高频小信号调谐放大器.docx
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高频小信号调谐放大器
高频小信号调谐放大器
高频电子线路E型实验箱总体介绍
一、概述
高频电子线路E型实验箱的实验内容主要是根据高等教育出版社出版的《高频电子线路》一书而设计的(作者张肃文),其中还参考了《电子线路-非线性部分》(作者谢嘉奎)、《高频电子线路》(作者曾兴雯)等教材的部分内容。
本实验箱由主机和14个模块组成,共设置了54个硬件实验和5个软件实验。
实验箱采用“积木式”结构,将实验所需的直流电源、频率计、信号源(带简易扫频源)设计成一个公共平台。
使用前请仔细阅读实验箱主板上的使用注意事项。
实验模块以插板的形式插在实验箱主板上,除需调节和拨动的元件外,其它元件均焊接在PCB板的反面。
模块正面印有实验电路图,便于学生理解实验原理。
反面使用透明盒罩,一方面便于学生观察元件,另一方面又可对元件加以保护。
二、主板简介
主机提供实验所需的直流电源、信号源(带简易扫频源)、频率计,它们作为实验工具不开设实验内容。
各单元使用方法介绍如下:
1、直流电源
本实验箱提供的直流电源是基于本实验箱实验的需求而设计的。
主机提供四路直流电源:
+12V、+5V、-12V、-5V,共直流地。
每路电源都有两个输出端口,分别放置在主板的左上方和右上方。
实验时,用实验箱所配置的单相三极电源线,连接220V交流电源和实验箱上侧的电源插座,打开实验箱右侧的船形开关,若正确连接则主板上的电源指示灯LEDf9和LEDf11亮。
此时,各直流电源端口均有相应的直流电压输出。
实验时,应根据模块的位置就近选择所需的直流电源输出端口。
2、低频信号源
本实验箱提供的低频信号源是基于本实验箱实验的需求而设计的。
可输出正弦波、三角波和方波信号,频率范围分别为:
1Hz~10MHz、1Hz~1MHz、1Hz~1MHz。
数码管LED900~LED907用于显示输出信号的频率,单位为Hz。
LED900~LED907依次为10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz、100Hz、10Hz和Hz位。
若输出信号频率为Hz级,则LED900~LED906不显示。
若输出信号频率为10Hz级,则LED900~LED905不显示。
输出信号频率为其它情况时以此类推。
本低频信号源带简易扫频源的功能,可产生扫频信号用于定性检测外部网络的频率特性,共有两个扫频频段,分别为10KHz~100KHz和100KHz~1MHz。
Vout为正弦波、三角波、方波和扫频信号的输出端口,Vi和Vo分别为扫频源的检波输入端和检波输出端。
将Vout处扫频信号接到外部网络的输入端,再将外部网络的输出与Vi连接,就可用示波器在Vo处定性观察外部网络的频率特性曲线。
低频信号源的使用方法介绍如下:
(1)开机
接通主机电源,按下开关Power1和Power2,则低频信号源的电源指示灯D100和D101亮。
数码管LED900~LED903不显示,LED904~LED907分别显示1、0、0、0,即开机默认输出1KHz的正弦波信号。
(2)波形选择
按键TYPE用于改变输出信号的波形,在正弦波输出情况下,按一次TYPE键,则输出信号变为三角波;在三角波输出情况下,按一次TYPE键,则输出信号变为方波;在方波输出的情况下,按一次TYPE键,则输出信号变为正弦波。
依此顺序按动TYPE键,则循环输出这三种波形。
(3)频率选择
按键RIGHT和LEFT用于选择当前需修改位,开机默认当前修改位为KHz位(LED904)。
在非扫频输出的状态下,按一次RIGHT键则修改位右移一位;按一次LEFT键则修改位左移一位。
被选中的当前修改位会闪烁显示。
按键UP和DOWN用于修改当前修改位的数值。
在选中当前修改位的情况下,按一次UP键,则当前修改位的数值加1;按一次DOWN键,则当前修改位的数值减1。
当当前修改位的数值为所需的数值时,按下ENTER键确定操作,当前修改位会停止闪烁,则Vout处输出所需频率的信号。
在当前修改位的数值为9的情况下,按一次UP键,则当前修改位数值为0,其左边显示数值加1且当前修改位不变。
如在显示频率为1999Hz且当前修改位为10Hz位时,按一次UP键,则显示频率变为2009Hz且当前修改位仍为10Hz位。
在当前修改位的数值为1,且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值不为0的情况下,按一次DOWN键,则当前修改位自动右移一位且原当前修改位不显示。
如在显示频率为1100Hz且当前修改位为KHz位时,按一次DOWN键,则显示频率变为100Hz且当前修改位为100Hz位。
在当前修改位的数值为1,且当前修改为最高位、当前修改位右边第一位的数值为0的情况下,按一次DOWN键,则当前修改位自动右移一位(且该位数值变为9)且原当前修改位不显示。
如在显示频率为1000Hz且当前修改位为KHz位时,按一次DOWN键,则显示频率变为900且当前修改位为100Hz位。
在当前修改位的数值为0的情况下,按一次DOWN键,则当前修改位的数值变为9且当前修改位左边显示的数值减1。
如在显示频率为100Hz且当前修改位为Hz时,按一次DOWN键,则显示频率变为99Hz且当前修改位不变。
(4)幅度调节
双刀三掷开关U70用于选择输出信号幅度的衰减量,U70拨到最上端、中间和最下端时,衰减量分别为0dB、20dB和40dB。
即U70用于输出信号幅度的粗调。
“幅度调节”电位器用于对输出信号的幅度进行细调,当衰减量为0dB时,调节“幅度调节”电位器,则输出信号的峰峰值范围为1.5V~15V;当衰减量为20dB时,调节“幅度调节”电位器,则输出信号的峰峰值范围为150mV~1.5V;当衰减量为40dB时,调节“幅度调节”电位器,则输出信号的峰峰值范围为80mV~150mV。
说明:
当输出信号的峰峰值较小时,由于噪声干扰相对较大,输出信号波形会有抖动,属于正常现象。
(5)占空比调节
在输出信号为方波的情况下,调节“占空比调节”电位器可改变方波的占空比。
说明:
严格地说,方波是指占空比为50%的矩形波,当占空比不为50%时,只能称为矩形波。
本实验指导书此处不做区别。
(6)直流电平调节
在任意波形输出或扫频输出的情况下,调节“电平调节”电位器,可改变输出信号的直流量。
(7)扫频输出
在点频输出的情况下,按一次SWEEP键,则Vout输出10KHz~100KHz的扫频信号;连续按两次SWEEP键,则Vout输出100KHz~1MHz的扫频信号;连续按三次SWEEP键,则回到输出扫频前的状态。
(8)复位
在通电后的任意情况下,按下RESET键,则信号源复位,恢复到输出1KHz正弦波信号的状态。
3、高频信号源
本实验箱提供的高频信号源是基于本实验箱实验的需求而设计的。
可输出10MHz~120MHz的正弦波。
Power3为高频信号源部分的电源开关,D1为电源指示灯。
数码管LED6~LED1用于显示输出信号的频率,单位分别为100MHz、10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz。
(1)开机
接通主机电源,按下开关Power3,则电源指示灯D1亮。
数码管LED6~LED1显示010.700,即开机默认输出10.7MHz的正弦波信号。
(2)输出接口选择
OUT1用于输出10MHz~20MHz的信号,信号幅度较小,主要用于小信号实验。
OUT2用于输出20MHz~70MHz的信号,其中10MHz~20MHz信号的幅度相对OUT1处较大。
OUT3用于输出70MHz~120MHz的信号,AGND为本信号源地,与主板共地。
当输出信号的频率较高时,需使用射频座接口。
本实验箱所开设实验的载波信号一般为10.7MHz,其它未使用的频段信号仅供用户参考使用。
(3)频率选择
开机默认当前修改位为KHz位(LED1),每按动一次SELECT键,则当前修改位向左移动一位且闪烁显示。
选中当前修改位后,每按动一次UP或DOWN键,则当前修改位的数值加一或减一。
当当前修改位的数值为所需的数值时,按一下ENTER键确定操作,当前修改位停止闪烁,OUT1(或OUT2、OUT3)处输出所需频率的信号。
注意:
本信号源的UP键和DOWN键不进位和退位,即:
在当前修改位的数值为9的情况下,按一次UP键,当前修改位数值变为0,其它数码管显示数值不变。
在当前修改位的数值为0的情况下,按一次DOWN键,当前修改位数值仍为0,其它数码管显示的数值也不变。
(4)幅度调节
“幅度调节”电位器用于调节输出信号的幅度,调节时请勿将电位器调节到两个最底端。
(5)扫频
本高频信号源自带简易扫频源,用于定性分析外部网络的特性。
扫频频段有六段:
信号输出频率(小于20MHz)~20MHz、20MHz~30MHz、30MHz~50MHz、50MHz~70MHz、70MHz~90MHz、90MHz~120MHz。
在点频输出的情况下,每按动一次TYPE键,则进入相应扫频频段。
如在10.7MHz点频输出的情况下,按动一次TYPE键,则进入10.7MHz~20MHz的扫频频段。
数码管LED1显示1(表示第1频段),同时用示波器在相应输出接口处观察,信号频率由10.7MHz逐渐向20MHz靠近,当信号频率为20MHz时,LED1所显示的1消失,LED6~LED1显示010.7000,即扫频前的信号频率值。
连续按动TYPE键,则扫频频段依次为20MHz~30MHz、30MHz~50MHz、50MHz~70MHz、70MHz~90MHz、90MHz~120MHz(注意选择输出接口,以便正确观察)。
当点频输出信号频率大于20MHz时,要根据点频所处的频段,按动相应的次数才能开始扫频。
如在点频输出为35MHz,按动两次TYPE键,则进入35MHz~50MHz的扫频状态,LED1显示3(表示第3频段),同时用示波器在相应输出接口处观察,信号频率由35MHz逐渐向50MHz靠近,当信号频率为50MHz时,LED1所显示的3消失,LED6~LED1显示035000,即扫频前的信号频率值。
连续按动TYPE键,则扫频频段依次为50MHz~70MHz、70MHz~90MHz、90MHz~120MHz(注意选择输出接口,以便正确观察)。
在扫频频段为第六频段的情况下,再次按动TYPE键,不进入第一频段,即扫频频段不循环。
在扫频状态下,按动ENTER键,则信号源回到扫频前的状态。
(6)复位
在通电后的任意情况下,按下RESET键,则信号源复位,恢复到输出10.7MHz正弦波信号的状态。
4、频率计
本实验箱提供的频率计是基于本实验箱实验的需要而设计的。
它适用于频率范围为20Hz~100MHz,峰峰值Vp-p=100mV~5V的信号。
开关Power4为频率计部分的电源开关,LEDf10为电源指示灯。
信号从“频率输入”处的二号台阶插座或射频座输入。
测试高频信号源输出的较高频率信号时,需使用实验箱所配置的射频线进行连接。
开关Sf1用于给不同频段的信号选择输入匹配通道。
当输入信号频率低于10MHz时,Sf1向下拨;当输入信号的频率高于10MHz时,Sf1向上拨。
数码管LEDf1~LEDf8用于显示所测信号的频率。
其中,前6个数码管显示有效数字,第8个数码管显示10的幂,单位为Hz。
第7个数码管显示“—”,用于间隔前6个数码管和第8个数码管(如显示10.7000—6,则频率为10.7MHZ)。
若输入信号频率为10MHz以上,则测试精度为50ppm;若输入信号为10MHz以下,则测试精度为20ppm。
若输入信号为1KHz以下,则可能有个位偏差。
实验一高频(单级、两级)小信号(单、双)调谐放大器
一、实验目的
1、掌握高频小信号调谐放大器的工作原理;
2、掌握谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算方法。
二、实验内容
1、测量各放大器的电压增益;
2、测量放大器的通频带与矩形系数;
3、测试放大器的频率特性曲线。
三、实验仪器
1、20MHz示波器一台
2、数字式万用表一块
3、调试工具一套
四、实验基本原理
1、单级单调谐放大器
图1-1单级单调谐放大器实验原理图
实验原理图如图1-1所示,本实验的输入信号(10.7MHz)由正弦波振荡器模块的石英晶体振荡器或高频信号源提供。
信号从TP5处输入,从TT2处输出。
调节电位器W3可改变三极管Q2的静态工作点,调节可调电容CC2和中周T2可改变谐振回路的幅频特性。
五、实验步骤
1、计算选频回路的谐振频率范围
若谐振回路的电感量L=1.8uH~2.4uH,回路总电容C=105pF~125pF(分布电容包括在内),根据公式
计算谐振回路谐振频率
的范围。
2、单级单调谐放大器
(1)连接实验电路
在主板上正确插好小信号放大器模块,开关K1、K2、K3、K5向左拨,主板GND接模块GND,主板+12V接模块+12V。
TP9接地,TP8接TP10。
检查连线正确无误后,打开实验箱右侧的船形开关,K5向右拨。
若正确连接,则模块上的电源指示灯LED4亮。
(2)静态工作点调节
K5向左拨(即关闭电路电源),TP5接地,然后K5向右拨。
用万用表测三极管Q2发射极对地的直流电压,调节W3使此电压为5V。
说明:
本实验箱的所有实验,改接线的操作均要在断电的情况下进行,以后关于断电改接线的操作步骤不再重复说明。
(3)测量放大器电压增益
输入信号Vi由高频信号源提供,参考高频信号源的使用方法,用高频信号源产生频率为10.7MHz,峰峰值约400mV的正弦信号,将此信号输入到小信号放大器模块的TP5。
用示波器在小信号放大器模块的TT2处观察,调节小信号放大器模块的T2、CC2,适当调节该模块的W3,使TT2处信号Vo的峰峰值Vop-p最大不失真。
记录各数据,填表1-1。
表1-1
Vip-p(V)
Vop-p(V)
电压放大倍数
(4)测量放大器的通频带、矩形系数
六、实验报告
1、按步完成实验
2、高频小信号放大器的主要技术指标有哪些?
- 配套讲稿:
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