Transcript 实验一高频小信号调谐放大器

实验一 高频小信号调谐放大器
一、实验目的
1、通过单级小信号调谐放大器的实验,熟悉其工作原理,掌握其
工程设计的方法。
2、熟悉并联谐振回路两端并接电阻与回路品质因数、回路通频
带及选择性之间的关系。
3、熟悉谐振放大器频率特性的测量方法
①用扫频仪调谐振回路曲线；
②采用逐点测量法绘制谐振回路的谐振曲线。
4、了解放大器电压传输特性曲线Vom ～Vim （在谐振点）的测
量方法。
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二、实验原理
实验一 高频小信号调谐放大器
输入导纳/反向传输导纳/正向传输导纳/输出导纳
gbe  jCbe
yie 
1  rbb  ( gbe  jCbe )
gm
y fe 
1  rbb ( gbe  jCbc )
 jCbc
yre 
1  rbb ( gbe  jCbe )
rbb gm ( gbc  jCbc )
yoe  jCbc 
1  rbb ( gbe  jCbe )
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跨导与发射极电流的关系为：
发射结电导与晶体管的电
流及放大系数的关系为：
1 IE
gm  
s
re 26
gbe
P1  N1 N P2  N2 N
IE
 1 rbe 
S
 .26
当回路谐振时并联谐振回路的总电导：
g  P goe  P gie2  Go
2
1
2
2
Vo  PP
1 2 y fe

高频小信号放大器谐振时的电压增益为： Av  
Vi
g
Go 为LC回路本身的损耗电导。 Vo  PV
Vab  P1 y fe Vi g
2 ab
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 晶体管在高频情况下的 参数除了与静态工作电流 、电流放
大系数 有关外，还与工作频率有关。晶体管手册中给出的
数据一般是在测试条件一定的情况下测得的， 如果工作条
件发生变化，则所给数据只能作为参考。 因此，高频小信
号放大器的设计计算一般采用工程估算方法。
 对于波段工作的调谐放大器， 回路电容通常用可变电容担
任。 L、C元件主要根据调谐的要求选择。在高频范围内，
电容值从几十皮法至一、二百皮法。此外，要求电感L有较
高的品质因数以减小回路引起的损耗。 接入系数 P1、P2 的
选择应满足放大器对负载电导gL’ 的要求， 同时也要满足回
路带宽的要求。 gL为谐振放大器输出负载的电导，gL=1/RL 。
若下一级仍为小信号谐振放大器，则 gL将是下一级晶体管的
输入电导gie 。
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 从放大器的稳定工作出发，要求有一定的集电极负载电导
gL’ 。将此电导等效到回路两端为 p12gL’，从图1-2中可见，
放大器要求的负载应为： p12gL’=G0+p22gL
回路的有载品质因数为： QL  fo 2f0.7
回路参数表示时有： Q 
L
1
O L( p12 goe  Go  p22 g L )
2
2
g

p
g

G

p
并联回路的总电导：

2 L
O
1 goe
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 增强放大器的稳定性可以考虑晶体管的单向化。单向化的方
法有：⑴中和法 消除 的反馈。⑵失配法 使 的数值增大，因
而使输入和输出回路与晶体管失配。
 中和法是外加一个电容抵消正反馈电容的作用。
 失配法即是信号源内阻不与晶体管输入阻抗匹配，晶体管输
出端负载阻抗不与本级晶体管的输出阻抗匹配。原理是由于
阻抗不匹配，输出电压减小，反馈到输入电路的影响也随之
减小，使增益下降，提高稳定性。
 失配法是以牺牲电压增益来换取放大器的稳定性的。如此，
晶体管实现单向化，只与管子本身参数有关。失配法一般采
用共发-共基级联放大。
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 失配法优点：①性能稳定，能改善各种参数变化的影响；②
频带宽，适合宽带放大，适于波段工作；③生产过程中无需
调整，适于大量生产。缺点：增益低。
三、主要性能指标及测量方法
fo  1
1、谐振频率
2 LC
C  C  p12Coe  p22Cie
2、电压增益
A＝Vom Vim
A＝Vom Vim
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3、通频带
通常将电压放大倍数 下降到 的 倍时所对应的频率范围
称为放大器的通频带BW0.7（BW0.7＝ 2f0.7 ）。理论
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数 与通频带BW0.7
的关系为：
2f 0.7
f0

QL
Avm  BW0.7 
y fe
2 C
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4、矩形系数
Kr 0.1  2f0.1 2f0.7
2f 0.1
K r 0.1 
 102  1  9.95
2f 0.7
2级在理想情况下为4.687；
3级在理想情况下为1.65；
 2△f0.1 m
Kr 0.1 
 2△f0.7 m

1
m
100  1
1
m
2 1
K
2
K
1
Ω
0
1
5
Re3_A
Re2_A
Re1_A
6
4
5
2
3
1
Ce1_A
Rb2_A
JP2_A
E
B
1
BG1_A
K
0
1
K
2
Ω
0
7
4
C5_A
N
I
C
RL3_A
RL2_A
RL1_A
Rb1_A
L3_A
T
1
C2_A
JP1_A
6
4
5
2
3
1
L2_A
C1_A
A
_
1
L
V
2
1
+
四、实验电路和实验仪器
（一）实验电路
U
O
CT1_A
C4_A
C3_A
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（二）实验仪器
1、双踪示波器
2、扫频仪
3、高频信号发生器
4、万用表
五、实验内容
（一）单调谐回路谐振放大器
1、实验电路（见图1－4）
2、静态测量
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表1.1
实测
VB
VE
根据VCE判断T是否工作在
实测计算
放大区
IC
VCE
是
否
原因
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3、动态研究
（1）用扫频仪调回路谐振曲线
（2）用逐点法测量放大器的频率特性
f  0.1～0.3MHz
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（3）改变谐振回路电阻，即R分别为 2K，470 时，重复上述
测试，并填入表1.2中，比较通频带的情况。
（4）测量放大器的电压传输特性曲线 Vom ~ Vim（在谐振点）
R=10K,Re=1K
（5）当 Re分别为500 、2K 时，重复上述过程，将结果填入
表1.3中。在同一坐标纸上画出IC不同时的传输特性曲线，
进行比较和分析，确定放大器的线性范围。
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六、思考： 1，2，3，4
七、实验报告要求
1、画出实验电路的直流和交流等效电路，计算静态工作点与实
测结果比较。
2、整理实验数据，并画出幅频特性。
（1）单调谐回路并接不同电阻时的幅频特性和通频带，整理并
分析原因。
（2）共射－共基小信号谐振放大器中电阻 对幅频特性，通频
带的影响。从实验结果找出上述两种电路的优缺点。
（3）上述两种电路的动态范围各是多少（放大倍数下降1dB的
折弯点 定义为放大器动态范围），讨论IC对动态范围的影响。
（4）回答思考题1.4。
完