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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