实验1 小信号调谐放大器

一．实验目的

1.熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统；

2.掌握单调谐和双调谐放大器的基本工作原理；

3.掌握测量放大器幅频特性的方法；

4.熟悉放大器集电极负载对放大器幅频特性的影响。

二．实验内容

1.测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性；

2.用示波器测量输入、输出信号幅度，并计算放大器的放大倍数；

3.观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；

4.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。

三．实验原理概述

小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是对天线接收的微弱电信号进行放大和选频。调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成，对它的主要指标要求是：有足够的增益，满足通频带和选择性要求，工作稳定等。

小信号调谐放大器按调谐回路区分有单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。

共发射极单调谐放大器原理电路如图1-1所示。

图1-1 单调谐放大器

图中晶体管T起放大信号的作用，Rb1、Rb2、Re为直流偏置电阻，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，Cb、Cc是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路作为放大器的集电极负载起选频作用，它采用抽头接入法，以减轻晶体管输出电阻对谐振回路Q值的影响，Rc是集电极（交流）电阻，它影响回路Q值、带宽。

双调谐回路谐振放大器有两个调谐回路：一个靠近“信源”端（如晶体管输出端），称为初级；另一个靠近“负载”端（如下级输入端），称为次级。两者之间可采用互感耦合，或电容耦合。与单调谐回路相比，双调谐回路的矩形系数较小，选择性更好，即：它的谐振曲线更接近于矩形。图1-2为电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图。

图1-2 电容耦合双调谐回路放大器

图中，RB1、RB2、RE为直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态，

为

的旁通电容，

和

为输入、输出耦合电容。图中两个谐振回路：

组成了初级回路，

组成了次级回路。两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对

加以屏蔽），而是由电容

进行耦合，故称为电容耦合。

图1-3为小信号调谐放大器实验电路。图中，1P1为信号输入口，做实验时，高频信号由此输入。1TP2为输入信号测试点。接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号。变压器1T1和电容1C13、1C14组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管1Q1用于放大信号，1R24、1R23和1R26为三极管1Q1的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。三极管1Q1集电极接有LC调谐回路，用来谐振于某一工作频率上。本实验电路设计有单调谐与双调谐回路，由开关1K2控制。当1K2断开时，为电容耦合双调谐回路，1L1、1L2、1C17和变容管1D1组成了初级回路，1L3、1L4、变容管1D3、1C20组成了次级回路，两回路之间由电容1C19进行耦合，调整1C19可调整其耦合度。当开关1K2接通时，即电容1C19被短路，此时两个回路合并成单个回路，故该电路为单调谐回路。图中1W1、1W2用来调整变容管上直流电压，通过改变直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。图中开关1K1控制1R25是否接入集电极回路，1K1接通时，将电阻1R25（2KΩ）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路Q值降低，放大器增益减小。图中1R29、1R30、1R31和三极管1Q2组成放大器，用来对所选信号进一步放大。1TP7为输出信号测试点，1P8为信号输出口。

图1-3 小信号调谐放大器电路

四．实验步骤

1.单调谐回路谐振放大器幅频特性测量

测量幅频特性通常有两种方法，即扫频法和点测法。扫频法简单直观，可直接观察到单调谐放大特性曲线，但需要扫频仪。点测法采用示波器进行测试，即保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度，然后画出频率与幅度的关系曲线，该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性。

（1）扫频法，即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线。利用本实验箱上的扫频仪测试的方法是：开机后点击显示屏，选择“实验系统”中“高频原理实验”，点击“小信号调谐放大实验”，屏幕上将显示小信号调谐放大实验原理图，点击原理图上方“扫频仪”。将显示屏下方的“高频”信号源（此时为扫频信号源）接入小信号放大的输入端（1P1），将显示屏下方的“扫频”仪与小信号放大的输出（1P8）相连。按动无线接收与小信号放大模块上的编码器（1SS1），选择1K2指示灯常亮，若1K2指示灯闪烁，旋转编码器（1SS1）使1K2指示灯长亮，此时小信号放大为单调谐。显示屏上显示的曲线即为单调谐幅频特性曲线，调整1W1、1W2曲线会有变化（这一步实验报告不要求，实验中观察到现象就可以，观察到后找老师验证）。

(2)点测法，其步骤如下（显示屏先回到初始界面）：

①点击显示屏，参考上述扫频法的操作步骤，将放大器设置为单调谐回路。

②使用外部的信号源发生器产生高频正弦波信号，接到实验箱中的小信号放大器输入端（1P1）。要求输入信号频率为6.3MHZ，峰峰值300mV，用示波器监测。调整1W1和1W2，使放大器输出幅度为最大值（示波器监测），这时我们认为电路谐振在6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，要求算出放大倍数AV0。

由表1-1测得放大器输入信号频率为6.3MHZ，峰峰值300mV时，测得输入幅度为350mv，输入输出幅度最大值为5.40V，

放大倍数为Av0=5.40/0.35=15.42

③改变输入高频信号源的频率（幅度不变），记录表1-1，即完成点测法。要求增加测量点，要求测量计算出具体的通频带大小。新的测量点和数据加入中。

输出幅度最大值为5.40V，5.40*0.707=3.817V，由表格1-1所以通频带在输入信号频率为6.0—6.7MHZ之间，增加测量点6.05，6.07, 6.1, 6.55, 6.58, 6.59, 6.6MHZ，可得通频带在6.08和6.59之间，6.59-6.08=0.51MHZ，所以通频带为0.51MHZ

输入信号频率f(MHZ)	5.0	5.2	5.4	5.6	5.8	6.0	6.2	6.3	6.5	6.7	6.9	7.1	7.3	7.5
输出电压幅值U(mv)	1150	1340	1440	1780	2300	3140	4640	5400	4480	3020	2240	1640	1400	1220

输入信号频率f(MHZ)	6.05	6.07	6.1	6.55	6.58	6.59	6.6
输出电压幅值U(mv)	3480	3640	3840	4010	3760	3820	3560

表1-1

④以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按表1-1，画出单调放大器的幅频特性曲线（绘图在实验报告中打印，也可以打印时留出空白，粘贴手绘曲线）。

3．观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响

当放大器工作于放大状态下（输入6.3MHz，谐振时的放大状态），按照上述扫频法测出接通与不接通1R25的幅频特性曲线（点击显示屏原理图中1K1，或按动编码器（1SS1）选择1K1，显示屏右上方会显示出1K1开关式样，旋转编码器1SS1，使开关1K1接通或不接通。模块上1K1指示灯点亮时为接通，不亮时为断开）。记录连接1R25和不连接1R25时的幅频特性曲线（图像贴到实验报告中），分析差异，分析导致如此变化的原因。

不连接1R25幅频特性曲线

连接1R25幅频特性曲线

如图，不连接1R25时，幅频特性幅度高，曲线增高，连接1R25时幅频特性幅度变小，曲线变粗。

原因：不连接1R25时，单调谐放大器负载阻值增大，放大器增益变大，通频带带宽变窄，曲线幅度增高，连接1R25时，单调谐放大器负载阻值减小，放大器增益减小，通频带带宽变宽，曲线幅度减小，变粗

4．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量

电路原理图中1K2断开时为双调谐回路放大器。与单调谐的测量方法完全相同，用扫频法测得双调谐幅频特性曲线（1K1不接通），记录曲线形状（图像贴到实验报告中），并对比单调谐放大器分析选择性。

双调谐回路谐振放大器幅频特性曲线

单调谐放大器的选择性较差；增益和通频带的矛盾比较突出，矩形系数较大；同等增益、同等带宽下，单调谐放大器的级数相对双调谐放大器要多。

双调谐放大器的优点是频带较宽；选择性好，矩形系数较小；双调谐回路电容可用得比单调谐回路小，减小了不稳定因数，并因此使增益带宽积比单调谐放大器大。

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