高频小信号调谐放大电路

一、实验目的

(1)掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。

(2)熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。

(3)掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。

二、实验仪器

(1)1号板信号源模块 1块

(2)2号板小信号放大模块 1块

(3)6号板频率计模块 1块

(4)双踪示波器 1台

(5)万用表 1块

(6)扫频仪(可选) 1台

三、实验原理

小信号调谐放大器是接收机的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。实验单元电路如图3－1－1所示，由晶体管N1和选频回路T1组成，不仅对高频小信号放大，而且还有选频作用。本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs=10．7MHz。

放大器各项性能指标及测量方法如下:

1．谐振频率

放大器的调谐回路谐振时所对应的频率f0称为放大器的谐振频率，对于图3－1－1所示电路(也是以下各项指标所对应电路)，f0的表达式为

式中，L为调谐回路电感线圈的电感量;

CΣ为调谐回路的总电容，CΣ的表达式为

式中，Coe为晶体管的输出电容; Cie为晶体管的输入电容; P1为初级线圈抽头系数; P2为次级线圈抽头系数。

图3－1－1 单调谐小信号放大电路图

谐振频率f0的测量方法是: 用扫频仪作为测量仪器，测出电路的幅频特性曲线，调变压器T的磁芯，使电压谐振曲线的峰值出现在规定的谐振频率点f0。

2．电压放大倍数

放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数AV0称为调谐放大器的电压放大倍数。AV0的表达式为

式中，gΣ为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压VO与输入电压Vi相位差不是180°而是为180°+Φfe。

AV0的测量方法是: 在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图3－1－1中输出信号VO及输入信号Vi的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算:

3．通频带

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下降，习惯上称电压放大倍数AV下降到谐振电压放大倍数AV0的0．707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带BW，其表达式为

BW=2Δf0．7=f0/QL

式中，QL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AV0与通频带BW的关系为

上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容f H为定值时，谐振电压放大倍数AV0与通频带BW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。

通频带BW是通过测量放大器的谐振曲线来求的。测量方法可以是扫频法，也可以是逐点法。逐点法的测量步骤是: 先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f0及电压放大倍数AV0，然后改变高频信号发生器的频率(保持其输出电压不变)，并测出对应的电压放大倍数AV0。谐振曲线如图3－1－2所示。可得:

BW=f H－f L=2Δf0．7

通频带越宽放大器的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量CΣ。

图3－1－2 谐振曲线

4．放大器的选择性

理想的选频特性应该是对通频带内的频谱分量有同样的放大能力，而对通频带以外的频谱分量则完全抑制，所以理想的频带放大器的频响曲线应是矩形。但实际的频响曲线与矩形有较大的差异，通常用以下的矩形系数来表示:

Kr0．1=2Δf0．1/2Δf0．7

四、实验内容

1．电路连线

表3－1－1 端口连线说明

2．谐振频率的调整

(1)用示波器观测TP3，调节1号板信号源模块，使之输出频率为10．7MHz、幅度为200m V(调节RF幅度旋钮)的正弦波信号。

图3－1－3 单调谐小信号放大电路连线框图

(2)顺时针调节W1到底，用示波器观测TP1，调节中周T1，使TP1幅度最大且波形稳定不失真。

3．动态测试

保持输入信号频率不变，调节信号源模块的RF幅度旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的幅度。用示波器观察在不同幅度信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入表3－1－2，计算电压增益AV0。在坐标轴中画出动态曲线。

表3－1－2 动态测试数据记录表

4．通频带测试

保持输入信号幅度不变，调节信号源的频率旋钮，改变单调谐放大电路中输入信号TP3的频率。用示波器观察在不同频率信号下TP1处的输出信号的峰值电压，并将对应的实测值填入表3－1－3，在坐标轴中画出幅度－频率特性曲线。若配有扫频仪，可用扫频仪观测回路谐振曲线。

表3－1－3 通频带测试数据记录表

5．矩形系数Kr0．1测试

(1)调节信号频率，测试并计算出BW0．7。

(2)调节输入信号频率，测试并计算出BW0．1。

(3)计算矩形系数。

Kr0．1=BW0．1/BW0．7

五、实验报告要求

(1)写明实验目的。

(2)画出实验电路原理图，并说明其工作原理。

(3)整理实验数据，将表格转换成坐标轴的形式，并得出结论。