高频电路实验及Multisim仿真

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；

wp1CL120010125801062.936rad/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Av0。

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v1.0 可编辑可修改 VI356.708uV, VO1.544mV, Av0VO1.544 VI0.357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。

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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(KHz65 ) 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。

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v1.0 可编辑可修改 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：

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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。

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v1.0 可编辑可修改 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transient analysis...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output variables页中设置输出节点变量时选择vv3#branch即可）

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（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）。

w01LC120010121261066.299rad/s

QLR0300.0378w0L1266.299

C

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：

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输出端波形:

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v1.0 可编辑可修改 （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；P0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：

P11Ic1mVcmIc21mR PDVccIC0 c0

PD22输出波形为：

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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) U0 50% 70% 30% 11

v1.0 可编辑可修改 （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Fourier Analysis...命令，在弹出的对话框中设置。在Analysis Parameters标签页中的Fundamental frequency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）

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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：

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v1.0 可编辑可修改 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

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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

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v1.0 可编辑可修改 （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：

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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。

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v1.0 可编辑可修改 3）克拉泼振荡器

3.3 克拉泼振荡器

L26R468kΩ40%Key=A4R15.1kΩQ1C1470pFL3100uH7R5560Ω2C320pF22uHC410nF3C510nF00V112 V 0XSC11C610nF2N2222A58L1500nHR210kΩR31kΩ0C21nF （1） 通过示波器观察输出

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（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

L26R468kΩ50%Key=A4R15.1kΩQ1C1470pFL3100uH7R5560ΩXSC12C320pF22uHC410nF3C510nF00V112 V 01C610nF2N2222A58C21nFL1500nH0C7100pFKey=A50%R210kΩR31kΩ 希勒振荡器

输出波形：

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二、晶体振荡器

（a）

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v1.0 可编辑可修改 (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=

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整体趋势

部分趋势

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（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。

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v1.0 可编辑可修改 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；

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v1.0 可编辑可修改

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；

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v1.0 可编辑可修改

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v1.0 可编辑可修改

（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；

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v1.0 可编辑可修改

（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

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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；

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v1.0 可编辑可修改

（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：

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v1.0 可编辑可修改

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

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v1.0 可编辑可修改

（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

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（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。

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v1.0 可编辑可修改 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：

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v1.0 可编辑可修改

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:

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v1.0 可编辑可修改

输出波形：

输入输出在同一窗体中显示：

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v1.0 可编辑可修改

原因：由于放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；

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v1.0 可编辑可修改

原因：不产生惰性失真的条件是RLC小，使得解调信号更接近包络变化。

21MaMa，当Ma增大时则会使电容C的惰性减

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

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v1.0 可编辑可修改

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

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v1.0 可编辑可修改 （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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