实验1 小信号调谐放大器（单调谐与双调谐放大器）
Posted 毛_三月
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了实验1 小信号调谐放大器（单调谐与双调谐放大器）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
1-1 小信号调谐放大器基本工作原理
一．概述
在无线电技术中，经常会遇到这样的问题——所接收到的信号很弱，而这样的信号又往往与干扰信号同时进入接收机。我们希望将有用的信号放大，把其它无用的干扰信号抑制掉。借助于选频放大器，便可达到此目的。小信号调谐放大器便是这样一种最常用的选频放大器，即有选择地对某一频率的信号进行放大的放大器。
小信号调谐放大器是构成无线电通信设备的主要电路，其作用是放大信道中的高频小信号。所谓小信号，通常指输入信号电压一般在微伏至毫伏数量级，放大这种信号的放大器工作在线性范围内。所谓调谐，主要是指放大器的集电极负载为调谐回路（如LC谐振回路）。这种放大器对谐振频率的信号具有最强的放大作用，而对其他远离的频率信号，放大作用很差。调谐放大器的频率特性如图1-1所示。
图1-1 调谐放大器的频率特性
调谐放大器主要由放大器和调谐回路两部分组成。因此，调谐放大器不仅有放大作用，而且还有选频作用。本章讨论的小信号调谐放大器，一般工作在甲类状态，多用在接收机中做高频和中频放大，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。
二．单调谐放大器
小信号调谐放大器的种类很多，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。按晶体管连接方法区分，有共基极、共发射极和共集电极调谐放大器，等等。下面我们讨论共发射极单调谐放大器。
共发射极单调谐放大器原理电路如图1-2所示。
图1-2
图中晶体管起放大信号的作用，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 值的影响，RC是集电极（交流）电阻，它决定了回路值、带宽。
三．双调谐回路放大器
双调谐回路放大器具有频带宽，选择性好的优点。顾名思义，双调谐回路是指有两个调谐回路：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，即：它的谐振曲线更接近于矩形。图1-3为电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图。
图1-3 电容耦合双调谐回路放大器原理电路
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。
1-2 小信号调谐放大器实验电路
图1-4为小信号调谐放大器实验电路。图中，为信号输入铆孔，当做实验时，高频信号由此铆孔输入。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。变压器和电容、组成输入选频回路，用来选出所需要的信号。晶体三极管用于放大信号，、和为三极管的直流偏置电阻，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。三极管集电极接有调谐回路，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，由开关控制。当断开时，为电容耦合双调谐回路，、、和组成了初级回路，、、和组成了次级回路，两回路之间由电容进行耦合，调整可调整其耦合度。当开关接通时，即电容被短路，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、、为变容二极管，通过改变的直流电压，即可改变变容二极管的电容，达到对回路的调谐。底板上的“调谐”旋钮，就是用来改变变容二极管上电压的，三个二极管的并联，其目的是增大变容二极管的容量。图中开关控制是否接入集电极回路，接通时（开关往下拨为接通），将电阻（）并入回路，使集电极负载电阻减小，回路值降低，放大器增益减小。图中、、和三极管组成放大器，用来对所选信号进一步放大。为输出信号测试点，为信号输出铆孔。
图1-4 小信号调谐放大器电路图
1-3 小信号调谐放大器实验目的、内容和步骤
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单调谐和双调谐放大器幅频特性的影响；
5.了解放大器动态范围的概念和测量方法。
二．实验内容
1.采用点测法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.用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响；
4.用示波器观察放大器的动态范围；
5.观察集电极负载对放大器幅频特性的影响。
三．实验步骤
1.实验准备
在实验箱主板上插装好调谐回路谐振放大器模块（该模块必须装在底板D的位置），接通实验箱上电源开关，按下模块上开关，此时模块上电源指示灯亮。
2.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。用扫频仪测出的单调谐放大器幅频特性曲线如下图：
图1-5 扫频仪测量的幅频特性
（2）点测发
其步骤如下：
① 2K1置“OFF”（2K1往上拨）位，即断开集电极电阻2R3。2K2置“单调谐”位，此时2C6被短路，放大器为单调谐回路。高频信号源输出连接到调谐放大器的输入端（2P01）。示波器CH1接放大器的输入端2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出端2TP02，调整高频信号源频率为6.3MHZ （用频率计测量），高频信号源输出幅度（峰-峰值）为200mv（示波器CH1监测）。调整调谐放大器的电容2C5和底板上“调谐”旋钮，使放大器的输出为最大值（示波器CH2监测）。此时回路谐振于6.3MHZ。比较此时输入输出幅度大小，并算出放大倍数。
②按照表1-1改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值，并把数据填入表1-1。
表1-1
③以横轴为频率，纵轴为电压幅值，按照表1-1，画出单调谐放大器的幅频特性曲线。
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，按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线。可以发现：当不接2R3时，集电极负载增大，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”，Q值增高，带宽减小。而当接通2R3时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”，Q值降低，带宽加大。
用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线，如下图：
不接2R3时的幅频特性曲线 接2R3时的幅频特性曲线
4．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量
与单调谐的测量方法完全相同，可用扫频法和点测法。下图为用扫频仪测得的幅频特性曲线。
用扫频仪测得的幅频特性曲线
点测法，步骤如下：
①2K2置“双调谐”，接通2C6，2K1至“off”（开关往上拨）。高频信号源输出频率6.3MHZ（用频率计测量），幅度200mv，然后用铆孔线接入调谐放大器的输入端（2P01）。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接放大器的输出（2TP02）端。调整调谐放大器电容2C5和底板上的“调谐”旋钮，使输出为最大值。
②按照表1-2改变高频信号源的频率（用频率计测量），保持高频信号源输出幅度峰-峰值为200mv（示波器CH1监视），从示波器CH2上读出与频率相对应的双调谐放大器的幅度值，并把数据填入表1-2。
表1-2
③测出两峰之间凹陷点的大致频率是多少？
④以横轴为频率，纵轴为幅度，按照表1-2，画出双调谐放大器的幅频特性曲线。
⑤调整2C6的电容，按照上述方法测出改变2C6时幅频特性曲线。
下图为用扫频仪测得的不同2C6时的幅频特性曲线。
耦合电容减小扫频曲线 耦合电容2C06为某一值时扫频曲线 耦合电容2C06增大时扫频曲线
5. 放大器动态范围测量
2K1置“OFF”（开关往上拨），2K2置“单调谐”。高频信号源输出接调谐放大器的输入端（2P01），调整高频信号源频率至谐振频率，幅度100mv。示波器CH1接2TP01，示波器CH2接调谐放大器的输出（2TP02）端。按照表1-3放大器输入幅度，改变高频信号源的输出幅度（由CH1监测）。从示波器CH2读出放大器输出幅度值，并把数据填入表1-3，且计算放大器电压放大倍数值。可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，放大倍数开始下降，输出波形开始畸变（失真）。
表1-3
四．实验报告要求
1．画出单调谐和双调谐的幅频特性，计算幅值从最大值下降到0.707时的带宽，并由此说明其优缺点。比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同？
2．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。
3．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？
4．总结由本实验所获得的体会。
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