[工学]测控电路实验指导书

[工学]测控电路实验指导书 实验一 差动放大器实验 实验二 信号放大电路实验 实验三 信号运算电路实验 实验四 电压比较器实验 实验五 电阻链分相细分实验 实验六 幅度调制及解调实验 实验七 移相电桥实验 实验八 脉宽调制电路实验 实验九 调频及鉴频实验 实验十 开关电容滤波器实验 实验十一 开关式相乘调制及解调实验 实验十二 精密全波整流及检波实验 实验十三 开关式全波相敏检波实验 实验十四 锁相环单元实验 实验十五 分频器单元实验 实验十六 锁相环应用实验––频率合成实验 实验十七 可控硅触发调压实验 1 测控电路部分 实验一 差动放大器实验 一、实验目的 1(加深对差动放大器性能的理解。 2(学习差动放大器的主要性能指标的测试 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 二、实验原理 图1-1是差动放大器的实验电路图。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当 开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器Rp用来调节T，T管的静态工作点，12使得输入信号U,0时，双端输出电压Uo=0。 i 图1-1 差动放大器实验电路图 当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻 Re，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1(静态工作点的估算 |U|,UEEBEI,典型电路: (认为U=U?0);I=I=?I B1B2C1C2EERER2(U，|U|),UCCEEBER，R112 恒流源电路: ; I,I,I,I,IC3E3C1C2C32RE3 2(差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻R足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A由输出Ed端方式决定，而与输入方式无关。 双端输出:R=?，W电位器在中心位置时， E ,,UR OCA,,,d1,UiR，r，(1，,)RBbeP2 ,U1C1 单端输出: A,,Ad1d,U2i 2 ,U1C2 A,,,Ad2d,U2i 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 ,,U,RR C1CCA,A,,,,C1C21,U2RiER，r，(1，,)(R，2R)BbepE2 若为双端输出，在理想情况下 ,UO ，实际上由于元件不可能完全对称，因此Ac也不会绝对等于零。 A,,0d2,Ui (共模抑制比 3CMRR 为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常 用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 AAdd 或 CMRR,20Log||(dB)CMRR,||AACC 差动放大器的输入信号可以用直流信号也可以用交流信号。 三、实验设备 1(测控电路(一)挂箱 2(虚拟示波器 3(函数信号发生器 4(万用表 5(交流毫伏表 四、实验 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 及步骤 1(典型差动放大器性能测试 把U9差动放大器单元的开关拨向左边构成典型差动放大器。 (1) 放大器零点 放大器输入端的“+”、“-”两端与地短接，接通?15V直流电源，用万用表测量输出电压 U，调节调零电位器W，使U=0。调节要仔细，力求准确。(注意:本挂件的所有单元共地)。 00 (2)测量差模电压放大倍数 接通?15V直流电源，将功率信号发生器的信号加入本单元的U端，调节信号发生器，使i之输出频率为1KHz左右的正弦波信号，逐渐增大输入电压U(约300mV)，用示波器观测输i入、输出波形，在U输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测量U，U，U，U，记入表0i0+0-0 1-2中，并观察U，U，U之间的相位关系。 i0+0- (注:在后面实验中提到的信号发生器，如果未特别指明，都是指THSGOP-1功率函数 信号发生器)。 3 表1-2 典型差动放大电路 具有恒流源差动放大电路 单端输入 共模输入 单端输入 共模输入 U 300mV 1V 300mV 1V i U(V) 0+ U(V) 0- U0，,, / / d1 Ui UO,, / / d UiU0，,,C1/ / U i UO,,/ / C UiAd1CMRR,|| AC1 (3)测量共模电压放大倍数 将放大器的输入端“+”端和“-”端短接，信号源接输入端“+”端 和地之间，构成共模输入方式，调节功率信号发生器，使之输出信号f=1KHz，1V的正弦信号，用示波器观测输P-P 入、输出波形，在输出电压无失真的情况下，用交流毫伏表测量U、U的值，记入表1-2，并0+0-观察U，U，U之间的相位关系。 i0+0- 2(具有恒流源的差动放大电路性能测试 将图1-1电路单元中的开关拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复步骤(2)，(3)，并将结果记入表1-2。 五、思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1(测量静态工作点时，放大器输入端“+”端及“-”端与地应如何连接, 2(实验中怎样获得双端和单端输入差模信号,怎样获得共模信号, 3(怎样进行静态调零点,用什么仪表测U, 0 六、实验报告要求 1(根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数(取β=β=100)。 12 2(整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 误差原因。 1)静态工作点和差模电压放大倍数; 2)典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较; 3)典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与具有恒流源的差动放大器的CMRR实测值比较。 3(比较U、U、U之间的相位关系。 iC1C2 4(根据实验结果， 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 电阻R和恒流源的作用。 E 4 实验二 信号放大电路实验 一、实验目的 1(研究由集成运算放大器组成的基本放大电路的功能。 2(了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等。 理想运算放大器的特性: 在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件(如表2-1所示)的运算放大器称为理想运放。 -1 表2 开环电压增益 输入阻抗 输出阻抗 带宽 A=? r=? r=0 f=? udioBW 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性: (1)输出电压U与输入电压之间满足关系式:U=A(U-U)，而U为有限值，因此，O0ud+-0(U-U)=0，即U=U，称为“虚短”。 +-+- (2)由于r=?，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”。这说明运放对i 其前级吸取电流极小。 以上两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 1(基本放大电路: 1)反向比例放大器 电路如图2-1所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为: RF ，为了减少输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻U,,UOiR1 R=R ?R 21F 图2-1 反向比例放大器 图2-2 同相比例放大器 2)同相比例放大器 电路如图2-2所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为: 5 RF ，其中R= R?R。 21FU,(1，)UOiR1 当R??时，U= U，即得到如图2-3所示的电压跟随器。 10i 3)电压跟随器 电路如图2-3所示。对理想运放，该电路的输 出电压与输入电压之间的关系为: U= U，图中R= R，用以减少漂移和起保护 0i1F 作用。一般R取10KΩ，R太小起不到保护作用， FF 太大则影响到跟随性。 图2-3 电压跟随器 2(高输入阻抗放大电路: 1) 同相交流放大电路 电路如图2-4所示。电容C将运算放大器两输入端之间的交流电压作用于电阻R的两端。21对理想运放，两输入端是虚短的(近似等电位)，即R的两端等电位，没有信号电流通过R，11因此，对交流而言，R可以看作无穷大。 1 图2-4 同相交流放大电路 图2-5 自举组合电路 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为: R3，为了减少失调电压，应满足R= R+ R 312U,(1，)UOiR，1/WC22 KZ1i输入阻抗: Z,//(KR)，in11，(R，R)jwC321 其中:K为运算放大器的开环放大倍数; Z为运算放大器的开环输入阻抗。 i 2)自举组合电路 电路如图2-5所示。这种利用反馈电路来减少向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的电路称为自举电路。 对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为: RR54; U,,UU,,UOiO2ORR26 RR12输入电阻: R,iR,R12 U,UUO2ii当R= R，R= 2R，R= R时，则，即I将全部由I提供，输入I,,,I1252461221RR21 6 回路无电流，输入阻抗为无穷大。 3(高共模抑制比放大电路 1)双运放高共模抑制比放大电路 电路如图2-6所示。对理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为: RRRRR24662，其中R=R?R，R=R?R?R。当，U=U时，输,3127456i1i2U,U,UOi1i2RRRRR15145 出电压为零，共模信号得到了抑制。 图2-6 双运放高共模抑制比放大电路 2)三运放高共模抑制比放大电路 电路如图2-7所示。三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等。它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配。它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好。其共模抑制比大，能适于在大的共模电压的背景下对微小差值信号进行放大。 图中改变电位器R的阻值，则可以改变对差模信号的放大倍数;R，R，R用于调零，F15F26当 R=R, R=R，R=R时 123478 RRUR77ic1则 U,,(1，2)U，OidRRR,3F13CMRR ,,GU，,UidCic RR71其中，G是整个放大器对差模信号的增益: G,(1，2)RRF13R17,,K是整个放大器对共模信号的增益: KCC,R3CMRR K是运算放大器N的共模抑制比 CMRR3 RG1 整个放大器的共模抑制比: K,,(1，2),KCMRCMRRKRCF1 图2-7 三运放高共模抑制比放大电路 7 三、实验设备 1(测控电路(一)实验挂箱 2(虚拟示波器 3(函数信号发生器 4(直流电压表 四、实验内容及步骤 实验前熟悉相应的实验单元，认清实验单元的信号输入及输出端口，把?15V直流稳压电源接入“测控电路(一)”实验挂箱。(注:切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块)。 1(反向比例放大器 (1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，输入端U接地，用万用表测i量输出端U，调节本单元的电位器，使输出为零。 O (2)调节功率信号发生器，使之输出f=1KHz的正弦信号，接入本单元的输入端，实验时要注意输入的信号幅度以确保集成运放工作在线性区，用示波器观测U及输出电压U的相位iO关系，记入下表中。 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 2(同相比例放大器 (1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零。 (2)实验步骤同内容1，将结果记入下表中。 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 3(电压跟随器 (1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零。 (2)实验步骤同内容1，将结果记入下表中。 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 4(同相交流放大电路 (1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元。 (2)实验步骤同内容1，将结果记入表下表中。 8 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 5(自举组合电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零。 2)实验步骤同内容1，将结果记入表下表中。 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 6(双运放高共模抑制比放大电路 )在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零。 1 2)在U及U的两端输入正弦波信号，测量相应的U，并用示波器观测U与U的幅值i1i200i及相位关系，将结果记入下表中。 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 7(三运放高共模抑制比放大电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，两信号输入端均接地，调节本单元的电位器W，使输出端U电压为零。 20 2)在U及U的两端输入 正弦波信号，并用示波器观测U与U的幅值及相位关系，同i1i20i时调节本单元的电位器W，观测输出信号幅度的变化。将结果记入下表中。 1 U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反。 六、思考题 1(自举组合电路一般应用于那种场合, 2(对测量放大电路的基本要求是什么, 3(按照图2-7给定的电路参数，假设已调零，试计算当R=5KΩ时，放大器的差模增益, D1 七、实验报告要求 1(整理以上实验数据，画出波形图(注意波形间的相位关系)。 2(将理论值计算结果和实测数据相比较分析产生误差的原因。 3(分析和讨论实验中出现的现象和问题。 9 实验三 信号运算电路实验 一、实验目的 1(研究由集成运算放大器组成的基本运算电路的功能。 2(进一步了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，其输出和输入电压之间可以实现各种特定的函数关系。在测控电路中，可以利用它1组成多种信号运算电路，这里介绍几种基本的运算电路。 基本运算电路 1)反相加法电路 电路如图3-1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 RRFF 其中 R,R//R//RU,,(U，U)312FOi1i2RR12 图3-1 加法电路 图3-2 减法电路 2) 减法运算电路 对于电路如图3-2所示的减法运算电路，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 R，RRR31FF 其中R//R=R//R U(UU)1F23,,Oi2i1RR，RR，R1231F RFU,(U,U)当R= R，R= R时， 123FOi2i1R13)积分运算电路 反向积分电路如图3-3所示。在理想化条件下，输出电压信号与输入电压之间的关系为 t1 U,,Ud，UO(t)itC(0),RC10 其中U是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。 C(0) E当输入电压U为常数E时，则输出电压U为，U随时间线性下降，iOOU,,t，UOC(0)RC 所以积分电路非常适于用做三角波和锯齿波发生器。 4)微分运算电路 微分运算电路如图3-4所示。在理想化条件下，输出电压信号与输入电压之间的关系为 dUi，当输入信号为正弦波u=Usinωt时，输出电压为u=-ωRCUcosωt，输出uRC,,imomodt 电压与输入电压的幅度比为ωRC，在幅频特性图中为一条+6dB/倍频程的直线。 10 图3-3 积分运算电路 图3-4 微分运算电路 三、实验设备 1(测控电路(一)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 4(万用表电压表 四、实验内容及步骤 实验前熟悉相应的实验单元，认清实验单元的信号输入及输出端口，把?15V直流稳压电源接入“测控电路(一)”实验挂箱。(注:切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块) 1(加法运算电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，输入端U、U接地，用万用i1i2表测量输出端U，调节本单元的电位器，使输出为零。 0 2)输入端U接，5V直流信号，输入端U接入可调直流稳压电源，实验时要注意输入的i1i2 直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压U、U及输出电压i1i2U，记入下表中。 O U(V) i1 U(V) i2 U(V) O 2(减法运算电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，输入端接地，进行调零。 2)输入端U接，5V直流信号，输入端U接入可调直流稳压电源，实验时要注意输入的i1i2 直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压U、U及输出电压i1i2U，记入下表中。 O U(V) i1 U(V) i2 U(V) O 3(积分电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元。 2)调节信号源使输出正弦波信号，接入输入端U，用交流毫伏表测量输出端U，并用示iO波器观测U与U的相位关系，将实验结果记入下表中。 Oi 11 3)调节信号源使输出方波信号，接入输入端U，用交流毫伏表测量输出端U，并用示波iO器观测U与U的关系，将实验结果记入下表中。 Oi U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 4(微分电路 1)在“测控电路(一)”实验挂箱上找到相应的实验单元，信号输入端接地，进行调零。 2)调节信号源使输出正弦波信号，接入输入端U，用交流毫伏表测量输出端U，并用示iO波器观测U与U的幅值及相位关系，将以上情况记入下表。 Oi U(V) U(V) U波形 U波形 U与U的关系 iOiOOi 五、思考题 1(在反相加法电路中，如U、U均采用直流信号，并选定U=-1V，当考虑到运算放大i1i2i2器的最大输出幅度(?15V)时，则,U,的大小不应超过多少伏, i1 六、实验报告要求 1(整理实验数据，画出波形图(注意波形间的相位关系)。 2(将理论值计算结果和实测数据相比较分析产生误差的原因。 3(分析和讨论实验中出现的现象和问题。 12 实验四 电压比较器实验 一、实验目的 1(掌握电压比较器的电路构成及特点。 2(理解电压比较器的输出与输入信号之间的关系。 3(加深理解电压比较器电路的传输特性。 二、实验原理 电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非线性正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图4-1所示为一简单的电压比较器，U为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压R U加在反相输入端。 i 图4-1 图4-2 当U < U时，运放输出高电平，稳压管D反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管iRZ 的稳定电压U，即U=U。 ZOZ 当U >U时，运放输出低电平，稳压管D正向导通。输出端电压等于稳压管的正向压降iRZ U，即-U=-U。 DOD 因此，以U为临界点，当输入电压U变化时，输出端反映出两种状态(高电平和低电平) Ri 表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。图4-2为图4-1比较器的传输特性。 常用的电压比较器有过零比较器、滞回比较器、双限比较器(又称窗口比较器)等。 1(过零比较器 电路如图4-3所示为过零比较器，信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零，从同相输入端输入。当U>0时，输出Uo=-U，当U<0时，Uo=+U。其电压传输特性如图4-4所示。 ii 过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。 图4-3 过零比较器 图4-4 传输特性曲线 2(滞回比较器 图4-5为具有滞回特性的过零比较器 过零比较器在实际工作时，如果U恰好在过零点附近，则由于零点漂移的存在，U将不iO 13 断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此，就需要输出特性具有滞回现象。如图4-5所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若U改变状态，U端电位也随着改变，使临界点离开原来位置，于是出现如图4-6所示 O+ RU,RU3R2Z的滞回特性曲线。滞回比较器的两个门限电压分别为U，U。且，TH1TH2U,TH1R，R23 RU，RU3R2Z，U为U经稳压管D的稳压电压。 Z0ZU,TH2R，R23 图4-5 滞回比较器 图4-6 传输特性曲线 3(窗口(双限)比较器 简单的比较器仅能鉴别输入电压U比参考电压U高和低的情况。窗口比较电路是由两个iR 简单比较器组成，如图4-7所示，它能指示U值是否处U和U之间。如果UU，则输出电压U为高电平U。OOLRLiiRHoOH其传输特性如图4-8所示。 图4-7 窗口(双限)比较器 图4-8 传输特性曲线 三、实验设备 1(测控电路(一)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 4(万用表 四、实验内容及步骤 1(过零比较器 电路如图4-9所示 (1)在“测控电路〈一〉”实验挂箱上找到本实验单元，接入?15V直流电源。 (2)测量U悬空时的U值。 iO (3)调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、幅值为2V的正弦波信号，接入输入端U， i用示波器观测U与U波形并记录。 iO (4)改变U幅值，测量传输特性曲线。 i 14 图4-9 过零比较器 图4-10 反相滞回比较器 2(反相滞回比较器 电路如图4-10所示 (1)在“测控电路〈一〉”实验挂箱上找到本实验单元，接入?15V直流电源，输入端Ui端接可调直流电源，U端接地，测出U由+U?-U时U的临界值。 RoOMAXOMAXi (2)同上，测出U由-U?+U时U的临界值。 oOMAXOMAXi (3)调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、幅值为2V的正弦波信号，接入输入端U，i用示波器观测U与U波形并记录。 io 3(窗口比较器 电路如图4-11所示 (1)在“测控电路〈一〉”实验挂箱上找到本实验单元，接入?15V直流电源。 (2)在U端接入+5V直流电压，U端接地，调节信号发生器，使之输出频率为500Hz、RHRL 幅值为2V的正弦波信号，接入输入端U，用示波器观测U与U波形并记录。 iio 图4-11 窗口比较器 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 六、思考题 分析以上电压比较器的工作原理，比较它们工作电路之间的异同点。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线。 2(总结几种比较器的特点，阐明他们的应用。 15 实验五 电阻链分相细分实验 一、实验目的 1(掌握电阻链分相细分电路的构成原理及其特点。 2(学会测试电阻链分相细分电路的细分过程及方法。 二、实验原理 实验电路如图5-2所示。 将正弦信号及余弦信号加在电阻链的两端，在电阻链的接点上可以得到幅值和相位各不相同的电信号。这些信号经比较器整形、脉冲形成后，就能在正余弦信号的一个周期内获得若干个计数脉冲，实现细分。 如图5-1所示，U=Usinωt， U=Ucosωt。 1m2m 则输出电压U=Usin(ωt+θ)， OOm 22 其中 ，，U,UR，R/R，Romm1212 θ=arctan(R/R) 12 因此，改变R和R比值，可以改变θ，也就 12 改变了输出电压U相对U的相位，同时也改变了 O1 输出电压U的幅度U。 图5-1 OOm 三、实验设备 1(测控电路(一)实验挂箱 2(测控电路(二)实验挂箱 3(函数信号发生器 4(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(测控电路(一)实验挂箱接入?5V、?15V直流电源，测控电路(二)实验挂箱接入?12V直流电源。 (1)调节信号发生器，使之输出频率f=20KHz，幅度V=8V的正弦信号，接入“U14 电P-P 阻链分相细分电路单元”的输入端ESinωt。 (2)把信号发生器输出的正弦信号接入测控电路(二)实验挂箱上的“U3 移相电桥单元”的输入端U，调节“U3移相电桥单元”电位器W，使输出产生余弦信号，把此余弦信号接入i “U14电阻链分相细分电路单元”的输入端Ecosωt。 (3)把信号发生器输出的正弦信号接入“测控电路(一)”实验挂箱上的“U1反相比例电路”单元的输入端U，把此单元产生的反相信号接入“电阻链分相细分电路单元”的输入端-ESini ωt。 2(用虚拟示波器分别在“电阻链分相细分电路单元”的TP，TP，TP，TP，TP，TP，123456TP，TP处观察所产生的波形(即经电阻移相网络移相后所产生的波形)，则可以观察到相对78 于ESinωt分别移相了约36º、18º、54º、72º、108º、162º、144º、126º的波形(可用李沙育 16 法观测)。 4(用虚拟示波器分别在“电阻链分相细分电路单元”的U，U，U，U，U，U，U，1234567U处观察所产生的波形，则在U5和U6处可以观察到两路相位差为90º的方波信号，其频率 8 为输入端加入的正弦信号ESinωt的五倍频。 五、实验注意事项 1(实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 2(实验过程中，力求使输入端的三路信号ESinωt、Ecosωt、-Esinωt的幅值相等，相位满足相互之间的关系，以便得到更好的实验效果。 六、思考题 根据前面电阻链细分电路的原理，怎样设计一电阻链二倍频细分电路。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制出输入信号ESinωt及各输出端U(N=1~8)处所观测到的波形曲线N (注意各波形之间的相位关系)。 2(阐明电阻链细分电路的原理及应用。 3(对改进实验有什么建议, 图5-2 电阻链分相细分实验电路图 17 实验六 幅度调制及解调实验 一、实验目的 1(理解幅度调制与检波的原理。 2(掌握用集成乘法器构成调幅与检波电路的方法。 二、实验原理 实验电路图如图6-2所示。 调幅就是用低频调制信号去控制高频载波信号的幅度，使高频载波信号的振幅按调制信号变化。而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅(AM)信号，抑制载波的双边带调制(DSB)信号，单边带调制(SSB)信号。此实验主要涉及普通调幅(AM)及检波原理。 三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(“测控电路二”实验挂箱接入?12V直流电源。 2(调幅波的观察 (1)把“U12信号产生单元”电源开关拨到“开”方向，调节此单元的电位器(电位器W1调节信号幅度，电位器W调节信号频率)，使之输出频率为1.3KHz、幅值为1Vp-p的正弦2 波信号，接入“U1调幅单元”的调制波输入端。 (2)调节实验屏上的函数信号发生器，使之输出频率为100KHz、幅值为4.0Vp-p的正弦波信号，接入“U1调幅单元”的载波输入端。 图6-1 普通调幅(AM)波波形 (3)“U1调幅单元”的输出端接入示波器CH，调节“U1调幅单元”的电位器W，在示1 波器上观测到如图6-1所示的普通调幅(AM)波。 3(解调波的观察 (1)在保持调幅波的基础上，将“U1调幅单元”的输出端接入“U2解调单元”的调幅波输 入端，把输入“U1调幅单元”的载波信号接入“U2解调单元”载波输入端。 (2)“U2解调单元”的输出端接入虚拟示波器的CH2，调节“U2解调单元”的电位器W，1观测到解调信号。 18 五、实验注意事项 1(实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 2(为了得到更好的实验效果，实验时，外加信号的幅度不宜过大，请按照“实验内容及步骤”说明部分做实验。 六、思考题 集成乘法器调幅及解调电路有何特点,试简述它们的工作原理。 七、实验报告要求 1(根据观察结果绘制相应的波形图，并作详细分析。 2(其它体会与意见。 图6-2 幅度调制与解调单元 19 实验七 移相电桥实验 一、实验目的 1(掌握移相电桥的工作原理和应用。 2(熟悉移相电桥单元的使用方法。 二、实验原理 ,实验电路图如图7-1所示。令U输入端的正弦信号为=，则U，,Uimi,=，其中,为信号的角频率，R为电位器W的有效电阻值。因此当UU(，,,2arctg,RC)WmWO,, 改变电位器的阻值时，将相对于可以移相0º~180º，移相过程中，幅值Um不变。 UUoi 图7-1 移相电桥实验电路图 三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(“测控电路〈二〉”实验挂箱接入?12V直流电源。 2(调节信号发生器，使之输出f=40KHz，4.0V左右的正弦信号，接入“U3移相电桥单iP-P元”的输入端U。 i 3(本单元的输入端U和输出端Uo分别接入虚拟示波器的CH1和CH2，调节电位器W，i 观测“Uo”端波形的移相情况。 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，记录相应的波形。 2(分析移相电桥的工作原理。 20 实验八 脉宽调制电路实验 一、实验目的 掌握脉冲调宽电路的工作原理及其应用。 二、实验原理 实验电路原理图如图8-1所示。R及R为电位器W2的两部分，当R增大时，则RP1P2P1P2 减小，且R+RR为一常量，当调节电位器W2时，输出信号的频率不变，而它的占空比 P1P2=W2 1随R、R的值变化，即输出信号的脉宽可调。输出信号Uo的频率为，P1P2f,OT R24，其中R，R分别为d1，d2二极管正向导通时的 d1d2,，，，，T(RRR2R)CIn(1)W2d1d2W1R3 等效电阻值。本实验单元利用R、R来模拟差动电阻传感器的两臂，从而达到实验效果。 P1P2 图8-1 脉宽调制电路实验电路图 三、实验器件及单元 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(测控电路(二)实验挂箱接入?12V直流电源。 2(把“U4脉宽调制单元”的输出端U接入示波器，调节电位器W，观测“U”端波形O2O 的变化情况。 五、思考题 实验电路是怎样实现脉冲调宽的, 六、实验报告要求 1(对实验结果与理论的差异进行分析。 21 实验九 调频及鉴频实验 一、实验目的 1(掌握用集成锁相环电路构成频率调制器的工作原理。 2(掌握用锁相环构成调频解调器的工作原理。 二、实验原理 1(集成锁相环调频与鉴频 调频是用反映信号的低频调制信号去控制高频振荡的输出频率，并使之随调制信号的变化规律变化。它的逆过程称为频率解调，也称为频率检波或鉴频。 本实验单元采用LM4046数字集成锁相环(PLL)来实现调频与鉴频。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器VCO两部分组成。详细内容可参考有关课程的相关内容。 2(LM4046简介 1)锁相环调频原理 锁相环调频原理框图如图9-1所示。 图9-1 锁相环调频原理框图 将低频调制信号加到压控振荡器的控制端，使压控振荡器的输出频率在自由振荡频率(中心频率)上下随调制信号而变化，即生成了调频波。当高频载波频率与自由振荡频率相近时，f0 压控振荡器的振荡频率与载波频率锁定。 图9-2 锁相环鉴频的原理框图 图9-1中的低通滤波器使得压控振荡器中心振荡频率与载波频率锁定时所产生的相位误差电压通过，它与调制信号经由加法电路，去控制压控振荡器的频率，从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。 2)锁相环鉴频原理 锁相环鉴频原理框图如图9-1所示。调频波与压控振荡器的输出经鉴相器获得一个变化的相位误差电压，并通过低通滤波器滤去所含有的高频成份，获得一个随调制信号频率而变的解 22 调号，即实现了鉴频。 3(锁相环的自由振荡频率的测量方法 以图9-3所示的4046锁相环电路为例作简要说明。图中，PD为相位比较器(鉴相器);VCO为压控振荡器;C、R、R决定自由振荡频率;C、R为低通滤波器;14为高频输入端，11233 要求输入方波信号;4端为VCO输出端。 图9-3 锁相环典型电路 1)自由振荡频率f测量 0 用示波器观测4端的波形应为方波，测量其周期即可换算出自由振荡频率f。 0三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(测控电路(二)实验挂箱接入?12V直流电源。 2(锁相环自由振荡频率f的测量 0 把“U5频率调制单元”的载波输入端和调制波输入端对地短接，把单元的调频波输出端接入示波器，调节本单元的电位器W，用示波器观察的输出波形，并记下波形频率; 3(调频波的观察 (1)把“U12信号产生单元”电源开关拨到“开”方向，调节此单元的电位器(电位器W1调节信号幅度，电位器W2调节信号频率)，使之输出频率为1KHz、幅值为1V的正弦波P-P信号，接入“U5频率调制单元”的调制波输入端。 (2)调节实验屏上的函数信号发生器，使之输出频率等于步骤2所测得频率、幅值为3.5VP-P的正弦波信号，接入“U5频率调制单元”的载波输入端。 (3) 把调制波输入端和调频波输出端分别接入示波器的CH1和CH2，调节电位器W，观察调频波的稀密变化过程。 4(观测系统的鉴频情况 在观测调频波的基础上，把“U5频率调制单元”的调频波输出端接入“U6鉴频单元”的调频波输入端(即将调频波导入解调锁相环)，把“U5频率调制单元”的调制波输入端和“U6鉴频单元”的解调输出端分别接入示波器的CH1和CH2，调节“U6鉴频单元”电位器W，观 23 察调制信号及解调输出端的信号波形。 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 六、思考题 1(锁相环调频与鉴频均有低通滤波器，它们的特性有何不同, 2(锁相环调频时，外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率，那个频率稳定度要求较高, 七、实验报告要求 1(整理所观测到的波形与数据，并绘制相应的波形图。 2(通过实验，对集成数字锁相环的应用有何认识。 3(总结实现锁相调频与鉴频的方法。 图9-4 锁相调频及鉴频实验原理图 24 实验十 开关电容滤波器实验 一、实验目的 1(熟悉及掌握集成开关电容滤波器的构成原理及应用。 2(掌握滤波器的滤波特性。 二、实验原理及电路 1(集成滤波器MF10芯片简介 集成滤波器MF10芯片内部框图及其引脚图如图10-1所示。 开关电容集成滤波器MF10是一种通用型开关电容滤波器集成电路，依外部接法不同，可实现低通、高通、带通、带阻和全通等滤波特性。开关电容集成滤波器无需外接决定滤波频率的电阻和电容，其滤波频率仅由输入时钟f决定，通常时钟频率f应高于信号频率的50倍或clkclk 100倍。其内部集成了两组MF5，两个MF5既可分别构成两个独立的二阶开关电容滤波器，又可级联成四阶开关电容滤波器。其内部框图及引脚图如图10-1所示，第4(17)脚为内部运放反相输入端INV(INV);第5(16)脚为求和输入端SIA(SIB);第1(20)脚为低通输出端AB LPA(LPB);第2(19)脚为带通输出端BPA(BPB);第3(18)脚为带阻/全通/高通输出端N/AP/ HPA(N/AP/HPB)，第10(11)脚为时钟输入端CLKA(CLKB);第12脚用于设定时钟频率fclk ffclkfclkclkf,,50与滤波器的频率f的比值;当第12脚接高电平时 ，则 ;接地时， ， ,1000050ff00 f则 ;只要在时钟输入端CLKA(CLKB)控制输入的时钟频率，就可以改变滤波频率，这 clkf,0100样可以实现滤波频率的数字控制。滤波器的Q值通过外接电阻设定。 图10-1 MF10内部框图及引脚图 2(电路说明 实验电路原理图如图10-2所示。 短接J的1-2，J的1-2，J的2-3，J的1-2时，则构成二阶低通滤波器; 1234 25 短接J的1-2，J的1-2，J的2-3，J的4-5时，则构成二阶高通滤波器; 1234 短接J的1-2，J的1-2，J的2-3，J的2-3时，则构成二阶带通滤波器; 1234 短接J的2-3，J的1-2，J的1-2，J的4-5时，则构成二阶带阻滤波器; 1234 短接J的2-3，J的2-3，J的1-2，J的4-5时，则构成二阶全通滤波器; 1234 图10-2 开关电容滤波器实验电路图 三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(测控电路(二)实验挂箱接入?5V直流电源。 2(时钟信号的观察 把“U10 开关电容滤波器”单元的“时钟信号”端接入示波器，观察时钟信号的波形。 3(调节信号发生器，使之输出正弦信号，接入输入端，输出端接示波器，按照前面“电路说明”部分，通过切换短路帽分别接成低通、高通、带通、带阻、全通滤波器，用虚拟示波器同时观察输入信号与输出信号，改变输入信号的频率，记录输出信号的幅度及相位随输入信号频率变化的情况。 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 六、思考题 1(用集成开关电容滤波器MF10设计一滤波器需注意哪些问题。 2(试用MF10设计一个四阶低通滤波器，要求品质因数Q=1，Q=0.5，其截止频率f=2KHz，120试画出其原理图。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制以上几种滤波器的滤波特性曲线图。 26 实验十一 开关式相乘调制及解调实验 一、实验目的 1(加深理解“开关式相乘调制”的特点和这种调制方式的组成原理。 2(通过实验电路的组成、波形的观测来理解这种调制方式的优缺点。 二、实验原理 1(电路的组成 开关式相乘调制及解调实验电路框图见下图所示，主要由调制电路，开关信号产生电路，解调电路组成。 图11-1 开关式相乘调制原理框图 图11-2 解调部分原理框图 2(实验电路的工作原理 这是一种简单的开关式相乘调制实验，在设计上有一定的代表性，比较清晰直观，能使学生在实验时有一个感性的认识和方便测试。 如图11-3所示调制电路是一种单管调制器，采用场效应管Q1(3DJ6F)来担任，利用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。G极加入开关控制信号(方波)，D极输入调制信号(正弦信号)，在输出端U处可观测到理想的开关式幅度调制信号。 O 信号的解调部分电路主要利用实验十“开关电容滤波器实验”作低通滤波器提取开关式幅度调制信号中的基带信号，从而获得解调信号。 图11-1 开关式相乘调制电路 三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 (一)已调信号的观测 1(测控电路(二)实验挂箱接入?5V直流电源。 2(调节信号发生器，使之输出频率为15KHz，幅值为6.0V的正弦波信号如图11-2，接P-P 27 入“U8波形变换单元”的输入端U，“U8波形变换单元”的输出端U接示波器，在示波器上io 可观测到开关控制信号(方波)，如图11-3所示。 3(把“U8波形转换单元”的输出U端接入“U7开关式调制单元”的U端(即将开关控oc制信号导入到开关式调制单元)。 4(把“U12信号产生单元”电源开关拨到“开”方向，调节此单元的电位器(电位器W1调节信号幅度，电位器W2调节信号频率)，使之输出频率为1.3KHz、幅值为1V的正弦波信P-P号，接入“U7开关式调制单元”的U端，如图11-2所示，把“U7开关式调制单元”的U端iO与U端分别接入示波器的CH1和CH2，可观察到已调信号(如图11-4)与开关控制信号(方C 波)的关系。 (二)解调信号的观测 1(在上面步骤的基础上，把“U7开关式调制单元”的U端接入“U10开关电容滤波器O 单元”(此单元电路接成低通滤波器)的“输入”端(即将已调信号导入到低通滤波器)。 2(用虚拟示波器同时观测“U7开关式调制单元”的U端及“U10开关电容滤波器单元”i 的“输出”端的信号波形。 图11-2 调制信号 图11-3 开关控制信号 图11-4 已调信号 五、实验注意事项 1(实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 2(实验过程中，外加调制信号幅度不要过大，请按照实验内容及步骤说明部分进行实验，以便得到更好的实验效果。 六、思考题 试阐述开关式相乘调制及解调的工作原理。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制观测到的波形图。 28 实验十二 精密全波整流及检波实验 一、实验目的 1(掌握精密全波整流电路的构成及工作原理。 2(掌握精密全波整流电路在检波电路中的功能。 二、实验原理 (一)实验电路框图如图12-1所示 调幅(AM)信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调，这种方法又称包络检波。普通调幅(AM)信号通过精密全波整流电路进行全波整流，然后经低通滤波器取出低频成分，经过信号放大，从而获得解调信号。 图12-1 实验电路框图 (二)实验电路工作原理 实验电路如图12-2所示。运放N，二极管D、D，电阻R、R、R，R构成半波检波电1121234路。运放N，电阻R、R、R，R构成反相输入加法电路，并与前端的半波检波电路一起构25678 成全波检波电路。 图12-2 精密全波整流电路图 三、实验器件及单元 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1(把?5V、?12V直流电源接入“测控电路二”实验挂箱。 2(把“U12信号产生单元”电源开关拨到“开”方向，调节此单元的电位器(电位器W1调节信号幅度，电位器W调节信号频率)，使之输出频率为1.3KHz、幅值为1Vp-p的正弦波2 信号(用示波器观察其波形输出)，接入“U1幅度调制单元”的调制波输入端。 3(调节实验屏上的函数信号发生器，使之输出频率为100KHz左右、幅值为4.0V的正P-P弦波信号，接入“U1调幅单元”的载波输入端。 4(“U1调幅单元”的输出端接入示波器CH1，调节“U1调幅单元”的电位器W，在示波器上观测到如图12-3所示的普通调幅(AM)波。 29 图12-3 普通调幅(AM)波图 12-4 精密全波整流后的波形 5(连接“U1幅度调制单元”的“调幅波输出”端与“U11精密全波整流单元”的U端(即S把调幅波导入到精密全波整流单元)。然后，用虚拟示波器同时观测输入的调幅波与U11单元的输出波形，则可观测到如图12-4所示的经全波整流后的波形; 6(连接“U11精密全波整流单元”的U端与“U10开关电容滤波器单元”(通过短路帽切0 换成低通滤波器)的“输入”端，用虚拟示波器同时观测U12单元的输出信号及“U10开关电容滤波器单元”的“输出”端的解调信号。 五、实验注意事项 1(实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 2(实验过程中，外加调制信号幅度不要过大，请按照实验内容及步骤说明部分进行实验，以便得到更好的实验效果。 六、思考题 精密全波整流电路中的各个电阻应满足怎样的匹配关系。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制出实验过程中观测到的波形图。 2(阐述精密全波整流电路的工作原理。 3(对实验结果与理论的差异进行分析。 30 实验十三 开关式全波相敏检波实验 一、实验目的 1(了解双边带调幅信号的形成及解调原理。 2(掌握开关式全波相敏检波电路的构成及工作原理。 3(掌握开关式全波相敏检波电路的特性。 二、实验原理 调制信号、载波信号、双边带调幅信号分别如图所示，当调制信号U>0时，双边带调幅X波的相位极性与载波的相位极性相同，当调制信号U<0时，双边带调幅波的相位极性与载波X 的相位极性相反，调制信号U改变符号时，其调幅波信号相位改变180º。要使原信号得到解X 调，检波电路就必须具有判别信号相位和选频的能力。包络检波电路是不能满足这一要求的，必须采用相敏检波电路，相敏检波电路又称同步检波电路。 (一)实验电路框图 实验电路框图如图13-1所示。高频载波信号(正弦波)经移相器进行相位调整，然后经开关式全波相敏整流电路进行全波整流，再经低通滤波器取出低频成分，信号经放大电路放大从而获得解调信号。 图13-1 实验电路框图 (二)实验电路分析 电路原理图如图13-2所示。U为高频载波信号输入端，R，R，N构成过零比较器，对i121高频载波信号整形，N输出开关控制信号(方波)如图13-6所示，控制开关场效应管的通断。1 N为双边带调幅波输入端，R，R、R，N构成放大倍数受开关管Q控制的放大器，当U为S3452C高电平时，放大器的放大倍数为-1;当U为低电平时，放大器的放大倍数为+1。其对U双边Cs带调幅波的整流后的信号波形如图13-7所示。 图13-2 全波相敏整流电路图 三、实验设备 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 31 四、实验内容及步骤 1(把?5V、?12V直流电源接入“测控电路二”实验挂箱。 2(把“U12信号产生单元”电源开关拨到“开”方向，调节此单元的电位器(电位器W1调节信号幅度，电位器W2调节信号频率)，使之输出频率为1.3KHz、幅值为1V的正弦波信P-P号(用示波器观察其波形输出)，接入“U1幅度调制单元”的调制波输入端。 3(调节实验屏上的函数信号发生器，使之输出频率为20.5KHz左右、幅值为4.0V的正P-P弦波信号，接入“U1调幅单元”的载波输入端。 4(“U1调幅单元”的输出端接入示波器CH1，调节“U1调幅单元”的电位器W，在示波器上观测到如图13-5所示的双边带调幅(DSB)波。 5(将“U1幅度调制单元”的“调幅波输出”端接入“U9开关式全波相敏检波单元”的U端(即把双边带调幅(DSB)波导入到开关式全波相敏检波单元)。 s 6(把载波信号(正弦波)通过移相器加入到“U9开关式全波相敏检波单元”的U端(即把i载波信号加入到“U3移相电桥”的U端，然后连接“U3移相电桥”的U端与“U9开关式全i0波相敏检波单元”的U端)，用示波器观测“U9开关式全波相敏检波单元”U端的信号波形。 i0 7(连接“U9开关式全波相敏检波单元”的U端与“U10开关电容滤波器单元”(通过短0 路帽切换成低通滤波器)的“输入”端，用虚拟示波器同时观测“U1幅度调制单元”的“调制信号输入”端的调制波及“U10开关电容滤波器单元”的“输出”端的解调信号。 图13-3 调制信号 图13-4 载波信号 图13-5 双边带调幅信号 图13-6 全波相敏整流后的波形 五、实验注意事项 实验挂箱中的直流电源正负极切忌接反，否则就会烧坏实验箱上的集成芯片。 六、思考题 1(双边带调幅(DSB)波与普通调幅(AM)波有什么区别, 2(双边带调幅(DSB)波为什么要用相敏检波电路检波,能否用精密全波检波电路检波，为什么, 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制实验过程中观测到的波形图。 2(阐述相敏检波电路检波的原理及特性。 3(对实验结果与理论的差异进行分析。 32 实验十四 锁相环单元实验 一、实验目的 1(掌握通用单片集成锁相环LM565的工作原理和应用。 2(了解锁相环LM565参数的计算方法。 二、实验原理和电路说明 1(芯片简介 LM565是一块工作频率低于1MHz的通用单片集成锁相环路，其组成方框图如图14-1所示。引脚框图如图14-2所示。它包含鉴相器、压控振荡器和放大器三部分。鉴相器为双平衡模拟相乘电路，压控振荡器为积分—施密特电路。输入信号加在2、3端，7 端外接电容器C与放大器的集电极电阻R(典型值为3.6K)组成环路滤波器。由7端输出的误差电压在内部直接加到压控振荡器的控制端。6端提供了一个参考电压，其标称值与7端相同。6、7端可以一起作为后接差动放大器的偏置。压控振荡器的定时电阻R接在8端，定时电容C接在9端，振TT荡信号从4端输出。压控振荡器的输出端4与鉴相器反馈输入端5是断开的，允许插入分频器来做频率合成器。 图14-1 LM565CN方框图 图14-2 LM565CN引脚图 1.2对LM565而言，压控振荡器振荡频率可近似表示为: f,4RTCT 50f压控灵敏度为: 式中Ec是电源电压(双向馈电时则为总电压)。 K0,EC 1.4鉴相灵敏度为: Kd,, 放大器增益为: A,1.4 LM565工作频率范围为0.001Hz~500KHz，电源电压为?6~?12V，鉴频失真低于0.2%，最大锁定范围为?60%f，输入电阻为10K，典型工作电流为8mA。主要用于FSK解调、单音解码、宽带FM解调、数据同步、倍频与分频等方面。 2(实验电路 锁相环单元电路如图14-3所示。其中频率粗调波段开关控制锁相环的频率粗调，分为三 33 个频段。频率细调电位器调节各个频段的细调范围。 图14-3 锁相环单元实验电路图 三、实验仪器 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容与步骤 一、压控振荡器频段的测试 1(打开锁相环单元实验模块的电源开关。 2(将“信号输入”和“反馈输入”端接地。 3(将频率粗调档分别打在“1”、“2”、“3”各频段，用频率计测量“VCO频率输出”端的频率，调节“频率细调”电位器测出最高频率和最低频率。将得到的数据填入下表。 典型数据 频率粗调 最低频率(KHz) 最高频率(KHz) 频段 1 2 3 二、压控振荡器两种输出信号的观察 用虚拟示波器分别观察“VCO输出”端和“三角波输出”端的波形。并画出对应的波形图。“三角波输出”和“VCO输出”的频率是由误差电压控制的，与鉴相器、放大器等构成基本锁相环电路(注:由于示波器探头存在电阻和电容，因此会影响压控振荡器的输出频率)。 五、实验报告 1(整理实验数据，画出相应的数据表格和波形图。 2(锁相环由哪些部分组成,各部分的作用是什么, 34 实验十五 分频器单元实验 一、实验目的 1(掌握分频器电路的工作原理和应用。 2(熟悉分频器单元的使用方法。 二、实验原理和电路说明 1(实验电路 -1 分频器单元实验电路图 图15 2(实验电路分析 由图15-1可知，该电路的主要器件为4029(4位二进制/十进制加减计数器)，器件工作在减法计数器状态下。通过波段开关将并行输入端的数据(P0，P1，P2，P3)设置为0100至1110，对应的十进制数为4至14。其中低电平通过开关直接接地，高电平通过电阻(1K)接+12V电源。图中的4013(双D触发器)构成2分频电路，因此分频为2N(N值为4至14)。 三、实验仪器 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 3(虚拟示波器 四、实验内容与步骤 (把?12V直流电源接入“测控电路二”实验挂箱 1 2(找到本实验单元“分频器单元”，从“信号输入”端输入信号(方波，幅度为3V，频P-P率为4KHz或10KHz，也可用其它频率)，用虚拟示波器分别观察“信号输入”端和“信号输出”端的波形，调节分频级数，用频率计测量输出信号端的频率，并将数据填入下表。 频率计读数(Hz) 频率计读数(Hz) 分频级数(N) (输入信号频率4KHz) (输入信号频率7KHz) 4 5 6 7 8 9 35 10 11 12 13 14 五、实验报告 1(整理实验数据并填写表格，分析实验数据。 2(分析分频电路的工作原理，设计一个分频级数为1至12的分频器。 36 实验十六 锁相环应用实验––频率合成实验 一、实验目的 1(掌握锁相环用作频率合成器的工作原理。 2(加深对环路基本特性的理解。 二、实验原理和电路说明 1(基本实验原理 应用锁相环路的频率合成方法称为间接合成。它是目前应用最为广泛的一种频率合成方法。 是锁相频率合成的基本框图如图16-1。在环路锁定时，鉴相器两输入的频率相同，即f=f，frdd f0VCO输出频率f经N次分频后得到的，即，所以输出频率f = Nf，参考频率f的整数fd,00rrN 倍。 图16-1 锁相频率合成的基本框图 这样，环中带有可变分频器的锁相环路就提供了一种从单一参考频率获得大量频率的方法。环中的除N分频器可用可编程分频器来实现，这就可以按增量f来改变输出频率。 r 2(实验框图 图16-2 频率合成实验方框图 3(工作电路分析 利用锁相环路的载波特性，将VCO的频率锁定于高稳定和高精度的参考源是目前应用最为广泛的一种频率合成方法。由图16-2可知，当环路锁定时，鉴相器两输入信号的频率相等，即f=f，f是VCO输出频率f经2N次分频后得到的，所以f=2Nf，(其中N为分频器的标称idd00i 值)因此改变分频器的分频标称值N即可改变VCO输出信号的频率f，环路的频道间隔就等0 于参考频率f。 i 三、实验仪器 1(测控电路(二)实验挂箱 2(函数信号发生器 37 3(虚拟示波器 四、实验内容与步骤 1(把?12V直流电源接入“测控电路二”实验挂箱。 2(将分频器、频率计和示波器按照实验框图连接好。 3(从“信号输入”端输入参考信号f，正弦信号发生器的幅度和频率的大小，用虚拟示波r 器分别观察“VCO频率输出”端和“信号输入”端的信号波形，并记录波形图。 4(然后用频率计测出“VCO频率输出”端的频率，改变N值，分别测出相应的频率值， 并记录下表。 信号输入频率f(KHz) i 分频器的N值 VCO输出频率f(KHz) 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 注意: 环路一定要锁定才能得出以上结论，因此当环路失锁时，必须通过调整固有频率 才能完成上述表格。(请参见实验一) 六、实验报告 1(整理实验数据并作出相应的表格。 2(分析电路的工作原理。 3(对实验结果与理论的差异进行分析。 38 实验十七 可控硅触发调压实验 一、实验目的 1(理解可控硅在交流调压电路中的作用及工作原理。 2(理解单相交流调压电路的工作原理。 3(了解KC05晶闸管集成移相触发器的应用。 二、实验原理 本实验采用KC05晶闸管集成移相触发器(其内部电路说明见本实验后面的附录)，该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线形好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。 单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图16-1所示。 图16-1 可控硅触发调压实验电路图 三、实验器件及单元 1(测控电路(二)实验挂箱 2(虚拟示波器 3(万用表 四、实验内容及步骤 (把+15V直流稳压电源接入“测控电路二”实验挂箱。 1 2(KC05集成晶闸管移相触发电路各点输出波形的观测 把本实验单元SW，SW，SW，SW四个开关拨到断开方向(即把各个开关的钮子拨到1234 向下方向)，断开本单元的交流电源开关(带灯红开关处于不亮状态);把“U16灯负载”单元的带灯负载接入本实验单元的“调压输出”的两端，把本单元的交流电源开关拨到开方向(带灯红开关处于亮状态)，用示波器观测TP，TP，TP，TP，TP各点的波形，可以观测到如图12345 16-2所示。调节电位器R，观测锯齿波斜率是否变化;调节电位器R，观测输出脉冲的移相p1p2 范围如何变化，移相能否达到170º，记录上述过程中观测到的各点电压波形。 3(断开上面实验过程中TP，TP，TP，TP，TP各点与示波器之间的信号探头。 12345 4(然后把本实验单元的SW，SW，SW，SW四个开关拨到开方向，调节电位器R，1234p2观测在不同α角时(α角为可控硅的导通角)，“调压输出”端输出电压大小的变化(即灯的亮 39 暗程度不同)。 5(断开本单元的交流电源(带灯红开关灯不亮)，取下各实验导线。 五、实验注意事项 1(实验前应断开本单元的交流电源开关(带灯红开关处于不亮状态)。 2(实验过程中不要用手去触摸“调压输出”的两端，以免误触电。 3(实验过程中应按照“实验内容及步骤”部分的步骤顺序做实验，以免误触电。 六、思考题 分析可控硅(晶闸管)在交流调压电路中的作用及工作原理。 七、实验报告要求 1(整理实验数据，绘制出实验过程中所观测到的波形。 2(分析α角的变化对调压器工作的影响。 3(分析实验中出现的各种现象。 图16-2 TP，TP，TP，TP，TP各点的波形 12345 40 附: KC05可控硅移相触发器内部电路说明 KC05可控硅移相触发器适用于双向可控硅或两只反向并联可控硅线路的交流相位控制。具有锯齿波线性好，移相范围宽，控制方式简单，易于集中控制，有失交保护，输出电流大等特点。是交流调光，调压的理想电路。KC05电路也适用于作半控或全控桥式线路的相位控制。 “15”、“16”端为同步电压输入端，“16”端同时是+15V电源输入端，T、T组成的同步12检测电路，当同步电压过零时T、T截止，从而使T、T、T导通，电源通过T对外接的电123455容C充电至8伏左右。同步过零结束后T、T导通，T、T恢复截至，C电容由T恒流放电，1123516形成线性下降的锯齿波。锯齿波下降的斜率由“5”端的外接的锯齿波斜率电位器RW调节。1锯齿波送至T与“6”端引入T的移相控制电压进行比较放大，经T、T以及外接R、C微891011分，在T集电极得到一定宽度的移相脉冲，脉冲宽度由R、C的值决定。脉冲经T、T功12221314率放大后，在“9”端能够得到输出200mA电流的触发脉冲。T是失交保护输出。当输入移相4 电压大于8.5V与锯齿波失交时，T的同步零点脉冲输出通过“2”端与“12”端的连接，保证4 了移相电压与锯齿波失交时可控硅仍保持全导通。 KC05电路内部原理图见图所示，对多路集中控制或三相交流调压线路，要求各路、各相输出取得较好一致性，可以将各块KC05电路“3”端引出端连在一起来保证各路各相的锯齿波幅度一致。 图16-3 KC05电路内部原理图 41