小信号调谐放大器

为什么说提高电压放大倍数Au0时，通频带2△f0.7会减小？一、实验目的
①通过实验进一步熟悉小信号调谐放大器的工作原理，初步了解工程估算的方法。

②掌握调谐放大器的电压增益、选择性、通频带及动态范围的测试方法。

③掌握使用频率特性测试仪调整小信号谐振放大器谐振特性的方法。

二、实验原理
小信号调谐放大器的主要特点是晶体管的集电极负载不是纯电阻，而是由LC组成的并联谐振回路，如图1-1所示。

由于LC并联谐振回路的阻抗是随频率而变的，在谐振频率处其阻抗是纯电阻，达到最大值。

因此，用并联谐振回路作集电极负载的调谐放大器在回路的谐振频率上具有最大的电压增益。

稍离开此频率，电压增益迅速减小。

我们用这种放大器可以放大所需要的某一频率范围的信号，而抑制不需要的信号或外界干扰信号。

因此，调谐放大器在无线电通信系统中被广泛用作高频和中频放大器。

图1—1 小信号调谐放大器
三、实验电路
图1-1所示电路为实验电路，它是由共发射极组态的晶体管和并联谐振回路组成的单级单调谐放大器。

本实验电路要求完成单级调谐放大器的技术指标：中心频率f0=15MHz，通频带2△f0.7=4MHz，增益A>20dB，RL=1 kΩ。

电路主要元件参数：晶体管3DG6C，β=60，查手册知在f0=30MHz，I C=2mA，Vcc=9V条件下测得y参数为g ie=2mS，Cie=12PF，goe=250μs，Coe=4pF，yfc=40mS，yre=350μS。

如果工作条件发生变化，则上述参数值仅作为参考。

要得到晶体管的y参数也可由混合π参数计算出y参数。

中频变压器参数：L=4μH，Q0=100，P1=0.6，P2=0.3。

回路电容C1=10PF，C2=(5～20)PF，在调谐过程中使用微调电容C2，调整中心频率。

直流偏置由R b1、R b2、Rc实现，电阻器W1为47kΩ，用于调整静态工作点。

电路中的电容一般使用体积小的瓷片电容。

四、调谐放大器的调整与测试
首先应调整每一级所需的直流工作点。

其调试方法与阻容耦合放大器相同。

但要注意一点：在多级调谐放大器中，由于增益高，容易引起自激振荡。

因此，在测试其直流工作点时，应先用示波器观察一下放大器的输出端是否有自激振荡波形。

如果已经有自激振蔼，应先设法排除它，然后再测试其直流工作点。

否则，所测数据就是不准确的。

对于调谐放大器的频率特性、增益及动态范围的调整与测试，一般有两种方法：一种是逐点法；一种是扫频法。

后者比较简单、直观。

但由于其频标较粗，对于窄带调谐放大器难以精确测试。

(一)逐点法
所谓逐点法，就是以高频信号发生器为信号源，用示波器或电压表为测试仪器，直接接线如图1-4所示。

图1-4调谐放大器的测试电路
1．谐振频率的调试
将信号发生器的输出频率置于f=15MHz，输出电压Uo=10mv，Vcc=+12v，调可变电容器C2使回路谐振，即高频毫伏表的指示值达到最大，回路处于谐振状态。

对于多级单调谐放大器的谐振频率的调试，应该从末级开始，逐级向前进行调试。

即先将信号源的输出电压加到末级放大器的基极，调节末级放大器调谐回路中的电感或电容，使输出电压达到最大。

……如此推进到第一级后，就说明各级的谐振同路都基本上工作在所需的fo附近了。

但由于各级之间存在着相互影响，因此当信号源输出电压加到第·级输入端后还应再反复调节各级调谐回路的电感或电容，使输出电压达到最大。

在调整过程中，应注意几点：第一，信号源输出幅度对末级应适当大些，越呈向前级推进，其输出幅度就应该相应减小。

否则由于输入幅度过大而使放大器进入非线性状态，将使调谐不准。

第二，当信号源输出端接到各级输入端时，应有隔直电容，否则信号源的接入会影响放大器的直流工作点。

第三，在调谐回路的电感或电容时，最好采用绝缘材料做的改锥，以减小金属改锥对回路电感或电容的影响。

2．幅频特性的调试
当中心频率调整好后，就可测试放大器的频率特性了。

在输出幅度不超过放大器线性动态范围的条件下，保持输入电压幅度不变，在谐振频率fo两旁逐点改变信号频率，用示波器或高频毫伏表测出相应的输出电压Uo，计算出各点的放大倍数Au,就可描出放大器的谐振曲线Au-f，如图1-5所示。

从曲线上即可求出2△f0.7和2△f0.1。

若这些指标的测量值与设计值相差较远，应根据它们的表达式分析。

例如放大倍数 A u0较小，可以通过调整静态工作点Ic，接入系数p1或更换β较大的晶体管，使Auo增加。

如
果2
△f0.7窄了，可以通过调整阻尼电阻R使之变小，从而增加插入损耗使2△f0.7变宽。

由于分布参数的影响，放大器的各项技术指标满足要求后的元件参数与设计计算值有一定偏差。

采用逐点法测量，调整起来比较麻烦，花费的时间也比较多。

因此目前采用最多的方法是扫频法，用BT-3频率特性测试仪测量回路的谐振曲线。

(二)扫频法
I．放大器的调谐
将BT-3频率特性测试仪提供的扫频信号用终端接有75Ω电阻的电缆加到单级放大器的输入端，检波探头接到末级的输出负载上，然后调节中心频率旋钮，屏幕上就可显示出放大器的谐振特性曲线。

这时调节回路电容或回路电感，使谐振特性曲线在规定的中心频率上出现最大值。

多级单调谐放大器的调谐，要先调谐末级放大器的谐振回路，然后调前一级回路，使中心频率上出现的峰值增大。

按此逐级向前推移。

这种从后级调到前级的方法，可以减小后级回路参数通过晶体管内部反馈对前级回路的影响。

实际上，这种影响是难免的，因此必须多次由后级向前级反复调谐。

应注意的是各调谐回路调到同一频率时，放大器的增益不断提高，扫频信号必须相应减小，以防止放大器饱和。

2．增益的测量
参考第四章频率特性测试仪中有关增益的测量方法。

五、实验仪器
高频信号产生器 QF-1056 1台
双踪示波器 DOS-645B 1台
频率特性测试仪 BT-3 1台
超高频毫伏表 DA-36 1台
晶体管直流稳压电源 1台
万用表 1块
高频Q表 QBC-3 1台
无感起子 1把
小信号调谐放大器实验电路板 1块
六、实验内容
(一)单级单调谐放大器的调整与测试
①知图1-1为单调谐放大器的实验电路图。

L=4μH，p1=0.6，p2=0.3，
晶体管为3DG6C，Vcc=+12V，RL=1 KΩ
主要技术指标：中心频率fo=15 MHz，谐振电压放大倍数Au0≥20dB，
通频带2△f0.7=4 MHz。

②拟定实验步骤。

③确定测量方法。

④测量主要技术指标‘
⑤实验分析与研究。

(二)两级单调谐放大器的调整与测试
①用两块如图1-1所示的单级单调谐放大器实验板组成两级单调谐放大器。

注意：把作为第一级放大器的输出负载RL取下，即第二级的输入阻抗为第一级的输出负载。

②主要技术指标：谐振频率fo=15MHz，谐振电压放大倍数Auo=40db，通频带2△f0.7=2.5MHz
③拟定实验步骤。

④确定测量方法。

⑤误差分析。

⑥电路的改进意见及本次实验中的收获体会。

七、实验研究与思考题
①回路的谐振频率fo与哪些参数有关?如何判断谐振回路处于谐振状态，用实验说明。

解：回路谐振频率主要和电容电感的大小有关，由于谐振实放大电路输出的增益应最大，故只要测出功率最大的频率即谐振频率。

判断方法有两种：
1、用高频毫伏表观测Uo，当Uo得最大值时，并联谐振回路处于谐振状态；
2、用示波器监测Uo，当波形最大不失真时，并联谐振回路处于谐振状态。

②为什么说提高电压放大倍数Auo时，通频带2△f0.7，会减小?可以采取哪些措施提高放大倍数Auo?可以采取哪些措施使2△f0.7加宽?实验结果如何?
解：因为T fe U G Y P P A 21=，要提高A V ，则可适当增加接入系数，但因为接入系数过大导
致GT 增加，由T
G f BW 07.0=可知，GT 增大，BW0.7减小，即带宽BW 减小。

③在调谐LC 谐振回路时，对放大器的输入信号有何要求?如果输入信号过大会出现什么现象？
解：由T fe
U G Y P P A 21= 知A V 与输入信号大小无关。

但由于UO 的增大将可能超出小信
号放大器的线形动态范围。

引起信号失真，也会通过外部寄生耦合导致放大器工作不稳定。

所以，输入信号不能太大，过大则引起信号失真和放大器工作不稳定。

④影响小信号调谐放大器稳定的因素（使放大器不稳定的因素）有哪些?如果实验中出现自激现象，采取什么措施解决?
解：有温度，电阻电容值，信号源等等。

如果实验中出现自激现象可以使用：
（1）中和法：
在晶体管的输出和输入端之间插入一个外加的反馈电路，使它的作用恰好和晶体管的内反馈互相抵消。

外加的反馈电路克服自激
（2）失配法：
失配法一般采用共射——共基级联放大器实现，失配法是用牺牲增益换来提高放大器的稳定性。

如下图：
⑤谐振回路的接入系数对放大器的性能有哪些影响?
Ａv0与接入系数p1、p2有关, 但不是单调递增或单调递减关系。

而p1和p2还会影响回路有载Q值，并进一步影响通频带,所以p1与p2的选择应全面考虑, 选取最佳值。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。