河南理工大学高频实验指导书.docx
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河南理工大学高频实验指导书
目录
实验一调谐放大器………………………………………………………………1
实验二丙类高频功率放大器……………………………………………………5
实验三LC电容反馈式三点式振荡器……………………………………………7
实验四石英晶体振荡器………………………………………………………10
实验一调谐放大器
一、实验目的
1、熟悉电子元器件和高频电路试验箱。
2、熟悉谐振回路的幅频特性分析--通频带与选择性。
3、熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响,从而了解频带扩展。
4、熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。
二、实验仪器
1、双踪示波器
2、扫描仪
3、高频信号发生器
4、毫伏表
5、万用表
6、实验箱
三、
预习要求
1、复习谐振回路的工作原理。
2、了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。
3、试验电路中,若电感量L=1uh,回路总电容C=220pf(分布电容包括在内),计算回路中心频率f0。
四、实验内容及步骤
(一)单调谐回路谐振放大器。
1.试验电路见图1-1
(1)、按图1-1所示连接电路(注意接线前先测量+12V电源电压,无误后,关断电源再接线)。
(2)、接线后仔细检查,确认无误后连接电源。
2.静态测量
试验电路中选Re=1K,R=10K。
测量各静态工作点,计算并填表1.1
表1.1
实测
实测计算
根据V
判断V是否工作在放大区
原因
VB
VE
IC≈Ie
VCE
是
否
*VB,VE是三极管的基极和发射极对地电压。
3.动态研究
(1)测放大器的动态范围Vi~V0(在谐振点)
选R=10K,Re=1K。
把高频信号发生器接到电路输入端,电路输出端接毫伏表,选择正常放大区的输入电压Vi,调节频率f使其为10.7MHz,调节CT使回路谐振,使输入电压幅度最大。
此时调节Vi由0.05伏变到0.8伏,逐点记录Vo电压,并填入表1.2。
Vi的各点测量值可根据(各自)实测情况来确定。
表1.2
Vi(V)
0.05
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Vo(V)
Re=1K
Re=500Ω
Re=2K
(2)当Re分别为500Ω、2K时,重复上述过程,将结果填入表1.2。
在同一坐标纸上画出Ic不同时的动态范围曲线。
(3)用扫描仪调回路谐振曲线。
仍选R=10K,Re=500。
将扫描仪射频输出送入电路输入端,电路输出接至扫频仪检波器输入端。
观察回路谐振曲线(扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置),调回路电容点CT,使f0=10.7MHz。
(4)测量放大器的频率特性
当回路电阻R=10K时,选择正常放大区的输入电压Vi,将高频信号发生器输出200mV接至电路输入端,调节频率f使其为10.7MHz,调节CT使回路谐振,使输出电压幅度为最大,此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率,然后保持输入电压Vi不变,改变频率发由中心频率向两边逐点偏离,测得在不同频率f时对应的输出电压V0,将测得的数据填入表1.3。
频率偏离范围可根据(各自)实测情况来确定。
表1.3
f(MHz)
8.7
9.2
9.7
10.2
10.7
11.2
11.7
12.2
12.7
V0(mV)
R=10K
R=2K
R=470Ω
计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值
(5)改变谐振回路电阻,即R分别为2KΩ,470Ω时,重复上述测试,并填入表1.3。
比较通频带的情况。
(二)双调谐回路谐振放大器
1.实验线路见图1-2
(1)用扫频仪调双回路谐调曲线
接线方法同3(3)。
观察双曲线回路谐振曲线,选C=3pf,反复调整CT1、CT2使两回路谐振在10.7MHz。
(2)测双回路放大器的频率特性
按图1-2所示连接回路,将高频信号输出200mv接至电路输入端,选C=3pf,
置高频信号发生器频率为10.7MHz,反复调整CT1、CT2使两回路谐振,使输出电压幅度为最大,此时的频率为中心频率,然后保持高频信号繁盛期输出电压不变,改变频率,由中心频率向两边逐点偏离,测得对应的输出功率f和电压值,并填入表1.4。
表1.4
f(MHz)
8.7
9.2
9.7
10.2
10.7
11.2
11.7
12.2
12.7
V0
C=3pf
C=10pf
C=12pf
2.改变耦合电容C为10pf、12pf,重复上述测试,并填入表1.4
五、实验报告要求
1.写明实验目的。
2.画出实验电路的直流和交流等效电路,计算直流工作点,与实验实测结果比较。
3.写明实验所用仪器、设备及名称、型号。
4.整理实验数据,并画出幅频特性。
(1)单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带,整理并分析原因。
(2)双调谐回路耦合电容C对幅频特性,通频带的影响。
从实验结果找出单调谐回路和双调谐回路的优缺点。
5.本放大器的动态范围是多少(放大倍数下降1dB的折弯点V0定义为放大器动态范围),讨论Ic对动态范围的影响。
实验二:
高频功率放大器(丙类)
1、实验目的
1.了解丙类高频功率放大器的基本工作原理,掌握丙类放大器的计算与设计方法。
2.了解电源电压Vc与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。
2、预习要求
1.复习功率谐振放大器原理能特点。
2.分析图2-1所示的实验电路,说明各元器件的作用。
三、实验仪器
1.双踪示波器
2.扫频仪
3.高频信号发生器
4.万用表
5.实验板1
四、实验步骤
1.实验验电路见图2-1
按图接好实验板所需电源,(如要调节谐振点,将A、B两点短接,利用扫频仪调回路谐振,出厂调节在6.5MHZ左右。
)
2.
图2-1功率放大器(丙类)原理图
图1
图表1图1
加负载电阻50Ω,测I0电流(直流电流档5mA,在C﹑D接入,红表笔接C点,黑表笔接D点)。
在输入端接fi=6.5MHz,Vi=200mV信号,测量各工作电压,同时用示波器测量输入、输出峰值电压,将测量值填入表1内。
(注:
VE、VB、VCE、I0、IC=VE3/R10用万用表测量)
注:
R10=10Ω
表1(注:
VBVEVCE输出级的静态工作点。
)
fi=f0
实测
实测计算
VB
(mV)
VE
(mV)
VCE
(V)
V0
(V)
I0
(mA)
IC
Pi
P0
Pa
η
VC=12V
Vi=200mV
RL=50Ω
RL=75Ω
RL=120Ω
Vi=100mV
RL=50Ω
RL=75Ω
RL=120Ω
VC=5V
Vi=200mV
RL=50Ω
RL=75Ω
RL=120Ω
Vi=100mV
RL=50Ω
RL=75Ω
RL=120Ω
表1
其中:
Vi:
输入电压峰-峰值
V0:
输出电压峰-峰值
I0:
电源给出总电流
Pi:
电源给出总功率(Pi=VCI0)(VC:
电源电压)
P0:
输出功率Pa:
管子损耗功率(Pa=ICVCE)
3.加75Ω负载电阻,同2测试并填入表1内。
4.4.加120Ω负载电阻,同2测试并填入表1内。
5.改变输入端电压Vi=100mV,同2、3、4测试并填入表1内。
6.改变电源电压VC=5V,同2、3、4、5测试并填入表1内。
5、实验报告要求
1.根据实验测量结果,计算各种情况下IC、Pi、P0、η.
2.说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系.
3.总结在功率放大器中对功率放大晶体管有那些要求.
实验二LC电容反馈式三点式振荡器
一、实验目的
1、掌握LC三点式振荡电路的基本原理,掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参数计算。
2、掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。
3、掌握振荡器反馈系数不同时,静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。
二、预习要求
1、复习振荡器的工作原理。
2、分析图3-1电路的工作原理,及各元件的作用,并计算晶体管工作电流IC的最大值(设晶体管的β值为50)。
3、实验电路中,L1=3.3uh,若C=120pf,c’=680pf,,计算当CT=50pf和CT=150pf时振荡频率各为多少?
三、实验仪器
1、双踪示波器
2、频率表
3、万用表
4、实验箱
四、实验内容及步骤
实验电路见图3-1。
实验前根据图3-1所示原理图在实验板上找到相关器件及插孔并了解其作用。
1、检查静态工作点
(1)、在实验板+12v插孔上接入+12V直流电源,注意电源极性不能接反。
(2)、反馈电容C不接,C’接入(C’=680pf),用示波器观察振荡器停振时的情况。
注意连接C’的接线要尽量短。
(3)、改变电位器Rp测的晶体管V的发射极电压VE,VE可连续变化,记下VE的最大值,计算IE值
IE=
设:
Re=1kΩ
2、振荡频率与震荡幅度的测试
实验条件:
Ie=2mA(VE=2V,调节Rp改变)、C=120pf、C’=680pf、RF=110K
(1)、改变CT电容,当分别接为C9、C10、C11时,记录相应的频率值,并填入表3.1。
(2)、改变CT电容,当分别接为C9、C10、C11时,用示波器测量相应振荡电压的峰值Vp-p,并填入表3.1。
表3.1
CT
F(MHZ)
Vp-p
51pf
100pf
150pf
3、测试当C、C’不同时,起振点、振幅与工作电流IER的关系(CT=100p,R=110KΩ)
(1)、取C=C3=100pf、C’=C4=1200pf,调电位器Rp使IEQ(静态值)分别为表3.2所示各值,用示波器测量输出振荡幅度Vp-p(峰-峰值),并填入表3.2
表3.2
IEQ(mA)
0.8
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Vp-p(v)状态1
状态2
状态3
(2)、取C=C5=120pf、C’=C6=680pf和C=C7=680pf、C’=C8=120pf,分别重复测试表3.2的内容。
4、频率稳定度的影响
(1)、回路参数固定时,改变并联在上的电阻使等效值变化时,对振荡频率的影响。
实验条件:
CT=100p时,C/C’=100/1200pf、IEQ=3mA(VE=3V)改变L的并联电阻R,使其分别为4.7KΩ、10KΩ、110KΩ,分别记录电路的振荡频率,并填入表3.3。
注意:
频率计后几位跳动变化的情况。
(2)、回路LC参数及Q值不变,改变IEQ对频率的影响。
实验条件:
CT=100p时,C/C’=100/1200pf、R=110K,改变晶体管IEQ时期分别为表3.2所示各值,此处振荡频率,并填入表3.4。
Q~f表3.3IEQ~f表3.4
IEQ(mA)
1
2
3
4
F(MHz)
R
4.7KΩ
10KΩ
110KΩ
F(MHz)
五、实验报告要求
1、写明实验目的。
2、写明实验所需仪器设备。
3、画出实验电路的支流与交流等效电路,整理实验数据,分析实验结果。
4、以IEQ为横轴,输出电压峰值Vp-p为纵轴,将不同C/C'值下测得的三组数据,在同一坐标纸上制成曲线。
5、说明本振荡电路有什么特点。
实验四石英晶体振荡器
一、实验目的
1、了解晶体振荡器的工作原理及特点。
2、掌握晶体振荡器的设计方法及参数计算方法。
二、预习目的
1、查阅晶体振荡器的有关资料。
阐明为什么用石英晶体作为振荡回路元件就能使
振荡器的频率大大提高。
2、试画出并联谐振晶体振荡器和串联谐振晶体振荡器的实际电路,并阐述两者在
电路结构及应用方面的区别。
3、
实验仪器
1、双踪示波器
2、频率计
3、万用表
4、实验箱
四、实验内容
实验电路见图4-1
1、测振荡器静态工作点,调图中RP,
IE=
设:
Re=1kΩ
测得IEmin及IEmax。
2、测量当工作点在上述范围时的振荡频率及输出电压。
3、负载不同时对频率的影响,RL分别取110KΩ、10KΩ、1KΩ,测出电路振荡频率,
填入表4.1,并与LC振荡器比较。
RL~f表4.1
R
110KΩ
10KΩ
1KΩ
F(MHz)
五、实验报告
1、写明实验目的。
2、写明实验所有仪器设备
2、画出实验电路的交流等效电路。
整理实验数据,分析实验结果。
4、以IEQ。
为橫轴,输出电压峰峰值VP-P为纵轴,将不同C/C'值下测得的三组数据在同一座标纸上绘制成曲线。
5、说明本振荡电路有什么特点。
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