高频电路实验及Multisim仿真.docx
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高频电路实验及Multisim仿真.docx
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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;
2、通过仿真,观察示波器中的输入输出波形,计算电压增益Av0。
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~Av相应的图,根据图粗略计算出通频带。
f0(KHz)
65
75
165
265
365
465
1065
1665
2265
2865
3465
4065
U0(mv)
AV
5、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=V0=Av0=V0/V1=
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,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ic的波形。
(提示:
单击simulate菜单中中analyses选项下的transientanalysis...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,终止时间设置为。
在outputvariables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QL。
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)。
2、线性输出
(1)要求将输入信号V1的振幅调至。
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=30KΩ。
(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:
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P0,PD,ηC;
输出电压:
12V;
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:
输出波形为:
将电容调为90%时,此时的电流为。
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30%,重新仿真,记下电压表的读数U03。
R1(百分比)
50%
70%
30%
U0
(1)比较三个数据,说明当前电路各处于什么工作状态
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,,并记下两次的电流表的值,比较数据的变化,说明原因。
V1(V)
Ic0
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FourierAnalysis...命令,在弹出的对话框中设置。
在AnalysisParameters标签页中的Fundamentalfrequency中设置基波频率与信号源频率相同,NumberOfHarmonics中设置包括基波在内的谐波总数,Stoptimeforsampling中设置停止取样时间,通常为毫秒级。
在Outputvariables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
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)
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)
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=,则f=1/T=
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ma;
Vmax=Vmin=
Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=)模拟乘法器调制电路
图模拟乘法器调制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;
(2)Ma=(Vmax-Vmin)/(Vmax+Vmin)=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AM
3)集电极调幅电路
图集电极调幅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
图二极管平衡调制DSB电路
(1)通过示波器观察波形
(2)与图比较电路的变化;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
图乘法器调制DSB电路
(1)通过示波器观察波形
(2)与图比较电路的变化;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,与图比较,这两个电路的区别,从理论上分图
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=μF,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
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)在图中修改输入调制信号V1的调制系数ma=,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
,当
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)将图中的A1,V3,V4去掉,换成AM信号源,振幅为,载频为50kHz,调制信号频率为kHz,调制系数为。
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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