高频电路实验及Multisim仿真.(DOC)

实验一高频小信号放大器

单调谐高频小信号放大器

Vc

R4

10k0 C2 «IF

CL .luF

图1.1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

3 P

、200 1042 580 10^ s

2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益

Wp

1 CL

________ 1 ________ 二 2.936rad /

AJ0

。

VI =356.708uV, V。=1.544mV, Avo

Vc 1 544 0

VI 0.357

4.325

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

fo(KHz ) Uo (mv) 0.977 1.064 1.392 1.483 1.528 1.548 1.457 1.282 1.095 0.479 0.840 0.747 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065 AV 2.736 2.974 3.899 4.154 4.280 4.336 4.081 3.591 3.067 1.341 2.352 2.092 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。

、下图为双调谐高频小信号放大器

1

_Lvi.

^12V

hill Cl

nhF

C2 IO11F

R1 p 1uH 15kn

:5 Q% :

-20pF; ；keyn| ■50%

：

-20pF \\Key=C

M%--

C4 它 luH 颈吓知D

：

-50%

HF

100pF

2M2222A

XSC1

R2 LR3 6.2kD >1liQ G5

^tODtiF ::::::::

1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益 A/0 输入

端波形：

输出端波形:

V1=19.512mV V0=200.912mV Av0=V0/V 仁10.197

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

、高频功率放大器原理仿真，电路如图所示: 的 BJT_NPN_VIRTUAL)

(Q1 选用元件 Transistors

图2.1 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0.7V，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。

lUUrtL

Tri aiissieiit Ajisaly^i

snnm

500m -

SOOm

3D_ODUm

1 im. 3 叮 JJI□巴 in

r aT>li.e IT Tie-w —匚1回冈' 二 I | [= E.dLi t ICi cw T'Bols 圭Ul m N |尿距 殴圧丨矗咕瀚话1严 F 1

（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 transient analysis... 命令，在弹

ZkSC 口口

匸 1

Oscilloscope-XSC 1 Os 匚 iUcsc-ope-XSC 1

Osciii 口 s：匚口 IP 皀-xmu 1

Tr-ansient Analyst!

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 0.03s，终止时间设置为 0.030005s。在

output variables

L V J_ *#W Edi t. 寻 Toois l丨-■回、 wi q g K 宜］烁、濟、袅威丄於1 Sb」局啦口 页中设置输出节点变量时选择 vv3#branch即可）

实验2-1

Transient yXiialysis

Analysis «| Oscilloscope-XSf

Tr-ansie-nt Artaly-sts | Transie-riJt Art-alysis Transtenfc Analysis 2..T,

Tttrie CS>

3O.aoiiix 3O.OO2m 3C.OO3m 30.004111 3O.OO5ITI

(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 3 0,以 及该网络的品质因数 Q。根据各个电压值，计算此时的导通角 9 c。(提示 根据余弦值查表得出)。

200 10J2 126 10^

QL

―= 6.299rad /s

參几

二 0.0378

丸=87.8

2、线性输出

(1) 要求将输入信号V1的振幅调至1.414V。

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R仁30©。

(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

输出电压: 12 V; P0 ~ 1 c1mVcm

2

=

Po, PD, n C；

1

P

D = Vcc

1

CO

JP)

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：-256.371

输出波形为：

将电容调为90%时，此时的电流为-256.389mA。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 R仁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） Ub 50% 8.443V 70% 8.131V 30% 8.159V （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%寸，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 R仁30©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 1.06V，0.5V，并记下两次的电流 表白 __ V1(V)

0.7 12.678uA 1.06 18.185uA 0.5 8.842uA I c0

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Fourier Analysis... 命令，在弹出的对话框中设置。在 An alysis Parameters 标签页中的 Fun dame ntal freque ncy 中设置基波频率与信号源频率相同， Number Of Harmonics中设置包括基波在内的谐波总数， Stop time for sampling 中 设置停止取样时间，通常为毫秒级。在 Output variables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

、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

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

11

L1

P.1

30110

O.OltiH

ZID.OLuT

Q1

■*

,»2 EChfl

CL lR3 £0nF>2kD

(a) (b)

3.2 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

LC4

TO. OluF

C5 0. 01 uF

VI

12 V

—*----------------------

丄口 丄閃

\"n470pF

~r 20pF

丄少 nl n-lt>OQpF 沁嗣

3.3

[L3

>100uH ■ 7

40%

R5 560Q

克拉泼振荡器

C4 丄 10nF

V1 12 V

R4

Q1

C1 丄 470pF

2N2222A

C6 ±10 nF

R2

10kQ

你lLR3

oC2

-J- 1nF

(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

输出波形:

希勒振荡器

、晶体振荡器

II ^12

K-t? = A SJkCl

C3

T卜

20DF

C5

丄翱如F

ci

_-

470CpT

4

3.4 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=2.339ms，贝U f=1/T=427.5Hz

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

1>1

C1 DZ

亠图4.1 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=100.946mV Vmi n=89.606mV

Ma=(Vmax-Vmi n)/(Vmax+Vmi n)=(100.946-89.606”(100.946+89.606)=0.059 2) 模拟乘法器调制电路

图4.2 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

m；

Ma=(Vmax-Vmi n)/(Vmax+Vmi n)=(2.874-0.494)/(2.874+0.494)=0.706

(2)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

>1

lOkfi

图4.3 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=30Q，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

L1 126uH

(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=30Q，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调希9

1)二极管平衡调制

DI

图4.5 二极管平衡调制DSB电路

(1)通过示波器观察波形

(2)与图4.1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4.6 乘法器调制DSB电路

(1)通过示波器观察波形

(2)与图4.1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 4.1比较，这两个电路的区别,

从理论上分图4.7

XSC1

DI

c JI 2 »>1J cl008 1- D2

F --——生

DIODE VIRTUAL

析该电路实现的是AM调制还是DSB调制？

答：在V仁V2大于0时，D1工作在导通状态， D2处于截止状态， V仁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，V仁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

--------------- rr- 4 \\ i d ir vi lOuF 11 1 Cl O-OSuF

n k 2 R 1 50kHz 300 Hz

Lm□

图5.1 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：

T1 JH T2不 T2-T1 时间 &9,613 ms 59-后 13 rns OJOOO S -H&7. 79-^ miV -fiZ对畔mV 反向

D-000' V 保存

Ext. Trigger

日寸i可擲 比例 |2C0 us/Div 女位盖 [o- 比例 ||z VASV 学位舌 AC | 0 |DC [o- 土| i甬谄日 比例［sv^r 广 边沿 电平 玉 ir- 小部1 IE 加载 0/A | A/h 柠 AC | Q | DC - V IP- 正弓玄1标淮自訪1 言 输出波形:

「★示湮器-XSC1

■—,

二

输入输出在同一窗体中显示:

(2)修改检波电路中的C1=0.5 这种变化的原因；

输入波形

卩F, R1=500© ,再观察输入输出波形的变化, 说明

：

输出波形:

T2-T 丄 用半HJMI ms 1L23.B IS ms □ .OOO B i宙沪A STgTslB-mV S^i.SZS mV 0,000 V 邂湮_曰 _______ i 亠 烝

冋 |

I Ejct- Tricraer

俘住

a^a & 比制1 = V/t3h/ 日寸冋 ________________ 比例J 111 nns/Dlv

| V/T J1C気 | B/A | A扫 |

3ffi5S A

比営11 |N岂严 v teS Jo- 屮u」 口 fr

二^

v teS AC I CS h- J

1 DC - -

输入输出在同一窗体中显示：

原因：由于•放二RLC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5.1中修改输入调制信号 V1的调制系数ma=0.8,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

RLC <

「Ma

，当Ma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5.2 乘法器解调DSB电路

(1) 通过示波器观察 7和9节点的波形

'专 示iK§s-xsci

2) 二极管平衡电路同步解调

0.707 V

SQkHa

vz

ODeg

DZ

0D旳

图5.3 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5.3中的A1, V3, V4去掉，换成AM信号源，振幅为0.35V, 载频为

50kHz,调制信号频率为0.5 kHz,调制系数为0.5。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。