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高频电路实验及Multisim仿真

实验一 高频小信号放大器一、单调谐高频小信号放大器图1.1 高频小信号放大器1、根据电路中选频网络参数值,计算该电路的谐振频率ωp ;s rad CLw p /936.2105801020011612=⨯⨯⨯==--2、通过仿真,观察示波器中的输入输出波形,计算电压增益A v0。

,708.356uV V I = ,544.1mV V O = ===357.0544.10I O v V V A 4.325输入波形:输出波形:3、利用软件中的波特图仪观察通频带,并计算矩形系数。

4、改变信号源的频率(信号源幅值不变),通过示波器或着万用表测量输出电相应的图,压的有效值,计算出输出电压的振幅值,完成下列表,并汇出f~Av5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波,通过示波器观察图形,体会该电路的选频作用。

二、下图为双调谐高频小信号放大器图1.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形,并计算出电压增益Av0 输入端波形:输出端波形:V1=19.512mV V0=200.912mV Av0=V0/V1=10.197 2、利用软件中的波特图仪观察通频带,并计算矩形系数。

实验二高频功率放大器一、高频功率放大器原理仿真,电路如图所示:(Q1选用元件Transistors中的 BJT_NPN_VIRTUAL)图2.1 高频功率放大器原理图1、集电极电流ic(1)设输入信号的振幅为0.7V,利用瞬态分析对高频功率放大器进行分析设置。

要设置起始时间与终止时间,和输出变量。

(2)将输入信号的振幅修改为1V,用同样的设置,观察i的波形。

c (提示:单击simulate菜单中中analyses选项下的transient analysis...命令,在弹出的对话框中设置。

在设置起始时间与终止时间不能过大,影响仿真速度。

例如设起始时间为0.03s,终止时间设置为0.030005s。

在output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可)(3)根据原理图中的元件参数,计算负载中的选频网络的谐振频率ω0,以及该网络的品质因数Q L 。

根据各个电压值,计算此时的导通角θc 。

(提示根据余弦值查表得出)。

s rad LCw /299.61012610200116120=⨯⨯⨯==--=C θ87.82、线性输出(1)要求将输入信号V1的振幅调至1.414V 。

注意:此时要改基极的反向偏置电压V2=1V ,使功率管工作在临界状态。

同时为了提高选频能力,修改R1=30K Ω。

(2)正确连接示波器后,单击“仿真”按钮,观察输入与输出的波形; 输入端波形:0378.0299.61263000=⨯==L w R Q L输出端波形:(3)读出输出电压的值并根据电路所给的参数值,计算输出功率P 0,P D ,ηC ; 输出电压:12V ;∑==R I V I P m c cm m c 21102121 0C cc D I V P = D c P P 0=η二、 外部特性1、调谐特性,将负载选频网络中的电容C1修改为可变电容(400pF ),在电路中的输出端加一直流电流表。

当回路谐振时,记下电流表的读数,修改可变电容百分比,使回路处于失谐状态,通过示波器观察输出波形,并记下此时电流表的读数;谐振时,C=200pF ,此时电流为:-256.371输出波形为:将电容调为90%时,此时的电流为-256.389mA。

波形图如下:2、负载特性,将负载R1改为电位器(60k),在输出端并联一万用表。

根据原理中电路图知道,当R1=30k,单击仿真,记下读数U01,修改电位器的百分比为70%,重新仿真,记下电压表的读数U02。

修改电位器的百分比为(1当电位器的百分比为30%时,通过瞬态分析方法,观察ic的波形。

3、振幅特性,在原理图中的输出端修改R1=30KΩ并连接上一直流电流表。

将原理图中的输入信号振幅分别修改为1.06V, 0.5V,并记下两次的电流1、倍频特性,将原理图中的信号源频率改为500KHz,谐振网络元件参数不变,使电路成为2倍频器,观察并记录输入与输出波形,并与第2个实验结果比较,说明什么问题?通过傅里叶分析,观察结果。

(提示:在单击Simulate菜单中中Analyses选项下的Fourier Analysis...命令,在弹出的对话框中设置。

在Analysis Parameters标签页中的Fundamental frequency中设置基波频率与信号源频率相同,Number Of Harmonics 中设置包括基波在内的谐波总数,Stop time for sampling 中设置停止取样时间,通常为毫秒级。

在Output variables页中设置输出节点变量)和第二个实验相比,输出波形产生了一定程度的失真。

傅里叶分析图:实验三正弦波振荡器一、正反馈LC振荡器1)电感三端式振荡器通过示波器观察其输出波形,并说明该电路的不足3.1 电感三端式振荡不足:振荡器的输出功率很低,输出信号是非常微小的值,未达到振幅起振条件。

2)电容三端式振荡器(a)(b)3.2 电容三端式振荡器(1)分别画出(a)(b)的交流等效图,计算其反馈系数(2)通过示波器观察输出波形,与电感三端式振荡器比较电路(a)的输出波形:电路(b)的输出波形:比较:电容三点式反馈电压中高次谐波分量很小,因而输出波形好,接近正弦波,电感三点式反馈电压中高次谐波分量较多,输出波形差。

3)克拉泼振荡器3.3 克拉泼振荡器(1) 通过示波器观察输出(2)在该电路的基础上,将其修改为西勒振荡器,并通过示波器观察波形希勒振荡器输出波形:二、晶体振荡器(a)(b)3.4 晶体振荡器(1)(a)(b)分别是什么形式的振荡器?(a)是并联型型晶体振荡器,(b)是串联型单管晶体振荡器电路。

(2)通过示波器观察波形,电路的振荡频率是多少?电路波形图如下:由图可得T=2.339ms,则f=1/T=427.5Hz整体趋势部分趋势(1)振荡器的电路特点?电路组成?答:并联型晶体振荡器中晶体起等效电感的作用,它和其他电抗元件组成决定频率的并联谐振回路与晶体管相连,工作原理和三点式振荡器相同,只是把其中一个电感元件换成晶体。

串联型晶体振荡器中晶体以低阻抗接入电路,晶体相当于高选择性的短路线,通常将石英晶体接在正反馈支路中,利用其串联谐振时等效为短路元件的特性,电路反馈作用最强,满足起振条件。

(2)并联型和串联型晶体振荡器中的晶体分别起什么作用?在并联型晶体振荡器中晶体起等效电感的作用,和其他电抗元件组成决定频率的并联谐振回路与晶体相连。

在串联型晶体振荡器中,晶体起到控制频率的作用。

实验四调制一、AM调制1、低电平调制1)二极管平衡调制电路图4.1 二极管平衡调制AM电路(1)观察电路的特点,V1,V2中哪一个是载波,哪一个是调制信号?V1是载波信号,V2是调制信号;(2)通过示波器观察电路波形,并计算电路的调幅系数maVmax=100.946mV Vmin=89.606mVMa=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(100.946-89.606)/(100.946+89.606)=0.059 2)模拟乘法器调制电路图4.2 模拟乘法器调制AM电路(1)通过示波器观察电路波形,并计算电路的调幅系数ma ;Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=(2.874-0.494)/(2.874+0.494)=0.706 (2)乘法器原则上只能实现DSB调制,该电路为什么可以实现AM调制?答:因为该电路将一个直流电源与交流电源串联,之后又与另一个交流电源并联,所以它可以实现AM3)集电极调幅电路图4.3 集电极调幅AM电路(1)通过示波器观察电路波形,并计算电路的调幅系数ma;(2)将电路中的V4去掉,R1=30Ω,再通过示波器观察输出波形,通过瞬态分析,观察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态?(注意:在设置输出变量时,选择vv3#branch即可)工作在过电压状态电流波形:4)基极调幅电路图4.4 基极调幅AM电路(1)通过示波器观察电路波形,并计算电路的调幅系数ma;(2)将电路中的V4去掉,R1=30Ω,再通过示波器观察输出波形,并通过瞬态分析,观察集电极电流波形说明此时电路是什么工作状态?瞬态分析结果:电压不停的在放大饱和截止区循环。

二、DSB调制1)二极管平衡调制图4.5 二极管平衡调制DSB电路(1)通过示波器观察波形(2)与图4.1比较电路的变化;从理论上分析该电路实现DSB调制的原理;在传输前将无用的载波分量抑制掉,仅发送上,下两个边频带从而在不影响传输信息的情况下,节省发射功率,实现DSB调制。

2)乘法器调制图4.6 乘法器调制DSB电路(1)通过示波器观察波形(2)与图4.1比较电路的变化;从理论上分析该电路实现DSB调制的原理;思考:(1)下图是二极管调制电路,与图4.1比较,这两个电路的区别,从理论上分图4.7析该电路实现的是AM调制还是DSB调制?答:在V1=V2大于0时,D1工作在导通状态,D2处于截止状态,V1=V2小于0时,D2工作在导通状态,D1处于截止状态,V3为大信号,V1=V2为小信号,该电路实现的是DSB调制。

实验五检波一、包络检波器1、二极管峰值包络检波器电路图5.1 二极管包络检波电路(1)通过示波器观察输入输出的波形输入波形:输出波形:输入输出在同一窗体中显示:(2)修改检波电路中的C1=0.5μF,R1=500KΩ,再观察输入输出波形的变化,说明这种变化的原因;输入波形:输出波形:输入输出在同一窗体中显示:原因:由于C R L =放τ过大,导致时间常数太大,在一段时间内输入信号电压总是低于电容C 上的电压,二极管始终处于截止状态,输出电压不受输入信号的控制,而是取决于放电,产生了惰性失真。

(3) 在图5.1中修改输入调制信号V1的调制系数ma=0.8,再观察输入输出波形的变化,说明这种变化的原因;原因:不产生惰性失真的条件是a a L M M C R Ω-≤21,当a M 增大时则会使电容C 的惰性减小,使得解调信号更接近包络变化。

2、同步检波1)模拟乘法器同步检波图5.2 乘法器解调DSB 电路(1) 通过示波器观察7和9节点的波形2)二极管平衡电路同步解调图5.3 二极管平衡电路解调DSB(1)通过示波器观察节点9和3的波形,并说明是什么信号?(2)将图5.3中的A1,V3,V4去掉,换成AM信号源,振幅为0.35V,载频为50kHz,调制信号频率为0.5 kHz,调制系数为0.5。

再通过示波器观察两个节点的波形。

同步检波是否可以解调AM波?同步检波可以解调AM波。

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