实验一 高频小信号调谐放大器

第一篇：实验一 高频小信号调谐放大器

       课程名称：

       实验项目：

       实验地点：

       专业班级：

       学生姓名：指导教师：

       本科实验报告

       高频电子线路

       高频小信号调谐放大器

       信号与系统及高频电子线路实验室

       电科1201班 学号：

       2022001614

       杨超凡

       王耀力

       2022年

       月

       日

       实验一 高频小信号调谐放大器

       一、实验目的

       小信号调谐放大器是高频电子线路的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术主指标的测试（电压放大倍数，通频带，矩形系数），进一步掌握高频小信号放大器的工作原理。学会小信号调谐放大器的设计方法。

       二、实验原理

       1、高频小信号调谐放大器

       图2-1 小信号调谐放大器

       如图2-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1，RB2及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

       放大器在高频情况下的等效电路如图2-2所示，晶体管的4个y参数yie，yoe，yfe及yre分别为

       输入导纳

       yie输出导纳

       yoe1rb'bgb'ejwcb'egmrb'bjwcb'egb'ejwcb'e

       （1-1）

       1rb'bgb'ejwcb'ejwcb'e

       （1-2）正向传输导纳

       yfegm

       （1-3）

       1rb'bgb'ejwcb'ejwcb'e1rb'bgb'ejwcb'e反向传输导纳

       yre

       

       （1-4）

       图2-2 放大器的高频等效回路

       式中，gm——晶体管的跨导，与发射极电流的关系为

       gm

       gb’e——发射结电导，与晶体管的电流放大系数β及IE有关，其关系为

       gb'e

       rb’b——基极体电阻，一般为几十欧姆； Cb’c——集电极电容，一般为几皮法；

       Cb’e——发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

       由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数β有关外，还与工作频率ω有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V条件下测得3DG6C的y参数为：

       gie112mS

       Cie12pF

       goe250mS rieroeIEmAS26

       （1-5）

       IEmAS1

       （1-6）

       rb'e26Coe4pF

       yfe40mS

       yre350uS

       如果工作条件发生变化，上述参数则有所变动。因此，高频电路的设计计算一般采用工程估算的方法。图1-2中所示的等效电路中，p1为晶体管的集电极接入系数，即

       P1N1/N（17）式中，N2为电感L线圈的总匝数。

       P2为输出变压器T的副边与原边的匝数比，即

       P2N3/N2（18）式中，N3为副边（次级）的总匝数。

       gL为调谐放大器输出负载的电导，gL=1/RL。通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶体管调谐放大器，则gL将是下一级晶体管的输入导纳gie2。

       由图1-2可见，并联谐振回路的总电导g的表达式为

       222gp1goep2giejwc2p1goe1GjwL

       （19）

       12p2gLjwcGjwL式中，G为LC回路本身的损耗电导。谐振时L和C的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/G，并联谐振电抗为无限大，则jwC与1/（jwL）的影响可以忽略。

       三、调谐放大器的性能指标及测量方法

       表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率fo，谐振电压放大倍数Avo，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。

       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fo称为放大器的谐振频率，对于图1-1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），fo的表达式为

       f012LC

       （1-10）

       式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

       C为调谐回路的总电容，C的表达式为

       2CCPCP1oe2Cie（1-11）

       式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容。谐振频率fo的测量方法是：

       用扫频仪作为测量仪器，用扫频仪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fo。

       （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Avo称为调谐放大器的电压放大倍数。Avo的表达式为

       AV0

       式中，g为谐振回路谐振时的总电导。因为LC并联回路在谐振点时的L和C的并联电抗为无限大，因此可以忽略其电导。但要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压u0与输入电压ui相位差为（180o 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1-1中RL两端的电压u0及输入信号ui的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

       AV0U0Ui 或AV020lgUoUi dB(1-13)（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

       p1p2yfeu0p1p2yfe（1-12）22uigp1goep2gieGBW2f0.7f0QL(1-14)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Avo与通频带BW的关系为

       AV0BWyfe2C(1-15)上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容CΣ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的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。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fo及电压放大倍数Avo然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压uS不变），并测出对应的电压放大倍数Avo。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-3所示。

       由式（1-14）可得

       BWfHfL2f0.7

       (1-16)

       图1-3 谐振曲线

       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宽，同时又能提高放大器的电压增益，由式（1-15）可知，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。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

       （4）选择性——矩形系数

       调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图（1-3）所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即

       KV0.12f0.12f0.72f0.1BW

       （1-17）

       上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。

       四、实验参考电路

       图1-4 单级调谐放大器

       （1）主要技术指标：谐振频率fo=10.7MHz，谐振电压放大倍数AV0≥10-15 dB，通频带BW=1 MHz，矩形系数Kr0.1＜10。因fT比工作频率fo大（5—10）倍，所以选用3DG12C，选β=50，工作电压为12V，查手册得rbˊb=70, CbˊC=3PF，当IE=1.5mA时Cbˊe为25PF，取L≈1.8μH，变压器初级N2=23匝，次级为10匝。

       P2=0.43, P1=0（2）确定电路为单级调谐放大器，如上图1-4。（3）确定电路参数。a、设置静态工作点

       由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流ICQ一般选取0.8—2mA为宜，现取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

       则 REUEQIE1.5K 则RA6=1.5KΩ 取流过RA3的电流为基极电流的7倍，则有：

       RA3UBQ7IBQUBQ7IE17.6K

       取18 KΩ

       则 RA2WA1123.71840K 3.7则取RA2=5.1K WA1选用50K的可调电阻以便调整静态工作点。b、计算谐振回路参数 由式（1-6）得 gb'eIEmA26S1.15mS

       由式（1-5）得 gmIEmA26S58mS

       由式（1-1）~（1-4）得4个y参数 yie1rb'bgb'ejwcb'egb'ejwcb'e1.373103Sj2.88103S

       由于yiegiejcie

       则有gie =1.373ms

       rie1gie728

       Cie2.88mS22.5pF wyoe1rb'bgb'ejwcb'ejwcb'bcb'cgmjwcb'e0.216mSj1.37mS

       因yoegoejcoe 则有

       goe0.216ms coe1.37msW10.2pF

       c、计算回路总电容CC12，由（1-10）得

       1123pF

       2f0L23.1410.710621.8106由（1-11）CCCCP12CoeP22Cie得

       P12CoeP22Cie1200.43222.50210.2119pF

       则有C205=119pF，取标称值120pF d、确定耦合电容及高频滤波电容

       高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容C204=0.01μF，旁路电容C206=0.1μF，滤波电容C203=0.1μF

       五、实验内容与结果分析

       1.按下开关后，接通12V电源，然后开始调整晶体管的静态工作点。调节可调电阻WA1，使得=2.25V。记下实际测量时晶体管各个点的电流及电压值如右下：

       =2.170V，=2.805V，=9.830V，=1.437mA。2.调谐放大器的谐振回路是它的谐振在10.7MHz。

       采用BT-3频率测试仪连接到电路的输出和输入端口。如电路中所示。波特仪结果：

       中心频率大约为10.7MHz

       3.测量电压增益Avo

       由图可得电压增益Avo为：Avo=24dB

       4.测量通频带BW 根据通频带计算公式

       近似算出放大器的通频带BW=B0.7=850KHz

       6.测量放大器的选择性

       近似测出B0.1=4700KHz 放大器的选择性优劣可以用放大器的谐振曲线的矩形系数表示

       K0.1V2f0.12f0.72f0.1BW

       如果按照波特仪输出的波形，取得f0.7处的频宽计算结果如下：

       K0.1V4700/8505.529

       实验原理中已经提及，矩形系数越小谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数K0.1V远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。这里计算得到的矩形系数不算非常大。结果还是比较满意的。

       六、思考题

       1、引起小信号谐振放大器不稳定的原因是什么？如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

       答： 在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈Cb'c，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题.克服自激的方法：

       由于晶体管由反向传输导纳存在，实际上晶体管为双向器件。为了抵消或减少反向传输导纳的作用，应使晶体管单向化。

       单向化的方法有两种：一种是消除反向传输导纳的反馈作用，称为中和法；另一种是使负载电导gL或信号源电导的数值加大，使得输人或输出回路与晶体管失去匹配，称为失配法。

第二篇：小信号调谐放大器专题

       实验报告

       课 程: 高频电子线路实验 实 验: 小信号调谐放大器 班 级: 09电信2班 姓 名: 林小龙 学 号: 20220662224

       日 期: 年 月 日

       一、实验目的

       ①通过实验进一步熟悉小信号调谐放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。②掌握调谐放大器的电压增益、选择性、通频带及动态范围的测试方法。③掌握使用频率特性测试仪调整小信号谐振放大器谐振特性的方法。

       二、实验原理

       小信号调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由LC组成的并联谐振回路，如图1-1所示。由于LC并联谐振回路的阻抗是随频率而变的，在谐振频率

       处其阻抗是纯电阻，达到最大值。因此，用并联谐振回路作集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上具有最大的电压增益。稍离开此频率，电压增益迅速减小。我们用这种放大器可以放大所需要的某一频率范围的信号，而抑制不需要的信号或外界干扰信号。因此，调谐放大器在无线电通信系统中被广泛用作高频和中频放大器。

       图1—1 小信号调谐放大器

       三、实验电路

       图1-1所示电路为实验电路，它是由共发射极组态的晶体管和并联谐振回路组成的单级单调谐放大器。

       本实验电路要求完成单级调谐放大器的技术指标：中心频率f0=15MHz，通频带2△f0.7=4MHz，增益A>20dB，RL=1 kΩ。

       电路主要元件参数：晶体管3DG6C，β=60，查手册知在f0=30MHz，IC=2mA，Vcc=9V条件下测得y参数为gie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。如果工作条件发生变化，则上述参数值仅作为参考。要得到晶体管的y参数也可由混合π参数计算出y参数。中频变压器参数：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3。回路电容C1=10PF，C2=(5～20)PF，在调谐过程中使用微调电容C2，调整中心频率。直流偏置由Rb1、Rb2、Rc实现，电阻器W1为47kΩ，用于调整静态工作点。电路中的电容一般使用体积小的瓷片电容。

       四、调谐放大器的调整与测试

       首先应调整每一级所需的直流工作点。其调试方法与阻容耦合放大器相同。但要注意一点：在多级调谐放大器中，由于增益高，容易引起自激振荡。因此，在测试其直流工作点时，应先用示波器观察一下放大器的输出端是否有自激振荡波形。如果已经有自激振蔼，应先设法排除它，然后再测试其直流工作点。否则，所测数据就是不准确的。对于调谐放大器的频率特性、增益及动态范围的调整与测试，一般有两种方法：一种是逐点法；一种是扫频法。后者比较简单、直观。但由于其频标较粗，对于窄带调谐放大器难以精确测试。

       (一)逐点法

       所谓逐点法，就是以高频信号发生器为信号源，用示波器或电压表为测试仪器，直接接线如图1-4所示。

       图1-4调谐放大器的测试电路

       1．谐振频率的调试

       将信号发生器的输出频率置于f=15MHz，输出电压Uo=10mv，Vcc= 12v，调可变电容器C2使回路谐振，即高频毫伏表的指示值达到最大，回路处于谐振状态。

       对于多级单调谐放大器的谐振频率的调试，应该从末级开始，逐级向前进行调试。即先将信号源的输出电压加到末级放大器的基极，调节末级放大器调谐回路中的电感或电容，使输出电压达到最大。……如此推进到第一级后，就说明各级的谐振同路都基本上工作在所需的fo附近了。但由于各级之间存在着相互影响，因此当信号源输出电压加到第·级输入端后还应再反复调节各级调谐回路的电感或电容，使输出电压达到最大。

       在调整过程中，应注意几点：第一，信号源输出幅度对末级应适当大些，越呈向前级推进，其输出幅度就应该相应减小。否则由于输入幅度过大而使放大器进入非线性状态，将使调谐不准。第二，当信号源输出端接到各级输入端时，应有隔直电容，否则信号源的接入会影响放大器的直流工作点。第三，在调谐回路的电感或电容时，最好采用绝缘材料做的改锥，以减小金属改锥对回路电感或电容的影响。

       2．幅频特性的调试

       当中心频率调整好后，就可测试放大器的频率特性了。在输出幅度不超过放大器线性动态范围的条件下，保持输入电压幅度不变，在谐振频率fo两旁逐点改变信号频率，用示波器或高频毫伏表测出相应的输出电压Uo，计算出各点的放大倍数Au,就可描出放大器的谐振曲线Au-f，如图1-5所示。从曲线上即可求出2△f0.7和2△f0.1。

       若这些指标的测量值与设计值相差较远，应根据它们的表达式分析。例如放大倍数

       Au0较小，可以通过调整静态工作点Ic，接入系数p1或更换β较大的晶体管，使Auo增加。如果2△f0.7窄了，可以通过调整阻尼电阻R使之变小，从而增加插入损耗使2△f0.7变宽。

       由于分布参数的影响，放大器的各项技术指标满足要求后的元件参数与设计计算值有一定偏差。

       采用逐点法测量，调整起来比较麻烦，花费的时间也比较多。因此目前采用最多的方法是扫频法，用BT-3频率特性测试仪测量回路的谐振曲线。

       (二)扫频法

       I．放大器的调谐

       将BT-3频率特性测试仪提供的扫频信号用终端接有75Ω电阻的电缆加到单级放大器的输入端，检波探头接到末级的输出负载上，然后调节中心频率旋钮，屏幕上就可显示出放大器的谐振特性曲线。这时调节回路电容或回路电感，使谐振特性曲线在规定的中心频率上出现最大值。

       多级单调谐放大器的调谐，要先调谐末级放大器的谐振回路，然后调前一级回路，使中心频率上出现的峰值增大。按此逐级向前推移。这种从后级调到前级的方法，可以减小后级回路参数通过晶体管内部反馈对前级回路的影响。实际上，这种影响是难免的，因此必须多次由后级向前级反复调谐。应注意的是各调谐回路调到同一频率时，放大器的增益不断提高，扫频信号必须相应减小，以防止放大器饱和。

       2．增益的测量

       参考第四章频率特性测试仪中有关增益的测量方法。

       五、实验仪器

       高频信号产生器

       QF-1056

       1台

       双踪示波器

       DOS-645B

       1台

       频率特性测试仪

       BT-3

       1台

       超高频毫伏表

       DA-36

       1台

       晶体管直流稳压电源

       1台

       万用表

       1块 高频Q表

       QBC-3

       1台 无感起子

       1把 小信号调谐放大器实验电路板

       1块

       六、实验内容

       (一)单级单调谐放大器的调整与测试

       ①知图1-1为单调谐放大器的实验电路图。L=4μH，p1=0.6，p2=0.3，晶体管为3DG6C，Vcc= 12V，RL=1 KΩ

       主要技术指标：中心频率fo=15 MHz，谐振电压放大倍数Au0≥20dB，通频带2△f0.7=4 MHz。

       ②拟定实验步骤。

       ③确定测量方法。

       ④测量主要技术指标‘

       ⑤实验分析与研究。

       (二)两级单调谐放大器的调整与测试

       ①用两块如图1-1所示的单级单调谐放大器实验板组成两级单调谐放大器。

       注意：把作为第一级放大器的输出负载RL取下，即第二级的输入阻抗为第一级的输出负载。

       ②主要技术指标：谐振频率fo=15MHz，谐振电压放大倍数Auo=40db，通频带2△f0.7=2.5MHz

       ③拟定实验步骤。

       ④确定测量方法。

       ⑤误差分析。

       ⑥电路的改进意见及本次实验中的收获体会。

       七、实验研究与思考题

       ①回路的谐振频率fo与哪些参数有关?如何判断谐振回路处于谐振状态，用实验说明。

       解：回路谐振频率主要和电容电感的大小有关，由于谐振实放大电路输出的增益应最大，故只要测出功率最大的频率即谐振频率。判断方法有两种：

       1、用高频毫伏表观测Uo，当Uo得最大值时，并联谐振回路处于谐振状态；

       2、用示波器监测Uo，当波形最大不失真时，并联谐振回路处于谐振状态。②为什么说提高电压放大倍数Auo时，通频带2△f0.7，会减小?可以采取哪些措施提高放大倍数Auo?可以采取哪些措施使2△f0.7加宽?实验结果如何? 解：因为AUP1P2YfeGT，要提高AV，则可适当增加接入系数，但因为接入系数过大导致GT增加，由BW0.7f0可知，GT增大，BW0.7减小，即带宽BW减小。GT③在调谐LC谐振回路时，对放大器的输入信号有何要求?如果输入信号过大会出现什么现象？

       解：由AUP1P2YfeGT 知AV与输入信号大小无关。但由于UO的增大将可能超出小信号放大器的线形动态范围。引起信号失真，也会通过外部寄生耦合导致放大器工作不稳定。所以，输入信号不能太大，过大则引起信号失真和放大器工作不稳定。

       ④影响小信号调谐放大器稳定的因素（使放大器不稳定的因素）有哪些?如果实验中出现自激现象，采取什么措施解决? 解：有温度，电阻电容值，信号源等等。如果实验中出现自激现象可以使用：（1）中和法：

       在晶体管的输出和输入端之间插入一个外加的反馈电路，使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。

       外加的反馈电路克服自激

       （2）失配法：

       失配法一般采用共射——共基级联放大器实现，失配法是用牺牲增益换来提高放大器的稳定性。如下图：

       ⑤谐振回路的接入系数对放大器的性能有哪些影响? Ａv0与接入系数p1、p2有关, 但不是单调递增或单调递减关系。而p1和p2还会影响回路有载Q值，并进一步影响通频带,所以p1与p2的选择应全面考虑, 选取最佳值。

第三篇：太原理工大学 高频实验一 高频小信号调谐放大器

       本科高频电子线路实验报告

       课程名称： 高频电子线路

       实验名称： 高频电子线路实验一至实验四

       实验地点： 北区学院楼四楼实验室

       实验一 高频小信号调谐放大器

       一、实验目的

       小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试（电压放大倍数，通频带，矩形系数），进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。学会小信号调谐放大器的设计方法。

       二、实验原理

       1.原理

       图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1，RB2及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

       图1-1 小信号调谐放大器

       放大器在高频情况下的等效电路如图1-2所示，晶体管的4个y参数yie，yoe，yfe及yre分别为 输入导纳 yie1rb'bgb'ejwcb'egmrb'bjwcb'egb'ejwcb'e（1-1）

       输出导纳 yoe1rb'bgb'ejwcb'ejwcb'e（1-2）

       正向传输导纳

       yfegm（1-3）1rb'bgb'ejwcb'ejwcb'e1rb'bgb'ejwcb'e反向传输导纳 yre（1-4）

       图1-2 放大器的高频等效回路

       式中，gm——晶体管的跨导，与发射极电流的关系为

       gmIEmAS26（1-5）

       gb’e——发射结电导，与晶体管的电流放大系数β及IE有关，其关系为 gb'eIEmAS1（1-6）rb'e26rb’b——基极体电阻，一般为几十欧姆； Cb’c——集电极电容，一般为几皮法；

       Cb’e——发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

       由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数β有关外，还与工作频率ω有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V条件下测得3DG6C的y参数为：

       gie112mS Cie12pF goe250mS rieroeCoe4pF yfe40mS yre350uS

       如果工作条件发生变化，上述参数则有所变动。因此，高频电路的设计计算一般采用工程估算的方法。

       图1-2中所示的等效电路中，p1为晶体管的集电极接入系数，即

       P1N1/N2（1-7）式中，N2为电感L线圈的总匝数。

       P2为输出变压器T的副边与原边的匝数比，即

       P2N3/N2（1-8）式中，N3为副边（次级）的总匝数。

       gL为调谐放大器输出负载的电导，gL=1/RL。通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶体管调谐放大器，则gL将是下一级晶体管的输入导纳gie2。

       由图1-2可见，并联谐振回路的总电导g的表达式为

       222gp1goep2giejwc

       2p1goe1GjwL（1-9）

       12p2gLjwcGjwL

       式中，G为LC回路本身的损耗电导。谐振时L和C的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/G，并联谐振电抗为无限大，则jwC与1/（jwL）的影响可以忽略。

       2．调谐放大器的性能指标及测量方法

       表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率fo，谐振电压放大倍数Avo，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1来表示）等。

       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fo称为放大器的谐振频率，对于图1所示电路（也是以下各项指标所对应电路），fo的表达式为

       f012LC（1-10）

       式中，L为调谐回路电感线圈的电感量；

       C为调谐回路的总电容，C的表达式为

       CCP12CoeP22Cie（1-11）式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容。谐振频率fo的测量方法是：

       用扫频仪作为测量仪器，用扫频仪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fo。

       （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Avo称为调谐放大器的电压放大倍数。Avo的表达式为

       AV0p1p2yfeu0p1p2yfe2（1-12）2uigp1goep2gieG式中，g为谐振回路谐振时的总电导。因为LC并联回路在谐振点时的L和C的并联电抗为无限大，因此可以忽略其电导。但要注意的是yfe本身也是一个复数，所以谐振时输出电压u0与输入电压ui相位差为（180o 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1中RL两端的电压u0及输入信号ui的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

       AV0U0Ui 或AV020lgUoUi dB(1-13)（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2f0.7f0QL(1-14)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Avo与通频带BW的关系为 AV0BWyfe2C(1-15)上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容CΣ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的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。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fo及电压放大倍数Avo然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压uS不变），并测出对应的电压放大倍数Avo。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图3所示。

       由式（1-14）可得

       BWfHfL2f0.7(1-16)

       图3 谐振曲线

       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宽，同时又能提高放大器的电压增益，由式（1-15）可知，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。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

       （4）选择性——矩形系数

       调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图（3）所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即

       KV0.12f0.12f0.72f0.1BW（1-17）上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。

       3．实验参考电路

       图1-4 单级调谐放大器

       （1）主要技术指标：谐振频率fo=10.7MHz，谐振电压放大倍数AV0≥10-15 dB，通频带BW=1 MHz，矩形系数Kr0.1＜10。因fT比工作频率fo大（5—10）倍，所以选用3DG12C，选β=50，工作电压为12V，查手册得rbˊb=70, CbˊC=3PF，当IE=1.5mA时Cbˊe为25PF，取L≈1.8μH，变压器初级N2=23匝，次级为10匝。

       P2=0.43, P1=0（2）确定电路为单级调谐放大器，如上图1-4。（3）确定电路参数。a）设置静态工作点

       由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流ICQ一般选取0.8—2mA为宜，现取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

       则 REUEQIE1.5K 则RA6=1.5KΩ 取流过RA3的电流为基极电流的7倍，则有：

       RA3UBQ7IBQUBQ7IE17.6K 取18 KΩ

       则

       RA2WA1123.71840K 3.7则取RA2=5.1K WA1选用50K的可调电阻以便调整静态工作点。b）计算谐振回路参数 由式（1-6）得 gb'eIEmA26S1.15mS

       由式（1-5）得 gmIEmA26S58mS

       由式（1-1）~（1-4）得4个y参数

       yie1rb'bgb'ejwcb'egb'ejwcb'e1.373103Sj2.88103S

       由于yiegiejcie

       则有gie =1.373ms rie1gie728

       Cieyoejwcb'bcb'cgm2.88mS22.5pF wjwcb'e0.216mSj1.37mS

       1rb'bgb'ejwcb'e因yoegoejcoe 则有

       goe0.216ms coe1.37msW10.2pF c）计算回路总电容CC12，由（1-10）得

       1123pF

       2f0L23.1410.710621.8106由（1-11）CCCCP12CoeP22Cie得

       P12CoeP22Cie1200.43222.50210.2119pF

       则有CA3=119pF，取标称值120pF d）确定耦合电容及高频滤波电容

       高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容CA2=0.01μF，旁路电容CA4=0.1μF，滤波电容CA5=0.1μF

       三、实验内容与步骤

       先调静态工作点，然后再调谐振回路。

       1．按照所附电路原理图G6，按下开关KA1，接通12V电源，此时LEDA1点亮。

       2．调整晶体管的静态工作点：

       在不加输入信号（即ui=0），将测试点TTA1接地，用万用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1射极的电压（即测P6与G两焊点之间的电压，见图0－2所示），调整可调电阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根据电路计算此时的uBQ，uCEQ，uEQ及IEQ值。

       uEQ=2.25V uBQ=uEQ 0.7V=2.95V uCEQ=12V−uEQ=9.75VuCEQ IE=1.5mA

       3．调谐放大器的谐振回路使它谐振在10.7MHz 方法是用BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端TTA1及测试端TTA2，通过调节y轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心频率刻度盘，使荧光屏上显示出放大器的“幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率f0=10.7MHz所对应的幅值最大。如果没有频率特性测试仪，也可用示波器来观察调谐过程，方法是：在TTA1处由高频信号源提供频率为10.7MHz的载波（参考高频信号源的使用），大小为Vp-p-=20~100mV的信号，用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯使示波器波形最大（即调好后，磁芯不论往上或往下旋转，波形幅度都减小）。

       4．测量电压增益Av0

       在有BT-3频率特性测试仪的情况下用频率特性测试仪测Av0测量方法如下： 在测量前，先要对测试仪的y轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y轴增益“旋钮，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N1dB，然后接入被测放大器，在保持y轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋钮，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N2dB，则电压增益为

       AVON2N1dB 若用示波器测，则为输出信号的大小比输入信号的大小之比。如果AV01较小，可以通过调静态工作点来解决（即IE增大）。

       在无BT-3频率特性测试仪的情况下，可以由示波器直接测量。方法如下： 用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui。测输出信号的峰峰值记为Uo。则小信号放大的电压放大倍数为Uo/Ui。利用频率计，经测定可知AV0=10dB 5．测量通频带BW 用扫频仪测量BW：

       先调节“频率偏移”（扫 频宽度）旋钮，使相邻两个频标在横轴上占有适当的格数，然后接入被测放大器，调节“输出衰减”和y轴增益，使谐振特性曲线在纵轴占有一定高度，测出其曲线下降3dB处两对称点在横轴上占有的宽度，根据内频标就可以近似算出放大器的通频带

       BWB0.7100KHZ宽度

       观察可知，BW=4.5MHZ 6．测量放大器的选择性

       放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数Kr0.1表示 用5）中同样的方法测出B0.1即可得： Kr0.1B0.12f0.1 B0.72f0.7Kr0.1=2∗16 4.5=7.1

       四、思考题

       引起小信号谐振放大器不稳的原因是什么？如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

       在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响。它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题.克服自激的方法:由于晶体管由反向传输导纳存在，实际上晶体管为双向器件。为了抵消或减少反向传输导纳的作用，应使晶体管单向化。

       单向化的方法有两种：一种是消除反向传输导纳的反馈作用，称为中和法；另一种是使负载电导gL或信号源电导的数值加大，使得输人或输出回路与晶体管失去匹配，称为失配法。

       五、实验仪器

       1．BT-3（G）型频率特性测试仪（选项）

       一台 2．20MHz模拟示波器

       一台 3．数字万用表

       一块 4．调试工具

       一套

第四篇：高频小信号调谐放大器

       高频小信号调谐放大器

       一、实验目的

       小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试（电压放大倍数，通频带，矩形系数），进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。学会小信号调谐放大器的设计方法。

       二、实验原理

       图1-1 所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC 并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1，RB2 及RE 决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

       图1-1 小信号调谐放大器 晶体管放大器设计 放大器在高频情况下的等效电路如图1-2 所示，晶体管的4 个y 参数yie，yoe，yfe 及yre 分别为

       由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数β 有关外，还与工作频率ω 有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V 条件下测得3DG6C的y 参数为：

       式中，G 为LC 回路本身的损耗电导。谐振时L 和C 的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/G，并联谐振电抗为无限大，则jwC 与1/（jwL）的影响可以忽略。

       三、调谐放大器的性能指标及测量方法

       表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f0，谐振电压放大倍数Av0，放大器的通频带BW 及选择性（通常用矩形系数Kr0.1 来表示）等。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

       上式说明，当晶体管选定即yfe 确定，且回路总电容CΣ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 的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。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uS 不变），并测出对应的电压放大倍数AV0。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-3所示。由式（1-14）可得

       上式表明，矩形系数Kv0.1 越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1 远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。

       四、实验参考电路

       1、主要技术指标：谐振频率fo=20.945MHz，谐振电压放大倍数AV0≥10-15 dB，通频带BW=1 MHz，矩形系数Kr0.1＜10。因fT 比工作频率fo 大（5—10）倍，所以选用3DG6C，选β=50，工作电压为12V，查手册得rbˊb=70, CbˊC=3pF，当IE=1.5mA时Cbˊe 为25pF，取L≈2.4μH，变压器初级N2=20 匝，接入系数P1=P2=0.25。

       图1-4 单级调谐放大器

       2、确定电路为单级调谐放大器，如上图1-4。

       3、确定电路参数。1）设置静态工作点

       由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流ICQ 一般选取0.8—2mA为宜，现取IE=1.5mA，uEQ=3V，uCEQ=9V。则 RE = uEQ /IE = 2KΩ 则RA4=2KΩ 取流过RA3 的电流为基极电流的7 倍，则有：

       3）确定耦合电容及高频滤波电容

       高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容CA2=0.01μF，旁路电容CA4=0.1μF，滤波电容CA5=0.1μF

       五、实验内容

       参考所附电路原理图G6。先调静态工作点，然后再调谐振回路。1）按照所附电原理图G6，将JA2 用连接器连好，按下开关KA1，接通12V 电源，此时LEDA1 点亮。

       2）调整晶体管的静态工作点：

       在不加输入信号（即ui=0），将测试点TTA1 接地，用万用表直流电压档（20V档）测量电阻RA4 的电压，调整可调电阻WA1，使uEQ=2.25V（IE=1.5mA），记下此时的uBQ，uCEQ，uEQ 及IEQ 值。

       3）调谐放大器的谐振回路使它谐振在20.945MHz 方法是用BT-3 频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端TTA1 及测试端TTA2，通过调节y 轴，放大器的“增益”旋纽和“输出衰减”旋纽于合适位置，调节中心频率度盘，使荧光屏上显示出放大器的“幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率f0=20.945MHz 所对应的幅值最大。

       如果没有频率特性测试仪，也可用示波器来观察调谐过程，方法是：在TTA1 处用高频信号发生器注入频率为20.945MHz，大小为25mV 的信号，用示波器探头在TTA2 处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯使示波器波形最大（即调好后，磁芯不论往上或往下，波形幅度都减小）。4）测量电压增益AV0 用频率特性测试仪测AV0 在测量前，先要对测试仪的y 轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y 轴增益“旋纽，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N1dB，然后接入被测放大器，在保持y 轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋纽，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N2dB，则电压增益为 AV0 =（N2-N1）dB 或者在TTA1 处用高频信号发生器注入频率为20.945MHz，大小为25mV 的信号,使调谐回路处于谐振状态，用高频毫伏表测量RL(RAS)两端的电压uo, 并利用式（1-13）来计算AV0 若用示波器测，则为输出信号的大小比输入信号的大小之比。如果AV0 较小，可以通过调静态工作点来解决（即IE 增大）。5)测量通频带BW 用扫频仪测量BW 先调节“频率偏移”（扫频宽度）旋纽，使相邻两个频标在横轴上占有适当的格数，然后接入被测放大器，调节“输出衰减”和y 轴增益，使谐振特性曲线在纵轴占有一定高度，测出其曲线下降3dB 处两对称点在横轴上占有的宽度，根据内频标就可以近似算出放大器的通频带 BW=B0.7=100kHz ×（宽度）或者利用描点法来测量。6)测量放大器的选择性

       放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数Kr0.1 表示。用5）中同样的方法测出B0.1 即可

       由于处于高频区，分布参数的影响存在，放大器的各项技术指标满足设计要求后的文件参数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好。

       六、实验报告要求

       1、整理好实验数据，用方格纸画出幅特性曲线。

       2、思考：引起小信号谐振放大器不稳的原因是什么？如果实验中出现自激现 象，应该怎样消除？

       七、实验仪器

       1、BT-3G 型频率特性测试仪一台（选项）

       2、示波器（双踪20MHz）一台

       3、数字万用表一块

       4、调试工具一套

第五篇：高频电子线路实验报告高频小信号调谐放大器

       太原理工大学现代科技学院

       高频电子线路 课程 实验报告

       专业班级

       测控1001班

       学

       号

       姓

       名

       指导教师

       实验一

       高频小信号调谐放大器

       一、实验目的 小信号调谐放大器是高频电子线路中的基本单元电路，主要用于高频小信号微弱信号的线性放大。在本实验中，通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时各项技术指标的测试（电压放大倍数、通频带、矩形系数），进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。学会小信号调谐放大器的设计方法。

       二、实验仪器

       1．BT-3（G）型频率特性测试仪（选项）一台

       2．20MHz模拟示波器 一台

       3．数字万用表 一块

       4．调试工具 一套

       三、实验原理

       图1-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号调谐放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻RB1，RB2及RE决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

       图1 小信号调谐放大器

       该放大电路在高频情况下的等效为如图1-2所示，晶体管的4个y参数

       yie，yoe，yfe及yre分别为：

       输入导纳

       （1-1）

       输出导纳

       正向传输导纳

       反向传输导纳

       （1-2）

       （1-3）

       （1-4）

       图1-2 放大器的高频等效回路

       式中，gm——晶体管的跨导，与发射极电流的关系为

       (1-5)

       gb’e——发射结电导，与晶体管的电流放大系数β及IE有关

       其关系为

       （1-6）

       rb’b——基极体电阻，一般为几十欧姆;Cb’c——集电极电容，一般为几皮法； Cb’e——发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

       由此可见，晶体管在高频情况下的分布参数除了与静态工作电流IE，电流放大系数β关外，还与工作频率ω有关。晶体管手册中给出的分布参数一般是在测试条件一定的情况下测得的。如在f0=30MHz，IE=2mA，UCE=8V条件下测得3DG6C的y参数为：

       如果工作条件发生变化，上述参数则有所变动。因此，高频电路的设计计算一般采用工

       程估算的方法。

       图1-2中所示的等效电路中，P1为晶体管的集电极接入系数，即

       P1=N1/N2

       （1-7）

       式中，N2为电感L线圈的总匝数。

       P2为输出变压器T的副边与原边的匝数比，即

       P2=N3/N2（1-8）

       gL为调谐放大器输出负载的电导，gL =1/RL。通常小信号调谐放大器的下一级仍为晶

       体管调谐放大器，则gL将是下一级晶体管的输入导纳gie2。

       由图1-2可见，并联谐振回路的总电导

       g∑的表达式为

       （1-9）

       式中，G为LC回路本身的损耗电导。谐振时L和C的并联回路呈纯阻，其阻值等于1/G，并联谐振电抗为无限大，则jwC与1/（jwL）的影响可以忽略。

       2、调谐放大器的性能指标及测量方法

       表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率of，谐振电压放大倍数voA，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数1.0rK来表示）等。

       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of称为放大器的谐振频率，对于图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

       （1-10）

       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

       （1-11）

       式中，Coe为晶体管的输出电容；Cie为晶体管的输入电容。

       谐振频率of的测量方法是:

       用扫频仪作为测量仪器，用扫频仪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Avo称为调谐放大器的电压放大倍数。Avo的表达式为

       （1-12）

       式中，gΣ为谐振回路谐振时的总电导。因为LC并联回路在谐振点时的L和C的并联电抗为无限大，因此可以忽略其电导。但要注意的是fey本身也是一个复数，所以谐振时输出电压u0与输入电压ui相位差为（ 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1-1中RL两端的电压u0及ui输入信号的大小，则电压放大倍数AV0由下式计算：

       (1-13)

       （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

       (1-14)

       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Avo与通频带BW的关系为

       (1-15)

       上式说明，当晶体管选定即yfe确定，且回路总电容CΣ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的测量方法：是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。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fo及电压放大倍数Avo然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压Us不变），并测出对应的电压放大倍数Avo。由于回路失谐后电压放大倍数下降，所以放大器的谐振曲线如图1-3所示。

       由式（1-14）可得

       BW=fH − fL =2 ∆f0.7

       (1-16)

       图1-3 谐振曲线

       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宽，同时又能提高放大器的电压增益，由式（1-15）可知，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。如果放大器只用来放大来自接收天线的某一固定频率的微弱信号，则可减小通频带，尽量提高放大器的增益。

       （4）选择性——矩形系数

       调谐放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kv0.1时来表示，如图（1-3）所示的谐振曲线，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 AV0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即

       （1-17）

       上式表明，矩形系数Kv0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数Kv0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数Kv0.1。

       3、实验参考电路实验

       图1-4 单级调谐放大器

       （1）主要技术指标：谐振频率fo=10.7MHz，谐振电压放大倍数Avo≥10-15 dB，通频带BW=1 MHz，矩形系数Kr0.1＜10。因fT比工作频率f0大（5—10）倍，所以选用3DG12C，选β=50，工作电压为12V，查手册得

       =70, CbˊC=3PF，当IE=1.5mA时Cbˊe为25PF，取L≈1.8μH，变压器初级N2=23匝，次级为10匝。P2=0.43, P1=0（2）确定电路为单级调谐放大器，如上图1-4。

       （3）确定电路参数

       a、设置静态工作点

       由于放大器是工作在小信号放大状态，放大器工作电流ICQ一般选取0.8—2mA为宜，现取IE=1.5mA，UEQ=2.25V，UCEQ=9.75V。

       则

       则R6A=1.5KΩ

       取流过3AR的电流为基极电流的7倍，则有：

       则

       则取RA2=5.1K WA1选用50K的可调电阻以便调整静态工作点。

       b、计算谐振回路参数

       由式（1-6）得

       由式（1-5）得

       由式（1-1）—（1-4）得4个y参数

       由于

       则有

       因

       ，则有

       c、计算回路总电容∑C，由（1-10）得

       由（1-11）

       ，得

       则有C3A=119pF，取标称值120pF d、确定耦合电容及高频滤波电容

       高频电路中的耦合电容及滤波电容一般选取体积较小的瓷片电容，现取耦合电容=0.01μF，旁路电容CA4=0.1μF，滤波电容CA5=0.1μF

       四、实验内容

       本实验中，用到BT-3和频谱仪的地方选做。

       参考所附电路原理图G6。先调静态工作点，然后再调谐振回路。

       1、按照所附电路原理图G6，按下开关KA1，接通12V电源，此时LEDA1点亮。

       2、调整晶体管的静态工作点： 在不加输入信号（即ui=0），将测试点TTA1接地，用万

       用表直流电压档（20V档）测量三极管QA1射极的电压（即测P6与G两焊点之间的电压，见图0－2所示），调整可调电阻WA1，使uEQ=2.25V（即使IE=1.5mA），根据电路计算此时的uBQ，uCEQ，uEQ及IEQ值。

       3、调谐放大器的谐振回路使它谐振在10.7MHz 方法是用BT-3频率特性测试仪的扫频电压输出端和检波探头，分别接电路的信号输入端TTA1及测试端TTA2，通过调节y轴，放大器的“增益”旋钮和“输出衰减”旋钮于合适位置，调节中心频率刻度盘，使荧光屏上显示出放大器的

       “幅频谐振特性曲线”，根据频标指示用绝缘起子慢慢旋动变压器的磁芯，使中心频率f0=10.7MHz所对应的幅值最大。

       如果没有频率特性测试仪，也可用示波器来观察调谐过程，方法是：在TTA1处由高频信号源提供频率为10.7MHz的载波（参考高频信号源的使用），大小为Vp-p-=20~100mV的信号，用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），调节变压器磁芯使示 波器波形最大（即调好后，磁芯不论往上或往下旋转，波形幅度都减小）。

       4、测量电压增益Av0

       在有BT-3频率特性测试仪的情况下用频率特性测试仪测Av0测量方法如下：

       在测量前，先要对测试仪的y轴放大器进行校正，即零分贝校正，调节“输出衰减”和“y轴增益“旋钮，使屏幕上显示的方框占有一定的高度，记下此时的高度和此时“输出衰减”的读数N1dB，然后接入被测放大器，在保持y轴增益不变的前提下，改变扫频信号的“输出衰减”旋钮，使谐振曲线清晰可见。记下此时的“输出衰减”的值N2dB，则电压增益为

       若用示波器测，则为输出信号的大小比输入信号的大小之比。如果AV01较小，可以通过调静态工作点来解决（即IE增大）。

       在无BT-3频率特性测试仪的情况下，可以由示波器直接测量。方法如下：

       用示波器测输入信号的峰峰值，记为Ui。测输出信号的峰峰值记为Uo。则小信号放大的电压放大倍数为Uo/Ui

       5、测量通频带BW 用扫频仪测量BW： 先调节“频率偏移”（扫 频宽度）旋钮，使相邻两个频标在横轴上占有适当的格数，然后接入被测放大器，调节“输出衰减”和y轴增益，使谐振特性曲线在纵轴占有一定高度，测出其曲线下降3dB处两对称点在横轴上占有的宽度，根据内频标就可以近似算出放大器的通频带：

       6、测量放大器的选择性

       放大器选择性的优劣可用放大器谐振曲线的矩形系数Kr0.1表

       用5）中同样的方法测出B0.1即可得：

       由于处于高频区，分布参数的影响存在，放大器的各项技术指标满足设计要求后的元件参

       数值与设计计算值有一定的偏差，所以在调试时要反复仔细调整才能使谐振回路处于谐振状态。在测试要保证接地良好。

       五、实验结果

       Avo=(N2-N1)=9dB Bw=B0.7=100KHz*(宽度）=100KHz*5=500KHz Kr0.1B0.1B0.7 其中： B0.123122 B0.75

       Kr0.14.4

       六、习题与思考

       引起小信号谐振放大器不稳的原因是什么，如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？

       答：在高频调谐放大器中，由于晶体体管集电结电容的内部反馈，形成了放大器的输出电路与输入电路之间的相互影响，它使高频调谐放大器存在工作不稳定的问题。

       克服自激的方法:由于晶体管由反向传输导纳存在，实际上晶体管为双向器件。为了抵消或减少反向传输导纳的作用应使晶体管单向化。

       单向化的方法有两种：一种是消除反向传输导纳的反馈作用，称为中和法；另一种是使负载电导gL或信号源电导的数值加大，使得输人或输出回路与晶体管失去匹配，称为失配法。

       七、心得体会

       实验阐述的基本原理为晶体管高频谐振放大电路的工作原理，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，同时也起着滤波和选频的作用。