目標(biāo)

　　本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的目標(biāo)是延續(xù)“ADALM2000實(shí)驗(yàn)：調(diào)諧放大器級(jí)”中開(kāi)始的調(diào)諧放大器級(jí)研究,。

　　背景知識(shí)

　　正如我們?cè)谏弦唤M實(shí)驗(yàn)中了解到的,，二階LC諧振電路通常用作放大器級(jí)中的調(diào)諧元件。如圖1所示,，簡(jiǎn)單的并聯(lián)LC諧振電路可以產(chǎn)生電壓增益,，但需要消耗電流來(lái)驅(qū)動(dòng)阻性負(fù)載。緩沖放大器（如射極跟隨器）可以提供所需的電流（或功率）增益來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載,。

　　圖1.并聯(lián)LC諧振電路,。

　　諧振頻率的計(jì)算必須考慮第二個(gè)耦合電容C2。公式1給出了圖1中電路的諧振頻率：

　　實(shí)驗(yàn)前仿真

　　構(gòu)建調(diào)諧射極跟隨放大器的仿真原理圖如圖1所示,。計(jì)算發(fā)射極電阻RL的值,，使得NPN晶體管Q1中的電流約為5 mA。假設(shè)電路由±5 V電源（總共10 V）供電,。提示：Q1基極的直流電壓由經(jīng)過(guò)L1到地的直流路徑設(shè)置,。計(jì)算C1和C2的值，確保當(dāng)L1設(shè)置為100 μH時(shí),，諧振頻率接近350 kHz,。一般來(lái)說(shuō)，C1和C2的值相等,。在輸入端口執(zhí)行小信號(hào)交流掃描,，并繪制在輸出處看到的幅度和相位曲線。保存這些結(jié)果,，將它們與實(shí)際電路的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較并將比較結(jié)果隨附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中,。

　　材料

　　▲ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

　　▲無(wú)焊試驗(yàn)板和跳線套件

　　▲一個(gè)2N3904 NPN晶體管

　　▲一個(gè)100 μH電感器（各種具有其他值的電感器）

　　▲兩個(gè)1.0 nF電容（標(biāo)記為102）

　　▲兩個(gè)1 kΩ電阻

　　▲一個(gè)2.2 kΩ電阻

　　▲所需的其他電阻和電容

　　說(shuō)明

　　在無(wú)焊試驗(yàn)板上構(gòu)建圖2所示的電路。L1使用100 μH電感,，C1和C2使用1 nF電容,。此調(diào)諧放大器在諧振頻率時(shí)的峰值增益可能非常高。我們需要使用電阻分壓器R_S和R1稍微衰減AWG1的輸出信號(hào),。

　　圖2.射極跟隨調(diào)諧放大器,。

　　綠色區(qū)域表示連接ADALM2000模塊AWG、示波器通道和電源的位置,。確保在反復(fù)檢查接線之后,，再打開(kāi)電源。

　　硬件設(shè)置

　　打開(kāi)電源控制窗口,，打開(kāi)再關(guān)閉+5V和-5V電源,。在主Scopy窗口打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)分析儀軟件工具。配置掃描范圍,，起始頻率為10 kHz,，停止頻率為10 MHz。將幅度設(shè)置為200 mV，偏置設(shè)置為0 V,。使用波特圖顯示,，將可顯示的最大幅度設(shè)置為40 dB，最小幅度設(shè)置為-40 dB,。將最大相位設(shè)置為180°,，最小相位設(shè)置為-180°。在示波器通道下,，點(diǎn)擊“使用通道1”，將其作為參考通道,。將步數(shù)設(shè)為500,。

　　程序步驟

　　重新打開(kāi)電源，并運(yùn)行單次頻率掃描,。您應(yīng)該會(huì)看到,，幅度和相位與頻率的關(guān)系曲線和仿真結(jié)果相似。一旦確定放大器的最大增益出現(xiàn)在350 kHz附近,，就可以縮小頻率掃描范圍,，使其從100 kHz開(kāi)始，到1 MHz停止,。

　　圖3.射極跟隨調(diào)諧放大器試驗(yàn)板電路,。

　　說(shuō)明

　　修改無(wú)焊試驗(yàn)板上的電路，添加第二個(gè)射極跟隨級(jí)Q2,，如圖5所示,。對(duì)電路進(jìn)行任何更改之前，務(wù)必關(guān)閉電源并停止AWG,。

　　為使增益降低至1,，R1的確切值可能與圖中建議的470 Ω有所不同。您可以嘗試不同的值來(lái)獲得適當(dāng)?shù)脑鲆媪?，以匹配Q2發(fā)射極處看到的幅度,。

　　圖4.射極跟隨器調(diào)諧放大器曲線。

　　正交輸出調(diào)諧放大器

　　如果添加第二個(gè)常規(guī)射極跟隨級(jí)作為非調(diào)諧并聯(lián)路徑,，我們將得到一個(gè)具有兩個(gè)輸出的放大器,；在諧振頻率時(shí)，兩個(gè)輸出之間將具有恰好90°的相位差,。通過(guò)在諧振電路L1,、C1上并聯(lián)一個(gè)電阻，我們可以將諧振頻率時(shí)的增益降低至1 （0 dB）,，這樣從輸入到Q1發(fā)射極的增益將與常規(guī)射極跟隨器級(jí)Q2的非調(diào)諧單位增益相同,。

　　附加材料

　　▲一個(gè)2N3904 NPN晶體管

　　▲兩個(gè)470 Ω電阻

　　▲一個(gè)1 kΩ電阻

　　圖5.正交輸出放大器。

　　藍(lán)色區(qū)域表示連接ADALM2000模塊AWG、示波器通道和電源的位置,。確保在反復(fù)檢查接線之后,，再打開(kāi)電源。

　　硬件設(shè)置

　　構(gòu)建圖6所示的試驗(yàn)板電路,。

　　圖6.正交輸出放大器試驗(yàn)板電路,。

　　程序步驟

　　由于我們通過(guò)添加R1降低了增益，因此將網(wǎng)絡(luò)分析儀中的AWG幅度設(shè)置為2 V,。重新打開(kāi)電源,，并運(yùn)行單次頻率掃描。您應(yīng)該會(huì)看到,，幅度和相位與頻率的關(guān)系曲線和仿真結(jié)果非常相似,。

　　圖7.正交輸出放大器曲線。

　　使用示波器和函數(shù)發(fā)生器軟件儀器（在時(shí)域中）,，將AWG頻率設(shè)置為諧振頻率,，幅度設(shè)置為2 V。觀察兩個(gè)輸出的相對(duì)幅度和相位,。

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