測控電路實驗指導書

1、目 錄實驗一 差動放大器實驗1實驗二 信號放大電路實驗4實驗三 信號運算電路實驗9實驗四 電壓比較器實驗12實驗五 電阻鏈分相細分實驗15實驗六 幅度調制及解調實驗17實驗七 移相電橋實驗19實驗八 脈寬調制電路實驗20實驗九 調頻及鑒頻實驗21實驗十 開關電容濾波器實驗24實驗十一 開關式相乘調制及解調實驗26實驗十二 精密全波整流及檢波實驗28實驗十三 開關式全波相敏檢波實驗30實驗十四 鎖相環(huán)單元實驗32實驗十五 分頻器單元實驗34實驗十六 鎖相環(huán)應用實驗頻率合成實驗36實驗十七 可控硅觸發(fā)調壓實驗38附錄：40實驗一 差動放大器實驗一、實驗目的1加深對差動放大器性能的理解。2學習差動放

2、大器的主要性能指標的測試方法。二、實驗原理圖1-1是差動放大器的實驗電路圖。它由兩個元件參數(shù)相同的基本共射放大電路組成。當開關K撥向左邊時，構成典型的差動放大器。調零電位器Rp用來調節(jié)T1，T2管的靜態(tài)工作點，使得輸入信號Ui0時，雙端輸出電壓Uo=0。圖1-1差動放大器實驗電路圖當開關K撥向右邊時，構成具有恒流源的差動放大器。它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻Re，可以進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。1靜態(tài)工作點的估算典型電路： （認為UB1=UB20）；IC1=IC2=½IE恒流源電路： ；2差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)當差動放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路

3、時，差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出端方式?jīng)Q定，而與輸入方式無關。雙端輸出：RE=，W電位器在中心位置時，單端輸出：當輸入共模信號時，若為單端輸出，則有若為雙端輸出，在理想情況下，實際上由于元件不可能完全對稱，因此Ac也不會絕對等于零。3共模抑制比為了表征差動放大器對有用信號（差模信號）的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個綜合指標來衡量，即共模抑制比或差動放大器的輸入信號可以用直流信號也可以用交流信號。三、實驗設備1測控電路實驗箱2示波器 3萬用表4交流毫伏表四、實驗內容及步驟1典型差動放大器性能測試打開實驗箱上的±5V，±12V電源同時，打開 U2單元的電源開關，把U2

4、差動放大器單元的開關撥向左邊構成典型差動放大器。(1) 放大器零點放大器輸入端的“+”、“-”兩端與地短接，接通±12V直流電源，用萬用表測量輸出電壓U0，調節(jié)調零電位器W，使U0=0。調節(jié)要仔細，力求準確。（注意：本實驗箱的所有單元共地）。(2）測量差模電壓放大倍數(shù)將實驗箱底信號發(fā)生器的信號加入本單元的Ui端，調節(jié)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為1KHz左右的正弦波信號，逐漸增大輸入電壓Ui（約300mV），用示波器觀測輸入、輸出波形，在U0輸出波形無失真的情況下，用交流毫伏表測量Ui，U0+，U0-，U0，記入表1-2中，并觀察Ui，U0+，U0-之間的相位關系。 表1-2典型差動放大

5、電路具有恒流源差動放大電路單端輸入共模輸入單端輸入共模輸入 300mV1V300mV1VU0+（V）U0-（V）/(3）測量共模電壓放大倍數(shù)將放大器的輸入端“+”端和“-”端短接，信號源接輸入端“+”端 和地之間，構成共模輸入方式，調節(jié)功率信號發(fā)生器，使之輸出信號f=1KHz，1VP-P的正弦信號，用示波器觀測輸入、輸出波形，在輸出電壓無失真的情況下，用交流毫伏表測量U0+、U0-的值，記入表1-2，并觀察Ui，U0+，U0-之間的相位關系。2具有恒流源的差動放大電路性能測試將圖1-1電路單元中的開關撥向右邊，構成具有恒流源的差動放大電路。重復步驟（2），（3），并將結果記入表1-2。五、思考

6、題1測量靜態(tài)工作點時，放大器輸入端“+”端及“-”端與地應如何連接？2實驗中怎樣獲得雙端和單端輸入差模信號？怎樣獲得共模信號？3怎樣進行靜態(tài)調零點？用什么儀表測U0？六、實驗報告要求1根據(jù)實驗電路參數(shù)，估算典型差動放大器和具有恒流源的差動放大器的靜態(tài)工作點及差模電壓放大倍數(shù)（取1=2=100）。2整理實驗數(shù)據(jù)，列表比較實驗結果和理論估算值，分析誤差原因。1）靜態(tài)工作點和差模電壓放大倍數(shù)；2）典型差動放大電路單端輸出時的CMRR實測值與理論值比較；3）典型差動放大電路單端輸出時的CMRR實測值與具有恒流源的差動放大器的CMRR實測值比較。3比較Ui、UC1、UC2之間的相位關系。4根據(jù)實驗結果，

7、總結電阻RE和恒流源的作用。實驗二 信號放大電路實驗一、實驗目的1研究由集成運算放大器組成的基本放大電路的功能。2了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有電壓放大倍數(shù)高的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關系。在線性應用方面，可以組成反相比例放大器，同相比例放大器，電壓跟隨器，同相交流放大器，自舉組合電路，雙運放高共模抑制比放大電路，三運放高共模抑制比放大電路等。理想運算放大器的特性：在大多數(shù)情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術指標理想化，滿足下列條件（如表2-1所示）

8、的運算放大器稱為理想運放。表2-1開環(huán)電壓增益輸入阻抗輸出阻抗帶寬Aud=ri=ro=0fBW=失調與漂移均為零等。理想運放在線性應用時的兩個重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關系式：U0=Aud(U+-U-)，而U0為有限值，因此，(U+-U-)=0，即U+=U-，稱為“虛短”。（2）由于ri=，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。以上兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算。1基本放大電路：1）反向比例放大器電路如圖2-1所示。對理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：，為了減少輸入級偏置電流引起的

9、運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻R2=R 1RF 圖2-1 反向比例放大器 圖2-2 同相比例放大器2）同相比例放大器電路如圖2-2所示。對理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：，其中R2= R1RF。當R1時，U0= Ui，即得到如圖2-3所示的電壓跟隨器。3）電壓跟隨器電路如圖2-3所示。對理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：U0= Ui，圖中R1= RF，用以減少漂移和起保護作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護作用，太大則影響到跟隨性。 圖2-3電壓跟隨器2高輸入阻抗放大電路：1) 同相交流放大電路電路如圖2-4所示。電容C2將運算放大器兩輸入端之間的

10、交流電壓作用于電阻R1的兩端。對理想運放，兩輸入端是虛短的（近似等電位），即R1的兩端等電位，沒有信號電流通過R1，因此，對交流而言，R1可以看作無窮大。圖2-4 同相交流放大電路 圖2-5自舉組合電路該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：，為了減少失調電壓，應滿足R3= R1+ R2輸入阻抗：其中：K為運算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)； Zi為運算放大器的開環(huán)輸入阻抗。2）自舉組合電路電路如圖2-5所示。這種利用反饋電路來減少向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路稱為自舉電路。對理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：；輸入電阻：當R1= R2，R5= 2R2，R4= R6時，則，即

11、I1將全部由I2提供，輸入回路無電流，輸入阻抗為無窮大。3高共模抑制比放大電路1）雙運放高共模抑制比放大電路電路如圖2-6所示。對理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為：，其中R3=R1R2，R7=R4R5R6。當，Ui1=Ui2時，輸出電壓為零，共模信號得到了抑制。圖2-6 雙運放高共模抑制比放大電路2）三運放高共模抑制比放大電路電路如圖2-7所示。三運放高共模抑制比放大電路又稱測量放大器、儀表放大器等。它的輸入阻抗高，易于與各種信號源相匹配。它的輸入失調電壓和輸入失調電流及輸入偏置電流小，并且漂移小，穩(wěn)定性好。其共模抑制比大，能適于在大的共模電壓的背景下對微小差值信號進行放大。圖

12、中改變電位器RF1的阻值，則可以改變對差模信號的放大倍數(shù)；R5，RF2，R6用于調零，當 R1=R2, R3=R4，R7=R8時則 其中，G是整個放大器對差模信號的增益：是整個放大器對共模信號的增益：KCMRR是運算放大器N3的共模抑制比整個放大器的共模抑制比：圖2-7 三運放高共模抑制比放大電路三、實驗設備1測控電路實驗箱2示波器3函數(shù)信號發(fā)生器4直流電壓表四、實驗內容及步驟實驗前熟悉相應的實驗單元，認清實驗單元的信號輸入及輸出端口，打開實驗箱上相應單元的電源。1反向比例放大器（1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖2-1搭好電路，輸入端Ui接地，用萬用表測量輸

13、出端UO，調節(jié)本單元的電位器，使輸出為零。（2）調節(jié)信號發(fā)生器，使之輸出f=1KHz的正弦信號，接入本單元的輸入端，實驗時要注意輸入的信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)，用示波器觀測Ui及輸出電壓UO的相位關系，記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系2同相比例放大器（1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖2-2搭好電路，信號輸入端接地，進行調零。（2）實驗步驟同內容1，將結果記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系3電壓跟隨器（1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖2-3搭好電路，信號

14、輸入端接地，進行調零。（2）實驗步驟同內容1，將結果記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系4同相交流放大電路（1）在實驗箱上找到“U13同相交流放大電路”單元。（2）實驗步驟同內容1，將結果記入表下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系5自舉組合電路1）在實驗掛箱上找到“U12自舉組合電路”的實驗單元，信號輸入端接地，進行調零。2）實驗步驟同內容1，將結果記入表下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系6雙運放高共模抑制比放大電路1）在實驗掛箱上找到U9的實驗單元，信號輸入端接地，進行調零。2）在Ui1及Ui2的兩端輸入正弦波信號

15、，測量相應的U0，并用示波器觀測U0與Ui的幅值及相位關系，將結果記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系7三運放高共模抑制比放大電路1）在實驗掛箱上找到U14的實驗單元，兩信號輸入端均接地，調節(jié)本單元的電位器W2，使輸出端U0電壓為零。2）在Ui1及Ui2的兩端輸入 正弦波信號，并用示波器觀測U0與Ui的幅值及相位關系，同時調節(jié)本單元的電位器W1，觀測輸出信號幅度的變化。將結果記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系五、思考題1自舉組合電路一般應用于那種場合？2對測量放大電路的基本要求是什么？3按照圖2-7給定的電路參數(shù)，假設已調零，試計算當R

16、D1=5K時，放大器的差模增益？六、實驗報告要求1整理以上實驗數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關系）。2將理論值計算結果和實測數(shù)據(jù)相比較分析產生誤差的原因。3分析和討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實驗三 信號運算電路實驗一、實驗目的1研究由集成運算放大器組成的基本運算電路的功能。2進一步了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有電壓放大倍數(shù)高的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，其輸出和輸入電壓之間可以實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關系。在測控電路中，可以利用它1組成多種信號運算電路，這里介紹幾種基本的運算電路?；具\算電路1

17、）反相加法電路電路如圖3-1所示，對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 其中 圖3-1 加法電路 圖3-2 減法電路2) 減法運算電路對于電路如圖3-2所示的減法運算電路，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為 其中R1/RF=R2/R3當R1= R2，R3= RF時，3）積分運算電路反向積分電路如圖3-3所示。在理想化條件下，輸出電壓信號與輸入電壓之間的關系為其中UC(0)是t=0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。當輸入電壓Ui為常數(shù)E時，則輸出電壓UO為，UO隨時間線性下降，所以積分電路非常適于用做三角波和鋸齒波發(fā)生器。 4）微分運算電路微分運算電路如圖3-4所示。在理想化

18、條件下，輸出電壓信號與輸入電壓之間的關系為，當輸入信號為正弦波ui=Umsint時，輸出電壓為uo=-RCUmcost，輸出電壓與輸入電壓的幅度比為RC，在幅頻特性圖中為一條+6dB/倍頻程的直線。 圖3-3 積分運算電路 圖3-4 微分運算電路三、實驗設備1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器 4萬用表電壓表四、實驗內容及步驟實驗前熟悉相應的實驗單元，認清實驗單元的信號輸入及輸出端口，打開實驗箱上相應的直流電源。1加法運算電路1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖3-1搭好電路，輸入端Ui1、Ui2接地，用萬用表測量輸出端U0，調節(jié)本單元的電位器，使輸出為零。

19、2）輸入端Ui1接5V直流信號，輸入端Ui2接入可調直流穩(wěn)壓電源，實驗時要注意輸入的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入下表中。Ui1(V)Ui2(V)UO(V)2減法運算電路1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖3-2搭好電路，輸入端接地，進行調零。2）輸入端Ui1接5V直流信號，輸入端Ui2接入可調直流穩(wěn)壓電源，實驗時要注意輸入的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入下表中。Ui1(V)Ui2(V)UO(V)3積分電路1）在實驗掛箱上找到“

20、U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖3-3搭好電路。2）調節(jié)信號源使輸出正弦波信號，接入輸入端Ui，用交流毫伏表測量輸出端UO，并用示波器觀測UO與Ui的相位關系，將實驗結果記入下表中。3）調節(jié)信號源使輸出方波信號，接入輸入端Ui，用交流毫伏表測量輸出端UO，并用示波器觀測UO與Ui的關系，將實驗結果記入下表中。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系4微分電路1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖3-4搭好電路，信號輸入端接地，進行調零。2）調節(jié)信號源使輸出正弦波信號，接入輸入端Ui，用交流毫伏表測量輸出端UO，并用示波器觀測UO與Ui的幅

21、值及相位關系，將以上情況記入下表。Ui(V)UO(V)Ui波形UO波形UO與Ui的關系五、思考題1在反相加法電路中，如Ui1、Ui2均采用直流信號，并選定Ui2=-1V，當考慮到運算放大器的最大輸出幅度（±15V）時，則Ui1的大小不應超過多少伏？六、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關系）。2將理論值計算結果和實測數(shù)據(jù)相比較分析產生誤差的原因。3分析和討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實驗四 電壓比較器實驗一、實驗目的1掌握電壓比較器的電路構成及特點。2理解電壓比較器的輸出與輸入信號之間的關系。3加深理解電壓比較器電路的傳輸特性。二、實驗原理電壓比較器是集成運放非線

22、性應用電路，它將一個模擬量電壓信號和一個參考電壓比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產生躍變，相應輸出高電平或低電平。比較器可以組成非線性正弦波形變換電路及應用于模擬與數(shù)字信號轉換等領域。圖4-1所示為一簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相輸入端，輸入電壓Ui加在反相輸入端。 圖4-1 圖4-2當Ui < UR時，運放輸出高電平，穩(wěn)壓管DZ反向穩(wěn)壓工作。輸出端電位被其箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，即UO=UZ。當Ui >UR時，運放輸出低電平，穩(wěn)壓管DZ正向導通。輸出端電壓等于穩(wěn)壓管的正向壓降UD，即-UO=-UD。因此，以UR為臨界點，當輸入電壓Ui變化時，輸出端反映

23、出兩種狀態(tài)（高電平和低電平）表示輸出電壓與輸入電壓之間關系的特性曲線，稱為傳輸特性。圖4-2為圖4-1比較器的傳輸特性。常用的電壓比較器有過零比較器、滯回比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。1過零比較器電路如圖4-3所示為過零比較器，信號從運放的反相輸入端輸入，參考電壓為零，從同相輸入端輸入。當Ui>0時，輸出Uo=-U，當Ui<0時，Uo=+U。其電壓傳輸特性如圖4-4所示。過零比較器結構簡單，靈敏度高，但抗干擾能力差。 圖4-3 過零比較器 圖4-4 傳輸特性曲線2滯回比較器圖4-5為具有滯回特性的過零比較器過零比較器在實際工作時，如果Ui恰好在過零點附近，則由于零點漂移的

24、存在，UO將不斷由一個極限值轉換到另一個極限值，這在控制系統(tǒng)中，對執(zhí)行機構將是很不利的。為此，就需要輸出特性具有滯回現(xiàn)象。如圖4-5所示，從輸出端引一個電阻分壓正反饋支路到同相輸入端，若UO改變狀態(tài)，U+端電位也隨著改變，使臨界點離開原來位置，于是出現(xiàn)如圖4-6所示的滯回特性曲線。滯回比較器的兩個門限電壓分別為UTH1，UTH2。且，UZ為U0經(jīng)穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)壓電壓。 圖4-5 滯回比較器 圖4-6 傳輸特性曲線 3窗口（雙限）比較器簡單的比較器僅能鑒別輸入電壓Ui比參考電壓UR高和低的情況。窗口比較電路是由兩個簡單比較器組成，如圖4-7所示，它能指示Ui值是否處URH和URL之間。如果URL

25、<Ui<URH，窗口比較器的輸出電壓UO為低電平UOL；如果URL< Ui或Ui>URH，則輸出電壓Uo為高電平UOH。其傳輸特性如圖4-8所示。圖4-7 窗口（雙限）比較器 圖4-8 傳輸特性曲線三、實驗設備1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器 4萬用表四、實驗內容及步驟1過零比較器電路如圖4-9所示（1）在實驗掛箱上找到“U1通用的單元電路”，打開本單元電源開關，按圖4-9搭好電路，打開直流電源。（2）測量Ui懸空時的UO值。（3）調節(jié)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為500Hz、幅值為2V的正弦波信號，接入輸入端Ui，用示波器觀測Ui與UO波形并記錄。（4）改變Ui幅

26、值，測量傳輸特性曲線。 圖4-9 過零比較器 圖4-10 反相滯回比較器2反相滯回比較器電路如圖4-10所示（1）在實驗掛箱上找到本實驗單元U7，打開±12V直流電源，輸入端Ui端接可調直流電源，UR端接地，測出Uo由+UOMAX-UOMAX時Ui的臨界值。（2）同上，測出Uo由-UOMAX+UOMAX時Ui的臨界值。（3）調節(jié)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為500Hz、幅值為2V的正弦波信號，接入輸入端Ui，用示波器觀測Ui與Uo波形并記錄。3窗口比較器電路如圖4-11所示（1）在實驗掛箱上找到本實驗單元U8，打開±12V直流電源。（2）在URH端接入+5V直流電壓，URL端接

27、地，調節(jié)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為500Hz、幅值為2V的正弦波信號，接入輸入端Ui，用示波器觀測Ui與Uo波形并記錄。圖4-11 窗口比較器五、思考題分析以上電壓比較器的工作原理，比較它們工作電路之間的異同點。六、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，繪制各類比較器的傳輸特性曲線。2總結幾種比較器的特點，闡明他們的應用。實驗六 幅度調制及解調實驗一、實驗目的1理解幅度調制與檢波的原理。2掌握用集成乘法器構成調幅與檢波電路的方法。二、實驗原理實驗電路圖如圖6-2所示。調幅就是用低頻調制信號去控制高頻載波信號的幅度，使高頻載波信號的振幅按調制信號變化。而檢波則是從調幅波中取出低頻信號。振幅調制信號按其不同

28、頻譜結構分為普通調幅（AM）信號，抑制載波的雙邊帶調制（DSB）信號，單邊帶調制（SSB）信號。此實驗主要涉及普通調幅（AM）及檢波原理。三、實驗設備1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器四、實驗內容及步驟1打開實驗箱中U5,U6單元的電源開關。 2調幅波的觀察（1）把“U15信號產生單元”短路帽JP1,JP2撥到“VCC”方向，調節(jié)此單元的電位器（電位器RP2調節(jié)信號幅度，電位器RP1調節(jié)信號頻率），使之輸出頻率為1.3KHz、幅值為1Vp-p的正弦波信號，接入“U5調幅單元”的調制波輸入端。（2）調節(jié)實驗箱低的函數(shù)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為100KHz、幅值為4.0Vp-p的正弦波信號，

29、接入“U5調幅單元”的載波輸入端。圖6-1 普通調幅（AM）波波形（3）“U5調幅單元”的輸出端接入示波器CH1，調節(jié)“U5調幅單元”的電位器W，在示波器上觀測到如圖6-1所示的普通調幅（AM）波。3解調波的觀察（1）在保持調幅波的基礎上，將“U5調幅單元”的輸出端接入“U6解調單元”的調幅波輸入端，把輸入“U5調幅單元”的載波信號接入“U6解調單元”載波輸入端。（2）“U6解調單元”的輸出端接入示波器的CH2，調節(jié)“U6解調單元”的電位器W1，觀測到解調信號。五、實驗注意事項為了得到更好的實驗效果，實驗時，外加信號的幅度不宜過大，請按照“實驗內容及步驟”說明部分做實驗。六、思考題集成乘法器調

30、幅及解調電路有何特點？試簡述它們的工作原理。七、實驗報告要求1根據(jù)觀察結果繪制相應的波形圖，并作詳細分析。2其它體會與意見。圖6-2 幅度調制與解調單元實驗八 脈寬調制電路實驗一、實驗目的掌握脈沖調寬電路的工作原理及其應用。二、實驗原理實驗電路原理圖如圖8-1所示。RP1及RP2為電位器W2的兩部分，當RP1增大時，則RP2減小，且RP1+RP2=RW2為一常量，當調節(jié)電位器W2時，輸出信號的頻率不變，而它的占空比隨RP1、RP2的值變化，即輸出信號的脈寬可調。輸出信號Uo的頻率為，其中Rd1，Rd2分別為d1，d2二極管正向導通時的等效電阻值。本實驗單元利用RP1、RP2來模擬差動電阻傳感器

31、的兩臂，從而達到實驗效果。圖8-1 脈寬調制電路實驗電路圖三、實驗器件及單元1測控電路實驗箱2信號發(fā)生器 3示波器四、實驗內容及步驟1打開直流穩(wěn)壓電源±12V電源開關2把“U19脈寬調制單元”的輸出端UO接入示波器，調節(jié)電位器W2，觀測“UO”端波形的變化情況。五、思考題實驗電路是怎樣實現(xiàn)脈沖調寬的？六、實驗報告要求1對實驗結果與理論的差異進行分析。 實驗九 調頻及鑒頻實驗一、實驗目的1掌握用集成鎖相環(huán)電路構成頻率調制器的工作原理。2掌握用鎖相環(huán)構成調頻解調器的工作原理。二、實驗原理1集成鎖相環(huán)調頻與鑒頻調頻是用反映信號的低頻調制信號去控制高頻振蕩的輸出頻率，并使之隨調制信號的變化規(guī)

32、律變化。它的逆過程稱為頻率解調，也稱為頻率檢波或鑒頻。本實驗單元采用LM4046數(shù)字集成鎖相環(huán)（PLL）來實現(xiàn)調頻與鑒頻。鎖相環(huán)的內部電路主要由鑒相器和壓控振蕩器VCO兩部分組成。詳細內容可參考有關課程的相關內容。2LM4046簡介1）鎖相環(huán)調頻原理鎖相環(huán)調頻原理框圖如圖9-1所示。 圖9-1鎖相環(huán)調頻原理框圖將低頻調制信號加到壓控振蕩器的控制端，使壓控振蕩器的輸出頻率在自由振蕩頻率（中心頻率）上下隨調制信號而變化，即生成了調頻波。當高頻載波頻率與自由振蕩頻率相近時，壓控振蕩器的振蕩頻率與載波頻率鎖定。圖9-2鎖相環(huán)鑒頻的原理框圖圖9-1中的低通濾波器使得壓控振蕩器中心振蕩頻率與載波頻率鎖定時

33、所產生的相位誤差電壓通過，它與調制信號經(jīng)由加法電路，去控制壓控振蕩器的頻率，從而獲得與載波頻率具有同樣頻率穩(wěn)定度的調頻波。2）鎖相環(huán)鑒頻原理鎖相環(huán)鑒頻原理框圖如圖9-1所示。調頻波與壓控振蕩器的輸出經(jīng)鑒相器獲得一個變化的相位誤差電壓，并通過低通濾波器濾去所含有的高頻成份，獲得一個隨調制信號頻率而變的解調號，即實現(xiàn)了鑒頻。3鎖相環(huán)的自由振蕩頻率的測量方法以圖9-3所示的4046鎖相環(huán)電路為例作簡要說明。圖中，PD為相位比較器（鑒相器）；VCO為壓控振蕩器；C1、R1、R2決定自由振蕩頻率；C3、R3為低通濾波器；14為高頻輸入端，要求輸入方波信號；4端為VCO輸出端。圖9-3鎖相環(huán)典型電路1）自

34、由振蕩頻率f0測量用示波器觀測4端的波形應為方波，測量其周期即可換算出自由振蕩頻率f0。三、實驗設備1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器四、實驗內容及步驟1打開直流穩(wěn)壓電源±12V電源開關，并打開U3,U4單元的電源開關2鎖相環(huán)自由振蕩頻率f0的測量把“U3頻率調制單元”的載波輸入端和調制波輸入端對地短接，把單元的調頻波輸出端接入示波器，調節(jié)本單元的電位器W，用示波器觀察的輸出波形，并記下波形頻率； 3調頻波的觀察 （1）把“U15信號產生單元”短路帽JP1,JP2撥到“VCC”方向，調節(jié)此單元的電位器（電位器RP2調節(jié)信號幅度，電位器RP1調節(jié)信號頻率），使之輸出頻率為1KHz

35、左右、幅值為1VP-P的正弦波信號，接入“U5頻率調制單元”的調制波輸入端。（2）調節(jié)實驗屏上的函數(shù)信號發(fā)生器，使之輸出頻率等于步驟2所測得頻率、幅值為3.5VP-P的正弦波信號，接入“U5頻率調制單元”的載波輸入端。(3) 把調制波輸入端和調頻波輸出端分別接入示波器的CH1和CH2，調節(jié)電位器W，觀察調頻波的稀密變化過程。4觀測系統(tǒng)的鑒頻情況在觀測調頻波的基礎上，把“U3頻率調制單元”的調頻波輸出端接入“U4鑒頻單元”的調頻波輸入端（即將調頻波導入解調鎖相環(huán)），把“U3頻率調制單元”的調制波輸入端和“U4鑒頻單元”的解調輸出端分別接入示波器的CH1和CH2，調節(jié)“U4鑒頻單元”電位器W，觀察

36、調制信號及解調輸出端的信號波形。五、思考題1鎖相環(huán)調頻與鑒頻均有低通濾波器，它們的特性有何不同？2鎖相環(huán)調頻時，外加載波信號頻率與壓控振蕩器的中心頻率，那個頻率穩(wěn)定度要求較高？六、實驗報告要求1整理所觀測到的波形與數(shù)據(jù)，并繪制相應的波形圖。2通過實驗，對集成數(shù)字鎖相環(huán)的應用有何認識。3總結實現(xiàn)鎖相調頻與鑒頻的方法。 圖9-4 鎖相調頻及鑒頻實驗原理圖實驗十二 精密全波整流及檢波實驗一、實驗目的1掌握精密全波整流電路的構成及工作原理。2掌握精密全波整流電路在檢波電路中的功能。二、實驗原理（一）實驗電路框圖如圖12-1所示調幅（AM）信號的包絡線形狀與調制信號一致。只要能檢出調幅信號的包絡線即能實

37、現(xiàn)解調，這種方法又稱包絡檢波。普通調幅（AM）信號通過精密全波整流電路進行全波整流，然后經(jīng)低通濾波器取出低頻成分，經(jīng)過信號放大，從而獲得解調信號。圖12-1 實驗電路框圖（二）實驗電路工作原理實驗電路如圖12-2所示。運放N1，二極管D1、D2，電阻R1、R2、R3，R4構成半波檢波電路。運放N2，電阻R5、R6、R7，R8構成反相輸入加法電路，并與前端的半波檢波電路一起構成全波檢波電路。圖12-2 精密全波整流電路圖三、實驗器件及單元1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器四、實驗內容及步驟1打開實驗箱上±5V、±12V直流電源。2把“U15信號產生單元”短路帽JP1,J

38、P2撥到“VCC”方向，調節(jié)此單元的電位器（電位器RP2調節(jié)信號幅度，電位器RP1調節(jié)信號頻率），使之輸出頻率為1.3KHz、幅值為1Vp-p的正弦波信號（用示波器觀察其波形輸出），接入“U5幅度調制單元”的調制波輸入端。3調節(jié)實驗箱上的函數(shù)信號發(fā)生器，使之輸出頻率為100KHz左右、幅值為4.0VP-P的正弦波信號，接入“U5調幅單元”的載波輸入端。4“U5調幅單元”的輸出端接入示波器CH1，調節(jié)“U5調幅單元”的電位器W，在示波器上觀測到如圖12-3所示的普通調幅（AM）波。 圖12-3 普通調幅（AM）波圖 12-4 精密全波整流后的波形5連接“U5幅度調制單元”的“調幅波輸出”端與“U

39、11精密全波整流單元”的US端（即把調幅波導入到精密全波整流單元）。然后，用示波器同時觀測輸入的調幅波與U11單元的輸出波形，則可觀測到如圖12-4所示的經(jīng)全波整流后的波形；6連接“U11精密全波整流單元”的U0端與“U10開關電容濾波器單元”（通過短路帽切換成低通濾波器）的“輸入”端，用虛擬示波器同時觀測U15單元的輸出信號及“U10開關電容濾波器單元”的“輸出”端的解調信號。五、實驗注意事項1實驗過程中，外加調制信號幅度不要過大，請按照實驗內容及步驟說明部分進行實驗，以便得到更好的實驗效果。六、思考題精密全波整流電路中的各個電阻應滿足怎樣的匹配關系。七、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，繪制出實

40、驗過程中觀測到的波形圖。2闡述精密全波整流電路的工作原理。3對實驗結果與理論的差異進行分析。 實驗十三 開關式全波相敏檢波實驗一、實驗目的1了解雙邊帶調幅信號的形成及解調原理。2掌握開關式全波相敏檢波電路的構成及工作原理。3掌握開關式全波相敏檢波電路的特性。二、實驗原理調制信號、載波信號、雙邊帶調幅信號分別如圖所示，當調制信號UX>0時，雙邊帶調幅波的相位極性與載波的相位極性相同，當調制信號UX<0時，雙邊帶調幅波的相位極性與載波的相位極性相反，調制信號UX改變符號時，其調幅波信號相位改變180º。要使原信號得到解調，檢波電路就必須具有判別信號相位和選頻的能力。包絡檢波電

41、路是不能滿足這一要求的，必須采用相敏檢波電路，相敏檢波電路又稱同步檢波電路。（一）實驗電路框圖實驗電路框圖如圖13-1所示。高頻載波信號（正弦波）經(jīng)移相器進行相位調整，然后經(jīng)開關式全波相敏整流電路進行全波整流，再經(jīng)低通濾波器取出低頻成分，信號經(jīng)放大電路放大從而獲得解調信號。圖13-1 實驗電路框圖（二）實驗電路分析電路原理圖如圖13-2所示。Ui為高頻載波信號輸入端，R1，R2，N1構成過零比較器，對高頻載波信號整形，N1輸出開關控制信號（方波）如圖13-6所示，控制開關場效應管的通斷。NS為雙邊帶調幅波輸入端，R3，R4、R5，N2構成放大倍數(shù)受開關管Q控制的放大器，當UC為高電平時，放大器的放大倍數(shù)為-1；當UC為低電平時，放大器的放大倍數(shù)為+1。其對Us雙邊帶調幅波的整流后的信號波形如圖13-7所示。圖13-2 全波相敏整流電路圖三、實驗設備1測控電路實驗箱2函數(shù)信號發(fā)生器3示波器四、實驗內容及步驟1打開實驗箱上±5V、±12V直流電源。2把“U15信號產生單元”短路帽JP1,JP2撥到“VCC”方向，調節(jié)此單元的電位器（