高频电子线路实验通用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,YANGTZE NORMAL UNIVERSITY,实验一单调谐放大电路,一实验目的,1.,熟悉电子元器件和高频电路实验箱,2.,熟悉谐振回路的幅频特性分析,-,通频带与选择性,3.,熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展,4.,熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法,实验一单调谐放大电路,二实验原理,晶体管集电极负载通常是一个由,LC,组成的并联谐振电路。由于,LC,并联谐振回路的阻抗是随着频率变化而变化。理论上可以分析，并联谐振在谐振频率处呈现纯阻，并达到最大值，即放大器在回路谐振频率上将具有最大的电压增益。若偏离谐振频率，输出增益减小。,总之，调谐放大器不仅具有对特定频率信号的放大作用，同时一也起着滤波和选频的作用。其电路如图,-,所示。,图,-,单调谐放大电路,实验一单调谐放大电路,二实验原理,质量指标,谐振频率谐振增益通频带选择性,实验一单调谐放大电路,三实验仪器,1.,双踪示波器,2.,扫频仪,3.,高频信号发生器,4.,高频毫伏表,5.,万用表,6.,实验板,实验一单调谐放大电路,四实验内容及步骤,实验电路见图,1-1,(1),按图,1-1,所示连接电路,（注意接线前先测量,+12V,电源电压，无误后关断电源再接线）。,(2),接线后仔细检查，确认无误后接通电源。,、,静态测量,实验电路中选,R,e,=1K,，测量各静态工作点，计算并填表,1.1,实 测,实测计算,根据,V,CE,判断,V,是否工作在放大区,原因,V,B,V,E,I,C,V,CE,是,否,表,1.1,实验一单调谐放大电路,四实验内容及步骤,3.,动态研究,(1).,测放大器的动态范围,Vi,V,0,(,在谐振点,),选,R=10K,，,R,e,=1K,。把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接高频毫伏表，选择正常放大区的输入电压,Vi,，调节频率,f,使其为,10.7MHz,，调节,C,T,使回路谐振，使输出电压幅度为最大。此时调节,V,i,由,0.02,伏变到,0.8,伏，逐点记录,V,0,电压，并填入 表,1.2(,仅供参考,),。,V,i,的各点测量值可根据,(,各自,),实测情况来确定。,表,1.2,V,i,(V,),0.02,0.08,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,V,0,(V),R,e,=1k,R,e,=500,R,e,=2K,实验一单调谐放大电路,四实验内容及步骤,(2).,当,R,e,分别为,500,、,2K,时，重复上述过程，将结果填入表,1.2,。在同一坐标纸上画出,I,C,不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析。,(3).,用扫频仪调回路谐振曲线。,仍选,R=10K,，,R,e,=1K,。将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。观察回路谐振曲线,(,扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置,),，调回路电容,C,T,，使,f,0,=10.7MHz,。,(4).,测量放大器的频率特性,当回路电阻,R=10K,时,选择正常放大区的输入电压,Vi,，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率,f,使其为,10.7MHz,，调节,C,T,使回路谐振（输出电压幅度为最大），此时的回路谐振频率,f,0,=10.7MHz,为中心频率，然后保持输入电压,Vi,不变，改变频率,f,由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率,f,时对应的输出电压,V,0,，将测得的数据填入表,1.3,。频率偏离范围可根据,(,各自,),实测情况来确定。,实验一单调谐放大电路,四实验内容及步骤,实验一单调谐放大电路,四实验内容及步骤,f(MHz,),10.7,V,0,R=10K,R=2K,R=470,计算,f,0,=10.7MHz,时的电压放大倍数及回路的通频带和,Q,值。,(5).,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,1.3,。比较通频带情况。,表,1.3,实验一单调谐放大电路,五、实验报告要求,1.,写明实验目的。,2.,画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。,3.,写明实验所用仪器、设备及名称、型号。,4.,整理实验数据，并画出幅频特性。,单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带,整理并分析原因。,5.,本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降,1dB,的折弯点,V0,定义为放大器动态范围），讨论,IC,对动态范围的影响。,实验二利用二极管函数电路实现波形转换,一、实验目的,利用二极管函数电路实现三角波正弦波的变，从而掌握非线性器件二极管折线近似特性等进行非线性变换,实验二利用二极管函数电路实现波形转换,二、实验原理,从三角波和正弦波的波形上看,二者主要的差别在波形的峰值附近,其余部分都很相似,.,因此只要设法将三角波的幅度按照一定的规律逐段衰减,就能将其转换为近似正弦波,.,见图,1,所示,.,-,三角波正弦波变换原理示意图,2-2,二极管三角波正弦波变压器,实验二利用二极管函数电路实现波形转换,二、实验原理,用二极管将三角波近似转换为正弦波的实验电路见图,-2,。图中,R4,R7,D1,D3,负责波形的正半周，,R8,R11,D4,D6,负责波形的的下半周，,R2,和,R3,为正负半周共用电阻，,R1,对输入的三角波进行降压。在波形变换的过程中,由于二极管的非线性特性，加上输入函数的时间关联性,不同时刻二极管上所承受的电压是不同的。,实验二利用二极管函数电路实现波形转换,三、实验内容,1.,将上下两端电阻,R4,、,R11,分别选,1.2K,接至,5V,电源,测得,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,各点的分压电压。选择函数波发生器输出的波形为三角波，频率调至,2KHz,，,VP-P,调至,8V,然后接入电路,IN,端，观察记录,OUT,输出波形。,2.,将,R4,、,R11,电阻,分别改接成,2K,和,5.1K(,即,:R4=R11=2K,、,R4=R11=5K1),观察记录波形，测各点分压电压，并分别与接,1.2K,时相比较，分析原因。,四、实验报告要求,1.,整理数据，画出波形图。,2.,分析改变分压电阻对正弦波的影响。,实验二利用二极管函数电路实现波形转换,四、实验报告要求,1.,整理数据，画出波形图。,2.,分析改变分压电阻对正弦波的影响。,实验三,LC,电容反馈式三点式振荡器,一、实验目的,掌握,LC,三点式振荡电路的基本原理，掌握,LC,电容反馈式三点式振荡电路设计及电参数计算。,掌握振荡回路,Q,值对频率稳定度的影响。,掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流,IEQ,对振荡器起振及振荡的影响。,二、实验原理,1.,电路组成原理及起振条件,三点式振荡器是指,LC,回路的三个端点与晶体管的三个电极分别连接而成的电路，如图,-1,（,a,）所示。图中三个电抗元件,X1,、,X2,、,X3,构成了决定振荡频率的并联谐振回路，同时也构成了正反馈所需的反馈网络。从相位条件看，要构成振荡器，必须满足：,(1),极相连的两个电抗,X1,、,X2,性质相同。,(2)X1,与,X2,、,X3,的电抗性质相反。,三点式振荡器有两种基本结构，电容反馈振荡器，电路如图,-1,（,b,）所示；电感反馈振荡器，电路如图,-1,（,c,）所示。,X,1,X,2,X,3,(a),C,1,C,2,L,(b),L,1,L,2,C,(c),图,-1,三点式振荡器的组成,根据振幅的起振条件，三极管的跨导必须满足下列不等式,（,-1,）,式中：为反馈系数；和 分别为三极管,b-e,间的输入电导和,c-e,间输入电导；为等效到三极管输出端（,c-e,间）的负载电导和回路损耗电导之和。,（,-1,）式表明，起振所需的跨导与 、等有关。如果管子的参数和负载确定后，应有一个确定的值，太大或太小都不易满足幅度的起振条件，在确定时，除了满足幅度的起振条件外，还必须考虑频率的稳定度和振荡幅度等问题。,另外，提高三极管集电极静态电流,I,EQ,，可以增大 ，但,不易过大，否则 会过大，造成回路有载品质,因数过低，影响振荡频率稳定度。一般取值为,1,5mA,。,2.,频率稳定度,振荡器的频率稳定度指在指定的时间间隔内，由于外界条件的变化，引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度。一般用下式表示：,（,-2,）,根据时间间隔分为长期稳定度、短期稳定度、瞬时稳定度。一般所说的频率稳定度主要是指短期稳定度，即指一天内，以小时、分钟或秒计的时间间隔内频率的相对变化。产生这种频率不稳定的因素有温度、电源电压等。不同要求时，对稳定度的要求是不同的。,振荡器的频率主要决定于谐振回路的参数，同时与晶体管的参数也有关，因此稳频的主要措施有：提高振荡回路的标准性；减小晶体管的影响，减小晶体管和回路之间的耦合；提高回路的品质因数。,振荡回路的标准性是指振荡回路在外界因素变化时保持固有谐振角频率不变的能力。回路标准性越高，外界因素变化引起的 越小,。,图,-2 LC,电容反馈式三点式振荡器原理图,3.,克拉泼振荡器,图,-2,所示为一改进型电容反馈式振荡器，即克拉泼振荡器。,由图可见克拉波电路与电容三点式电路的差别，仅在回路中多加一个与,C,1,、,C,2,相串联的电容,C,T,。通常,C,T,取值较小，满足,C,T,C,1,，,C,T,C,2,，回路总电容,C,主要取决于,C,T,。而回路中的不稳定电容主要是三极管的极间电容,C,ce,、,C,be,、,C,cb,，它们又都直接并接在,C,1,、,C,2,上，不影响,C,T,值，结果是减小了这些不稳定电容对振荡频率的影响，且,C,T,越小，这种影响越小，回路标准性也越高。实际情况下，克拉波电路的频率大体上比电容三点式电路高一个数量级，达,10,-4,10,-5,。,振荡频率：（,-3,）,式中：,反馈系数,（,-4,）,显然，,C,T,越小,F,越小，环路增益就越小。在这种振荡电路中，减小,C,T,来提高回路标准性是以牺牲环路增益为代价的，如果,C,T,取值过低，振荡器就会不满足振荡条件而停振。,三、实验仪器,双踪示波器,频率计,万用表,实验板,G1,四、实验内容及步骤,实验电路如图,3-1,实验前根据图,3-1,所示原理图在实验板上找到相应器件及插孔并了解其作用,1.,检查静态工作点,（,1,）在实验板,+12V,插孔上接入,+12V,直流电源，注意电源极性不能接反。,（,2,）反馈电容,C,不接，,C,接入（,C=120pf,），用示波器观察振荡器停振时的情况。,注意：连接,C,的连线要尽量短。,（,3,）改变电位器,R,P,测得晶体管,V,的发射极电压,V,E,V,E,可连续变化，记下,V,的最大值，计算,I,值,：,I,E,=V,E,/R,E,设：,R,E,=1K,2.,振荡频率与振荡幅度的测试,实验条件：,I,e,=2mV,、,C=120pf,、,C,=689pf,、,R,L,=110K,（,1,）改变,C,T,电容，当分别接入为,C9,、,C10,、,C11,时，记录相应的频率值，并进入表,3-1,。,（,2,）改变,C,T,电容，当分别接入为,C9,、,C10,、,C11,时，用示波器测量相应振荡电压的峰值,V,P-P,，并填入表,3,-1,。,3.,测试当,C,、不同时，起振点、振幅与工作电流,I,ER,的关系,（,R=110K,）,(1).,取,C=C3=100pf,、,=C4=1200pf,，调电位器,R,P,使,I,EQ,(,静态值,),分别为表,3-2,所标各值，用示波器测量输出振荡幅度,V,P-P,(,峰,-,峰值,),，并填入表,3.2,。,C,T,F(MH,Z,),V,P-P,51pf,100pf,150pf,I,EQ,(mV,),0.8,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,V,P-P,(V),表,3-2,表,3-1,(2).