生
验报 学 实 告
学生实验报告（1）
一、实验综述
实验目的：
1. 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。
2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。 3. 了解高频小信号放大器频率特性及其测试方法。
实验仪器及设备:
1、高频实验箱（模块2）1台 2、双踪示波器1台 3、万用表1块
4、扫频仪（可选）1台
二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）
实验原理：
（一）单调谐放大器
小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1所示。该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率f S ＝12.5MHz 。基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f 0，谐振电压放大倍数A v0，放大器的通频带BW 及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。 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f 0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），f 0的表达式为
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，的表达式为
W 1
J 5
TH6
C11104
R 1
R 4.
式中，C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0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f 0。 2. 电压放大倍数
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的表达式为
G g p g p y p p g y p p vv A ie oe fe fe i V 22 2 1 2 1 2 1 0 0
式中，为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是y fe 本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V 0与输入电压V i 相位差不是180º而是为180º+Φf e 。 g
A V0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信号V 0及输入信号V i 的大小，则电压放大倍数A V0由下式计算： A V0=V 0/V i 或A V0=20lg (V 0/V i ) 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BW ，其表达式为 BW =2△f 0.7=f 0/Q L 式中，Q L 为谐振回路的有载品质因数。
图1-1（a ） 单调谐小信号放大
图
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的关系为
上式说明，当晶体管选定即y fe 确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数A V0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。 C
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V 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1-3所示。
可得：
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，除了选用y fe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C Σ。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。 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K v0.1时来表示，如图1-3所示的谐振曲线，矩形系数K v0.1为电压放大倍数下降到0.1A V0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即 K v0.1=2△f 0.1/2△f 0.7=2△f 0.1/BW
上式表明，矩形系数K v0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数K v0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数K v0.1。
实验步骤：
（一）单调谐小信号放大器单元电路实验 1．实验电路的连接
（1）、根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出）。
（2）按下面框图（图1-4）所示搭建好测试电路。
图1-4高频小信号调谐放大器测试连接框图高频信号源RF1 RF2 频率计RFIN 小信号谐振放大器示波器 （注：图中符号表示高频连接线）
（3）打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯。(以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤) 2、静态工作点的测量：
在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻R4两端的电压（即V BQ ）和R 5两端的电压（即V EQ ），调整可调电阻W 3，使V eQ ＝4.8V ，记下此时的V BQ 、V EQ ，并计算出此时的I EQ ＝V EQ /R 5，将结果记于表1-1中。
3、测量放大器的谐振电压增益A v0
（1）、按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。
（2）、调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为12.5MHz 的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。在TH1处观察信号峰-峰值约为50mV 。 （3）、调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上： 将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。 （4）、在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在TH1和TH2分别观测输入和输出信号的幅度大小，则A v0即为输出信号与输入信号幅度之比。 4、测量放大器的频率特性
对放大器通频带的测量有两种方式：
其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量；
其二则是用点频法来测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描绘出通频带特性，具体方法如下：
保持输入电压V i 不变，通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率由中心频率向两边逐点偏移，测得在不同频率f （以0.5MHz 为步进间隔来变化）时对应的输出电压峰-峰值V op-p , 将测得的
用第4步中的方法，我们就可以测出
和
的大小，从而得到
的值。
注意：对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。
三、结论
1、实验结果
2、分析讨论
本实验中对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。同时由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降。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y fe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量。
四、指导教师评语及成绩：
评语：
成绩： 指导教师签名：
批阅日期：
生
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学生实验报告（1）
一、实验综述
实验目的：
1. 掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。
2. 掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。 3. 了解高频小信号放大器频率特性及其测试方法。
实验仪器及设备:
1、高频实验箱（模块2）1台 2、双踪示波器1台 3、万用表1块
4、扫频仪（可选）1台
二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析）
实验原理：
（一）单调谐放大器
小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其实验单元电路如图1-1所示。该电路由晶体管Q 1、选频回路T 1二部分组成。它不仅对高频小信号进行放大，而且还有一定的选频作用。本实验中输入信号的频率f S ＝12.5MHz 。基极偏置电阻W 3、R 22、R 4和射极电阻R 5决定晶体管的静态工作点。可变电阻W 3改变基极偏置电阻将改变晶体管的静态工作点，从而可以改变放大器的增益。
表征高频小信号调谐放大器的主要性能指标有谐振频率f 0，谐振电压放大倍数A v0，放大器的通频带BW 及选择性（通常用矩形系数K r0.1来表示）等。 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f 0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），f 0的表达式为
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，的表达式为
W 1
J 5
TH6
C11104
R 1
R 4.
式中，C oe 为晶体管的输出电容；C ie 为晶体管的输入电容；P 1为初级线圈抽头系数；P 2为次级线圈抽头系数。
谐振频率f 0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f 0。 2. 电压放大倍数
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的表达式为
G g p g p y p p g y p p vv A ie oe fe fe i V 22 2 1 2 1 2 1 0 0
式中，为谐振回路谐振时的总电导。要注意的是y fe 本身也是一个复数，所以谐振时输出电压V 0与输入电压V i 相位差不是180º而是为180º+Φf e 。 g
A V0的测量方法是：在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量图1-1中输出信号V 0及输入信号V i 的大小，则电压放大倍数A V0由下式计算： A V0=V 0/V i 或A V0=20lg (V 0/V i ) 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BW ，其表达式为 BW =2△f 0.7=f 0/Q L 式中，Q L 为谐振回路的有载品质因数。
图1-1（a ） 单调谐小信号放大
图
分析表明，放大器的谐振电压放大倍数A V0与通频带BW 的关系为
上式说明，当晶体管选定即y fe 确定，且回路总电容为定值时，谐振电压放大倍数A V0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。 C
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V 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1-3所示。
可得：
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，除了选用y fe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量C Σ。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。 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K v0.1时来表示，如图1-3所示的谐振曲线，矩形系数K v0.1为电压放大倍数下降到0.1A V0时对应的频率偏移与电压放大倍数下降到0.707 AV0时对应的频率偏移之比，即 K v0.1=2△f 0.1/2△f 0.7=2△f 0.1/BW
上式表明，矩形系数K v0.1越小，谐振曲线的形状越接近矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性较差（矩形系数K v0.1远大于1），为提高放大器的选择性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。可以通过测量调谐放大器的谐振曲线来求矩形系数K v0.1。
实验步骤：
（一）单调谐小信号放大器单元电路实验 1．实验电路的连接
（1）、根据电路原理图熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图相对应的的各测试点及可调器件（具体指出）。
（2）按下面框图（图1-4）所示搭建好测试电路。
图1-4高频小信号调谐放大器测试连接框图高频信号源RF1 RF2 频率计RFIN 小信号谐振放大器示波器 （注：图中符号表示高频连接线）
（3）打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮，红灯为+12V电源指示灯，绿灯为-12V 电源指示灯。(以后实验步骤中不再强调打开实验模块电源开关步骤) 2、静态工作点的测量：
在不加输入信号时用万用表（直流电压测量档）测量电阻R4两端的电压（即V BQ ）和R 5两端的电压（即V EQ ），调整可调电阻W 3，使V eQ ＝4.8V ，记下此时的V BQ 、V EQ ，并计算出此时的I EQ ＝V EQ /R 5，将结果记于表1-1中。
3、测量放大器的谐振电压增益A v0
（1）、按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。
（2）、调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”和“RF2”输出频率为12.5MHz 的高频信号。将信号输入到2号板的J4口。在TH1处观察信号峰-峰值约为50mV 。 （3）、调谐放大器的谐振回路使其谐振在输入信号的频率点上： 将示波器探头连接在调谐放大器的输出端即TH2上，调节示波器直到能观察到输出信号的波形，再调节中周磁芯使示波器上的信号幅度最大，此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。 （4）、在调谐放大器对输入信号已经谐振的情况下，用示波器探头在TH1和TH2分别观测输入和输出信号的幅度大小，则A v0即为输出信号与输入信号幅度之比。 4、测量放大器的频率特性
对放大器通频带的测量有两种方式：
其一是用频率特性测试仪（即扫频仪）直接测量；
其二则是用点频法来测量：即用高频信号源作扫频源，然后用示波器来测量各个频率信号的输出幅度，最终描绘出通频带特性，具体方法如下：
保持输入电压V i 不变，通过调节放大器输入信号的频率，使信号频率由中心频率向两边逐点偏移，测得在不同频率f （以0.5MHz 为步进间隔来变化）时对应的输出电压峰-峰值V op-p , 将测得的
用第4步中的方法，我们就可以测出
和
的大小，从而得到
的值。
注意：对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。
三、结论
1、实验结果
2、分析讨论
本实验中对高频电路而言，随着频率升高，电路分布参数的影响将越来越大，而我们在理论计算中是没有考虑到这些分布参数的，所以实际测试结果与理论分析可能存在一定的偏差。另外，为了使测试结果准确，应使仪器的接地尽可能良好。同时由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数下降。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y fe 较大的晶体管外，还应尽量减小调谐回路的总电容量。
四、指导教师评语及成绩：
评语：
成绩： 指导教师签名：
批阅日期：