高频电路原理与分析实验指导书闽江学院物理学与电子信息工程系2013年10月实验一单调谐回路谐振放大器实验一、实验目的1．掌握单调谐回路谐振放大器的组成及电路中各元件的作用；2．通过对谐振回路的调试，对放大器处于谐振时的技术指标进行测试，包括电压放大倍数，通频带，矩形系数等；3．进一步掌握高频小信号调谐放大器的工作原理。

二、实验原理实验电路如图1-1所示。

电路采用共发射极接法，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路，该电路同时完成放大高频信号和选频作用。

晶体管的静态工作点由电阻WA1、RA2，RA3及RA6决定，其计算方法与低频单管放大器相同。

图1-1 单调谐回路谐振放大器三、调谐放大器的性能指标及测量方法高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f，谐振电压放大倍数0v A ，放大器的通频带BW 和选择性。

指标的测量方法如下：1、谐振频率0f放大器的调谐回路谐振时所对应的频率0f 称为放大器的谐振频率，其值为LC f π210=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，即ie oe C P C P C C 22211++=式中， Coe 为晶体管的输出电容；Cie 为晶体管的输入电容。

测量方法：采用函数信号发生器输出不同频率的等幅正弦波信号，测量输出端电压，找出输出幅值最大的频率点既为谐振频率点0f 。

2、电压放大倍数0v A放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数A V0称为调谐放大器的电压放大倍数。

A V0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量电路输出电压0u 和输入电压u i 的大小，然后通过下面的公式计算得到A V0。

iv u u A 00=（或dB u u A i v )lg(2000=） 3、通频带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A V 下降到谐振电压放大倍数A V0的0.707倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带B W ，其表达式为BW = 2△f 0.7 = fo/Q L其中，Q L 为谐振回路的有载品质因数。

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，这里采用逐点法来测量：先调谐放大器的谐振回路使其谐振，记下此时的谐振频率f 0及电压放大倍数A V0然后改变高频信号发生器的频率（保持其输出电压u S 不变），并测出对应的电压放大倍数A V0。

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1-2所示。

2△f 0.1图1-2 谐振曲线其中，7.02f f f BW L H ∆=-=。

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，可以通过选用y fe 较大的晶体管或尽量减小调谐回路的总电容量C 实现。

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，矩形系数Kv0.1为电压放大倍数下降到0.1 A V0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 A V0时对应的频率偏移之比，即Kv0.1 = 2△f 0.1/ 2△f 0.7 = 2△f 0.1/BW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。

四、实验内容与步骤1．上电。

按下开关KA1，接通12V 电源，此时LEDA1亮。

2．调整晶体管QA1的静态工作点。

将TTA1端接地（断开JA1），调节WA1，使U EQ =3V ，并计算此时的U BQ ，U CEQ 和I EQ 。

3．测量谐振频率0f 。

从TTA1端输入P P i mV u -=50（以示波器实测的为准）的不同频率的正弦信号（由函数信号发生器提供），用示波器探头在TTA2处测试（在示波器上看到的是正弦波），到找示波器波形最大的信号频率点0f 。

4．测量电压放大倍数A V0。

当发生谐振时，用示波器测输入信号的峰峰值P P i mV u -=50（以示波器实测的为准）。

测输出信号的峰峰值记为o u 。

则小信号放大的电压放大倍数io V u u A =0。

5．测量通频带BW从TTA1端输入P P i mV u -=50（以示波器实测的为准）的正弦信号，测出谐振点时的输出电压o u ，改变输入信号的频率，使信号幅值减小为最大值的0.707倍，此时对应的频率差放大器的通频带BW=B 0.7076．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K r0.1表示。

用5中同样的方法测出B 0.1即可7.01.01.0B B K r =五、实验报告要求 1、整理好实验数据，画出幅频特性曲线，分析原因。

2、分析三极管集电极电流对放大器的动态范围的影响。

3、如果实验中出现自激现象，应该怎样消除？六、实验仪器1、示波器（双踪20MHZ ） 一台2、函数信号发生器 一台3、高频电路实验箱 一台4、 万用表 一台实验二高频谐振功率放大电路实验一、实验目的1、了解谐振功率放大器的基本工作原理，掌握负载和激励信号变化对工作状态的影响；2、掌握谐振功率放大器的负载特性、调谐特性和放大特性。

二、电路原理谐振功率放大器采用选频网络作为负载回路。

根据放大器电流导通角θ的范围功率放大器可分为甲类、乙类、丙类及丁类等不同类型。

电流导通角θ愈小，放大器的效率η愈高。

其中，甲类功放的θ=180°，效率η最高为50%，而丙类功放的θ< 90º，效率η最高为80%。

甲类功率放大器一般作为中间级或输出功率较小末级功率放大器。

丙类功率放大器通常作为末级功放以获得较大输出功率和较高效率。

图2-1为由两级功率放大器组成的高频功率放大器。

图2-1 高频功率放大器图中，晶体管QE1组成甲类功率放大器，工作在线性放大状态。

晶体管QE2组成丙类谐振功率放大器，导通角为70º，基极偏压采用发射极电流的直流分量I EO在发射极偏置电阻RE上产生所需要的V BB，其中直流反馈电阻为30Ω，交直流反馈电阻为10Ω，集电极谐振回路电容为120P，负载为50Ω，输出由变压器耦合输出，采用中间抽头，以利于阻抗匹配。

四、实验内容及步骤1、上电。

按下开关KE1，LEDE1灯点亮；断开JE1，连接JE2。

2、调工作点。

将INE1接地，调节WE1，使三极管QE1的发射极对地的电压V E=2.2V，即测量P5与地之间的电压。

3、调谐。

接JE3，JE4，JE5（将3个负载电阻并联，阻值为51Ω），从INE1处输入频率为10.7MHz，幅值V P-P=200mV（以示波器实测为准）的正弦信号（由高频信号源提供），并在TTE1处观察输出波形，调节TE1和TE2，使输出波形达到最大不失真。

4、激励对工作状态影响。

从INE1处输入10.7MHz载波信号，从0开始逐渐增加信号幅值，在TTE2处观测波形，直至观察到有下凹的波形为止（若下凹的波形不对称，则微调TE1）；记下此时的输入信号幅值。

5、负载对工作状态的影响。

保持回路谐振在10.7MHz和输入信号幅度V P-P=200mV（以示波器实测为准）不变，改变负载R L（改变JE3，JE4，JE5的连接，使负载分别为75Ω，240Ω，560Ω），用示波器探头在TTE2处观测不同负载时的信号波形，并记录电压值。

五、实验报告内容1、观察放大器的三种工作状态，画出放大器三种工作状态的电流波形；2、了解电路的负载特性，计算当R L=51Ω和560Ω时，放大器的输出功率和效率，绘出负载特性曲线；3、观察放大器工作状态与激励信号幅度的关系。

六、实验仪器1、示波器（双踪20MHZ）一台2、函数信号发生器一台3、高频电路实验箱一台4、万用表一台实验三 LC 三点式振荡电路实验一、实验目的1、掌握LC 三点式振荡器的工作原理、组成及电路中各元件的作用；2、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器振荡性能的测量方法；3、了解外界条件变化对振荡频率稳定度的影响；4、比较LC 振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定性高的理解。

二、实验原理反馈式正弦波振荡器有RC 、LC 和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。

本实验中，我们研究的主要是LC 三点式振荡器。

所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极（B 、E 、C ），分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如图3-1所示：图3-1 三点式振荡器的基本电路根据相位平衡条件，图3-1 (a)中构成振荡电路的三个电抗元件，X1、X2必须为同性质的电抗，X3必须为异性质的电抗，若X1和X2均为容抗，X3为感抗，则为电容三点式振荡电路（如图3-1 (b)）；若X2和X1均为感抗，X3为容抗，则为电感三点式振荡器（如图3-1 (c)）。

由此可见，为射同余异。

根据振幅条件，则必须适当选择电抗元件X1与X2的比值（即图3-1 (b)）中C1/C2，图3-1 (c)中L1/L2.）。

下面以电容三点式振荡器为例分析其原理。

11(a )(b )(c )共基电容三点式振荡器的基本电路如图3-2所示。

图3-2 典型电容三点式振荡器由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L ，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。

其工作过程是：振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC 谐振回路，具有选频作用，当LC 谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。

虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。

当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。

于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信号输出。

该振荡器的振荡频率o f 为：2121021C LC C C f +=π 反馈系数F 为： 21C C F ≈若要它产生正弦波，必须满足F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。

一个实际的振荡电路，在F 确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。

但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。

所以在实用中，静态电流值一般ICO=0.5mA-4mA 。

共基电容三点式振荡器的优点是：1）振荡波形好。

2）电路的频率稳定度较高。

工作频率可以做得较高，可达到几十MHz 到几百MHz 的甚高频波段范围。

电路的缺点：振荡回路工作频率的改变，若用调C1或C2实现时，反馈系数也将改变。