 -二、实验内容- 70 -三、实验仪器- 70 -四、实验原理- 70 -五、实验步骤- 71 -六、实验报告- 71 -实验二十六 斜率鉴频器- 72 -一、实验目的- 72 -二、实验内容- 72 -三、实验仪器- 72 -四、实验原理- 72 -五、实验步骤- 72 -六、实验报告- 73 -实验二十七 集成电路鉴频- 74 -一、实验目的- 74 -二、实验内容- 74 -三、实验仪器- 74 -四、实验原理- 74 -五、实验步骤- 75 -六、实验报告- 76 -实验二十八 ASK调制与解调- 77 -一、实验目的- 77 -二、实验内容- 77 -三、实验仪器- 77 -四、实验原理- 77 -五、实验步骤- 78 -六、实验报告- 79 -实验二十九 FSK调制与解调- 80 -一、实验目的- 80 -二、实验内容- 80 -三、实验仪器- 80 -四、实验原理- 80 -五、实验步骤- 81 -六、实验报告- 82 -实验三十 PSK/DPSK调制与解调- 83 -一、实验目的- 83 -二、实验内容- 83 -三、实验仪器- 83 -四、实验原理- 83 -五、实验步骤- 84 -六、实验报告- 85 - 89 -高频电子电路实验箱总体介绍一、概述高频电子电路实验箱的实验内容主要是根据高等教育出版社出版的高频电子线路一书而设计的（作者张肃文），其中还参考了电子线路非线性部分（作者谢嘉奎）、高频电子线路（作者曾兴雯）等教材的部分内容。本实验箱由主机和多个模块组成，共设置了31个硬件实验。实验箱采用“组合式”结构，将实验所需的直流电源、低频信号源（带简易扫频源）设计成一个公共平台。使用前请仔细阅读实验箱主板上的使用注意事项。实验模块以插板的形式插在实验箱主板上，除需调节和拨动的元件外，其它元件均焊接在PCB板的反面。模块正面印有实验电路图，便于学生理解实验原理。反面使用透明保护板，一方面便于学生观察元件，另一方面又可对元件加以保护。二、主板简介主机提供实验所需的直流电源、信号源（带简易扫频源），它们作为实验工具不开设实验内容。各单元使用方法介绍如下：1、直流电源本实验箱提供的直流电源是基于本实验箱实验的需求而设计的。主机提供四路直流电源：12V、5V、12V、5V，共直流地。每路电源都有两个输出端口，分别放置在主板的左上方和右上方。实验时，用实验箱所配置的单相三极电源线，连接220V交流电源和实验箱上侧的电源插座，打开实验箱右侧的船形开关，若正确连接则主板上的电源指示灯点亮。此时，各直流电源端口均有相应的直流电压输出。实验时，应根据模块的位置就近选择所需的直流电源输出端口。2、低频信号源本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需求而设计的。可输出正弦波、三角波和方波信号，频率范围分别为：1Hz10MHz、1Hz1MHz、1Hz1MHz。数码管LED900LED907用于显示输出信号的频率，单位为Hz。LED900LED907依次为10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz、100Hz、10Hz和Hz位。若输出信号频率为Hz级，则LED900LED906不显示。若输出信号频率为10Hz级，则LED900LED905不显示。输出信号频率为其它情况时以此类推。本低频信号源带简易扫频源的功能，可产生扫频信号用于定性检测外部网络的频率特性，共有两个扫频频段，分别为10KHz100KHz和100KHz1MHz。Vout为正弦波、三角波、方波和扫频信号的输出端口，Vi和Vo分别为扫频源的检波输入端和检波输出端。将Vout处扫频信号接到外部网络的输入端，再将外部网络的输出与Vi连接，就可用示波器在Vo处定性观察外部网络的频率特性曲线。低频信号源的使用方法介绍如下：（1）开机接通主机电源，按下开关Power1和Power2，则低频信号源的电源指示灯D100和D101亮。数码管LED900LED903不显示，LED904LED907分别显示1、0、0、0，即开机默认输出1KHz的正弦波信号。（2）波形选择按键TYPE用于改变输出信号的波形，在正弦波输出情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为三角波；在三角波输出情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为方波；在方波输出的情况下，按一次TYPE键，则输出信号变为正弦波。依此顺序按动TYPE键，则循环输出这三种波形。（3）频率选择按键RIGHT和LEFT用于选择当前需修改位，开机默认当前修改位为KHz位（LED904）。在非扫频输出的状态下，按一次RIGHT键则修改位右移一位；按一次LEFT键则修改位左移一位。被选中的当前修改位会闪烁显示。按键UP和DOWN用于修改当前修改位的数值。在选中当前修改位的情况下，按一次UP键，则当前修改位的数值加1；按一次DOWN键，则当前修改位的数值减1。当当前修改位的数值为所需的数值时，按下ENTER键确定操作，当前修改位会停止闪烁，则Vout处输出所需频率的信号。在当前修改位的数值为9的情况下，按一次UP键，则当前修改位数值为0，其左边显示数值加1且当前修改位不变。如在显示频率为1999Hz且当前修改位为10Hz位时，按一次UP键，则显示频率变为2009Hz且当前修改位仍为10Hz位。在当前修改位的数值为1，且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值不为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位自动右移一位且原当前修改位不显示。如在显示频率为1100Hz且当前修改位为KHz位时，按一次DOWN键，则显示频率变为100Hz且当前修改位为100Hz位。在当前修改位的数值为1，且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位自动右移一位（且该位数值变为9）且原当前修改位不显示。如在显示频率为1000Hz且当前修改位为KHz位时，按一次DOWN键，则显示频率变为900且当前修改位为100Hz位。在当前修改位的数值为0的情况下，按一次DOWN键，则当前修改位的数值变为9且当前修改位左边显示的数值减1。如在显示频率为100Hz且当前修改位为Hz时，按一次DOWN键，则显示频率变为99Hz且当前修改位不变。（4）幅度调节双刀三掷开关U70用于选择输出信号幅度的衰减量，U70拨到最上端、中间和最下端时，衰减量分别为0dB、20dB和40dB。即U70用于输出信号幅度的粗调。“幅度调节”电位器用于对输出信号的幅度进行细调，当衰减量为0dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为1.5V15V；当衰减量为20dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为150mV1.5V；当衰减量为40dB时，调节“幅度调节”电位器，则输出信号的峰峰值范围为80mV150mV。说明：当输出信号的峰峰值较小时，由于噪声干扰相对较大，输出信号波形会有抖动，属于正常现象。（5）占空比调节在输出信号为方波的情况下，调节“占空比调节”电位器可改变方波的占空比。说明：严格地说，方波是指占空比为50的矩形波，当占空比不为50时，只能称为矩形波。本实验指导书此处不做区别。（6）直流电平调节在任意波形输出或扫频输出的情况下，调节“电平调节”电位器，可改变输出信号的直流量。（7）扫频输出在点频输出的情况下，按一次SWEEP键，则Vout输出10KHz100KHz的扫频信号；连续按两次SWEEP键，则Vout输出100KHz1MHz的扫频信号；连续按三次SWEEP键，则回到输出扫频前的状态。（8）复位在通电后的任意情况下，按下RESET键，则信号源复位，恢复到输出1KHz正弦波信号的状态。三、模块介绍基本模块：1、小信号放大器模块：（1）实验一 高频小信号调谐放大器（单级单调谐、单级双调谐、两级单调谐、两级双调谐）（2）实验二 场效应管谐振放大器（3）实验三 集成选频放大器（4）实验四 三极管倍频器2、高频功率放大器模块：（1）实验五 高频谐振功率放大器（2）实验六 集成高频功率放大器（3）实验七 宽带功率放大器（4）实验十二 集电极调幅3、正弦波振荡器模块：（1）实验八 三点式LC振荡器及压控振荡器（2）实验九 石英晶体振荡器（3）实验十 RC振荡器（4）实验十一 集成电路振荡器（5）实验十七 变容二极管调频4、幅度调制与解调模块：（1）实验十三 乘法器调幅（AM、DSB、SSB）（2）实验十四 二极管峰值包络检波（3）实验十五 同步检波（4）实验十六 小信号检波5、角度调制模块：（1）实验十八 直接调频（2）实验十九 间接调频（选做）（3）实验二十 锁相环调频（4）实验二十一 集成调频电路6、角度解调模块：（1）实验二十二 锁相环鉴频（2）实验二十三 脉冲计数式鉴频（3）实验二十四 乘法器鉴频（4）实验二十五 相位鉴频器（5）实验二十六 斜率鉴频器（6）实验二十七 集成鉴频电路7、高频DDS函数发生模块：扩展模块：1、面包板模块：可与综合模块、选频网络模块、角度调制模块等相结合用于二次开发实验的调试和设计。2、数字调制与解调模块：（1）实验二十八 ASK调制与解调（2）实验二十九 FSK调制与解调（3）实验三十 PSK/DPSK调制与解调电路实验一 高频（单级、两级）小信号（单、双）调谐放大器一、实验目的1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理；2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。二、实验内容1、测量各放大器的电压增益；2、测量放大器的通频带与矩形系数（选做）；3、测试放大器的频率特性曲线（选做）。三、实验仪器1、BT-3扫频仪（选做） 一台 2、20MHz示波器 一台3、数字式万用表 一块4、调试工具 一套四、实验基本原理1、单级单调谐放大器图11 单级单调谐放大器实验原理图实验原理图如图11所示，本实验的输入信号（10.7MHz）由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器或高频信号源提供。信号从TP5处输入，从TP10处输出。调节电位器W3可改变三极管Q2的静态工作点，调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。2、单级双调谐放大器图12 单级双调谐放大器实验原理图实验原理图如图12所示，单级双调谐放大器和单级单调谐放大器共用了一部分元器件。两个谐振回路通过电容C20（1nF）或C21（10 nF）耦合，若选择C20为耦合电容，则TP7接TP11；若选择C21为耦合电容，则TP7接TP12。3、双级单调谐放大器图13 双级单调谐放大器实验原理图实验原理图如图13所示，若TP5处输入信号的峰峰值为几百毫伏，经过第一级放大器后可达几伏，此信号幅度远远超过了第二级放大器的动态范围，从而使第二级放大器无法发挥放大的作用。同时由于输入信号不可避免地存在谐波成分，经过第一级谐振放大器后，由于谐振回路频率特性的非理想性，放大器也会对残留的谐波成分进行放大。所以在第一级与第二级放大器之间又加了一个陶瓷滤波器（FL3），一方面滤除放大的谐波成分，另一方面使第二级放大器输入信号的幅度满足要求。实验时若采用外置专用函数信号发生器，调节第一级放大器输入信号的幅度，使第一级放大器输出信号的幅度满足第二级放大器的输入要求，则第一级与第二级放大器之间可不用再经过FL3。4、双级双调谐放大器图14 双级双调谐放大器实验原理图实验原理图如图14所示，第一级放大器两谐振回路的耦合电容（C20、C21）可选，第二级放大器两谐振回路的耦合电容不可选（固定为C26，1nF），两级放大器之间是否接FL3及相应原因与两级单调谐放大器相同。五、实验步骤1、计算选频回路的谐振频率范围若谐振回路的电感量L=1.8uH2.4uH，回路总电容C=105 pF125pF（分布电容包括在内），根据公式计算谐振回路谐振频率的范围。2、单级单调谐放大器（1）连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板12V接模块12V。TP9接地，TP8接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。（2）静态工作点调节K5向左拨（即关闭电路电源），TP5接地，然后K5向右拨。用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压为5V。说明：本实验箱的所有实验，改接线的操作均要在断电的情况下进行，以后关于断电改接线的操作步骤不再重复说明。（3）测量放大器电压增益去掉TP5与地的连线，由正弦波振荡器模块或高频信号源提供输入信号Vi。1）输入信号Vi由正弦波振荡器模块提供，参考实验九产生10.7MHz的正弦波信号Vi，操作步骤如下：在主板上正确插好正弦波振荡器模块，该模块开关K1、K9、K10、K11、K12向左拨， K2、K3、K5、K7、K8向下拨，K4、K6向上拨。主板GND接该模块GND，主板12V接该模块12V，检查连线正确无误后，开关K1向右拨。若正确连接，则该模块上的电源指示灯LED1亮。用示波器在正弦波振荡器模块的TP5处测量，输出信号应为正弦波，频率为10.7MHz。调节该模块的W2可改变TT1处信号的幅度（注意W2不要调到两个最底端）。此信号即为本实验的输入信号Vi，从TP5处引出。正弦波振荡器模块的TP5接小信号放大器模块的TP5，调节正弦波振荡器模块的W2使小信号放大器模块TP5处信号Vi的峰峰值Vip-p为400mV左右。用示波器在小信号放大器模块的TP10处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TP10处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表11。2）输入信号Vi由高频信号源提供，参考高频信号源的使用方法，用高频信号源产生频率为10.7MHz，峰峰值约400mV的正弦信号，将此信号输入到小信号放大器模块的TP5。用示波器在小信号放大器模块的TP10处观察，调节小信号放大器模块的T2、CC2，适当调节该模块的W3，使TP10处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表11。表11Vip-p（V）Vop-p（V）电压放大倍数（4）测量放大器的通频带、矩形系数（选做）放大器通频带的测量方法有两种：扫频法和逐点法。扫频法即用BT-3扫频仪直接测试。使用BT-3扫频仪测试时，扫频仪的输出接放大器的输入，放大器的输出接扫频仪检波头的输入，检波头的输出接扫频仪的输入。在扫频仪上观察并记录放大器的频率特性曲线，从曲线上读取并记录放大器的通频带。注意：扫频仪的输出不要太大以免超过放大器的动态范围，检波头的方向不要接反。逐点法即用外置专用信号源做扫频源，用信号源输出幅度相同频率逐步变化的信号作为放大器的输入，逐点记录相应输出信号的大小，然后描绘出放大器的频率特性曲线，在频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽或0.01处的带宽。则矩形系数，其中为放大器的通频带。3、单级双调谐放大器（1）连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板12V接模块12V。TP6接TP13，TP7接TP11（选择C20为耦合电容），TP14接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。（2）静态工作点调节TP5接地，用万用表测Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。（3）测量放大器电压增益去掉TP5与地的连线，参考实验步骤2（3），产生10.7MHz的输入信号Vi（Vip-p约400mV）。将Vi输入到小信号放大器模块的TP5处。用示波器在小信号放大器模块的TP10处观察，调节该模块的T2、T3、CC2、CC3，并适当调节该模块的W3，使TP10处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表12。表12Vip-p（V）Vop-p（V）电压放大倍数注意：不要用示波器探头直接在耦合电容（C20、C21）的两侧测量，因为示波器探头的输入电容会影响谐振回路的特性。4、双级单调谐放大器（1）连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板12V接模块12V。TP9接地，TP17接TP6，TP20接地，TP19接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。（2）静态工作点调节TP5接地，用万用表测Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。TP16接地，用万用表测Q3发射极对地的直流电压，调节W4使此电压约为5V。（3）测量放大器电压增益去掉TP5与地及TP16与地的连线，TP8接TP15。参考实验步骤2（3），产生10.7MHz的输入信号Vi1（Vi1p-p约400mV）。将Vi1输入到小信号放大器模块的TP5处。用示波器在TP8处测量，调节T2、CC2，使TP8处信号Vo1的峰峰值Vo1p-p约为4V。用示波器在TP10处测量，调节T4、CC4，并适当调节该模块的W3、W4，使TP10处信号最大不失真，记录此时输出信号Vo2的峰峰值Vo2p-p。用示波器在TP16处测量第二级放大器输入信号Vi2的峰峰值Vi2p-p，记录各数据，填表13。表13Vi1p-p（V）Vi2p-p（V）Vo1 p-p（V）Vo2 p-p（V）两级放大器电压放大倍数5、双级双调谐放大器（1）连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块， K1、K2、K3、K5向左拨，主板GND接模块GND，主板12V接模块12V。TP6接TP13，TP17接TP22，TP17接TP6，TP7接TP11， TP18接TP21，TP23接TP10。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。（2）静态工作点调节TP5接地，用万用表测Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。TP16接地，用万用表测Q3发射极对地的直流电压，调节W4使此电压约为5V。（3）测量放大器电压增益去掉TP5与地及TP16与地的连线，TP14接TP15。参考实验步骤2（3），产生10.7MHz的输入信号Vi1（Vi1p-p约200mV）。将Vi1输入到小信号放大器模块的TP5处。用示波器在小信号放大器模块的TP14处测量，调节T2、T3、CC2、CC3使TP14处信号Vo1的峰峰值Vo1p-p约为4V。用示波器在TP10处测量，调节T4、T5、CC4、CC5，并适当调节该模块的W3、W4，使TT2处信号最大不失真，记录此时Vo2的峰峰值Vo2p-p。用示波器在小信号放大器模块的TP16处测量第二级放大器输入信号Vi2的峰峰值Vi2p-p，记录各数据，填表14。表14Vi1p-p（V）Vi2p-p（V）Vo1p-p（V）Vo2p-p（V）两级放大器电压放大倍数注意：两级双调谐放大器的各中周不要调节的太深，因为中周的变化会改变放大器的输入输出阻抗，从而使放大器与信号源之间不匹配，进而使放大器的输入波形失真。同时，为了获得最佳的实验效果可以适当调节输入信号的幅度和各三极管的静态工作点。六、实验报告1、按步实验并完成表11、12、13、14。2、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些？实验二 场效应管谐振放大器一、实验目的1、了解双栅场效应管放大器的工作原理；2、了解场效应管调谐放大器与三极管放大器的优缺点。二、实验内容1、观察场效应管调谐放大器的输出波形；2、测量场效应管放大器的电压增益。三、实验仪器1、20MHz示波器 一台2、调试工具 一套四、实验原理场效应管具有输入阻抗高、动态范围大、噪声小、线性好、辐射能力强等优点，在分立元件的高频放大器在中有取代晶体管的趋势。特别是双栅场效应管高频放大器在彩色电视机的高频调谐器、无线车载接收机和无线电话接收机中得到了较为广泛得应用。本实验得电路原理图如图21所示。图21 场效应管调谐放大器实验原理图图中，Q1为双栅场效应管，D1、D2用于限幅，以免场效应管损坏。信号从TP1输入，输出信号在TT1处测量。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨。主板GND接模块GND，主板12V接模块+12V。检查连线正确无误后打开实验左侧的船形开关，K1向右拨，若正确连接则模块上的电源指示灯LED1亮。2、输入信号放大器的输入信号可由正弦波振荡器模块提供，也可由高频信号源提供。参考实验一实验步骤2（3），用正弦波振荡器模块或高频信号源产生10.7MHz的正弦波信号，将此信号输入到TP1，调节此信号的幅度，使TP1处信号Vi的峰峰值Vip-p约为300mV。3、观察放大器输出波形并测量放大器电压增益用示波器在TP31处观察放大器的输出波形，调节T1、CC1使TP31处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。记录各数据，填表21。表21Vip-p（V）Vop-p（V）电压放大倍数六、实验报告1、按步实验并完成表21。2、讨论场效应管调谐放大器与晶体管放大器的优缺点。实验三 集成选频放大器一、实验目的1、熟悉集成放大器的内部工作原理；2、熟悉陶瓷滤波器的选频特性。二、实验内容1、测量集成选频放大器的电压增益；2、测量集成选频放大器的通频带与矩形系数（选做）。三、实验仪器1、BT-3频率特性测试仪（选项） 一台 2、20MHz示波器 一台3、数字万用表 一块4、调试工具 一套四、实验原理集成选频放大器的实验原理图如图31所示。其中FL1为10.7MHz的陶瓷滤波器，U1为中频放大器。实验时，10.7MHz的信号从TP2处输入，在TP30处测量和观察输出信号。图31 集成选频放大器实验原理图五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨。主板GND接模块GND，主板5V接模块5V，主板5V接模块5V。检查连线正确无误后打开实验左侧的船形开关，K2、K3向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED2、LED3亮。2、输入信号放大器的输入信号可由正弦波振荡器模块提供，也可由高频信号源提供。参考实验一实验步骤2（3）或高频信号源的使用方法，用正弦波振荡器模块或高频信号源产生10.7MHz的正弦波信号，将此信号输入到TP2，调节输入信号的幅度，使TP3处信号Vi的峰峰值Vip-p约为400mV。3、观察放大器输出波形并测量放大器电压增益用示波器在TP30处观察放大器的输出波形Vo并记录Vo的峰峰值Vop-p，若输出信号失真则减小输入信号的幅度，填表31。表31Vip-p（mV）Vop-p（mV）电压放大倍数4、测量集成选频放大器的通频带和矩形系数（选做）放大器通频带的测量方法有两种：扫频法和逐点法。扫频法即用BT-3扫频仪直接测试。使用BT-3扫频仪测试时，扫频仪的输出接放大器的输入，放大器的输出接扫频仪检波头的输入，检波头的输出接扫频仪的输入。在扫频仪上观察并记录放大器的频率特性曲线，从曲线上读取并记录放大器的通频带。注意：扫频仪的输出不要太大以免超过放大器的动态范围，检波头的方向不要接反。逐点法即用外置专用信号源做扫频源，用信号源输出幅度相同频率逐步变化的信号作为放大器的输入，逐点记录相应输出信号的大小，然后描绘出放大器的频率特性曲线，在频率特性曲线上读取并记录放大器的通频带。在放大器的频率特性曲线上读取相对放大倍数下降为0.1 处的带宽或0.01处的带宽。则矩形系数，其中为放大器的通频带。六、实验报告1、按步实验并完成表3-1。2、集成选频放大器由哪些部分组成？各部分分别起什么作用？实验四 三极管倍频器一、实验目的1、理解三极管的非线性特性；2、理解三极管倍频器的工作原理。二、实验内容观察倍频器输出信号频率与输入信号频率的关系。三、实验仪器1、20MHz示波器 一台2、数字万用表 一块3、调试工具 一套四、实验原理设（频率为）为输入信号电压，将输入到非线性器件，若非线性器件的伏安特性用幂级数近似，则在静态工作点电压VQ上展开的台劳级数为 （41）式中，是各次方项的系数，它们与静态工作点电压VQ有关。由式41可见，当非线性器件输入一个电压信号时，器件的响应电流中存在着这个电压的平方项，即存在的二倍频成分。选择平方律特性好的非线性器件，并在后级加入选频网络（谐振频率为），就可实现二倍频的功能。场效应管和晶体三极管组成的谐振放大器就是由非线性器件（场效应管、三极管）和选频网络组成的，因此可实现倍频的功能。实验原理图如图41所示。输入信号为5.35MHz，选频网络的中心频率为10.7MHz，故能实现二倍频。 图41 三极管倍频器五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好小信号放大器模块，开关K1、K2、K3、K5向左拨。主板GND接模块GND，主板+12V接模块+12V，TP9接地，TP8接TP10，TP10接TP15。检查连线正确无误后打开实验箱右侧的船形开关，K5向右拨，若正确连接，则模块上的电源指示灯LED4亮。2、静态工作点调节TP5接地，用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压，调节W3使此电压约为5V。3、输入信号去掉TP5与地的连线。参考低频信号源的使用方法，用低频信号源产生频率f15.35MHz，峰峰值约500mV的正弦波信号，将此信号输入到TP5。4、观察倍频器的输出波形用示波器在TP16处测量，调节T2、CC2，适当调节W3及输入信号的幅度，使TP16处信号最大不失真。记录TP16处信号的频率f2，填表41。表41f1（MHz）f2（MHz）f1与f2的关系六、实验报告按步实验并完成表41。实验五 高频谐振功率放大器一、实验目的1、掌握丙类谐振功率放大器的基本工作原理；2、掌握丙类谐振功率放大器的负载特性和振幅特性； 3、掌握丙类谐振功率放大器集电极效率的计算方法。二、实验内容1、观察丙类谐振功率放大器的输出波形； 2、观察丙类谐振功率放大器的负载特性和振幅特性；3、测量丙类谐振功率放大器的集电极效率。三、实验仪器1、20MHz示波器 一台2、数字万用表 一块3、调试工具 一套四、实验原理高频谐振功率放大器的实验原理图如图51所示。图51 高频谐振功率放大器实验原理图图中，Q1工作在甲类，Q2工作在丙类。TP1为输入信号接口，TP15为丙类功率放大器工作状态特测试点，TP2是为测量丙类功率放大器的效率而留出的接口，TP4为功放的输出接口，TP5是为集电极调幅实验留出的调制信号输入接口。实验时，TP2接12V，以便观察丙类功放的振幅特性；TP2接5V，以便观察丙类功放的负载特性。五、实验步骤1、连接实验电路在主板上正确插好高频功率放大器模块。开关K1、K5、K6向左拨，K2、K3向下拨，K4向上拨，主板GND接模块GND，主板12V接模块12V，TP2接12V。检查连线正确无误后，打开实验箱右侧的船形开关，K1向右拨。若正确连接，则模块上的电源指示灯LED1亮。2、静态工作点调节TP1接地，用万用表测量三极管Q1发射极对地的直流电压，调节W1使此电压约为1.8V。3、输入信号（1）去掉TP1与地的连线，本实验的输入信号由高频信号源或正弦波振荡器模块提供。参考高频信号源的使用方法或实验一实验步骤2（3），产生频率为10.7MHz，峰峰值约500mV的正弦信号。（2）将10.7MHz的信号输入到高频功率放大器模块的TP1。4、测量功放的电压增益用示波器在高频功率放大器模块的TP4处测量，调节高频功率放大器模块的T1、T2，适当调节W1，使TP4处信号Vo最大不失真。记录Vo的峰峰值Vop-p，计算功放的电压增益，填表51。表51Vip-p（V）Vop-p（V）电压放大倍数5、测量丙类功放的集电极效率C（1）用万用表测TP2对地的直流电压VCC，填表52。（2）断开TP2与+12V的连线，将万用表打到测直流电流档，万用表红表笔接12V插孔，黑表笔接TP2。（3）TP1输入10.7MHz，峰峰值约500mV的正弦波信号Vi，K4向上拨，K2、K3向下拨，即连接负载R9（R91K）。（4）用示波器在TP4处测量，调节T1、T2，适当调节W1，使TP4处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。（5）适当调节TP1处信号Vi的幅度，使TP4处信号Vo峰峰值Vop-p最大。记录下此时的Vop-p以及TP2和TP3之间的电流量ICC（读万用表），填表52。（6）由PS=VCCICC计算出电源的直流功率PS，由计算出负载功率，设中周T2的损耗率为50，由计算出丙类功放的集电极效率。填表52。表52VCC（V）ICC（A）PS（W）Vop-p（V）Po（W）C注意：由于三极管发热、谐振回路中线圈和电容的损耗以及功放的工作状态等原因，使得实际应用电路中丙类功放的效率并没有教材中所说的那样高，一般最多为5060。6、观察丙类功放的负载特性（1）断开万用表红黑表笔与TP2和12V插孔的连线，TP2接主板5V。（2）TP1处输入峰峰值约500mV，频率为10.7MHz的正弦波。（3）用示波器在TT1处观察，适当调节T1、T2，使TP15处出现如图52所示的下凹波形，即丙类功放工作在过压状态（注意：下凹不要调的太深）。（4）K3向上拨，K2、K4向下拨；K2向上拨，K3、K4向下拨时，分别用示波器在TP15处观察，可观察到TP15处波形逐渐由图52向图53变化。即负载逐渐变小时，功放的工作状态由过压临界欠压变化。图52 过压状态时TP15处的波形图53 欠压状态时TP15处的波形说明1：若K4向上拨，K2、K3向下拨时，无论怎样调节T1、T2都不能使TP15处出现下凹的波形，则适当增加TP1处输入信号的幅度。若K2向下拨，K3、K4向上拨时，无论怎样调节T1、T2，TP15处的信号始终有下凹，则适当减小TP1处输入信号的幅度。整个调试过程要耐心仔细，反复多次，直至达到最好的实验效果。说明2：由于TP1处输入信号谐波分量和丙类功放集电极输出波形中谐波分量的影响，使过压状态时TP15处下凹波形并不能完全对称。另外，实际实验所得下凹波形的下半部分也不是完全光滑的“正弦波”，而是如图54和55所示的波形。 图54 实际过压状态时TP15处的波形图54 实际欠压状态时TP15处的波形7、观察丙类功放的振幅特性（1）去掉TP2与5V的连线，TP2接12V，K4向上拨，K2、K3向下拨。（2）TP1处输入峰峰值约300mV，频率为10.7MHz的正弦波信号。（3）用示波器在TP15处观察，调节T1、T2使TP15处波形如图53所示，即功放工作在欠压状态。（4）调节T1，使Q2基极信号的幅度逐渐增大，用示波器观察TP15处信号波形的变化情况。六、实验报告按步实验并完成表51和表52。实验六 集成功率放大器一、实验目的1、熟悉集成功率放大器的工作条件和相关参数。二、实验内容1、观察集成功率放大器的输出波形； 2、测量集成功率放大器的电压增益。三、实验仪器1、20MHz示波器 一台2、调试工具 一套四、实验原理集成功率放大器的实验原理图如图61所示。图61 集成功率放大器实验原理图本实验的输入信号由高频信号源或正弦波振荡器模块提供。由于石英晶体振荡器的输出中不可避免地存在多次谐波分量，故在集成功率放大器的输入端口前加了一个10.7MHz的陶瓷滤波器FL1，以滤除输入信号中的谐波成分，避免输出信号波形失真。 五、实验步