实验一 高频小信号调谐放大器

实验一 高频小信号调谐放大器 实验一 高频小信号谐振放大器 高频小信号谐振放大器的基本功能是实现对高频小信号的选频和放大,它是高频电子线路中的基本单元电路。 高频小信号谐振放大电路的基本电路结构是选频放大电路，它主要由放大器与选频回路两部分构成。主要特点是放大器的负载不是纯电阻，而是由 L、C 组成的并联谐振回路。由 1于 L、C 并联谐振回路的阻抗是随频率变化的，在谐振频率点 处，其阻抗呈现fo,2LC, 纯电阻性，且达到最大值，因此放大器具有最大的放大倍数，稍离开谐振频率，放大倍数就会迅速减小。因此，用这种放大器可以有选择性地放大所需要的某一频率信号，而抑制不需要的信号或外界干扰噪声。所以，谐振放大器在无线电通讯等方面被广泛用作高频和中频的选频放大器。 实际工程中对高频小信号谐振放大器的基本要求是:电压增益高，工作稳定性好，频率特性应满足通频带的要求，噪声低。 一、实验目的 (1)掌握高频小信号谐振放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。 (2)掌握高频小信号谐振放大器的主要技术指标的意义及测试方法。掌握常用高频电子测试仪器的操作使用方法与技能。 二、实验设备与仪器 高频实验箱 WHLI-GP-1 一台 数字双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 数字万用表 一块 三、实验任务与要求 1、实验电路及说明 高频小信号谐振放大器的电路形式 很多，但基本的单元电路有两种:一种 是单调谐放大器，另一种是双调谐放大 器。本实验只研究单调谐放大器，电路 如图 1-1 所示。 图中，晶体管Q为放大器件，选频器由 CL及C2、 回路构成，谐振频率为t2 6.5MHz。R为谐振回路阻尼电阻。电路 图1-1 高频小信号调谐放大器实验电路图 RRR中C1为输入耦合电容，、、为基极偏置电阻，Rw为偏置调整电位器，用于调W21 RC节放大器的集电极电流Ic。 、为发射极偏置电阻与电容。集电极采用变压器谐振输e5 1 出回路。匝数比为3:1，放大后的信号经L2次级输出，R7为负载电阻。 拨码开关SW1用于调节LC谐振回路的阻尼电阻值，改变 LC回路的Q值，调节放大电路的通频带;SW2用于调节射级电阻值，以改变直流负回授电压大小，调节放大器的增益。C3、C4与L1为电源滤波元件。 2、基本实验内容与要求 ? 高频小信号谐振放大器静态工作点的调整与测量 放大器的静态，是指放大器的输入端高频(交流)信号为零，仅工作在直流时的工作状态。实验的内容与要求是: R1)基本调整与测量:放大器基本设置条件:=1K 、R= ?、高频输入信号=0。 Vie U测量时采用间接测量法:即用直流电压表测量晶体管发射极对地电压，根据EQ ，计算出此状态时的集电极电流Ic，将结果 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 于表1-1中。 (I,I,U/R)CQEQEQe 再用万用表分别测量晶体管BG1的基极与集电极的静态工作电压，将结果记录于表1-1中。。 表1-1静态测量数据表 BG1 根据Vce判断BG1是否工作在放大区 K2开关位置 Vb Ve Vce Ic测量值 Ic计算值 是 否 原因: Re=510 Re=1K Re=1.5K Re=2K 注:Vb: 基极对地电压。 Ve :发射极对地电压。 Vc:集电极对地电压。Vce:集电极与发射极之间电压。 放大区应满足的条件:VBEQ即 VBQ-VEQ?0.6V-0.7V，VCEQ即VCQ-VEQ应大于1V且小于电源电压。 R 2)按表1-1，改变放大器的发射极电阻，使之分别为510Ω、1.5KΩ、2KΩ, 用万用e R表分别测量晶体管BG1的各电极的静态工作电压。将结果记录于表1-1中。分析并说明当e I变化时，是否发生变化。 CQ ? 高频小信号调谐放大器动态调整与测量 fA表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率，谐振电压放大倍数，0VO K放大器的通频带及选择性(通常用矩形系数来表示)等。 一般采用图1-2所示的Bwr0.1 测试电路框图进行。 高频毫伏 表 扫频仪 高频信号发生高频谐振放大 器 器 示波器 电源 2 图1-2高频谐振放大器测试示意图 1,放大器谐振频率调测 f放大器调谐回路谐振时所对应的频率称为放大器的谐振频率，数学表达式为: 0 1f,02,LCf谐振频率的测量方法是: 0 用高频信号发生器与高频毫伏表或示波器作为测量仪器:高频信号发生器输出频率为放 uf大器的谐振频率，调LC谐振回路的电感T磁芯或微调电容，使放大器输出电压的峰O0 值最大。 ? 基本调整与测量: Vi,50mVR放大器基本设置条件:=1K 、R=10KΩ、高频输入信号，频率p,pe f==6.5MHz(“CW”波)。 0 将高频信号发生器的输出信号加入放大器的输入端“HF/IN”，双踪示波器的探头分别监测输入“HF/IN”/输出信号“HF/OUT”，调节信号发生器的信号频率(或选频回路的微调电容Ct)，使示波器(或高频电压表)上显示输出波形的幅度最大且不失真，将实验结果与数据记录1-2中。 表1-2放大器谐振频率与输出信号幅度表 Re Fo(MHz) Vi(mV) Vo(v) 输入信号波形 输出信号波形 510Ω 1 KΩ 1.5 KΩ 2KΩ A2,电压放大倍数的测量与计算 VO 放大器的谐振回路谐振时，所对应的电压放大倍数称为谐振放大器的电压放大倍数，用 ppy,ppyu12fe12fe0AA表示。的数学表达式为 :A,,,,, VOVOVO22ugpg，pg，G,i1oe2ie A的测量方法是:在谐振回路已处于谐振状态时，用高频电压表测量放大器输出端(或VO uuA放大器负载电阻RL两端)的电压及输入信号的大小，则电压放大倍数由下式计oiVO uu0o,A,20lgdBA算: 或 VOVOuuii ? 基本调整与测量: 3 R按表1-2，改变放大器的发射极电阻，使之分别为510Ω、2KΩ。按实验1)的方法e R进行测试，将结果记录于表1-2中。根据实验数据计算出不同值时放大器电压放大倍数e RAAR，并记录于表1-3中。分析并说明当变化时，变化的原因。体会电阻变化对eVOVOe放大器增益的影响。 表4-1-3 放大器放大倍数数据表 Re Fo(MHz) Vi(mV) Vo(v) AVO AVO(dB) 510Ω 2KΩ 3,放大器通频带的调整与测量 由于谐振回路的选频作用，当工作频率偏离谐振频率时，放大器的电压放大倍数将下降， A习惯上称电压放大倍数下降到谐振电压放大倍数的 0.707 倍时所对应的频率偏移范VO fo围，称为放大器的通频带，其数学表达式为 : Bw,,f,2Bw0.7QL式中，Q为谐振回路的有载品质因数。 L 通频带的测量方法:是通过测量放大器的谐振曲线来求通频带。可以是扫频法，也Bw 可以是逐点法。逐点法的测量步骤是:先调谐放大器的谐振回路使其 fA谐振，记下此时的谐振频率及电压放大倍数，然后改变高频信0VO u号发生器的频率(保持信号发生器俄输出电压不变)，由回路的中o f心频率分别向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压o u0.707A (频率偏离范围可根据的实际情况来确定)，再找出上下OVO Bw,f,f,2,f带宽的频率点。则,如图1-3所示。 图1-3 通频带特性图 HL0.7 ? 基本调整与测量: Vi,50mVRf放大器基本设置要求=1K、 R=?、高频输入信号，频率=(MHz)p,pe0(“CW”波)。 ,1,实验时按表1-4要求，在谐振频率的基础上，以频率100KHZ或200KHz为步进，采用逐点法进行。并将实验结果和计算出的通频带Bw数据，记录于表1-4中。 表1-4 放大器通频带测试数据表 fo R Bw0.7 10KΩ 470Ω (2)按表1-4要求，分别改变放大器的阻尼电阻，使之为10 KΩ、470Ω, 再用上述方法分别测量出不同阻尼电阻时的相应数据，将结果记录于表1-4中。分析并说明当R变化时，Bw变化特点，画出Bw的特性曲线图。体会回路阻尼电阻R的变化对放大器增益、带宽等的影响。 4,放大器的选择性——矩形系数调整与测量 选择性是指放大器从含有各种不同频率的信号总和(有用的和有害的)中选出有用信号，排除有害(干扰)信号的能力及选择性指标是针对抑制干扰而言的。一般是用谐振曲线 4 K的矩形系数来表示。如图1-4所示。 r0.1 矩形系数 :是指电压放大倍数下降到谐振电压放大倍数 Avo的0.1倍时所对应的频率范围与电压放大器倍数下降到 0.707Avo时对应的频率偏移之比。即 : K,BB,2,f/2,f r0.1w0.1w0.70.10.7 K上式表明，矩形系数越小，谐振曲线的形状越接近r0.1 矩形，选择性越好，反之亦然。一般单级调谐放大器的选择性 KK较差(矩形系数远大于 1)，为提高放大器的选择r0.1r0.1 性，通常采用多级单调谐回路的谐振放大器。 图1-4 矩形系数特性图 ? 基本调整与测量: I,1.5mAR放大器基本设置要求=1K 、 R=10KΩ、、高频输入信号CQe f，频率=(“CW”波)。 Vi,100mV0p,p 参照实验(3)方法，分别测试出放大器的Bw0.7与Bw0.1，再根据实验数据，计算出该放大器的矩形系数，并画出特性图。 3. 单调谐高频小信号谐振放大器电路仿真实验 用EWB电子工作平台软件构建1-5所示 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验电路，仿真时可完成下列内容: 图1-5单调谐高频小信号放大器仿真电原理图 ? 测量并调整放大器的静态工作点。 仿真条件:晶体管用理想库(defauit)中的(ideal)器件。电感线圈用固定电感L1=2.8uH、L2=1.2uH，中间抽头。其余元件参数参见图1-5。IC=1.5mA。自建表格记录实验数据。 ? 谐振频率的调测与电压放大倍数的测量。 仿真条件:输入高频信号频率=fo=10.7MHz,幅度(峰-峰值)50mV。阻尼电阻R=?、反馈电阻Re=1KΩ、负载电阻RL=10KΩ ? 研究阻尼电阻变化对放大器增益、带宽、品质因数的影响 5 用频率特性测试仪测试放大器的幅频特性，并计算出增益、带宽及品质因数。测试条件: 输入高频信号频率=fo=10.7MHz,幅度(峰-峰值)50mV。反馈电阻Re=1KΩ、负载电阻RL=10KΩ。阻尼电阻R=?(开路) 阻尼电阻R=10KΩ 阻尼电阻R=3KΩ 阻尼电阻R=470Ω ? 研究反馈电阻变化对放大器的影响 测试条件:输入高频信号频率=fo=10.7MHz,幅度(峰-峰值)50mV。阻尼电阻R=10KΩ、负载电阻RL=10KΩ。 五 思考题及实验报告要求 ? 思考题 1(试分析单调谐放大回路的发射极电阻 Re 和谐振回路的阻尼电阻 R对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响, 2(为什么发射极电阻 Re 对增益、带宽和中心频率的影响不及阻尼 R大, 3(说明高频调谐放大器与阻容耦合放大器的区别,叙述单调谐回路的主要优缺点。 ? 实验报告要求 1. 整理实验数据; 2. 计算直流工作点，与实验测得的结果相比较; 3. 画出不同回路电阻 R 时的幅频特性曲线，并说明不同 R 对通频带的影响; 4. 根据实验所得数据，计算 f0 时的电压放大倍数、回路通频带Δf0.7、矩形系数 Kr0.1和 Q值; 6 实验二 高频谐振功率放大器 在通信系统中, 高频谐振功率放大电路，是无线电发射机的重要组成部分,它的主要功用是实现对高频已调波信号的功率放大, 然后经天线将其转化为电磁波辐射到空间,以实现用无线信道的方式完成信息的远距离传送。所以研究高频功率放大器的主要任务是怎样以高效率输出最大的高频功率。因此, 高频功放常采用效率较高的丙类工作状态, 即晶体管集电 0极电流导通时间小于输入信号半个周期的工作状态，导通角。虽然功率增益比甲类,,90 和乙类小，但效率η却比甲类和乙类高。一般可达到80%。 同时, 为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量, 采用LC谐振回路作为选频网络, 故称为高频谐振功率放大器，显然,谐振功放属于窄带功放电路。 一、实验目的 1(掌握高频谐振功率放大器的电路结构特点、基本功能与工作原理。 2(掌握高频谐振功率放大器的调谐方法和掌握高频谐振功率放大器的调谐特性，负载特性以及激励电压、偏置电压、电源电压变化时对其工作状态的影响。 3.了解高频谐振功率放大器的主要性能指标意义，掌握测试方法。学会电路设计方法。 二、实验设备与仪器 高频实验箱 WYGP-3或GP-4 一台 双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 频率特性测试仪 BT-3C 一台 万用表 一块 三、实验任务与要求 1、高频谐振功放的基本电路结构 高频谐振功率放大器的电路构成，除电源电 路外，主要由晶体管、输入激励电路、输出谐振 回路三个部分组成，谐振功率放大器原理电路如 图2-1所示。 uE图中为输入交流信号，是基极偏置电bB E压，调整，可改变放大器的导通角，以使放大 图2-1 谐振功率放大器的工作原理 B 0E器工作在导通角丙类状态。是集电极电源电压。集电极外接LC并联谐振回路的,90,C 功用是作放大器负载，实现滤波选频和阻抗匹配。 2、高频谐振功率放大器的工作原理与主要性能指标 u,Ucos,t放大器工作时，设输入信号电压: bbm u,u,U,,U，Ucos,t则加到晶体管基极,发射级的有效电压为: BEbBBBBbm 7 由晶体管的转移特性曲线可知，如图2-2所示: i,0当时，管子截止，。 u,UcBEBZ 当时，管子导通，u,UBEBZ i,g(u,U) cCBEBZ g式中:为折线的斜率: C ,icg,c ,uBEu,常数ce 所以有: 图2-2谐振功率放大器晶体管的转移特性曲线 ，，i,g,U，Ucos,t,U ，即功放输出的Ic为一连串不连续的余弦脉ccBBbmBZ 冲。高功放为什么能不失真地放大信号呢? 因为尖顶余弦脉冲的数学表达式为: ,,tcos,cosCii, maxcc1,cos,C i若对 傅里叶级数分解，即: c i,I，Icos,t，Icos,2t，......，Icos,t，... cCOCM1CM1Cmn 由此可知，任何一个余弦脉冲，都是由许多不同频率的谐波(基波、二次谐波。。。n次谐波)分量所构成，利用功放负载LC回路的选频功能，适当选择LC的参数使之谐振与基波频率, 尽管在集电极电流脉冲中含有丰富的高次谐波分量，但由于并联谐振回路的选频滤波作用，故功率放大器的输出仍为不失真的正弦波。 此时，谐振回路两端的电压可近似认为只有基波电压，即: u,Ucos,t,IRcos,t CCmcm1O I式中，U为u的振幅;R为LC回路的谐振电阻,为集电极基波电流振幅。在集cmcocm1 电极电路中，LC谐振回路得到的高频功率为: 2U1112cm PIUIR,,,011Ocmcmcm222RO 集电极电源E供给的直流输入功率为: C P,EI I为集电极电流脉冲ic的直流分量。 COECC0 8 集电极效率η为输出高频功率P与直流输入功率P之比，即: oEC PIU10c1mcm, ,,CP2IEEC0C 3、高频谐振功率放大器的工作状态 谐振功率放大器的工作iiCC状态有三种，即欠压、临界和CC′Eu过压。当谐振功放的静态工作BEmaxF????点、输入信号、负载发生变化，C″??谐振功率放大器的工作状态A′ECA00A″uCE将发生变化。如图2-3所示。 B?当C点落在输出特性(对0??uc应u的那条)的放大区BEmax , t时，为欠压状态;当C点正好 落在临界点上时，为临界状态; 当C点落在饱和区时，为过压状态。， 图2-3 谐振功率放大器的工作状态 其中任何一个量的变化都会改变C点所处的位置，工作状态就会相应地发生变化。 4、高频谐振功率放大器的外部特性 ? 负载特性 负载特性是指当保持E、E、U不变而改变R时，谐振功率放大器的电流I、I，CBbmOC0cm1电压U，输出功率P，集电极损耗功率P，电源功率P及集电极效率η随之变化的曲线。CEcmoC从上面动特性曲线随R变化的分析可以看出，R由小到大，工作状态由欠压变到临界再进OO 入过压。相应的集电极电流由余弦脉冲变成凹陷脉冲，如图2-4(a)所示。 i iiiCCCCIclmP,ECUIcmC0PC P00RR0RR欠压区过压区欠压区过压区ecreecre0000, t, t, t, t R增大e(b)(c)(a) 图2-4谐振功率放大器的负载特性 ? 集电极调制特性 集电极调制特性是指当保持EB、Ubm、RO不变而改变EC时，功率放大器电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率随之变化的曲线。当EC由小增大时，uCEmin=EC-Ucm也将由小增大，因而由uCEmin、uBEmax决定的瞬时工作点将沿uBEmax这条输出特性由特性的饱和区向放大区移动，工作状态由过压变到临界再进入欠压，iC波形由iCmax较小的凹陷脉冲变为iCmax较大的尖顶脉冲，如图2-5所示。 9 图2-5谐振功率放大器的集电极调制特性 由集电极调制特性可知，在过压区域，输出电压幅度Ucm与EC成正比。利用这一特点，可以通过控制EC的变化，实现电压、电流、功率的相应变化，这种功能称为集电极调幅，所以称这组特性曲线为集电极调制特性曲线。 ? 基极调制特性 基极调制特性是指当EC、Ubm、RO保持不变而改变EB时，功放电流IC0、Ic1m，电压Ucm以及功率、效率的变化曲线。当EB增大时，会引起θ、iCmax增大，从而引起IC0、Ic1m、Ucm增大。由于EC不变，uCEmin=EC-Ucm则会减小，这样势必导致工作状态会由欠压变到临界再进入过压。进入过压状态后，集电极电流脉冲高度虽仍有增加，但凹陷也不断加深，iC波形如图2-6所示。 图2-6谐振功率放大器的基极调制特性 利用这一特点，可通过控制EB实现对电流、电压、功率的控制，称这种工作方式为基极调制，所以称这组特性曲线为基极调制特性曲线。 ? 调谐特性 由于高功放的负载是LC谐振回路,在调谐过程中，其负载是一阻抗Zp，当改变回路的元件数值，如改变回路的电容C (或L)时，高功放的外部电流Ico(直流)、Icm1(基波)和相应的Ucm(输出)等随C (L)的变化特性称为高 功放的调谐特性。 当回路谐振时，阻抗最大，此时，电路中Ico、Icm1 最小，而Ucm最大。 当回路参数变化后，将使LC回路失谐，则使阻抗 Zp的模值减小，根据负载特性可知，功放的工作状态 将由临界向欠压状态或过压状态变化，此时Ico和 Icml要增大，而Ucm将下降 。波形如图2-7所示. 图2-7谐振功率放大器的调谐调制特性 由此可见，高功放的回路失谐后直流输入功率Po=Ico E 将随Ico的增加而增加，而输 10 出功率cosφ将主要因cosφ因子而下降，因此失谐后集电极功耗将迅速增Pc=Icm1 Ucm Po加。这表明高频功放必须经常保持在谐振状态。 ? 放大特性 i 放大特性是指当保持E、E、R不变，而改变U时，功率放大器电流I、I，CBebmC0c1mii ii电压U以及功率、效率的变化曲线。cmCCCCCU变化对谐振功率放大器性能的影响bm(a)与基极调制特性相似。i波形及I、, t, t, t, t, tCC000000 U增大bmI、U、P、P、ηC随U的变化c1mcmoEbmU, I, IUcm clm C0cm曲线如图2-8所示。 IclmIC0由图可见，在欠压区域，输出电压 振幅与输入电压振幅基本成正比，即电 压增益近似为常数。利用这一特点可将(b)0U欠压临界过压bm谐振功率放大器用作电压放大器，所以 称这组曲线为放大特性曲线。 图2-8谐振功率放大器的放大特性 5、实验电路及说明 实验提供的电路如图2-9所示。本电路的主要技术指标:输出功率Po?125mW，工作中心频率fo=6 MHz，负载电阻RL=51Ω,电源供电为12V。 图 2-9 高频谐振功率放大器原理图 图中，激励级BG1 为甲类线性功率放大器，采用固定偏压形式，静态工作点。I,7mACQ其集电极负载为LC 选频谐振回路，谐振电容C取150Pf，电感L取6uH、谐振频率为6-6.5MHz，集电极输出由变压器耦合输出到下一级。变压器TE1的参数为:N2=23匝，N1=9匝。R1 和Rw1 可调节甲类放大器的偏置电压，以获得较宽的动态范围;R3、R4、Ce为发射极偏置电路，R3/10Ω为交直流负反馈电阻。 R4为300Ω直流负反馈电阻，控制甲类功放的输出电平，以满足丙类功放对输入电平的要求。 11 功放级BG2采用丙类放大，使用3DG12C。导通角为70?，基极偏压采用发射极电流的直流分量IEO在发射极偏置电阻Re上产生所需要的VBB，其中直流反馈电阻R6为20Ω，交流反馈电阻为10Ω，集电极谐振回路电容为150P ，负载为51Ω，输出由变压器耦合输出，采用中间抽头，以利于阻抗匹配。它们的匝数分别为:N3,9匝，N1,9匝，N2,23匝。 跳线开关K1、K3分别控制BG1与BG2的集电极电流测量，K2控制谐振功放激励信号，SW1可选择丙类放大器的输出负载电阻。各测试点分别为: TP1:甲类功放基极输入。 TP2:甲类功放信号输出。 TP3:功放发射极电流，即余弦脉冲观测点 OUT:丙类放大谐振输出。 6、实验内容与方法步骤 本实验需使用高频功放电路模块。实验前首先分析并熟悉实验线路图，对照实验电路模块，找出信号的连接关系及主要元、器件的位置。，即可开始正常工作。 ? 丙类谐振功率放大器工作状态测定 测试电路框图如图2-10所示。 图2-10 高频功率放大器测试连接框图 (1)将高功放中的跳线开关K1、K2与K3分别置“右”，拨码开关SW1开关置“全OFF”位。 (2)接通实验板电源，调节Rw1，使BG1的发射极电压V,2.2V(即使I=7mA，通过测ECQ量Q1发射极e与地的电压)。 (3)用高频信号发生器输出频率为6MHz，幅度为100mVp-p的等幅信号，加入“TP1”。 (4)用示波器分别观察“TP1”与“TP2”点的信号波形。调整信号发生器的频率与Ct1，使甲类功放谐振，输出信号最大。 (5)用示波器分别观察“TP1”与“OUT”点的信号波形。 调整信号发生器的频率与Ct2，使丙类功放谐振，使放大输出信号最大且不失真。 (6)分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11(a)中。 (7)将高频信号发生器的输出信号幅度缓慢减小到丙类功放输出为零止，再分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11(C)中。并记录本实验电路，当P1(即丙类功放基极激励信号)?0,但.Ic =0，Vo=0时，所需的最小激励信号电压幅度==? (8) 断开跳线开关K2，使丙类功放无激励信号输入。再分别将TP1、TP3与OUT点的信号波形与幅度记录于图2-11(b)中。 12 图2-11 依据实验所得数据，分析比较TP1、TP3与OUT波形特点，体会丙类功放工作状态的特点。 ? 丙类功率放大器调谐特性测定 测试电路框图如图2-12所示: 图2-12 高频功率放大器测试连接框图 测试条件:输入信号f=fo/100mV， RL=51?。 (1) 使高功放处于最佳谐振状态。 (2) 按表2-1所列格式，以谐振频率作 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，并以0.2MHZ为步进,，改变高信器的输入信号的频率，保持输入信号幅度100mVp-p不变，记录各频率点的输出电压值，得出结论。 表2-1 F(MHz) fo Vi(V) Vo(V) 结论 ? 丙类功率放大器的负载特性测定 测试原理电路参见图2-12。 测试条件:输入信号f=fo/100mV. RL=?。 (1) 使高功放处于最佳谐振状态。 (2) 用示波器分别观察“TP1”与“TP3”点的信号波形。适当调整高频信号发生器的 13 输出信号幅度，使放大器处于过压工作状态。 (3)改变负载(拨码开关SW1 的连接)，使负载电阻依次变为51Ω?75Ω?240Ω?470Ω。观察并记录不同负载时的电流波形，得出结论。 ? 丙类功率放大器集电极调制特性测定 测试原理电路参见图2-12。 测试条件:输入信号f=fo/100mV; RL=51?;电源电压5V。 (1) 使高功放处于最佳谐振状态。 (2) 用示波器分别观察“TP1”与“TP3”点的信号波形。适当调整高频信号发生器的输出信号幅度，即改变基极激励电压幅度，使放大器进入过压工作状态，再改变电源电压Vcc,由+5V变化为+12V。用示波器观察并记录“TP3”处ie的波形变化。体会丙类功放集电极调制特性，说明集电极调制特性的定义。 ? 丙类功率放大器主要性能测量 测试原理电路参见图2-12。 测试条件:输入信号f=fo/100mV;RL=75?;电源电压12V。 (1) 使高功放处于最佳谐振状态。 (2)按表2-2所列格式，测试并记录相应的数据。 表2-2 Fo= 实测 实测计算 RL=150Ω Vb Ve Vce Vi Vo Io Ic P= Po Pc η 丙类放大器 (3)依据测试数据，计算出本谐振功率放大器的主要性能指标。 其中:Vi:输入电压峰,峰值 Vo:输出电压峰,峰值 Io:发射极直流电压?发射极电阻值 P=:电源给出直流功率(P= = Vcc*Io) Pc:为管子损耗功率(Pc,IcVce) Po:输出功率 五、思考题与实验报告 ? 实验报告内容: 1、写明实验目的. 2、画出实验电路原理图并说明实验电路的工作原理。 3、写明实验所用仪器。 4、写明实验项目并整理实验数据。 ? 实验思考题: 1、当分别改变激励信号和电源电压时,功放级电流如何变化, 2、说明功放电路欠压、过压与临界工作状态的特点, 14 实验三 LC与晶体正弦波振荡器实验 在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。 振荡器的种类很多，根据工作原理可以分为反馈型振荡器和负阻型振荡器。根据选频网络采用的器件可分为LC振荡器、晶体振荡器、变压器耦合振荡器等。 振荡器的功能是产生标准的信号源，广泛应用于各类电子设备中。为此,振荡器是电子技术领域中最基本的电子线路,也是从事电子技术工作人员必须要熟练掌握的基本电路。 一、实验目的 1、.掌握振荡器工作原理及其工作状态，起振条件，反馈量等对振荡器的影响。 2、研究外界条件和电源电压、电路品质因素及环境温度、负载变化时对振荡器的幅度、波形及频率稳定度的影响。 3、掌握改进型电容三点式正弦波振荡器的工作原理及振荡性能的测量方法。 4、比较LC振荡器和晶体振荡器频率稳定度，加深对晶体振荡器频率稳定高的原因理解。 二、实验设备与仪器 高频实验箱 WHLI-GP-1 一台 双踪示波器 TDS-1002 一台 万用表 一块 三、实验任务与要求 1、反馈振荡器的振荡条件与工作原理分析 反馈式正弦波振荡器有RC、LC和晶体振荡器三种形式，电路主要由放大网络、选频回路和反馈网络三个部分构成。本实验中，我们研究的主要是LC三点式振荡器。所谓三点式振荡器，是晶体管的三个电极(B、E、C)，分别与三个电抗性元件相连接，形成三个接点，故称为三点式振荡器，其基本电路如图3-1所示: ccc CxL3bbbLCx111Cx2L22eee (a)(c)(b) 图3-1 三点式振荡器的基本电路 根据相位平衡条件，图3-1 (a)中构成振荡电路的三个电抗元件，X、X必须为同性质12的电抗，X必须为异性质的电抗，若X和X均为容抗，X为感抗，则为电容三点式振荡3123 电路(如图3-1 (b));若X和X均为感抗，X为容抗，则为电感三点式振荡器(如图3-1 (c))。213 由此可见，为射同余异。 15 根据振幅条件，则必须适当选择电抗元件X1与X2的比值(即图3-1 (b))中C1/C2，图3-1 (c)中L1/L2.。下面以电容三点式振荡器为例分析 其原理。 共基电容三点式振荡器的基本电路如图3-2所示。 由图可见:与发射极连接的两个电抗元件为同性质 的容抗元件C1和C2;与基极和集电极连接的为异性质 的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足 相位条件。 图3-2电容三点式振荡器 其工作过程是:振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉动信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一 f频率的振荡信号输出。该振荡器的振荡频率为: o 1C1，C2 fo, 2,LC1C2 C1反馈系数F为: F,C2 若要它产生正弦波，必须满足F= 1/2-1/8，太小不容易起振，太大也不容易起振。一个实际的振荡电路，在F确定之后，其振幅的增加主要是靠提高振荡管的静态电流值。但是如静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低使振荡波形失真，严重时，甚至使振荡器停振。所以在实用中，静态电流值一般I=0.5mA-4mA。 CO 共基电容三点式振荡器的优点是:1)振荡波形好。2)电路的频率稳定度较高。工作频率可以做得较高，可达到几十MHz到几百MHz的甚高频波段范围。 电路的缺点:振荡回路工作频率的改变，若用调C1或C2实现时，反馈系数也将改变。使振荡器的频率稳定度不高。 为克服共基电容三点式振荡器的缺点，可对其进行改 进，改进电路有两种: ? 串联型改进电容三端式振荡器(克拉泼电路) 电路组成如图3-3示: 电路特点是在共基电容三点式振荡器的基础上，用一 电容C3，串联于电感L支路。 图3-3克拉泼振荡电路 功用主要是以增加回路总电容和减小管子与回路间的耦合来提高振荡回路的标准性。使振荡频率的稳定度得以提高。 16 因为C3远远小于C1或C2，所以电容串联后的等效电容约为C3。电路的振荡频率为: 1fo, 2,LC3 与共基电容三点式振荡器电路相比，在电感L支路上串联一个电容，它有以下特点: 1、振荡频率改变可不影响反馈系数。2、振荡幅度比较稳定;但C3不能太小，否则导致停振，所以克拉泼振荡器频率覆盖率较小，仅达1.2-1.4; 为此，克拉泼振荡器适合与作固定频率的振荡器 。 ? 并联型改进电容三端式振荡器(西勒电路) 电路组成如图3-4示: 电路特点是在克拉泼振荡器的基础上，用 一电容C4，并联于电感L两端。功用是保持 了晶体管与振荡回路弱藕合，振荡频率的稳定 度高，调整范围大。电路的振荡频率为: 1 fo, 2,LC3，C4 特点:1.振荡幅度比较稳定; 图3-4西勒振荡电路 2.振荡频率可以比较高，如可达千兆赫;频率覆盖率比较大，可达1.6-1.8;所以在一些短波、超短波通信机，电视接收机中用的比较多。 频率稳定度是振荡器的一项十分重要技术指标，它表示在一定的时间范围内或一定的温度、湿度、电压、电源等变化范围内振荡频率的相对变化程度，振荡频率的相对变化量越小，则表明振荡器的频率稳定度越高。 改善振荡频率稳定度，从根本上来说就是力求减小振荡频率受温度、负载、电源等外界因素影响的程度，振荡回路是决定振荡频率的主要部件。因此改善振荡频率稳定度的最重要措施是提高振荡回路在外界因素变化时保持频率不变的能力，这就是所谓的提高振荡回路的标准性。 提高振荡回路标准性除了采用稳定性好和高Q的回路电容和电感外，还可以采用与正温度系数电感作相反变化的具有负温度系数的电容，以实现温度补偿作用。 石英晶体具有十分稳定的物理和化学特性，在谐振频率附近，晶体的等效参量Lq很大，Cq很小，Rq也不大，因此晶体Q值可达到百万数量级，所以晶体振荡器的频率稳定度比LC振荡器高很多。 2、实验线路设计及说明 实验电路的主要技术性能指标: ,4,f/f,1，10fo,6MHZ,50KHZ振荡频率 频率稳定度 o Uo,0.3Vp,p输出幅度 实验电路采用的是串联(克拉伯)/并联(西勒)改进三点电容反馈与晶体振荡电路， 17 当拨码开关SW3拨置“左”“中”或“右”端时，可分别构成串联/并联改进三点电容反馈与并联型石英晶体振荡器。为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，采用了射随器作为隔离级，其电路的电原理图如图3--5所示。 图3-5 LC与晶体振荡器电原理图 图中，拨码开关SW1为验证反馈系数，SW3为LC震荡器与晶体振荡器转换选择，SW2为验证负载(即回路Q值)变化对振荡器的影响，跳线开关K为振荡器输出信号经由或不经由射随器隔离输出转换。 基本设计条件是:电源供电为12V，振荡管BG1为9018(其主要参数I=50/A，V=5V，CMCEQV?0.1/V,h28-198,取β=100，f>1100MHz)。隔离级射随器晶体管BG2也为9018，LCCEQFET 振工作频率为6MHz，晶体为6 MHz。 ? 静态工作电流的确定 合理地选择振荡器的静态工作点，对振荡器的起振，工作的稳定性，波形质量的好坏有着密切的关系。,般小功率振荡器的静态工作点应选在远离饱和区而靠近截止区的地方。根据上述原则，一般小功率振荡器集电极电流I大约在0.8-4mA之间选取，故本实验电路中: CQ 选I=2mA V=6V β=100 CQCEQ U,U12,6CCCEQ 则有 R，R,,,3K,ecI2CQ 为提高电路的稳定性R值适当增大，取Re=1KΩ则Rc,2KΩ e 因:U=I?R 则: U =2mA?1K=2V EQCQE EQ 因: I=I/β 则: I =2mA/100=0.02mA BQCQBQ 一般取流过Rb2的电流为5-10I若取10I BQ , BQ 18 V2.7VBQV,V，0.7 因: 则: 取标称电阻12K?。 R,R,,13.5K,BQEQb2b2I0.2BQ V,V12V,2.7VCCBQ因: : R,RR,12K,,41.3K,b1b2b1V2.7VBQ 为调整振荡管静态集电极电流的方便，Rb1由27K?电阻与50K电位器串联构成。 ? 确定主振回路元器件 回路中的各种电抗元件都可归结为总电容C和总电感L两部分。确定这些元件参量的方法，是根据经验先选定一种，而后按振荡器工作频率再计算出另一种电抗元件量。从原理来讲，先选定哪种元件都一样，但从提高回路标准性的观点出发，以保证回路电容Cp远大于总的不稳定电容Cd原则，先选定Cp为宜。若从频率稳定性角度出发，回路电容应取大一些，这有利于减小并联在回路上的晶体管的极间电容等变化的影响。但C不能过大，C过大，L就小，Q值就会降低，使振荡幅度减小，为了解决频稳与幅度的矛盾，通常采用部分接入。反馈系数F=C1/C2，不能过大或过小，适宜1/8—1/2。 1f,因振荡器的工作频率为: 02,LC 当LC振荡时，f=6MHz L,10μH 0 本电路中，则回路的谐振频率fo主要由C、C4决定，即 3 11 f,,2,LC2,L(C，C)34 1有 。取C3 =120pf，C4=51pf(用33Pf与5-20Pf的可调电容并C，C,,176pf3422,4fL 联)，因要遵循C，C>>C3,C4，C/C=1/8—1/2的条件，故取C=200pf，则C=510pf。 121212 对于晶体振荡，只需和晶体并联一可调电容进行微调即可。 为了尽可能地减小负载对振荡电路的影响，振荡信号应尽可能从电路的低阻抗端输出。例如发射极接地的振荡电路，输出宜取自基极;如为基级接地，则应从发射极输出。 综合上述计算结果。得实际电路如图3--5所示。 3、实验内容与要求 3-1 振荡电路静态工作点的调整与测量 ? 振荡器基本设置条件:SW1全开路(停振)，“左”(LC克拉伯振荡)，RL=10K(SW2“4”ON) UR测量时采用间接测量法:即用直流电压表测量晶体管发射极对地电压，调整使EQwU为6.6V即可。 (I,I,U/R)EQCQEQEQe I当静态电流调整完毕后，用万用表测量晶体管Q1的各电极的静态工作电压。将结CQ 19 果记录于表3-1中。 表3-1静态测量数据表 BG1 Ic测量值 Ic计算值 Vb Ve Vce 3-2 振荡器振荡频率的调测 ? 振荡器基本设置条件:SW1=“1”=470pf;RL= ?(SW2“全”OFF);K“上”;SW3“1”(LC克拉伯振荡); ? 用示波器测量振荡器的输出端“OUT”，观察波形，若无振荡输出，则需检查电Vo 路，调整RW，直至电路振荡。继续调整RW，调整到振荡器的最佳工作状态，即使振荡器输出信号最大且不失真。并记录最佳状态时的振荡器集电极I、信号数据(频率、幅度)与波C 形。 ?保持以上基本设置不变，分别改变SW1控制开关位置，使之分别为希勒振荡器和晶体振荡器。观察并记录希勒振荡器和晶体振荡器最佳状态下的振荡器集电极I、信号数据(频C率、幅度)与波形。。 3-3 研究工作点Ic的变化对振荡器性能的影响, ? 振荡器基本设置条件:(同上)。 分别按表3-2所列数据要求，用SW3分别选择不同的振荡器电路，调RW电位器，改变振荡器Q1管的集电极电流I，将测试结果记录于表中。记录本实验电路停振时的最大I=, COCO 表3-2 西勒LC振荡器 晶体振荡器 F 振幅 F 振幅 Ic VEQ 波形 波形 )(MHZ) (V) (MHZ) (V) 1 2 2(5 3 最大Ic: 结论: 注:调整一项数据后，将SW3拨码开关切换至晶体振荡器，记录晶体振荡器的数据 3-4 研究反馈系数F的变化对振荡器性能的影响, ? 振荡器基本设置条件:SW1=470pf;SW2= ?;SW3=西勒振荡;K“上”端。适当 20 调整Rw,使振荡器Ic=最佳数值。 ? 分别按表3-3所列数据要求，拨动SW1拨码开关，改变C2的数值，将测试结果记录 于表中。说明本实验电路停振时的F是多大, 表3-3 LC西勒振荡器 反馈电容 470P 510P 680P 5200P 反馈系数 振荡幅度 振荡频率 信号波形 晶体振荡器 振荡幅度 振荡频率 信号波形 注:调整一项数据后，切换SW3开关，记录晶体振荡器的数据 3-5 研究负载RL变化对振荡器性能的影响。 ? 振荡器基本设置条件:SW1=680pf;SW2= ?;SW3=西勒振荡;K“上”端。适当 调整Rw,使振荡器Ic=最佳数值。 按表3-4所列数据，分别改变负载电阻。将测试结果记录于表3-4中。 表3-4 LC振荡器 R(Ω) f(MHz) 振荡幅度(mV) 波形 L SW2“全开路”? SW2 “1”OM 10kΩ SW2 “2”ON 2KΩ SW2 “3”ON 470Ω 晶体振荡器 SW2“全开路”? SW2 “1”OM 10kΩ SW2 “2”ON 2KΩ SW2 “3”ON 470Ω 注:调整一项数据后，切换SW3跳线开关，记录晶体振荡器的数据 3-5 研究起振前后振荡器工作点的偏离情况 ? 振荡器基本设置条件::振荡电路调整在最佳工作状态。RL=10K。 21 将SW3拨码开关全开路“OFF”，使振荡回路电感L开路，这时电路停振，测量此时的2 V。接着接通SW3”1”ON，电路起振，再次测量此时的V，看两者是否相等。说明变化EQ1EQ1 的原因。 ? 比较两类振荡器的频率稳定度: 1,LC 振荡器 ? 振荡器基本设置条件:K3-1“右”，K3-2“3”短接(820P)，K3-3“左”(LC振荡)，RL=10K(K3-4“4”ON)，并调整Rw1,使Ic=最佳数值。 ? 用示波器在振荡器的输出端“OSC/OUT”观察并记录振荡器输出信号的波形、幅度和频率。 2,晶体振荡器 ? 振荡器基本设置条件:K3-1“右”，K3-2“3”短接(820P)，K3-3“右”(晶体振荡)，RL=10K(K3-4“4”ON)，并调整Rw1,使Ic=最佳数值。 ? 用示波器在振荡器的输出端“OSC/OUT”观察并记录振荡器输出信号的波形、幅度和频率。 根据以上的测量结果，试计算并比较两种振荡器频率的稳定度?f/ f0 : ,f/f,(f,f)/f,100%,?%LC振荡器 oo1o ,f/f,(f,f)/f,100%,?%晶体振荡器 oo1o 六、思考题与实验报告 ? 思考题 1. 为什么振荡器起振后的直流工作点电流不同于起振前的静态工作点电流,对于一个实际的振荡器，用万用表检查它，能否判断它是否起振, 2. 为什么反馈系数要选取F=1/2-1/8,过大，过小有什么不好, 3. 对于LC电路，为什么当静态电流发生变化时，其振荡频率会发生变化, ? 实验报告要求 1. 用表格形式列出实验所测数据，绘出实验曲线，并用所学理论加以分析解释。 2. 分析静态工作点，反馈系数F和负载对振荡器起振条件和输出波形振幅的影响 22 实验四 集成电路模拟乘法器的应用 模拟乘法器是利用晶体管的非线性特性,经过电路上的巧妙设计,在输出中仅保留两路 从而获得良好的乘积特性的集成器件。在高输入信号中由非线性部分产生的信号的乘积项, 频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件如二极管和三极管要简单的多,而且性能优越。所以目前在无线通信、广播电视等方面应用较多。集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。本实验仅介绍MC1496集成模拟乘法器。 一、实验目的 1(了解模拟乘法器(MC1496)的组成结构与工作原理，掌握其调整与特性参数的测量方法。 2(掌握利用乘法器实现振幅调制(AM与DSB)、同步检波、混频、倍频等几种频率变换电路的原理及设计方法。 3(学会综合地、系统地应用已学到模电、数电与高频电子线路的知识，掌握对振幅调制、同步检波、鉴频、混频和倍频电路的设计与仿真技能，提高独立解决问题的能力。 二、实验设备与仪器 高频实验箱 WHLG-2 一台 数字双踪示波器 TDS-1002 一台 高频信号发生器 WY-1052 一台 数字万用表 一块 三、实验任务与要求 1、模拟乘法器1496的构成、基本原理说明 ? 集成模拟乘法器的内部结构 MC1496集成模拟乘法器的内部电路结构和引脚排列如图4-1所示。 图4-1 MC1496的内部电路及引脚图 23 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其中V1、V2与V3、V4组成双差分放大器，V5、V6组成的单差分放大器用以激励V1,V4。V7、V8及其偏置电路组成差分放大器V5、V6的 uuu恒流源。引脚8与10接输入电压，1与4接另一输入电压，输出电压从引脚6与Cto12输出。引脚2与3外接电阻R，对差分放大器V5、V6产生串联电流负反馈，以扩展输入E u电压的线性动态范围。引脚14为负电源端(双电源供电时)或接地端(单电源供电时)，y 引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。 ? 集成模拟乘法器的1496偏置电压与电流的确定 ? 静态偏置电压的确定 静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集—基极间的电压应大于或等于2V，小于或等于最大允许工作电压。根据MC1496的特性参数，对于图4-1所示的内部电路，应用时，静态偏置电压(输入电压为0时)应满足下列关系，即: u,u,u,u,u,u 81014612 15V,(u,u),(u,u),2V,612810,15V,(u,u),(u,u),2.7V ,81014 ,15V,(u,u),u,2.7V145, ? 静态偏置电流的确定 一般情况下，晶体管的基极电流很小，对于图4-1，三对差分放大器的基极电流I、I、810I和I可以忽略不计，因此器件的静态偏置电流主要由恒流源的值确定。当器件为单电源工14 作时，引脚14接地，5脚通过一电阻R接正电源(+U的典型值为+12V)，由于I是I5CC05的镜像电流，所以改变电阻R可以调节I的大小，即: 50 u,0.7VCCI,I,05 R，500,5 当器件为双电源工作时，引脚14接负电源-U(一般接-8V)，5脚通过一电阻R接地，EE5因此，改变R也可以调节I的大小，即: 50 ,u,0.7VV,0.7EEEEI,I,,,500,则: R055R，500,I55 当VEE=-8V，I=1mA时，可算得: 5 -3R={(8-0.75)/(1X10)}-500=6.75KΩ 取标称电阻，则R5=6.8KΩ 5 I,I,1mA根据MC1496的性能参数，器件的静态电流小于4mA，一般取左右。 05 此时,器件的总耗散功率可由下式估算: P,2I(u,u)，I(u,u)D56145514 PD应小于器件的最大允许耗散功率(33mW)。 ? 负载电阻RC的选择 24 V,V,V,IR由于共模静态输出电压为: 612CC5C V,V,8VV,12VI,1mAV式中、是6脚与12脚的静态电压。当选，，时， V612CC5612 R,(V,V)/I,(12V,8V)/1mA,4K,R，取标称电阻=3.9KΩ CCCC5C ? 载波电平Ux与信号电平UY的选择 因为载波抑制比与载波输入电平密切相关，小的载波电平不能完全打开晶体管器件，结果信号增益低，载波抑制比亦较差。而高于最佳的载波电平将产生不必要的载波泄漏，同时也使载波抑制特性恶化。测试结果表明，当载频为500KHZ时，用60mV(rms)的正弦载波，可获得最佳载波抑制比。载频为10MHZ时，最佳载波电平约为160mV(rms)。 频率较高时，为了使载波泄漏最小，电路的设计要注意，为了防止载波输入和输出之间的电容耦合，必须采取屏蔽措施，实际应用时，还可在1、4脚之间接入载波调零电位器。 载波泄漏与信号电平无关，因此使用大信号电平工作时，载波抑制可达最大值。然而，还必须保持信号输入差分放大器工作在线性状态，否则，将产生调制信号的谐波，并作为被抑制载波的寄生边带出现在器件的输出端。这个条件就规定了输入信号的上限，即要求: Uy?IRy 5 式中 I为5脚的电流，当选I=1mA，Uy=1V(峰值)时，由上式可确定: 55 -3Ry?Uy/I5=1/1X10=1KΩ ? 基本工作原理 U,Ucos,t设输入信号， ，则MC1496乘法器的输出U与反馈U,Ucos,t0xxmxyymy UU电阻R 及输入信号、的幅值有关。 Eyx ? 不接负反馈电阻,脚2和3短接, UU，，,26mV、和皆为小信号时，由于三对差分放大器(VT，VT，VT，VT及a1234yx VT，VT)均工作在线性放大状态，则输出电压U可近似表示为 560 IR10LUUUKUU,, ,KUU[cos(w，w)t，cos(w,w)t]0xy0xy0xmymxyxy22U2T IR0LKK,式中，——乘法器的乘积系数，与器件外接元件参数有关，即: 0022UT KTU,,26mVU式中， ——温度的电压当量，当T=300K时， TTq R ——输出负载电阻。 L U可见，当输入均为小信号时，MC1496可近似为一理想乘法器。输出信号中只包含两0个输入信号的和频与差频分量。 UU当为小信号，为大信号(大于100mV)时，由于双差分放大器(VT、VT和VT、123yx 25 UVT)处于开关工作状态，其电流波形将是对称的方波，乘法器的输出电压可近似表示为 40 , U,KUU,KUA[cos(nw，w)t，cos(nw,w)t](n为奇数) ,00xy0gmnxyxyn1, w,wU输出信号中。包含,,,??????,3w,w5w,w(2n,1)w,wxy0xyxyxy 等频率分量。 ? 接入负反馈电阻 UUR的接入，扩展了的线性动态范围，所以器件的工作状态主要由决定，分由于yxE 析表明: UU，，,、当为小信号,26mV时，输出电压可表示为 x0 R1LU,UU,KUU[cos(w，w)t，cos(w,w)t] 0xyExmymxyxyRU2ET 式中:K,RRUr ELE UUR接入负反馈电阻后，为小信号时，MC1496近似为一理想的乘法器，输出信号x0E 中只包含两个输入信号的和频与差频。 2RLUUU,U，，,100mV当为大信号时，输出电压可近似表示为: x00yRE UUU上式表明，为大信号时，输出电压与输入信号无关。 x0x2、集成模拟乘法器构成的频率变换电路应用及实验 ? 振幅调制原理与电路 VVV振幅调制(),就是用调制信号去控制高频载波信号的振幅,使载波信号的振CAM, VV幅按照调制信号的规律变化。即已调制信号变化的周,AM V期与调制信号的周期相同，且幅度的变化与调制信号的振, 幅成正比.调幅信号的表达式为: ,Ut,U1，mcos,tcost，，，，cmc011，，，，,Ucos,t，mUcos,，,t，mUcos,,,tcmccmccmc22 m,UU式中，m——调幅系数，; ,mcm Ucos,t——载波信号; cmc 26 1，，mUcos,，,t——上边带信号; cmc2 1，，mUcos,,,t——下边带信号; 图4-4-2 调幅波波形与频谱图 cmc2 它们的波形及频谱如图4-4-2所示。 由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为有载波调制，简记为AM。 为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带(DSB)或单边带(SSB)振幅调制。双边带调幅波的表达式为: 1,,Ut,mUcos，,t，cos,,t，，,,，，，，cmcc0 2 ,mUcos,tcos,tcmc 单边带调幅波的表达式为: 1 ，，，，Ut,mUcos,，,t0cmc2 1或 ，，，，Ut,mUcos,,,t0cmc2 双边带调幅波的波形及频谱如图4-3所示。 以上分析可见，三种振幅调制都有一个调制信号和载 波的乘积项，所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的 频谱线性搬移电路。 图4-3 DSB调幅波波形与频谱图 由集成模拟乘法器MC1496构成的振幅调制器电路如图4-4所示:0 图4-4 集成模拟乘法器1496构成的振幅调制电路电原理图 U图中，载波信号U经高频耦合电容C从端输入，C为高频旁路电容，使8脚接地。C23x UUU调制信号经低频耦合电容C从端输入，C为低频旁路电容，使4脚接地。调幅信号14y00从12脚单端输出。器件采用双电源供电方式，所以5脚的偏置电阻R接地。脚2与3间接5 RUR入负反馈电阻，以扩展调制信号的的线性动态范围，增大，线性范围增大，但乘E,E 法器的增益随之减少。 电阻R6、R7、R8及RL为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放 27 U,0大状态，对于图4-4-4所示电路参数，测量器件的静态(，U,0)偏置电压为: c, 表4-4-1 UUUUUUUUU8 10 1 4 6 12 2 3 5 6V 6V 0V 0V 8V 8V -0.7V -0.7V -6.8V 电阻R1、R2、RP、R3和R4用于将直流负电源电压分压后供给MC1496的1、4脚内部的差分对三极管基极偏置电压。通过调节RP，可使MC1496的1、4端的直流电位差为零，即UΩ输入端只有调制信号输入而没有直流分量，则调幅电路的输出为抑制载波的双边带(DSB)调幅波;若调节RP，使MC1496的1、4端的直流电位差不为零，则电路有载波分量输出，为普通(AM)调幅波。 ? 振幅调制实验 1,全载波振幅调制信号产生与测量 ? 模拟乘法器直流调制特性测量 测试条件:调制信号=0(K4-1开路)“TP1”端点无输入。 载波=6MHz/50mV，加入“TP2”端点。 ? 按表4-4-1所列数据, 即以0.1V为步长，调整Rw1电位器，改变模拟乘法器1脚与 U4脚之间的直流电压()，用示波器观察调制器输出(AM/DSB/OUT)端点的信号，并将AB 测量数据记录于表4-4-1中。 表4-4-1 (mV) -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 VAB Vo(p-p) K 波形 ? 根据测试结果，依公式:Vo=KVV(t) 计算出1496模拟乘法器的直流调制比例系数，ABC U并画出调制特性曲线。注意:观察并记录电压AB 极性正、负变化时输出载波的相位。 ? AM调制信号的产生与测试: 测试电路原理框图如图4-5所示～基本条件: ，，Utf,6.5MHZU,50mV载波信号，， CcCP,P f,1KMHZ，，UtU,200mV调制信号 图4-5振幅调制测试图 c,,P,P ? 按图4-4-5连接试验测试电路，通电后，调整“振 幅调制电路模块”中的Rw1电位器，使1496的1、4脚 U间电压=200mV(三用表电压档测量)，即使电路失AB 去平衡。 ? 以调制信号作双踪示波器的同步信号(CH1)， 用示波器(CH2)观察“AM-OUT”点输出信号的波形， 记录测试结果，如图4-6所示。 图4-6 振幅调制信号波形记录图 28 ? 根据测试结果，计算出此条件时的已调信号的调幅度，如图4-7所示。 调幅系数为: muu,ABm,，100% uu，AB 式中， U——调幅波幅度的最大值; A U——调幅波幅度的最小值 B ? 调幅度m控制 图4-7 振幅调制信号m计算图 ? 保持载波信号不变。 ? 适当增加或减小调制信号的幅度，用示波器观察调幅波的调制系数m变化，说明m与调制信号幅度的关系。 ? 将调制信号的幅度为定值(如200mV ),适当调整平衡电位器RW1(增大或减小电阻)，用示波器观察调幅波的调制系数m变化，比较两种控制方式的灵敏度。 ? 自选调制系数m的控制方式，使调幅波的调制系数m分别为30%、80%、100%，实验 UU证明，并记录满足以上要求时的调制信号与直流电压伏值。 ,AB ? 使m?100% ，再适当调整示波器的“伏/格”与“秒/格”旋钮，观察并记录全载波振幅调制信号过调制时，过零点出的波形特点。 2,模拟乘法器抑制载波振幅调制信号测量 ? 抑制载波振幅调制信号产生与测量 测试电路参见图4-5所示～测试基本条件: ，，Utf,6.5MHZU,50mV载波信号，， CcCP,P f,1KMHZ，，UtU,200mV调制信号 c,,P,P U? 通电后，调整“振幅调制电路模块”中的Rw1电位器，使1496的1、4脚间电压=0VAB(三用表电压档测量)，即使电路平衡。 ? 以调制信号作双踪示波器的同步信号(CH1)，用示波器(CH2)观察“AM-OUT”点输出信号的波形，记录测试结果，如图4-6所示。 由于器件内部参数不可能完全对称，致使输出出现漏信号。脚1和4分别接电阻R3和R4可以较好地抑制载波漏信号和改善温度性能。 ? 观察并记录抑制载波振幅调制信号过零点的波形特点。 ? 同步检波电路 1, 同步检波的基本原理 振幅调制信号的解调过程称为检 波。常用方法有包络检波和同步检波两 种。由于有载波振幅调制信号的包络直接 反映了调制信号的变化规律，可以用二极 图4-8同步检波解调器电路原理框图 管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反 29 映调制信号的变化规律，所以无法用包络检波进行解调，必须采用同步检波方法。 同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘法器的相乘原理，实现同步检波为乘积型同步检波，其电路构成框图如图4-8所示: 其工作原理如下: ，，Ut,Ucos,tcos,t在乘法器的一个输入端输入抑制载波的双边带信号，另一输Ssmc ，，Ut,Ucos,t入端输入同步信号(恢复载波信号)，经乘法器相乘，可得输出信号U0ccmc 为: Ut,KUtUt，，，，，，oEsc 111，，，，,KUUcos,t，KUcos,2，,t，KUU2,,,tEsmcmEsmcEsmcmc244 U,UU,U,26mV(条件:，为大信号) ySxC 上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。 ，，，，UtUt如果输入信号为全载波振幅调制信号，同步信号为载波信号,利用乘法器的SC 相乘原理，同样也能实现解调。 2, 同步检波电路及说明 MC1496模拟乘法器构成的同步检波解调器电路与振幅调制电路相同，差别仅是乘法器的两输入端输入信号有变和输出端需增加一低通虑波器，实际电路如图4-9所示。 图4-9 MC1496构成的同步检波器 V其中ux端输入同步信号或载波信号UC, uy端输入高频已调波信号。输出端接有FM由R11与C6、C7组成的低通滤波器及隔直电容C8，所以该电路对有载波调幅信号及抑制载波的调幅信号均可实现解调。 30 3, 同步检波实验内容与步骤 ? 抑制载波振幅调制信号的解调 实验测试电路原理框图如图4-10所示。 图4-10同步检波器测试电路图 ? 首先完成低通滤波器的设计 ? 首先用振幅调制器产生抑制载波双边带调制信号V(V,1KHz/200mVp,p，FM, V,6.5MHz/50mVp,p)。 C ? 按图4-10连接试验测试电路，通电后，调整“同步解调电路模块”中的Rw1电位器， U使1496的1、4脚间电压=0V(三用表电压档测量)，即使电路平衡。 AB ? 用双踪示波器分别测量输入调制信号与解调输出的还原信号，并记录实验结果。 ? 全载波振幅调制信号的解调 实验测试电路参见图4-9所示。 VV,1KHz/200mVp,p?产生全载波振幅调制信号(，AM, V,6.5MHz/50mVp,p)，。 m,30%C ? 按图4-4-10连接试验测试电路，通电后，调整“同步解调电路模块”中的Rw1电位 U器，使1496的1、4脚间电压=100mV(三用表电压档测量)，即使电路不平衡。 AB ? 用双踪示波器分别测量输入调制信号与解调输出的还原信号，并记录实验结果。 ? 倍频器原理与电路组成 1,倍频器的基本原理 倍频电路输出信号的频率是输入信号 频率的整数倍, 即倍频电路可以成倍数地 把信号频谱搬移到更高的频段。所以, 倍频 电路也是一种线性频率变换电路。 实现倍频的原理有以下几种: ? 利用晶体管等非线性器件产生输 入信号频率的各次谐波分量, 然后用调谐 于n次谐波的带通滤波器取出n倍频信号。 ? 将输入信号同时输入模拟乘法器的 图4-11倍混频器电路原理框图 两个输入端进行自身线性相乘, 则乘法器输出交流分量就是输入的二倍频信号。由MC1496模拟乘法器构成的倍频器电路原理框图如图4-11所示。 31 2,倍频器电路及说明 MC1496模拟乘法器构成的同步检波解调器电路与振幅调制电路相同，差别仅是乘法器的两输入端输入信号有变，即两输入端输入相同频率的信号，并要求保证乘法器工作在平衡 -4所示。 状态。实际电路参见4 3,倍频器实验内容与要求 基本条件:U=U(载波信号U:f=200KHZ /50mV ，) xyX ? 完成对设计电路的仿真，并记录各级信号波形。推证输入、输出信号的关系。 ? 混频原理与电路组成 1,混频器的工作原理 在通信接收机中, 混频(又称变频)电路的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为同一个固定载频(一般称为中频)的高频已调波信号, 而保持其调制规律不变。 例如, 在超外差式广播接收机中, 把载频位于535 kHz,1605kHz中波波段各电台的普通调幅信号变换为中频为465kHz的普通调幅信号, 把载频位于88 MHz,100.8MHz的各调频台信号变换为中频为10.7MHz的调频信号等。 由于设计和制作增益高, 选择性好, 工作频率较原载频低的固定中频放大器比较容易, 所以采用混频方式可大大提高接收机的性能。 混频是频谱线性的搬移过程。完成频谱线性搬移的关键是要获得两个输入信号的乘积 VV项。若输入到混频器的已调信号和本振信号分别为: TZ V,Vcos,tcos,t TT V,Vcos,t ZZ 则两个信号的乘积为: ,,VV,uucos,tcostcostTZTZ 1,uucos,t[cos(,T，,Z)t，cos(,T,,Z)t]TZ2 f,f,f若中频，上式经带通滤波器取出所需边ITZ 带，可得中频电压为: u,Vcos,t,cos,t II 由此得完成混频功能的原理框图，如图4-12所示。 图4-12混频器电路原理框图 2,混频器电路及说明 MC1496模拟乘法器构成的混频器电路与振幅调制电路相同，差别仅是乘法器的两输入 VV端输入信号有变，即两输入端分别输入高频已调波信号与本振信号，相差一中频。并TZ 要求保证乘法器工作在平衡状态。且输出端必须连接带通滤波器，实际电路参见4-4-4所示。 3, 混频器实验内容与要求 基本条件: U信号条件:(载波信号U:f=6.5MHZ/50mV ，调制信号U:f=2KHz/200mV，TXym=30%) 32 输出中频信号:465KHZ VI 本地载波信号:自定 VZ ? 按以上给定条件，设计带通滤波器。 ? 完成对设计电路实验与仿真，并记录各级信号波形。 四 思考题与实验报告 ?思考题 1、说明当改变V时能得到几种调制信号,分析其原因。 AB 2、分析为什么在平衡调幅实验中得不到载波绝对为零的波形, ? 实验报告要求 1、整理各项实验所得的数据，绘制出有关曲线和波形。 2、对实验结果进行分析。 3、分析为什么在平衡调幅实验中得不到载波绝对为零的波形, 33 实验六 AM包络检波仿真电路 一、实验目的 1(掌握二极管包络检波的原理及电路设计方法。 2(了解二极管包络检波电路中元件选择要求及对检波器性能的影响; 3. 学会检波器的检测方法。 二、实验仪器 1(计算机(EWB仿真软件) 三)实验原理 1(二极管包络检波器 调幅波的解调是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法 有二极管包络检波器，同步检波器。本实验主要完成二极管包络检波。 二极管包络检波器是包络检波中最简单、最常用的一种电路。它适合于解调含有较大载波分量电平的AM波(俗称 大信号，通常要求峰-峰值为1V 以上)。它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。电路构成如图4-6-1所示: 图4-6-1包络检波器电路图 usR图中D为检波二极管，C、为检波负载，C起高频旁路作用。当输入电压为正半周L R时，二极管D导通，电流对C迅速充电，由于二极管的正向电阻 较小，C上的电压很快D uRR,,R上升到峰值;当由最大下降时，D截止，C通过放电，由于，所以放电很sLLD慢，C上的电压稍有下降。第二个周期正 半周上升到 C上的电压后，二极管D再 R次导通。这样循环往复的结果，在C、L 上得到包含直流分量、低频调制信号分量 u和微小高频信号分量的低频输出电压，o 如图4-6-2所示。 图4-6-2 2(检波器的非线性失真 在二极管峰值型检波器中，如果电路参数选择不恰当，将出现两种特有失真， ,1,惰性失真: 在二极管峰值型检波器中，如果检波负载时 RC间常数 太大，则电容C的放电速度很慢，L C的两端电压不能随输入已调波包络而迅速变 化，就会产生输出信号的非线性失真，这种非线 性失真是因电容放电的惰性引起的，故称为惰性 失真，如图4-6-3所示。 图4-6-3 34 由此可知，在二极管峰值型检波器中，RC时间常数的选择很重要，RC 时间常数过大， 21,maRC,则会产生惰性失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑，当满足LLm,amax时，可避免惰性失真。 ,2,负峰,底部,切割失真 一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图4-6-4所示， 为能有效地传输检波后的低频调制信号，要 11 求:或RCR,,,,LLdC,,minmind 通常Cd取值较大(一般为5,10μF)，在Cd U两端的直流电压大小近似等于载波电压振DC U,KUim幅: 图4-6-4 DCd UDCU经R和RL分压后在R上产生的直流电压为: U,,RDCRR，RL 由于U对检波二极管VD来说相当于是一个反向偏R 置电压，会影响二极管的工作状态。 U在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于 ,R U,U(1,M)当时，二极管截止，检波输出信号不Rima 跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。如图4-6-5所示: 图4-6-5 Rm显然，越小，UR分压值越大，底部切割失真越容易产生;另外，值越大，调幅La U(1,M)mU波包络的振幅越大，调幅波包络的负峰值越小，底部切割失真也越易imaaim 产生。 U(1,M)U要防止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值大于直流电压。即: imaR Uim U(1,m),,RimaR，RL 避免底部切割失真的条件为: RLm, aRRR||L,R，R,,LRR R,R//R式中，为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。 ,L 35 四(实验任务与要求 1(实验电路及说明 仿真实验用二极管包络检波器，如图4-6-6所示: 图4-6-6 二极管包络检波器电路图 图中，二极管D1为非线性变换器件，R1、R3和C1、C2构成低通滤波器，也为检波器直流负载，C3为检波信号输出耦合电容，R4为检波器的交流负载。控制开关K1、K2、K3为验证检波器失真而设置。 2.实验内容及步骤 ?二极管包络检波器解调全载波调幅信号 (1)按图4-6-6构建仿真实验电路。检波二极管选用“理想”属性，输入信号选用电源库中的调幅“AM”信号源，参数设置要求为:载波频率465KHz，调制信号频率2KHz，调 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ?30%，1VP-P。 (2) 将控制开关K1、K2、K3均置“右”，K2“右”。 (3) 用示波器分别观察并记录检波器正常工作时输入/输出信号波形。 (4) 按表4-6-1所列数据要求，分别改变输入调幅波的调制系数，观察并记录实验结果。 表 4-6-1 波形 有无失真 m<60% M=100% 调制信号 解调信号 ,2,观察检波器的惰性失真 保持以上设置不变，仅将控制开关K2搬置“左”，即将检波直流负载电阻由3.3K变为100K，观察并记录输出信号波形，并与检波器正常工作波形进行比较。体会惰性失真现象。尔后将K2还原。 ,3,观察检波器的负削峰失真 保持以上设置不变，仅将控制开关K3搬置“左”，即将检波交流负载电阻由22K变为390Ω，观察并记录输出信号波形，并与检波器正常工作波形进行比较。体会负峰切割失真 36 现象。尔后将K2还原 ,4,二极管检波器不接滤波电路 保持以上设置不变，仅将控制开关K1搬置“左”，即将检波器的低通滤波器开路，观察并记录输出信号波形，体会晶体二极管单向整流特性与滤波器作用。 五)思考题及实验报告要求 ? 思考题 1、检波失真有哪几种，与电路的那些参数有关，如何形成, 2、抑制载波双边带调幅波能否用本单元电路检出信号,实验验证你的结论。 ? 实验报告要求 1、在正常检波负载的情况下，作输入中频信号幅度与检波输出幅度的对应关系表。 2、画出观察到的对角线失真和负峰失真波形，并进行分析说明。 37 实验七 变容二极管调频器 频率调制是无线电通信的重要调制方式，因而具有抗干扰能力强，可充分利用发射机发送最大的功率，调频与解调电路简单，信号传输质量高的特点，故广泛应用在调频广播、电视伴音、卫星通信、卫星广播电视和模拟微波中继通信等方面。但因其频带较宽，常用于超短波及频率较高的波段。 一、实验时应具备的 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 : 频率调制 变容二极管调频 静态调制特性、动态调制特性 二、实验目的 1、 掌握变容二极管调频电路组成、工作原理与调频电路的设计方法及电路调测技能。 2、 学会测量变容二极管的Cj,V特性曲线;学会测量调频信号的频偏及调制灵敏度。 三、实验内容 1(用示波器观察调频器输出波形，考察各种因素对于调频器输出波形的影响。 (变容二极管调频器静态调制特性测量(不接C3与接入C3两种情况)。 2 3(变容二极管调频器动态调制特性测量(不接C3与接入C3两种情况)。 四、实验仪器 1、 双踪示波器TDS-1002 一台 2、 万用表 一台 3、 高频实验箱 一台 4、 函数信号发生器EE1641B 一台 五、实验原理与实验电路说明 7.5.1变容二极管调频基本原理 所谓调频，就是用调制信号去控制载波(高频振荡)的瞬时频率，使其按调制信息的规律变化。调频信号的产生通常有两种方法:一是间接调频，即先对调制信号积分再用载波调相，其特点是调制与振荡分离，故频率稳定性高，但频偏小，电路较复杂。二是直接调频，即用调制电压去控制振荡器中LC回路的参数，使其振荡频率随调制电压而变化。其特点是振荡、调制合二为一，同时进行。故频率稳定性差， 但频偏大，电路简单。 常用的直接调频电路有变容二极管直接调频和电 抗管调频。由于变容二极管调频工作频率范围宽，固 有损耗小，使用方便，电路简单，故本实验采用变容 二极管调频电路。 图7-1变容二极管调频器原理图 变容二极管构成的调频电路如图7-1所示。 CLCC由图可见，变容二极管的结电容通过耦合电容并接在回路的两端，形成振荡jn1 回路总电容的一部分。振荡回路的总电容，振荡频率为: C,C，C,nj 38 11 f,,2,LC2,L(C，C)Nj C由于变容二极管是利用PN结的结电容制成，在反偏电压作用下呈现一定的结电容j C(势垒电容)，而且这个结电容能灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化。调制时将直流j C反偏电压V和调制信号V同时加入，其结电容在直流反偏压所设定的电容基础上随调jD, 制信号电压的幅度变化而变化，因为变容管的结电容是振荡回路电容的一部分，所以振荡器 f的频率必然随调制信号幅度而变化，从而实现了调频。其频偏与回路的中心频率成正,f0 CC比，与结电容变化的最大值成正比，与回路的总电容成反比。 0m 为了减小高频电压对变容二极管的作用，减小中心频率的漂移，常将耦合电容C的容1 C量选得较小(与同数量级)，这时变容二极管部分接入振荡回路，这时回路的总电容为: j 'C,C，C,C/(C，C)0N1j1j ,C,P,C回路总电容的变化量为: j 1频偏: ,f,P,(f/C)C,P,fOOm2 式中，称为接入系数。 ，，P,CC，C11jQ 7.5.1(2 变容二极管调频器实验电路 7.5.1.2.1 变容二极管调频振荡器电路说明 变容二极管调频器实验电路组成如图7-2 所示。 图7-2变容二极管调频器实验电路 图中，BG2 本身为电容三点式振荡器级，它与BG1(变容二极管)一起组成了直接调频器。BG3 为共射放大器，BG4 为射极跟随器。W1 用来调节变容二极管偏压，W2 用来调节 BG2 级的静态工作点，它们都会影响 FM波载波频率。W3用来调节输出(OUT)电压幅度。 7.5.1.2.2 实验用变容二极管调频振荡器工作原理 变容二极管调频器的直流通路如图6-3(a)所示，高频等效通路如图7-3(b)所示。 39 图7-3 由图7-3 (a)可见，加到变容二极管上的直流偏置就是+12V经由 R3、W1 分压后，从 W1 滑动端上取出的电压，因而调节 W1 即可调整偏压。由图7-3 (b)可见，该调频器本质上是一个电容三点式振荡器(共集接法)，变容二极管经由 C4(或 C3+C4)再加到回路的 L2 上，因而是属于变容二极管取部分接入的电路。接通 K1 可增大接入系数。显然，振荡频率 fosc 为: 式中，CS = (C2?Cj?C4)+( C5?C6?C7)(若接通 K1，则用 C3+C4 取代 C4)。 对输入音频信号而言，C1、L1 短路，C2 开路，从而音频信号可加到变容二极管 BG1 上。只要改变 Cj，即可改变 CS，从而改变振荡频率，这就是变容二极管调频器的工作原理。 六、实验任务与要求 实验准备 在实验箱体上插入“FM调频器”与“FM解调器”实验板。并用连接线将FM调频器上的+12V电源输入端口和实验箱体上提供的+12V输出端口接通, 检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 7.6.1 LC振荡电路调整 ? 输入“IN”端先不接音频调制信号，同时将耦合电容C3不 接。将数字存贮示波器的“CH1”探头接到调频器单元“OUT”端， 检测LC振荡器的输出信号，适当调节振荡器V1的基极偏置电位器 RP2，使得振荡器输出信号波形(正弦波)最大且不失真。 ? 适当调节放大器V2管的输出幅度调节电位器RP3，使输出 信号的幅度最大(或将Rp3顺时针调到低)，此后应保持RP2和RP3 不变。 ? 记录此时LC振荡器发射极对地电压=,(V)，计算Ic=? (mA)。 ? 记录此时LC振荡器输出信号的频率、幅度与电信号波形。 7.6.2 变容二极管调频振荡器静态调制特性调测 f变容二极管静态调制特性是指调频器的振荡频率随变容o f,,(U)管直流偏压UD的变化特性，即曲线，如图7-4所示 图7-4 调制器的静态调制特性 D 40 f由特性曲线可知，随偏压的变化不是直线，而是非线性的。 o ? 按表7.1所列的数据要求，分别接或不接耦合电容C3，以1V电压为步进，逐点调 整RP1电位器，将测试数据记录于表7.1中。 表7.1 变容管直流偏置VD(V) 1 2 3 4 5 6 7 8 不接C3 fo(MHZ) 接入c3 ? 当以上各点测试完成后，适当调整Rp1电位器，使ED=4V。 ? 适当调整Rp2,使调频振荡频率输出信号的频率为6.5MHz，。 ? 适当调整Rp3,使调频振荡频率输出信号的幅度=1.5Vp-p。 C? 根据测量数据结果，按图7-5所示，作出f-V特性曲线,。体会变容二极管结电容Di随偏置电压变化的关系。 图7-5 f-V静态特性曲线 Q 7.6.3 变容二极管调频动态调制特性的测量 u当变容二极管静态工作点确定后，加入调制信号，这时，振, u,f,u荡频率随调制信号而变化，曲线称为动态特性曲线，如,, 图7-6所示。此曲线可确定频率调制器的灵敏度和最大线性频偏。 7.6.3.1实验基本条件1: 不接C3耦合电容 载信号:6.5MHz/1.5-2Vp-p 调制信号:1-2KHz/0.5V-1Vp-p 图7-6 动态特性曲线 ? 调整RP1，使二极管负端对地电压V为4V(即使载波信号频率fo为6.5MHz)。 D ? 用音频信号发生器输出频率为1KHz / 0.5-1Vp-p的正弦波调制信号，加到调频器的输入“IN”端。并以此信号作示波器的同步信号，加入示波器的“CH1”通道。 ? 用示波器的“CH2”通道观察FM调制器“OUT”端的调频信号输出波形。由于载波的频率为6.5MHZ，观察时，应适当调整示波器的“秒/格”(2。5ms)旋钮，再配合“暂停/运行”功能键。记录此条件时的调制信号(2-3个周期)与调频信号的波形。 41 7.6.3.2实验基本条件2:,若有频偏仪或频谱分析仪时, 接入C3耦合电容 载信号:6.5MHz/1.5-2Vp-p 调制信号:1-2KHz/0.5-1Vp-p ? 按以上操作方法，完成调频信号的产生，并记录此条件时的调制信号与调频信号的波形。 ? 按表7.2所列，保持载波频率=6.5MHz不变，适当调整调制信号VΩ幅度，记下不同的VΩ时所观测到的调制信号波形，说明频偏变化与调制信号幅度的关系。 表7.2 V(V) 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 , FM 信号波形 ? 若用频谱仪观察调频信号，记下不同的V对应的不同的，计算调制灵敏度,f, ',f'的值。(如果没有频谱仪则此项不作要求)。 K,fV, 七、思考题及实验报告要求 7.7.1 实验报告要求 1(根据实验数据，在同一坐标纸上画出电容C3不接和电容C3接入两种情况下的静态调制特性曲线，分别求出其调频灵敏度，说明曲线斜率受哪些因素的影响，并进行比较。 2(在坐标纸上画出电容C3不接和电容C3接入两种情况下的动态调制特性曲线，并进行比较。 3(由本实验总结出:在图7-2中的并联电容 C3 对 FM波的产生有何影响,由此可以得出什么结论, 4(总结由本实验所获得的体会。 7.7.2 思考题 1. 除了本实验中的调频电路，你还能举出其它几种调频电路形式，并简画出实验电路的高频交流等效电路。 2. 能否用晶体振荡器进行频率调制,试绘出交流等效电路，并说明晶体调频器的特点。 42 实验八 鉴频器实验 从调频信号(FM)中解调出调制信号的电路称为频率检波器或鉴频器。常用的鉴频器有相位鉴频器、比例鉴频器、振幅鉴频器、正交鉴频器、锁相环鉴频器等。本实验主要讨论的是比例鉴频器中的电容耦合双谐振型鉴频器。 —、实验时应具备的知识点: FM波的解调 电容耦合回路相位鉴频器 S形鉴频特性 二、实验目的 1. 了解鉴频器的工作原理及性能分析。 掌握鉴频器特性的调整和测试方法。 2. 三、实验内容 1(鉴频过程观察:用示波器观测调频器输入、出波形，鉴频器输入、出波形。 2(鉴频特性(S形曲线)观察。 3(观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对S形特性曲线的影响。 4(观察初级回路电容、次级回路电容、耦合电容变化对FM波解调的影响。 四、实验仪器 1. 高频电子线路实验箱TEP-GP或GP-4 一台 2. 双踪示波器TDS-1002 一台 3. 万用表 一台 4. 频率特性测试仪(扫频仪) 一台 五、实验原理与实验电路说明 8.5.1、调频信号解调基本原理 ,,u,U,t，mu(t)u(t)调频信号的解调是从调频波中恢复出原调制信号的MFCOSo,,, 过程，完成调频波解调过程的电路称为频率检波器。 将调频波进行特定的波形变换，根据波形变换特点的不同，可归纳以下几种实现方法: 第一种方法，将调频波通过频 率—幅度线性变换网络，变换成调 频—调幅波，再通过包络检波器检 测出反映幅度变化的解调电压。这 种鉴频器称为斜率鉴频器，或称振 幅鉴频器，其原理电路框图如8-1 所示 。 图8-1振幅鉴频器电路框图 第二种方法，将调频波通过频率—相位线性 变换网络，变换成调频—调相波，再通过鉴相器 检测出反映相位变化的解调电压。把这种鉴频器 称为相位鉴频器，其原理电路框图如8-2所示。 图8-2相位振幅鉴频器电路框图 第三种方法，是随着近年来集成电路的广泛应用，在集成电路调频机中较多采用的移相乘积鉴频器。它是将输入FM信号经移相网络后生成与FM信号电压正交的参考信号电压，它 43 与输入的FM信号电压同时加入相乘器，相乘器输出再经低通滤波器滤波后， 便可还原出原调制信号，其原理电路框图如8-3所示。 8.5.2 电容耦合回路相位鉴频器基本原理 图8-4(a)是电容耦合的双调谐回路相位鉴 频器的原理图， 它是由调频—调相变换器和相位检波器两部 分所组成。调频—调相变换器实质上是一个电容耦 图8-3移相乘积鉴频器电路框图 合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级 信号通过电容Cp耦合到次级线圈的中心 抽头上，L1C1 为初级调谐回路，L2C2 为 次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输 入调频波的中心频率fc 上，二极管D1、 D2 和电阻R1、R2分别构成两个对称的 包络检波器。鉴频器输出电压uo 由C5 两 端取出，C5对高频短路而对低频开路，再 考虑到L2、C2 对低频分量的短路作用， 因而鉴频器的输出电压uo等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻 R3对 图8-4 电容耦合双调谐回路相位鉴频器 输入信号频率呈现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图(a)中初次级回路之间仅通过Cp 与Cm进行耦合，只要改变 Cp 和Cm 的大小就可调节耦合的松紧程度。由于Cp 的容量远大于Cm，Cp 对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图4-5(b)所示。初级电压u1 经Cm1耦合，在次级回路产生电压u2，经L2 中心抽头分成两个相等的电压 1/2 u ，由图可见，加到两个二极管上的信号电压分别为:u=u + 1/2u 和u= u 2D112D2+1/2u ，随着输入信号频率的变化。u1 和u2 之间的相位也发生相应的变化， 12 从而使它们的合成电压发生变化，由此可将调频波变成调幅—调频波，最后由包络检波器检出调制信号。 8.5.2 实验电容耦合回路相位鉴频器电路说明 实验用电容耦合回路相位鉴频器电路如图8-5 所示。 图8-5 电容耦合回路相位鉴频器实验电路 图中，BG1、BG2 组成差分放大器，用来对输入 FM 波进行放大。BG2 集电极输出经电容 C8 隔直流后加到鉴频器上。尽管有时亦称为耦合电容，但它对信号频率呈现短路(C8=1000pF)。真正的耦合电容是 C10(或 C12)+C14，由于它们的电容量较小(C10=15pF，C14=33pF，C12=7/27pF)，就会产生相移接近于90?的容性电流，从而实现 90?的附加相 44 移。由此可见，这是一个电容耦合回路相位鉴频器电路。 在本实验中，开关 K2/K3/K5 和开关 K1/K4/K6 是两组对应的“同步”开关，即每组的三个开关必须同步地接通或断开(另一组相反)。例如，当开关 K2/K3/K5 置 ON(开关 K1/K4/K6置 OFF)时，三个固定电容 C5、C9、C10 接通。此时的鉴频器工作在正常状态下，即鉴频特性是:中心频率为 6.5MHz、上下频偏及幅度对称的 S 形曲线。而当开关 K1/K4/K6 置 ON(开关 K2/K3/K5 置 OFF)时，三个可变电容 C4、C11、C12 接通，就可对鉴频特性进行调整。具体说来，调节 C4 可改变初级回路的谐振频率，调节 C11 可改变初、次级回路之间的耦合程度。 六、实验任务与要求 实验准备 在实验箱体上插入实验板3。并用连接线将FM调频器上的+12V电源输入端口和实验箱体上提供的+12V输出端口接通, 检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 8.6.1 调频-鉴频过程观察1 ? 以实验七中的方法产生FM波(示波器监视)，并将调频器单元的输出(OUT)连接到鉴频器单元的输入(IN)上。 ? 把鉴频器单元上的“E”、“F”、“G”点用连接线分别接通三个固定电容C5、C9、C10，便可在鉴频器单元的输出(OUT)端观察到鉴频输出波形，即频率为1kHz的正弦波。建议采用示波器作双线观察:CH1接调频器“IN”输入端，CH2接鉴频器输出端(OUT)，并作比较。 ? 若增大调制信号幅度，则鉴频器输出信号幅度亦会相应增大(在一定范围内)。 8.6.2 调频-鉴频过程观察2 三个电容变化对 FM波解调的影响 与实验步骤1相同，但是把鉴频器单元上的“E”、“F”、“G”点用连接线分别接通三个，可变电容C4、C11、C12，分别调整微调电容的容量，注意观察各容量变化对于鉴频器输出端解调波形的影响。 8.6.3 鉴频特性,S形曲线,观察 用高频信号发生器采用逐点测绘。 实验条件: 载波频率fo:6.5MHz / 50mVp-p / 等幅波 。 8.6.3.1鉴频特性,S形曲线,观察1 ? 将高频信号发生器输出的载波信号 (6.5MHz / 50mV)连接到鉴频器的 IN 端，并用数 字存贮示波器的 CH1监视; ? 把鉴频器单元上的“E”、“F”、“G”点用连 接线分别接通三个固定电容C5、C9、C10，并将数 字万用表(直流电压档)接鉴频器的输出端(OUT); ? 按表8-1 所列数据，以中心频率为参考点 (6.5MHz)，按200KHz为步进，分别调节高频信号 发生器的输出频率，以直流电压表读取鉴频器的输 图8-6 S形鉴频特性 出端(OUT)的直流信号大小， 填入表8-1， 便可获得S形鉴频特性，其中心频率为6.5MHz，如图 8-6所示。 表8-1 45 ? 根据实验所得数据，分别计算出实验用鉴频器的鉴频带宽B(线性范围)和鉴频灵W 敏度S(鉴频跨导)。 鉴频带宽是指鉴频特性近拟为直线的范围，对于鉴频器，要求线性范围宽，通常要求B=2Δfm。 W. 鉴频带宽B=fmax,f min，; W 鉴频灵敏度即鉴频特性曲线在载频fo处的斜率，它表示的是单位频偏能产生的解调输出电压。 鉴频跨导S=(Vmax,Vmin),BW。 式中，fmax、fmin分别是S形曲线的上、下峰点对应的频率;Vmax、Vmin分别是S形曲线的上、下峰点对应的幅度(纵坐标)值。 8.6.3.2鉴频特性,S形曲线,观察2 ? 将高频信号发生器输出的载波信号(6.5MHz / 50mV)连接到鉴频器的 IN 端，并用数字存贮示波器的 CH1监视; ? 把鉴频器单元上的“E”、“F”、“G”点用连接线分别接通三个可变电容C4、C11、C12，，并将数字万用表(直流电压档)接鉴频器的输出端(OUT); ? 根据上一实验的数据，按标准的鉴频特性曲线，使中心频率=6.5MHz，最终应尽量获得对的S形鉴频特性曲线，如图 8-6所示。 三个电容变化对S形特性曲线的影响 ? Ct1调节可改变S形曲线的对称性。 ? Ct2可改变S形曲线的中心频率。 ? Ct3可改变S 形曲线的线性度。 七、实验报告要求 8.7.1 实验报告要求 1(画出调频-鉴频系统正常工作时的调频器输入、输出波形和鉴频器输入、输出波形。 2(根据实验数据，说明可变电容C4、C11、C12变化对于S形鉴频特性形状的影响;着重说明耦合电容C12对于鉴频宽度和鉴频跨导的影响。 46 实验九 LM566组成的频率调制器实验 —、实验时应具备的知识点: ? LM566组成 ? LM566组成的频率调制器工作原理 二、实验目的 1(熟悉LM566单片集成电路的组成和应用。 2(掌握用 LM566 单片集成电路实现频率调制的原理和方法。 3(了解调频方波、调频三角波的基本概念。 三、实验内容 1(定时元件RT、CT对LM566集成电路调频器工作的影响。 2(输入调制信号为直流时的调频方波、调频三角波观测。 3(输入调制信号为正弦波时的调频方波、调频三角波观测。 4(输入调制信号为方波时的调频方波、调频三角波观测。 四、实验仪器 1. 高频电子线路实验箱TEP-GP或GP-4 一台 2. 双踪示波器TDS-1002 一台 3. 万用表 一台 五、实验原理与实验电路说明 9.5.1、单片集成 VCO电路LM566 简介 LM566 是一种积分-施密特触发电路型的单片集成 VCO电路，其管脚排列和外部连接见图9-1。 其中，?脚接正电源，?脚接负电源(或地)，?脚 悬空，?脚输出方波，?脚输出三角波，?脚接输入电 压， ?脚接定时电阻 RT， ?脚接定时电容 CT。 LM566 的内部框图如图9-2 所示。 图9-1 LM566管脚排列和外部连接图 图9-2 LM566 的内部框图 图9-3 波形图 图中的幅度鉴别器实为施密特触发器，并设其正向触发电平为 V，反向触发电平为 SPV。当电容 C 充电时，开关 S1接通、S2断开，从而 V经由 R、恒流源 I对 C形SMTCCT0T 47 成恒流的充电回路。电容 C上电压 V7线性上升，控制电压形成电路输出 Vo为低电平。T 当 V7达到 V时，幅度鉴别器翻转，使控制电压形成电路输出 Vo转换为高电平，引起开SP 关 S1断开、S2接通，从而恒流源 I全部流入 A支路，即 I6=I。由于电流转发器的特点，00使得 I7=I6，因而 I7=I，该电流由 C提供。于是电容 C经由电流转发器而放电，V7线0TT 性下降， Vo保持高电平不变。当 V7达到 V时，又引起幅度鉴别器翻转，使 Vo转换为SM 低电平，引起开关 S1接通、S2断开，重新对 C充电„，波形如图9-3 所示。 T 由于 VCO的工作过程是用输入电压控制输出频率，因而其本质就是一个调频器。输入调制信号可加在?脚上，只是 566 输出的是调频方波或调频三角波(载波不是正弦波)而已。改变定时元件 RT、CT可改变载波频率，其频率表达式为: ,2(VV)85f,(HZ) RCVTT8 式中，R、C如上所述，V5、V8是 566 管脚?、?的对地电压。 TT 9.5.2 LM566 组成的频率调制器 LM566 组成的频率调制器实验电路如图9-4 所示。 图中采用了+5V、,5V 两路直流电 源，分别接到?脚、?脚上。C1是 定时电容，由开关 K4控制其接入 与否。R3与W1一起组成了定时电 阻，调节 W1可改变定时电阻的数 值。输入(?脚)有两种工作方式: 一是静态工作 (开关 K3接通，K2 断开)，由?脚输入直流电压，输出 为未调载波;调节 W2可改变载波 频率(周期)。二是动态工作(开关 K1、K2接通，K3断开)，从 IN端 输入的调制信号，再与 R6 上分得 的直流电压相叠加，一起加入到? 脚上，从而输出为已调波。根据需 要，可在 OUT1 端输出方波，OUT2 端输出三角波，因而本实验输出的是调频非正弦波。图9-4 566组成的频率调制器实验电路 六、实验任务与要求 实验准备 在实验箱体上插入实验板。并用连接线将“压控振荡器调频器与锁相环(PLL)解调器”实验板上的?5V电源输入端口和实验箱体上提供的?5V输出端口接通, 检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 9.6.1 压控振荡器直流调制特性测试 ? 将“压控振荡器(VCO)”调频器单元的C1、C2与RP2用导线连通。输出(OUT)端口连接示波器”CH1“探头检测。 ? 把 Wl调至最大(顺时针旋到底，振荡频率最低)。 ? 按表8-1所示条件与要求，用直流电压表检测“V5”，以0.2V为步进，调节“RP2”以改变输入电压。，并将结果填入表9-.1。 表9-1 48 9.6.2 观察压控振荡器定时电容CT与定时电阻RT变化对输出频率的影响(RT = R3+Wl、CT = C1) ? 保持以上电路连接状态不变。调节RP2使V5=3.5V。 ? 用数字示波器 CH1 通道观察，改变 W1并观察输出方波信号频率，记录当 W1为最小、最大(相应地 RT为最小、最大)时的输出频率，并与理论计算值进行比较，给定:R3 =3kO，W1=1kO，C1=2200pF。 ? 若断开C1，会发生什么情况, 9.6.3 压控振荡器交流调制特性测试 ? 保持以上电路连接状态不变。调节RP2使V5=3.5V。此时，断开C2与PR2的连线。 ? 将实验箱上函数发生器输出的正弦波(频率f = 1kHz、Vp-p = 1V)作为调制信号加入到本实验单元的“IN” 端，建议采用示波器作双线观察:CH1接输入网络“IN”输入端，CH2接调频器输出端(OUT1)。 ? 观察并记录此时调频器输出的调频方波信号(OUT1 端)。同样，亦可在 OUT2 端 观察到调频三角波的FM波。 ? 将实验箱上函数发生器输出的方波(频率f = 1kHz、Vp-p = 1V)作为调制信号，用双踪示波器再作观察和记录。 9.6.4调频波幅频特性观察 用 TDS1012 数字示波器的 FFT 功能观察调频波幅频特性: ? 载波频率设置:先不接调制信号，调整 W1使载波频率为方波 40KHz。然后接入正弦波调制信号(f = 1kHz、Vp-p = 1V)，观察调频波幅频特性，画出幅频特性曲线。 ? 调制信号为正弦波 1KHz,载波为三角波,0KHz 的 FM波幅频特性观察，画出幅频特性曲线。 ? 比较?和?的幅频特性曲线的差异。 七、实验报告要求 1(根据实验测量到的，当 RT为最小、最大(W1为最小、最大)时的输出频率，说明定时电阻 RT的作用，并与理论计算值进行比较。 2(根据实验结果，说明定时电容 CT的作用。 3(对表 11.1 的结果作简要说明。 4(整理实验结果，大致画出正弦波调制时的调频方波、调频三角波波形图，说明调频概念。再大致画出方波调制时的调频方波、调频三角波波形图，说明调频概念。 5(画出五、实验步骤 4。中的幅频特性曲线。 6( 总结由本实验所获得的体会。 49 实验十 LM565组成的频率解调器 —、实验时应具备的知识点: LM565组成 LM565组成的频率解调器工作原理 二、实验目的 1(掌握用 LM565 单片集成电路实现频率解调的原理，并熟悉其方法。 2(了解正弦波调制的调频方波的解调方法。 3(了解方波调制的调频方波的解调方法。 三、实验内容 1(无输入信号时(自激振荡产生)的输出方波观测。 2(正弦波调制的调频方波的解调。 3(方波调制的调频方波的解调。 四、实验仪器 1. 高频电子线路实验箱TEP-GP或GP-4 一台 2. 双踪示波器TDS-1002 一台 3. 万用表 一块 五、实验原理与实验电路说明 10.5.1、集成电路LM 565 简介 LM 565 是一种单片集成 PLL 电路， 其框图和外部连接如图10-1 所示。 由图可见，它包括鉴相器(PD)、放 大器(A)和压控振荡器(VCO)三个部 分。鉴相器为双平衡模拟相乘电路。压控 振荡器为积分-斯密特电路，与LM 566 完 全一致。鉴相器有两路输入:一路是外加 的 FM/RF 差分输入(?、?脚)，另一路 是由?脚加入的 PD 输入。通常，它可直 接来自于 VCO 输出(?脚)。把两者分 开的目的是便于插入分频器，以用于频率 合成器。本实验中可将?、?两脚短接。 图10-1 565框图和外部连接 鉴相器输出加到放大器(A)上。放大器的集电极负载 R(典型值为 3.6kO)与?脚的外接点容 C 一起组成了环路滤波器，其输出加到压控振荡器(VCO)上。如上所述，VCO的输出可由?脚取出。另一方面，接到?、?脚的定时电阻 RT、定时电容 CT则决定了VCO 的输出振荡频率。?脚提供一个基准电压输出。正电源接到?脚，负电源接到?脚，?,?脚皆为空脚。 10.5.2 LM 565 组成的频率解调器电路 LM565 组成的频率解调器实验电路如图10-2 所示。 50 图10-2 LM565 组成的频率解调器实验电路 其中，LM565 部分如前所述，C7是定时电容，R6+W1是定时电阻。LM311 是一个电压比较器，用来把 LM565 的?脚输出的三角波变换为方波。为此，把 LM 565 的?脚输出加到 LM 311 的一个输入端(?脚)上，又把 LM 565 的?脚输出的基准电压加到LM 311 的另一输入端(?脚)上(用作比较电平)， 便可在 LM311输出端(OUT)得到已解调的方波信号。调节 W1 可改变 LM311的比较电平，从而可调节 OUT端输出方波的占空比。 六、实验任务与要求 实验准备 在实验箱体上插入实验板。并用连接线将“压控振荡器调频器与锁相环(PLL)解调器”实验板上的?5V电源输入端口和实验箱体上提供的?5V输出端口接通, 检查无误后，接通实验箱上电源开关，此时实验板上电源指示灯点亮，即可开始实验。 10.6.1 自激振荡观察 在 565 鉴频单元的“IN”端先不接输入信号，把示波器探头接到 A 点，便可观察到 VCO自激振荡产生的方波(峰-峰值 4.5V左右)。 10.6.2 调制信号为正弦波时的解调 ? 先按实验十的实验内容获得正弦调制的调频方波(566 调频单元上开关 K1、K2接通，K3断开，K4接通)。为此，把实验箱上函数发生器(用作调制信号源)的输出设置为:波形选择—正弦波，频率— 1kHz，峰-峰值— 0.4V，便可在 566 调频单元的 OUT1 端上获得正弦调制的调频方波信号。 ? 把 566 调频单元 OUT1 端上的调频方波信号接入到565 鉴频单元的 IN端，并把 566调频单元的 Wl调节到最大(从而定时电阻 RT最大)，便可用双踪示波器的 CH1 观察并记录输入调制信号(566 调频单元 IN端)，CH2 观察并记录565 鉴频单元上的 A 点波形(峰-峰值为 4.5V左右的调频方波)、B 点波形(峰-峰值为 40mV左右的 1kHz 正弦波)和OUT端波形(需仔细调节 565 鉴频单元上的 W1，可观察到峰-峰值为 4.5V左右的 1kHz 方波)。 51 ? 调节 565 鉴频单元上的 W1，可改变 565 鉴频单元 OUT端解调输出方波的占空比。 10.6.3调制信号为方波时的解调 当调制信号为方波时，则上述的模拟调制/解调就成为数字调制/解调。为此，把实验箱上函数发生器 (用作调制信号源) 的输出设置为: 波形选择—方波， 频率— 100Hz，峰-峰值— 0.4V。 然后把它作为调制信号加入到 566 调频单元的IN端上，并把 566 调频单元的 OUT1 端与 565鉴频单元的 IN端相连，便可分别观察 566 调频单元 OUT1 端上的方波调制的调频方波信号，565 鉴频单元上的解调输出信号(B 点) 以及 565 鉴频单元上的比较器 31l的输出信号(OUT)。 七、实验报告要求 1(整理实验结果，大致画出无输入信号时(自激振荡产生)的输出方波波形，并作必要说明。 2(整理实验结果，大致画出调制信号为正弦波时的调频方波的解调输出波形，并作必要说明。 3(整理实验结果，大致画出调制信号为方波时的调频方波的解调输出波形，并作必要说明。 4(总结由本实验所获得的体会。 52 53