2、频率计的使用
本实验箱自带频率计,主要用于实验中频率测量,频率计面板如下图所示:
电源开关频率值显示单位指示灯电源指示灯通道指示灯通道A输入频率测量范围选择通道选择通道B输入
使用说明如下:频率计数值显示使用了8个数码管,单位指示灯用来指示当前数值单位。例如数码管显示100,“Hz”指示灯亮,则当前频率为100Hz。频率计输入按照频率范围分为A、B两个通道,通过按下“输入选择”键来切换。A通道测量范围为5Hz到50MHz,其中又分为两段,当开关SW1拨置左边时,测量范围为5Hz到1MHz,拨置右边时测量范围为1MHz到50MHz,如果在测量中出现无读数的情况,请首先检查SW1是否拨到正确的量程档。B通道主要用来测量较高的频率,并留有一个BNC接口P1。
四、 另配设备
1、 实验桌 2、 双踪示波器 3、 万用表 4、 扫频仪
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实验一 高频小信号调谐放大器实验
一、 实验目的
1、 掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。 2、 熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。
3、 掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。
二、 实验内容
1、 谐振频率的调整与测定。
2、 主要技术性能指标的测定:谐振频率、谐振放大增益AV及动态范围、通频带BW0.7、矩形系数Kr0.1。
三、 实验仪器
1、1号板信号源模块 1块 2、2号板小信号放大模块 1块 3、6号板频率计模块 1块 4、双踪示波器 1台 5、万用表 1块 6、扫频仪(可选) 1块
四、 实验原理
(一) 单调谐小信号放大器
小信号谐振放大器是接收机的前端电路,主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。实验单元电路由晶体管N1、变压器T1、电容C1等组成,不仅对高频小信号放大,而且还有选频作用。本实验中单调谐小信号放大的谐振频率为fs = 10.7MHz。
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
f0?1
2?LC?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?P1Coe?P2Cie
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22式中, Coe为晶体管的输出电容;Cie为晶体管的输入电容;P1为初级线圈抽头系数;P2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f0的测量方法是:
用扫频仪作为测量仪器,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。
图1-1 单调谐小信号放大电路图
2、电压增益
放大器的谐振回路谐振时,所对应的电压增益AV0称为调谐放大器的电压增益。AV0的表达式为
?p1p2yfeV0?p1p2yfe AV0????22Vig?p1goe?p2gie?G式中,g?为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是yfe本身也是一个复数,所以谐振时输出电压
v0(t)与
输入电压vi(t)相位差不是180o而是为180o+Φfe。V0,Vi 分别为输出电压、输入信号电压的有效值,实际中为
了方便,用示波器测量波形的峰峰值,不影响增益的计算结果。
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中输出信号V0及输入信号Vi的大小,则电压增益AV0由下式计算:
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AV0= V0/ Vi 或 AV0= 20 lg (V0/ Vi) dB 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,放大器的电压增益下降,习惯上称电压增益AV
下降到谐振电压增益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 = f0/QL
式中,QL为谐振回路的有载品质因数。
分析表明,放大器的谐振电压增益AV0与通频带BW的关系为
AV0?BW?yfe2?C?
上式说明,当晶体管选定即yfe确定,且回路总电容C?为定值时,谐振电压增益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及电压增益AV0。然后改变高频信号的频率,记下此时的信号频率,测出电路的输出电压及,算出对应的电压增益。由于回路失谐后电压增益下降,所以放大器的谐振曲线如图1-2所示。
可得: BW?fH?fL?2?f0.7
通频带越宽,放大器的电压增益越小。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,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。
(二) 双调谐放大器
AV AV0 0.7 BW 0.1 fL f0 fH 2△f0.1 图1-2 谐振曲线 8
图1-3 双调谐小信号放大电路图
为了克服单调谐回路放大器的选择性差、通频带与增益之间矛盾较大的缺点,可采用双调谐回路放大器。双调谐回路放大器具有频带宽、选择性好的优点,并能较好地解决增益与通频带之间的矛盾,从而在通信接收设备中广泛应用。
在双调谐放大器中,被放大后的信号通过互感耦合回路加到下级放大器的输入端,若耦合回路初、次级本身的损耗很小,则均可被忽略。
1、谐振时的电压增益为AV0??2、通频带
为弱耦合时,谐振曲线为单峰; 为强耦合时,谐振曲线出现双峰;
临界耦合时,双调谐放大器的通频带 BW = 2△f0.7 =
V0?p1p2yfe ?Vi2g2f0/QL
五、 实验步骤
(一)单调谐小信号放大器单元电路实验
1、 断电状态下,按如下框图进行连线:(注:图中符号表示高频连接线)
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