实验三高频小信号放大器实验

实验三 高频小信号放大器实验

一、实验原理

高频小信号放大器的作用就是放大无线电设备中的高频小信号，以便作进一步变换或处理。所谓“小信号”，主要是强调放大器应工作在线性范围。高频余地频小信号放大器的基本构成相同，都包括有源器件（晶体管、集成放大器等）和负载电路，但有源器件的性能及负载电路的形式有很大差异。高频小信号放大器的基本类型是以各种选频网络作负载的频带放大器，在某些场合，也采用无选频作用的负载电路，构成宽带放大器。 频带放大器最典型的单元

电路如图4—1所示，由单

调谐回路做法在构成晶体

管调谐放大器。

图4—1电路中，晶体管直

流偏置电路与低频放大器

电路相同，由于工作频率

高，旁路电容Cb、Ce可远

小于低频放大器中旁路电

容值。调谐回路的作用主要

有两个：

第一， 选聘作用，选择放大ffo的信号频率，抑制其它频率信号。

第二， 提供晶体管集电极所需的负载电阻，同时进行阻抗匹配变换。

高频小信号频带放大器的主要性能指标有：

（1） 中心频率fo：指放大器的工作频率。它是设计放大电路时，选择有源器件、计

算谐振回路元件参数的依据。

（2） 增益：指放大器对有用信号的放大能力。通常表示为在中心频率上的电压增益

和功率增益。

电压增益 AvoVoi

功率增益 ApoPoPi

式中Vo、Vi分别为放大器中心频率上的输出、输入电压幅度，Po、Pi分别为放大器中心频率上的输

出、输入功率。增益通

常用分贝表示。

（3） 通频带：指放大电路增

益由最大值下降3db时

对应的频带宽度。它相

当于输入不变时，输出

电压由最大值下降到

0.707倍或功率下降到

一半时对应的频

带宽

度，如图4—2所示。

（4） 选择性：指放大器对通频带之外干扰信号的衰减能力。通常有两种表征方法： 其一，用矩形系数说明邻近波道选择性的好坏。设放大器的幅频特性如图4—3所示，矩形系数Kr0.1定义为：Kr0.12f0.1 （4—3） 2f0.7

式中2f0.7为相对电压增益（或相对电压

输出幅度）下降到0.7时的频带宽度，亦

即放大器的通频带B；2f0.1为相对电压

增益下降到0.1师的频带宽度。显然，理

想矩形系数应为1，实际矩形系数均大于

1。

其二，用抑制比来说明对带外某一特定干

扰频率fn信号抑制能力的大小，其定义

为中心频率上功率增益Kp(f0)与特定干

扰频率fn上的功率增益之比。

dKp(f0) （4—4） Kp(fn)

用分贝表示，则为

d(dB)10lgKp(f0) （4—5） Kp(fn)

还有其它一些性能指标参数，如工作稳定性，噪声系数等，在此不再赘述。

本实验为03单元电路，由两类不同的高频小信号放大电路组成，如图4—4所示。 图中，下半部分电路由3BG1及两极谐振回路组成调谐放大器。断开3K2，在3B点输出，可以认为是一级单调谐放大器，接通3K2，在3C点输出，可以认为是由两级谐振回路组成的双调谐放大器。3R4、3R5、3R6决定3BG1的静态工作点。接入3R7可以展宽调谐回路的通频带。

上半部分由单运放OP—37构成简易宽带放大器。信号由2脚输入，6脚输出，3R2调整增益，在3A点检测（及输出）的信号大小由3DW2调整。OP—37的引脚功能如图4—5所示，其增益带宽积GB可达63MHz。

实验箱中，信号进入两路放大器的转换由短路片控制，当某一路不工作时，将短路片开关接至GND，以减少不必要的干扰。插孔“IN”为外信号源输入。

二、实验仪器

双踪示波器 XJ4330 或 HH4330

数字频率计 SP3165A 或 NFC—100

频率特性测试仪 BT—3

直流稳压电源 万用表 实验箱

三、实验内容

准备：按实验二步骤调整01单元（作简易信号源用，在1B点检测），使f04MHz左右，波形最好。

（一） 频带放大器的调整与测量

1、 将03单元输入开关分别置于GND—3/1、1/2—3/2，断开3K1、3K2。接通03单元

电源。输入信号大小由1DW2调整。

2、 仔细调整3L1磁芯，使3B点信号最大。若3B点信号失真，或调磁芯变化不明显，

可能是输入信号过大，应随时调整1DW1，减小输入信号。

3、 记下输入信号幅度Vin（pp值）（可在输入开关处测量）。保持输入信号幅度不变，

逐点改变信号源频率，记录3B点输出电压幅度Vout（pp值），在3.9—4.1MHz频率范围内，每隔20KHz做一次测量。做Vout—f曲线，并根据曲线计算电压增益KVO、通频带B、矩形系数Kr(0.1)。

4、 接通3K1、依此改变3K1位置（即将不同的3R7电阻并到谐振回路上，分别测量

不同3R7时的KVO、通频带B。与4种测量结果进行比较并分析变化原因。

5、 用频率特性测试仪直接观察幅频特性曲线

将扫频仪输出的扫频信号截至放大器的输入端，即扫频输出接至“IN”，输入开关接至IN—3/2。将扫频仪Y轴输入接至放大器的输出端（3B点）。调节扫频仪的中心频率，使屏幕中心位置在4MHz左右，然后利用扫频仪的“输出衰减”、“频率偏移”和“Y轴增益”旋钮，在扫频仪的屏幕上直接得出幅频特性曲线。利用品标测算出通频带B、矩形系数Kr(0.1)、中心频率fo，并与前述结果相比较。

6、 将系统恢复至步骤2，接通3K2，仔细调整3L2磁芯，使3C点信号最大，测量电

压增益KVO、通频带B。

7、 将3L1磁芯沿顺时针方向、3L2磁芯逆时针方向微调（参差调谐，相反方向亦可）。

改变输入信号频率，观察幅频特性曲线的变化情况。（用扫频仪侧量更好）

（二） 宽带放大器的测量

1、 去掉03单元电路的外界输出负载电路，即断开3/3—4/1、3/3—4/2、3/3—6/1、3/3

—6/3；将03单元输入开关分别置于GND—3/2、1/2—3/1；将输出电位器3DW2调至最大输出位置；在3A点测量。

2、 改变输入信号幅度，使输入信号大小变化时，输出大小变化明显。测量fo4MHz

左右时的电压增益KVO。

3、 保持输入信号幅度不变，改变1C5，使振荡频率从fmin→fmax，观察输出变化情况。

4、 恢复至fo4MHz左右，用短路片依次接通3/3—4/1、3/3—4/2、3/3—6/1、3/3—

6/3，观察并记录3A点输出的变化情况，并解释变化原因。

5、 断开上述负载电路。用扫频仪观察放大器的幅频特性。

（三） 恢复实验箱至开始状态