高频电子技术任务3-调幅接收机中放电路制作课件

1、知识链接一小信号谐振放大器 仿真目的 4.了解高频小信号放大器动态范围的测试方法。 1.掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。 3.掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、计算与测试方法。 2.了解三极管的高频等效电路及谐振放大器的等效电路。高频小信号谐振放大器：输入信号频率465kHz，振幅10mV。经用万用表测量实际输入电压为7.071mV，输出电压为1.087V，放大倍数约为153。如图3-1所示为单调谐回路谐振放大器电路图、图3-2所示为单调谐回路谐振放大器幅频特性图、图3-3所示为单调谐回路谐振放大器波形图。知识链接一小信号谐振放大器 仿真电路图3-1 单调谐回路谐振放大器电路图

2、知识链接一小信号谐振放大器 绘制电路图3-2 单调谐回路谐振放大器幅频特性图知识链接一小信号谐振放大器图3-3 单调谐回路谐振放大器波形图 知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器 测试内容3.改变电容C3的大小，通过示波器（XSC1）观察输出信号幅度的变化。2改变电阻R4的大小，通过波特图示仪（XBP1）观察频带宽度的变化。1测试放大器的静态工作点，判断三极管的工作状态。知识链接一小信号谐振放大器 仿真目的二仿真电路 图3-4 双调谐回路谐振放大器电路图知识链接一小信号谐振放大器图3-5 双调谐回路谐振放大器幅频特性图。 知识链接一小信号谐振放大器图3-6 双调谐回路谐振放大器波

3、形图知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器 测试内容测试晶体管的静态工作点。并与理论计算值比较。调整放大器的谐振回路C2、C4、L1、L2，使其谐振在输入信号的频率上。测量电压增益，测量放大器通频带，测量放大器选择性。LC谐振回路小信号放大器由放大器件和LC谐振回路组成。放大器件可采用单管、双管组合电路和集成放大电路等。谐振回路可以是单谐振回路或双耦合谐振回路。单调谐回路放大器一般是采用LC并联谐振回路作为负载的放大器。它是分析高频小信号调谐放大器的基础。作为放大器核心部件的晶体管，因工作频率很高，且工作在窄带，因此，可用高频Y参数等效电路来分析。调谐回路是并接在晶体管输出端的，

4、用导纳进行分析比较方便。知识链接一小信号谐振放大器晶体管高频等效电路与低频等效电路是不同的。低频应用时，其电容效应往往可以忽略，因而等效电路中可以不考虑电容；高频应用时，电容效应不容忽视，必须加以考虑。晶体管高频等效电路的建立有两种方法：一是根据晶体管内部发生的物理过程拟定模型而建立的物理参数等效电路，如常用的晶体管混合型参数等效电路；另一种是把晶体管视作其有多个端子的“黑箱”，先从外部端子列出电流和电压的方程，然后拟定满足方程的网络模型而建立的网络参数等效电路，如H，Y，Z和G参数等效电路。分析高频小信号调谐放大器的性能时，一般常用高频Y参数等效电路来代替晶体管进行电路分析。知识链接一小信号

5、谐振放大器 一晶体管高频Y参数等效电路Y参数具有导纳量纲，是导纳参数。因为高频放大器的调谐回路以及下一级负载大都与晶体管并联，因此用Y参数计算比较方便。把晶体管视为二端口网络，如图3-7所示，列出二端口网络的Y参数方程如下：知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器根据Y参数的定义，可以实际测量放大器的Y参数。晶体管手册一般都给出了高频三极管在一定测试条件下的Y参数。由Y参数方程可画出其等效电路如图3-8所示。图3-8 共射晶体管Y参数等效电路 知识链接一小信号谐振放大器 1工作原理知识链接一小信号谐振放大器 二单调谐回路谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器

6、（a）电路 （b）交流通路图3-9 单调谐放大器知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器图3-10 单调谐放大电路小信号电路模型知识链接一小信号谐振放大器当输入信号频率不等于谐振回路谐振频率f0时，回路失谐，输出电压下降，故电压增益下降.由于在谐振频率f0附近很窄的频率范围内晶体管的放大特性随频率变化不大，因此，单调谐放大器的增益频率特性决定于LC并联谐振回路的频率特性，由式（3-4）可得到放大器的增益频率特性为 (3-5) 知识链接一小信号谐振放大器式中，Qe为LC并联谐振回路考虑到负载及晶体管参数影响后的有载品质因数，为回路的绝对失调量。根据式（3-5）作出单调谐放大器的增益频

7、率特性曲线，如图3-11所示。可见，此图与图2-12相似。图3-11 单调谐放大器增益频率特性曲线知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器 2单调谐放大器稳定性的提高由于晶体管集电极和基极之间存在结电容，其值虽然很小（只有几个皮法），但高频工作时仍能使放大器输出和输入之间形成反馈通路（称为内反馈），再加谐振放大器中谐振回路阻抗的大小及性质随频率变化剧烈，使得内反馈也随频率而剧烈变化，致使谐振放大器工作不稳定。一般情况下，内反馈会使谐振放大器的增益频率特性曲线变形，增益、通频带和选择性发生变化，严重时反馈在某个频率上满足自激条件，放大器将产生自激振荡，破坏放大器的正常工作。谐振放大器

8、工作频率越高，谐振回路有载品质因数越高（即谐振增益越高），放大器的工作就越不稳定。知识链接一小信号谐振放大器 为了提高放大器的稳定性，通常从两个方面着手。一是从晶体管本身想办法，减小其反向传输导纳值。的大小主要取决于结电容，所以制作晶体管时应尽量使其减小，使反馈容抗增大，反馈作用减弱。二是从电路上设法消除晶体管的反向作用，使它单向化。具体方法有中和法与失配法。 （1）中和法是在晶体管的输出端与输入端之间引入一个附加的外部反馈电路（中和电路），以抵消晶体管内部参数的反馈作用。由于的实部（反馈电导）通常很小，可以忽略，因此常常只用一个电容来抵消的虚部（反馈电容）的影响，就可达到中和的目的。为了使通

9、过的外部电流和通过的内部反馈电流相位相差180，从而能互相抵消，通常在晶体管输出端添加一个反相的耦合变压器。图3-12（a）所示为收音机中常用的中和电路，图3-12（b）是其交流等效电路。 知识链接一小信号谐振放大器图3-12 放大器的中和电路知识链接一小信号谐振放大器为了直观，将晶体管内部电容画在了晶体管外部。由于是随频率而变化的，因此固定的中和电容只能在某一个频率点起到完全中和的作用，对其它频率只能有部分中和作用，又因为是一个复数，中和电路应该是一个由电阻和电容组成的电路，所以这给调试增加了困难。另外，如果再考虑到分布参数的作用和温度变化等因素的影响，中和电路的效果是很有限的。（2）失配法

10、是为了减小内反馈的影响，提高谐振放大器工作稳定性的另一种方法。常采用共射一共基两管组合电路构成谐振放大器，其交流通路如图3-13所示。图中，V1接成共射组态，V2接成共基组态，由于共基组态输入阻抗很小，使得放大器输出电路通过内反馈对输入端的影响很小，故放大器的稳定性得到很大提高。知识链接一小信号谐振放大器图3-13 共射共基组合电路谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器 3集成谐振放大器电路识读知识链接一小信号谐振放大器图3-14 单片集成电路谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器1同步调谐放大器如果单级调谐放大器的增益不能满足要求。可采用多级单调谐放大器级联。若每级谐振回路均调谐在同一频率上，称

11、为同步调谐；若各级谐振回路调谐在不同频率上，则称为参差调谐。图3-15 多级同步调谐放大器增益幅频特性曲线知识链接一小信号谐振放大器 三多级单谐振回路谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器知识链接一小信号谐振放大器 2双参差调谐放大器为了克服多级单调谐放大电路随着级数增加通频带越来越窄的缺陷，可以采用参差调谐的方式，即将级联的单调谐放大电路每一级的谐振频率参差错开，分别调整到约高于和约低于中心频率上。这种电路称为参差调谐放大电路。常用的有双参差调谐与三参差调谐。如果将超外差调幅接收机三个中周依次调谐在465 kHz、462 kHz、468 kHz，就组成了典型的三参差调谐放大电路。 图3-16

12、双参差调谐放大电路知识链接一小信号谐振放大器3双调谐放大电路为了改善单调谐电路的频率特性，还可以采用双调谐放大电路。 双调谐放大电路的特点是用两个彼此耦合的单谐振回路作为放大器的选频回路，两个谐振回路的谐振频率都调谐在中心频率上。图3-17 双调谐回路知识链接一小信号谐振放大器改变或者耦合电容C就可以改变两个单调谐回路之间的耦合程度。通常用耦合系数k来表征耦合程度，其定义为：耦合元件电抗的绝对值与初、次级回路中同性质元件电抗值的几何中项之比。k是无量纲的常数，它对双调谐放大电路的频率特性有着直接的影响。互感耦合双调谐回路的耦合系数为 （3-10）电容耦合双调谐回路的耦合系数为 （3-11）知识

13、链接一小信号谐振放大器随着电子技术的发展，在小信号选频放大器中越来越多地采用集成宽带放大器和集中选频滤波器组成的集中选频放大器，但它们只适用于固定频率的选频放大器。其中，集中选频滤波器具有接近理想矩形的幅频特性。常用的集中选频滤波器有石英晶体滤波器、陶瓷滤波器以及声表面波滤波器。这些滤波器都可以作为部件由专业工厂生产。下面先讨论集中选频滤波器，然后介绍集中选频放大器。知识链接二集中选频放大器 1陶瓷滤波器陶瓷滤波器是由锆钛酸铅陶瓷材料制成的。把这种陶瓷材料制成片状，两面涂银作为电极，经过直流高压极化后就具有压电效应。所谓压电效应，就是指当陶瓷片发生机械变形时，例如拉伸或压缩，它的表面就会出现电

14、荷，两极间产生电压；而当陶瓷片两电极加上电压时，它就会产生伸长或压缩的机械变形。这种材料和其他弹性体一样，存在着固有振动频率。当固有振动频率与外加信号频率相同时，由于压电效应陶瓷片产生谐振，这时机械振动的幅度最大，相应地陶瓷片表面上产生电荷景的变化也最大，因而外电路中的电流也最大。压电陶瓷片的厚度、半径等尺寸不同时，其等效电路参数也就不同 。知识链接二集中选频放大器 一集中选频滤波器从等效电路可见，陶瓷片具有两个谐振频率，一个是串联谐振频率 （3-12）另一个是并联谐振频率 （3-13）知识链接二集中选频放大器图3-18 压电陶瓷片的等效电路和电路符号 图3-19 陶瓷片的阻抗频率特性 在串联

15、谐振频率时，陶瓷片的等效阻抗最小（20），并联谐振频率时，陶瓷片的等效阻抗最大，其阻抗频率特性如图3-19所示。知识链接二集中选频放大器知识链接二集中选频放大器 若将不同频率的压电陶瓷片进行适当的组合连接，如图3-20所示，就可以构成四端陶瓷滤波器。陶瓷片的品质因数比一般回路的品质因数高，各陶瓷片的串并联谐振频率配置得当，四端陶瓷滤波器可以获得接近矩形的幅频特性。图3-20（a）由两个陶瓷片组成，图3-20（b）由9个陶瓷片组成，图3-20（c）是四端陶瓷滤波器的电路符号。 图3-20 四端陶瓷滤波器知识链接二集中选频放大器2声表面波滤波器声表面波滤波器具有体积小、重量轻、性能稳定、工作频率高

16、（几兆赫至几吉赫）、通频带宽、特性一致性好、抗辐射能力强、动态范围大等特点，因此它在通信、电视、卫星和宇航领域得到广泛的应用。声表面波滤波器结构示意图如图3-21所示.它以铌酸锂、锆钛酸铅和石英等压电材料为基片，利用真空蒸镀法，在基片表面形成叉指形的金属膜电极，称为叉指电极。左端叉指电极为发端换能器，右端叉指电极为收端换能器。知识链接二集中选频放大器图3-21 声表面波滤波器的基本结构知识链接二集中选频放大器 集中选频放大器由于线路简单。选择性好，性能稳定，调整方便等优点，已广泛用于通信、电视等各种电子设备中。图3-22所示为采用集成宽带放大器FZ1和陶瓷滤波器组成的选频放大器。FZ1为采用共

17、射一共基组合电路构成的集成宽带放大器。 知识链接二集中选频放大器 二集中选频放大器电路识读集中选频放大器由于线路简单。选择性好，性能稳定，调整方便等优点，已广泛用于通信、电视等各种电子设备中。图3-22所示为采用集成宽带放大器FZ1和陶瓷滤波器组成的选频放大器。FZ1为采用共射一共基组合电路构成的集成宽带放大器。为了使陶瓷滤波器的频率特性不受外电路参数的影响，使用时一般都要求接入规定的信号源阻抗和负载阻抗，以实现阻抗匹配。为此在图3-22中，陶瓷滤波器的输入端采用变压器耦合的并联谐振回路，输出端接有由晶体管构成的射极输出器。其中并联谐振回路调谐在陶瓷滤波器频率特性的主谐振频率上，用来消除陶瓷滤

18、波器通频带以外出现的小谐振峰，这种带外小峰会对邻近频道产生强信号的干扰。图中，并联在谐振回路上的4.7 k电阻是用来展宽LC谐振回路通频带的。 知识链接二集中选频放大器图3-22 陶瓷滤波器选频放大器知识链接二集中选频放大器图3-23所示为采用声表面波滤波器构成的集中选频放大器，图中SAWF为声表面波滤波器。由于SAWF插入损耗较大，所以在SAWF前加一级由晶体管构成的预中放电路，其输入端电感L1与分布电容并联谐振于中心频率上。SAW F输入、输出端并有匹配电感L2、L3，用来抵消声表面波滤波器输入、输出端分布电容的影响，以实现良好的阻抗匹配。经过SAWF滤波的信号加至集成宽带主中放的输入端，

19、图中C1、C2、C3均为交流耦合电容，R2、C4为电源去耦合滤波电路。 知识链接二集中选频放大器图3-23 声表面波滤波器选频放大器知识链接二集中选频放大器知识链接三噪声与灵敏度放大电路的噪声主要来源于包括输入变换在内的电阻热噪声和放大器件的噪声。接收机的灵敏度是一个既与放大电路的增益有关，也与电路的噪声系数有关的物理量。1电阻的热噪声一个电阻在没有外加电压时，电阻材料的自由电子要作无规则运动，运动过程会在电阻两端产生很小的电压，一段较长的时间里，出现正负电压的概率相同，因而两端的平均电压为零。但就某一瞬时来看，电阻两端电压的大小和方向是随机变化的。这种因热而产生的电压起伏称为电阻的热噪声。图

20、3-24 电阻热噪声电压波形 图3-25 电阻热噪声知识链接三噪声与灵敏度 一噪声来源和分类2晶体三极管的噪声晶体三极管的噪声主要有四个来源。知识链接三噪声与灵敏度（）热噪声（）散粒噪声（）分配噪声（）闪烁噪声知识链接三噪声与灵敏度3 场效应管的噪声在场效应管中，因为其工作原理不是少数载流子的运动，所以散粒噪声的影响很小，主要是沟道电阻产生的热噪声，还存在闪烁噪声。衡量放大电路的噪声对信号质量的影响程度通常用输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值来表征，该比值定义为噪声系数。如果噪声系数等于1，说明放大电路对信号质量没有影响，这是理想情况，但通常噪声系数都大于1，噪声系数是衡量放大电路噪声性

21、能好坏的物理量。知识链接三噪声与灵敏度 二 噪声系数 噪声系数的定义信号功率（signal）PS：信号功率能量的大小。噪声功率（noice） Pn ：噪声功率能量的大小。信号噪声功率比PS Pn ：用以衡量信号的质量。噪声系数的定义是：放大电路输入端信号噪声功率比PSi Pni与输出端信号噪声功率比PSo Pno的比值。用NF表示： （3-14）用分贝数表示： （3-15）它表示通过放大器后，信噪比变坏的程度。知识链接三噪声与灵敏度2噪声系数的表示实际上，放大电路的输出噪声功率Pno是由两部分组成的，一部分是Pno1 AP Pni ，另一部分是放大电路本身产生的噪声在输出端呈现的噪声功率Pno

22、2 ，即 Pno Pno1 Pno2 所以，噪声系数又可写成 NF （3-16）可以看出噪声系数与放大电路内部产生的噪声有关。知识链接三噪声与灵敏度随着增益增加，噪声系数增加，输出信号的信噪比减少，信号质量变差。当信噪比小于一定值时，再增加增益已失去意义。为此，在通信设备中，常用保证输出信号质量即保证输出信号信噪比时的增益来衡量整机的增益，用灵敏度指标来衡量，是指接收机正常工作时，输入端所必须得到的最小信号电压或功率。表示灵敏度的方法有多种，在保证输出信号信噪比及额定功率输出的情况下可以用输入信号的电压值表示，也可以用接收天线处的信号场强来表示，还可以确定某一电平值为0dB ，用输入电平的dB

23、数来表示。譬如，某调频接收机信噪比6dB 时的灵敏度指标不大于20dB/V 。其意义为：以1 V为0 dB ，在保证输出信噪比为6 dB并达到额定输出时，加在等效天线上的输入电压应小于10 V 。显然，灵敏度越高，能够接收到的信号越微弱。知识链接三噪声与灵敏度 三接收灵敏度 设灵敏度电压为EA，接收天线等效电阻为RA ，则接收机输入端额定信噪比为 若正常工作时接收机输出额定信噪比 ，则有 （3-17） 所以 （3-18） 一般情况下，取Dl。知识链接三噪声与灵敏度技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 制作要求3. 普通调幅收音机中放电路。2 工作电压：1.5V 6V。1 中频频率：4654k

24、Hz（按电路图参数，只调整磁芯）。技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 确定制作方案1 三极管(9018、3DG201)（1） 主要特点 稳定性好、频响较好、体积小、成本低。（2） 三极管9018外形与引脚如图3-26所示。图3-26 三极管9018引脚示意图技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 三极管及电路原理介绍2. 工作原理： 收音机的任务是从许多电台发射的高频信号中选出想收听电台的信号，由天线组成的选频网络接收到相关的高频信号，送入收音机变频电路经混频后转变成一个固定频率（465kHz）的信号输出，再将这个固定中频信号经中频放大电路、检波电路、低放电路、功放电路推动扬声器发声。技能

25、实训调幅接收机中放电路的制作与测试图3-27 中放电路原理图技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 调幅接收机中放电路1.安装工艺要求：在动手焊接前请用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时请先装低矮和耐热的元件（如电阻、瓷介电容），然后再装大一点的元件，最后装怕热的元件（如三极管）。电阻的安装：请将电阻的阻值（参照本说明书的电阻值计算示意图）选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用立式安装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚剪的长度要适中，不要剪的太短，也不要留得太长，它们不要超过话筒的高度。电解电容紧贴线路板立式安装焊接，太高会影响后盖的安装。2.建议安装顺序：电阻瓷片电容三极管中频变压器电解电容电源线。技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 制作要点图3-28 电路安装效果图技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 一调试方法（用信号发生器和毫伏表进行调试）1首先测试电路的直流工作点，保证V2的静态电流为0.5mA左右。2其次调节电路的动态工作点，将信号发生器输出的信号接入变压器T3的输入端，打开电源开关，同时用毫伏表检测输入、输出信号的数值大小，分析其放大效果。技能实训调幅接收机中放电路的制作与测试 二调幅接收机中放