高頻清華科教修訂版2

1、TPEGP系列高頻電路實驗學習機實 驗 指 導 書清華大學科教儀器廠2006年2月前 言實驗是學習電子技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)。對鞏固和加深課堂教學內(nèi)容，提高學生實際工作技能，培養(yǎng)科學作風，為學習后續(xù)課程和從事實踐技術(shù)工作奠定基礎具有重要作用。為適應電子科學技術(shù)的迅猛發(fā)展和教學改革不斷深入的需要，我們在教學實踐的基礎上，運用多年從事教學儀器產(chǎn)品研制生產(chǎn)的經(jīng)驗，研制生產(chǎn)了TPEGP系列高頻電路實驗學習機。其中，TPE-GP2型高頻電路實驗學習機由實驗機箱與單元電路板構(gòu)成，可完成下述屬于模擬電路范疇的實驗，即：單、雙調(diào)諧振回路諧振放大（小信號選頻放大電路）；丙類高頻功率放大電路；LC電容反饋三點式振蕩器

2、；石英晶體振蕩器；低電平振幅調(diào)制與解調(diào)電路，高電平集電極調(diào)幅與發(fā)射電路；變?nèi)荻O管調(diào)頻與相位鑒頻電路；集成電路（壓控振蕩器）構(gòu)成的頻率調(diào)制器；集成電路（鎖相環(huán)）構(gòu)成的頻率解調(diào)器；利用二極管函數(shù)電路實現(xiàn)的波形轉(zhuǎn)換電路；晶體管混頻電路實驗；調(diào)幅、調(diào)頻接收實驗等。TPE-GP3型高頻電路實驗學習機除涵蓋上述實驗外，還增加了數(shù)字電路范疇的實驗，即：數(shù)字信號發(fā)生實驗，鎖相調(diào)頻與鑒頻實驗，數(shù)字調(diào)頻與解調(diào)實驗，鎖相式數(shù)字頻率合成器實驗。電路的設計多采用原理性強的典型電路，以便結(jié)合理論知識進行學習與分析。各實驗單元電路板既可完成獨立的單元實驗，又可通過適當連接完成系統(tǒng)性實驗。為使理論教學和實踐教學緊密結(jié)合，注

3、重學生的能力培養(yǎng)，同時為了更好地使用TPE-GP系列高頻學習機，我們編寫了這本實驗指導書。實驗項目的編排和指導書的編寫主要以近年來出版的以面向21世紀課程教材“電子線路非線性部分”，“通信電子電路”，“高頻電路”等高校教材，同時也參考了中等專業(yè)學校電子信息類教材“高頻電子線路”等資料，因此該實驗指導書有較強的通用性。指導書的編寫力求簡明扼要，突出實驗要求與過程，必要時結(jié)合工作原理對電路特點加以說明。對于通過實驗應能解決的問題或應能解釋的現(xiàn)象，均在實驗報告要求中提出。隨著產(chǎn)品的不斷改進，某些實驗單元電路板已經(jīng)被新品所取代，如G2和G6實驗板已分別被G2F和G7所取代，為了滿足已有該產(chǎn)品的用戶的要

4、求，同時也為給學生提供多種實驗電路形式作參考，我們?nèi)詫2與G6實驗板的實驗指導書以附錄的形式收錄在本實驗指導書中。本書包括了上述教材中的主要實驗內(nèi)容。不同層次不同需要的學校可根據(jù)本專業(yè)教學要求選擇。也可自行開發(fā)實驗內(nèi)容。自行開發(fā)部分的實驗須在面包板上完成，并需另備元器件。由于編者水平所限，時間倉促，錯誤及欠缺之處懇請批評指正。 編者 2006年2月于清華大學實驗要求 1實驗前必須充分預習，完成指定的預習任務。預習要求如下：1） 認真閱讀實驗指導書，分析、掌握實驗電路的工作原理，并進 行必要的估算。 2）完成各實驗“預習要求”中指定的內(nèi)容。 3）熟悉實驗任務。 4）預習實驗中所用各儀器的使用方

5、法及注意事項。2使用儀器和學習機前必須了解其性能、操作方法及注意事項，在 使用時應嚴格遵守。3實驗時接線要認真，相互仔細檢查，確定無誤才能接通電源，初 學或沒有把握應經(jīng)指導教師審查同意后再接通電源。 4高頻電路實驗注意： 1）將實驗板插入主機插座后，即已接通地線，但實驗板所需的正負電源則要另外使用導線進行連接。2）由于高頻電路頻率較高，分布參數(shù)及相互感應的影響較大。所以在接線時連接線要盡可能短。接地點必須接觸良好，以減少干擾。3）做放大器實驗時如發(fā)現(xiàn)波形削頂失真甚至變成方波，應檢查工作點設置是否正確，或輸入信號是否過大。5實驗時應注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有破壞性異?，F(xiàn)象（例如有元件冒煙、 發(fā)燙或有異味

6、）應立即關(guān)斷電源，保持現(xiàn)場，報告指導教師。找 出原因、排除故障，經(jīng)指導教師同意再繼續(xù)實驗。 6實驗過程中需要改接線時，應關(guān)斷電源后才能拆、接線。7實驗過程中應仔細觀察實驗現(xiàn)象，認真記錄實驗結(jié)果(數(shù)據(jù)、波形、 現(xiàn)象) 。所記錄的實驗結(jié)果經(jīng)指導教師審閱簽字后再拆除實驗線 路。8實驗結(jié)束后，必須關(guān)斷電源、拔出電源插頭，并將儀器、設備、 工具、導線等按規(guī)定整理9實驗后每個同學必須按要求獨立完成實驗報告目 錄實驗一 小信號調(diào)諧放大器(實驗板G1)1 1.單調(diào)諧回路諧振放大器 2.雙調(diào)諧回路諧振放大器實驗二 丙類高頻諧振功率放大(實驗板G2F) 5實驗三 LC電容反饋式三點式振蕩器(實驗板G1)11實驗四

7、 石英晶體振蕩器(實驗板G1) 14實驗五 低電平振幅調(diào)制器(實驗板G3) 16實驗六 高電平振幅調(diào)制器實驗（實驗板G2F）19實驗七 調(diào)幅波信號的解調(diào)實驗(實驗板G3) 22實驗八 變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器(實驗板G4) 25實驗九 相位鑒頻器實驗(實驗板G4) 27實驗十 集成電路(壓控振蕩器)構(gòu)成的頻率調(diào)制器(實驗板G5) 30實驗十一 集成電路(鎖相環(huán))構(gòu)成的頻率解調(diào)器(實驗板G5) 33實驗十二 利用二極管函數(shù)電路實現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換(主機面板) 35實驗十三 晶體管混頻電路(實驗板G7) 36實驗十四 小功率調(diào)頻/調(diào)幅發(fā)射機與接收機實驗(實驗板G2F、G7)39實驗十五 集成乘法器混頻實驗(T

8、PE-GP3實驗箱) 43實驗十六 數(shù)字信號發(fā)生實驗(TPE-GP3實驗箱) 45實驗十七 鎖相式調(diào)頻與鑒頻實驗(TPE-GP3實驗箱) 48 實驗十八 數(shù)字調(diào)頻與解調(diào)實驗(TPE-GP3實驗箱) 55實驗十九 鎖相式數(shù)字頻率合成器實驗(TPE-GP3實驗箱) 59附錄一附錄二實驗一 調(diào)諧放大器一、實驗目的 1.熟悉電子元器件和高頻電路實驗箱。 2.熟悉諧振回路的幅頻特性分析-通頻帶與選擇性。 3.熟悉信號源內(nèi)阻及負載對諧振回路的影響，從而了解頻帶擴展。 4.熟悉和了解放大器的動態(tài)范圍及其測試方法。三、預習要求 1.復習諧振回路的工作原理。 2.了解諧振放大器的電壓放大倍數(shù)、動態(tài)范圍、通頻帶及

9、選擇性相互之間關(guān)系。3.實驗電路中, 若電感量 L=1H，回路總電容C=220pf (分布電容包括在內(nèi)),計算回路中心頻率f。二、實驗儀器設備1.雙蹤示波器2.掃頻儀 3.高頻信號發(fā)生器4.毫伏表5.萬用表6.實驗板G1四、實驗內(nèi)容及步驟(一)單調(diào)諧回路諧振放大器。 1. 實驗電路見圖1-1(1).按圖1-1所示連接電路(注意接線前先測量+12V 圖1-1 單調(diào)諧回路諧振放大器原理圖電源電壓，無誤后，關(guān)斷電源再接線)。 (2).接線后仔細檢查，確認無誤后接通電源。2. 靜態(tài)測量實驗電路中選Re=1K 測量各靜態(tài)工作點，計算并填表1.1表1.1實 測實測計算根據(jù)VCE判斷V是否工作在放大區(qū)原因V

10、BVEICVCE是否 * VB，VE是三極管的基極和發(fā)射極對地電壓。 3.動態(tài)研究 (1). 測放大器的動態(tài)范圍ViV0(在諧振點) 選R=10K，Re=1K。把高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端，電路輸出端接高頻毫伏表，選擇正常放大區(qū)的輸入電壓Vi，調(diào)節(jié)頻率f使其為10.7MHz，調(diào)節(jié)CT使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大。此時調(diào)節(jié)Vi由0.02伏變到0.8伏，逐點記錄V0電壓，并填入 表1.2。Vi的各點測量值可根據(jù)(各自)實測情況來確定。表1.2Vi(V)0.020.8V0(V)Re=1kRe=500Re=2K (2).當Re分別為500、2K時，重復上述過程，將結(jié)果填入表1.2。在同一坐標紙上

11、畫出IC不同時的動態(tài)范圍曲線，并進行比較和分析。 (3).用掃頻儀調(diào)回路諧振曲線。 仍選R=10K，Re=1K。將掃頻儀射頻輸出送入電路輸入端，電路輸出接至掃頻儀檢波器輸入端。觀察回路諧振曲線(掃頻儀輸出衰減檔位應根據(jù)實際情況來選擇適當位置)，調(diào)回路電容CT，使f0=10.7MHz。 注意：當掃頻儀的檢波探頭為高阻時，電路的輸出端必須接入RL，而當掃頻儀的檢波探頭為低阻探頭時，則不要接入RL（下同）。 (4).測量放大器的頻率特性 當回路電阻R=10K時, 選擇正常放大區(qū)的輸入電壓Vi，將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，調(diào)節(jié)頻率f使其為10.7MHz，調(diào)節(jié)CT使回路諧振（輸出電壓幅度為最大

12、），此時的回路諧振頻率f0=10.7MHz為中心頻率，然后保持輸入電壓Vi不變，改變頻率f由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得在不同頻率f時對應的輸出電壓V0，將測得的數(shù)據(jù)填入表1.3。頻率偏離范圍可根據(jù)(各自)實測情況來確定。表1.3f(MHz)10.7V0R=10KR= 2KR=470 計算f0=10.7MHz時的電壓放大倍數(shù)及回路的通頻帶和Q值。 (5).改變諧振回路電阻，即R分別為2K，470時，重復上述測試，并填入表1.3。 比較通頻帶情況。(二) 雙調(diào)諧回路諧振放大器1. 實驗線路見圖1-2圖1-2 雙調(diào)諧回路諧振放大器原理圖(1) .用掃頻儀調(diào)雙回路諧振曲線 接線方法同上3(3)。觀察

13、雙回路諧振曲線，選C=3pf，反復調(diào)整CT1、CT2使兩回路諧振在10.7MHz。 (2).測雙回路放大器的頻率特性 按圖1-2所示連接電路,將高頻信號發(fā)生器輸出端接至電路輸入端，選C=3pf，置高頻信號發(fā)生器頻率為10.7MHz，反復調(diào)整CT1 、CT2使兩回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的頻率為中心頻率，然后保持高頻信號發(fā)生器輸出電壓不變，改變頻率，由中心頻率向兩邊逐點偏離，測得對應的輸出頻率f和電壓值,并填入表1.3。表1.3f(MHz)10.7V0C= 3pfC= 9pf C=12pf 2.改變耦合電容C為9Pf、12Pf，重復上述測試，并填入表1.3。五、實驗報告要求 1.寫明實

14、驗目的。 2.畫出實驗電路的直流和交流等效電路，計算直流工作點，與實驗實測結(jié)果比較。 3.寫明實驗所用儀器、設備及名稱、型號。4.整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。 (1).單調(diào)諧回路接不同回路電阻時的幅頻特性和通頻帶,整理并分析原因。 (2).雙調(diào)諧回路耦合電容C對幅頻特性，通頻帶的影響。從實驗結(jié)果找出單調(diào) 諧回路和雙調(diào)諧回路的優(yōu)缺點。 5.本放大器的動態(tài)范圍是多少（放大倍數(shù)下降1dB的折彎點V0定義為放大器動態(tài)范圍），討論IC對動態(tài)范圍的影響。實驗二 丙類高頻功率放大器實驗特別提示：1本電路的核心是諧振功率放大器，因此，實驗前必須認真預習有關(guān)教材，熟悉諧振功率放大器的基本特性，實驗中所有調(diào)整過

15、程，無一不是以理論為基礎的。2 認真閱讀本實驗指導書，特別是對于畫有波浪線的文字，實驗中要給與關(guān)注。一 實驗目的1通過實驗，加深對于高頻諧振功率放大器工作原理的理解。2研究丙類高頻諧振功率放大器的負載特性，觀察三種狀態(tài)的脈沖電流波形。3了解基極偏置電壓、集電極電壓、激勵電壓的變化對于工作狀態(tài)的影響。4掌握丙類高頻諧振功率放大器的計算與設計方法。二。預習要求：1復習高頻諧振功率放大器的工作原理及特點。2熟悉并分析圖3所示的實驗電路，了解電路特點。三電路特點及實驗原理簡介1電路特點本電路的核心是諧振功率放大器，在此電路基礎上，將音頻調(diào)制信號加入集電極回路中，利用諧振功率放大電路的集電極調(diào)制特性，完

16、成集電極調(diào)幅實驗。當電路的輸出負載為天線回路時，就可以完成無線電發(fā)射的任務。為了使電路穩(wěn)定，易于調(diào)整，本電路設置了獨立的載波振蕩源。2高頻諧振功率放大器的工作原理圖1 高頻功放原理圖圖2 ic與ub的關(guān)系t 參見圖1。t諧振功率放大器是以選頻網(wǎng)絡為負載的功率放大器，它是在無線電發(fā)送中最為重要、最為難調(diào)的單元電路之一。根據(jù)放大器電流導通角的范圍可分為甲類、乙類、丙類等類型。丙類功率放大器導通角900，集電極效率可達80%，一般用作末級放大，以獲得較大的功率和較高的效率。圖1中，Vbb為基極偏壓，Vcc為集電極直流電源電壓。為了得到丙類工作狀態(tài)，Vbb應為負值，即基極處于反向偏置。ub 為基極激勵

17、電壓。圖2示出了晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線，以便用折線法分析集電極電流與基極激勵電壓的關(guān)系。Vbz是晶體管發(fā)射結(jié)的起始電壓（或稱轉(zhuǎn)折電壓）。由圖可知，只有在ub 的正半周，并且大于Vbb和Vbz絕對值之和時，才有集電極電流流通。即在一個周期內(nèi)，集電極電流ic只在-+時間內(nèi)導通。由圖可見，集電極電流是尖頂余弦脈沖，對其進行傅里葉級數(shù)分解可得到它的直流、基波和其它各次諧波分量的值，即：ic=IC0+ IC1mCOSt + IC2MCOS2t + + ICnMCOSnt + 求解方法在此不再敘述。為了獲取較大功率和有較高效率，一般取=700800左右。完整的電路圖見圖3。 圖3 高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射電路

18、原理圖圖中，V1、V2構(gòu)成了獨立的石英晶體振蕩電路，為實驗提供了穩(wěn)定的載波信號，大大方便了電路的調(diào)整。V3為推動級，為末級功放電路提供足夠的激勵電壓。V4構(gòu)成丙類諧振放大電路。為了能較好的演示功放電路的負載特性，較為方便的觀察脈沖電流，本電路采用了獨立的偏置電路，由RP2、R15、R14構(gòu)成的分壓器對-12V進行分壓，為功放級提供適當?shù)呢撈珘海_保工作在丙類狀態(tài)。RL為負載電阻，在負載電阻和功放電路集電極之間采用變壓器電路，以完成負載和集電極之間阻抗變換。在功放輸出級電路中設置了三個跳線短路端子J2、J3和J4。J3可完成+12V電源和+69V可調(diào)電源之間的轉(zhuǎn)換，以觀察集電極調(diào)制特性以及完成調(diào)

19、幅電路的實驗。J2是為了觀察負載特性而設置的，當J2斷開時，在R16上可直接觀察到脈沖電流波形，從而可較為直觀的觀察到負載特性，便于加深對于諧振功率放大電路的理解。而J2短接時，可得到稍大一些的輸出電壓。J4是為了在集電極回路中加入低頻調(diào)制信號而設置的。 3高頻功放電路的調(diào)諧與調(diào)整原則理論分析表明，當諧振功率放大器集電極回路對于信號頻率處于諧振狀態(tài)時（此時集電極負載為純電阻狀態(tài)），集電極直流電流IC0為最小，回路電壓UL最大，且同時發(fā)生。然而，由于晶體管在高頻工作狀態(tài)時，內(nèi)部電容Cbc的反饋作用明顯，上述IC0最小、回路電壓UL最大的現(xiàn)象不會同時發(fā)生。因此，本實驗電路，不單純采用監(jiān)視IC0的方

20、法，而采用同時監(jiān)視脈沖電流iC的方法調(diào)諧電路。由理論分析可知，當諧振放大器工作在欠壓狀態(tài)時，iC是尖頂脈沖，工作在過壓狀態(tài)時，iC是凹頂脈沖，而當處于臨界狀態(tài)下工作時，iC是一平頂或微凹陷的脈沖。這也正是高頻諧振功率放大器的設計原則，即在最佳負載條件下，使功率放大器工作于臨界狀態(tài)，以獲取最大的輸出功率和較大工作效率。本電路的最佳負載為75。因此調(diào)試時也應以此負載為調(diào)試基礎。四實驗儀表設備1雙蹤示波器2直流電壓表3直流電流表4高頻電路學習機5高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射實驗電路板（G2F）五實驗內(nèi)容及步驟1按圖連接好實驗電路板所需電源（±12V）。-Vbb接-12V2功放級靜態(tài)工作點的調(diào)整A

21、用短路環(huán)將J3的1、2端和J4的2、4端短路，以使+12V電源直接提供給功放輸出級的集電極回路。( 注意：此時一定要使J5或J1保持開路狀態(tài)，否則，靜態(tài)工作點將受到本振電壓的影響。) B用萬用表測試V4的基極電壓。調(diào)整RP2，使V4B=-0.3V左右。3調(diào)整載波振蕩源接通J5，以給載波振蕩電路加電。J1仍保持開路狀態(tài)，然后在測試點M1處接入示波器，以觀察振蕩波形。調(diào)整Rp1，使載波振蕩源輸出UO=1V左右。4 推動級的調(diào)整用短路環(huán)短接J1，使載波振蕩信號f0=6.5MHz，UO1V(p-p)通過C9接至晶體管V3的基極。在M2端用示波器觀察推動級的輸出波形，由于功放級輸入端阻抗元件的影響，波形

22、為一失真的正弦波，此時不必做很多調(diào)整工作，只要證實推動級已經(jīng)工作即可。5脈沖電流及放大特性的觀察¨ 保持前面的電路連接不變，將J2的短路環(huán)取下，使C16開路。 將負載電阻接至75。¨ 將示波器1通道測試探頭（衰減10倍，下同）連接至V4的發(fā)射極電阻上（即J2的1端），靈敏度置于20mV/DIV檔（由于探頭有10倍衰減，故實際相當于200mV/DIV）, 用以監(jiān)測脈沖電流。將示波器2通道測試探頭（衰減10倍，下同）連接至測試點M3處，靈敏度置于0.2V/DIV檔（由于探頭有10倍衰減，故實際相當于2V/DIV），用以監(jiān)測功放級的輸出波形。A.負載特性的觀察i. 仔細調(diào)整CT4

23、，使輸出回路諧振，且實現(xiàn)負載到集電極間的阻抗轉(zhuǎn)換。觀察M3處的波形，應能得到失真最小的正弦波形。同時觀察V4的發(fā)射極（取樣）電阻上的波形，是否得到了一個臨界狀態(tài)的脈沖電流波形（略有凹陷的波形）。若未能觀察到臨界狀態(tài)的脈沖電流，則需要仔細調(diào)整CT2、CT3，使功放級的輸入達到較好的匹配狀態(tài)，必要時還需適當?shù)卣{(diào)整載波信號源的輸出幅度。正常情況下，在 M3處觀察到的輸出波形幅度應不低于9.4V。ii. 保持信號源頻率和幅度不變，將負載分別接至120和39，應能觀察到過壓和欠壓狀態(tài)的脈沖電流形狀。若不能，則電路還需做細心調(diào)整，直至在保持信號源頻率和幅度不變得情況下，隨著負載的改變可出現(xiàn)過壓、臨界、和欠

24、壓的三種狀態(tài)的脈沖電流波形。三種狀態(tài)的脈沖電流波形大致如圖所示。RL=120 RL=75 RL=39圖4 不同負載下的脈沖電流波形上述脈沖波形，描繪了放大器的負載特性，即隨著Rc的增大，Ic隨之減小。放大狀態(tài)由欠壓狀態(tài)向過壓狀態(tài)過渡。iii. 當觀察到負載特性后，記錄三種負載條件下的負載上獲得的輸出電壓UL(P-P)，電源提供給功放管集電極的電壓UC，為了避免電壓表輸入阻抗對于輸出回路的影響，測量UC應當在J4的2端測試。測試三種狀態(tài)下的集電極直流電流時，既可以采用在J4的2、4兩點間接入直流電流表(200mA檔)直接讀數(shù)，也可以采用測量發(fā)射極（取樣）電阻上的壓降再換算成電流的方法。但電流表接

25、入回路中后，會對輸出及脈沖電流波形產(chǎn)生一定影響，所以推薦采用第二種方法測試集電極直流電流。換算方法：IC0=VE/RE(已知RE=1)。最后將測試結(jié)果填入表中。表1 高頻功放實驗數(shù)據(jù)記錄表RL（）實測數(shù)據(jù)計算結(jié)果ICO(A)VL(P-P)(V)VC(V)PS(mW)PL(mW)(%)3975120B.集電極調(diào)制特性的觀察將負載置于39檔，輸入信號電壓及Eb保持不變，用短路環(huán)將J3的2、3端短接，用69V可調(diào)電源給功放管的集電極供電。調(diào)整RP3,觀察發(fā)射極脈沖電流波形的變化，這些變化描述了丙類功放電路的集電極調(diào)制特性，即隨著Vcc增大，脈沖電流將會由過壓狀態(tài)向臨界再向欠壓狀態(tài)變化。EC=10V

26、EC=6V 圖5 EC不同時的脈沖電流波形（RL=39）C.基極調(diào)制特性的觀察將負載置于75，電源電壓Vcc=12V，輸入信號幅度保持不變，調(diào)整RP2，仔細觀察脈沖電流的形狀與幅值的變化，它描述了諧振功率放大器的基極調(diào)制特性。D.放大特性的觀察保持Vcc、Eb、RL不變，改變輸入電壓的幅值，可以看出隨著信號幅度由小到大變化，脈沖電流將由欠壓狀態(tài)向臨界狀態(tài)再向過壓狀態(tài)變化的現(xiàn)象。六問題思考1若諧振放大器工作在過壓狀態(tài)，為了使其工作在臨界狀態(tài)，可以改變哪些因素？2設計一自給偏壓工作方式的丙類諧振放大器。七附錄1效率的計算與計算公式說明利用下面提供的公式和前述表中的測試結(jié)果計算三種負載條件下的效率，

27、并將結(jié)果填入表中。電源提供給功放級的總功率：PS=ICO×VD負載上得到的功率： PL=VOP-P28RL功率放大級的總效率： = PLPS 本電路的總效率一般可達到65%左右，實際上集電極效率可達80%左右。實驗三 LC電容反饋式三點式振蕩器一、實驗目的1. 掌握LC三點式振蕩電路的基本原理，掌握LC電容反饋式三點振蕩電路設計及電 參數(shù)計算。2.掌握振蕩回路Q值對頻率穩(wěn)定度的影響。 3.掌握振蕩器反饋系數(shù)不同時，靜態(tài)工作電流IEQ對振蕩器起振及振幅的影響。二、預習要求 1.復習LC振蕩器的工作原理。2.分析圖3-1電路的工作原理，及各元件的作用，并計算晶體管靜態(tài)工作電流IC的 最大

28、值(設晶體管的值為50)。2. 實驗電路中，L1=10h，若C=120pf，C=680pf，計算當CT=50pf和CT=150pf時振蕩頻率各為多少?三、實驗儀器設備 1.雙蹤示波器 2.頻率計 3.萬用表 4.實驗板G1四、實驗內(nèi)容及步驟 實驗電路見圖3-1。實驗前根據(jù)圖3-1所示 原理圖在實驗板上找到相應器件及插孔并了解 其作用。 圖3-1 LC電容反饋式三點式振蕩器原理圖 1.檢查靜態(tài)工作點 (1).在實驗板+12V扦孔上接入+12V直流電源，注意電源極性不能接反。 (2).反饋電容C不接，C接入(C=680pf)，用示波器觀察振蕩器停振時的情況。 注意：連接C的接線要盡量短。 (3).

29、改變電位器RP測得晶體管V的發(fā)射極電壓VE，VE可連續(xù)變化，記下VE的最大值，計算IE值 設:Re=1K3. 振蕩頻率與振蕩幅度的測試 實驗條件： Ie=2mA、C=120pf、C=680pf、R=110K(1).改變CT電容，當分別接為C9、C10、C11時，記錄相應的頻率值，并填入表3.1。(2).改變CT電容，當分別接為C9、C10、C11時，用示波器測量相應振蕩電壓的峰峰值VP-P，并填入表3.1。表3.1CTf(MHz)VP-P50pf100pf150pf 3.測試當C、C不同時，起振點、振幅與工作電流IER的關(guān)系(R=110K)(1).取C=C3=100pf、C=C4=1200pf

30、，調(diào)電位器RP使IEQ(靜態(tài)值)分別為表3.2所標各值,用示波器測量輸出振蕩幅度VP-P(峰-峰值),并填入表3.2。表3.2IEQ(mA)0.81.01.52.02.53.03.54.04.55.0VP-P(V)(2).取C=C5=120pf、C=C6=680pf， C=C7=680pf、 C=C8=120pf，分別重復測試表3.2的內(nèi)容。 4.頻率穩(wěn)定度的影響(1).回路LC參數(shù)固定時，改變并聯(lián)在L1上的電阻使等效Q值變化時，對振蕩頻率的影響。 實驗條件： C/C=100/1200pf、IEQ=3mA，改變L1的并聯(lián)電阻R，使其分別為1K、10K、110K， 分別記錄電路的振蕩頻率, 并填

31、入表3.3。注意:頻率計后幾位跳動變化的情況。 (2).回路LC參數(shù)及Q值不變，改變IEQ對頻率的影響。 實驗條件： C/C=100/1200pf、R=110K、IEQ=3mA，改變晶體管IEQ，使其分別為表3.2所標各值，測出振蕩頻率，并填入表3.4。 Qf 表3.3 IEQf 表3.4R1K10K11OKIEQ(mA)1234f(MHz)F(MHz)五、實驗報告要求 1.寫明實驗目的。 2.寫明實驗所用儀器設備。 3.畫出實驗電路的直流與交流等效電路，整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。4.以IEQ為橫軸，輸出電壓峰峰值VP-P為縱軸，將不同C/C值下測得的三組數(shù)據(jù)，在同一座標紙上繪制成曲線。 5

32、.說明本振蕩電路有什么特點。實驗四 石英晶體振蕩器一、實驗目的 1.了解晶體振蕩器的工作原理及特點。 2.掌握晶體振蕩器的設計方法及參數(shù)計算方法。二、預習要求1.查閱晶體振蕩器的有關(guān)資料。闡明為什么用石英晶體作為振蕩回路元件就能使 振蕩器的頻率穩(wěn)定度大大提高。2.試畫出并聯(lián)諧振型晶體振蕩器和串聯(lián)諧振型晶體振蕩器的實際電路，并闡述兩者 在電路結(jié)構(gòu)及應用方面的區(qū)別。三、實驗儀器設備 1.雙蹤示波器2.頻率計3.萬用表。4.實驗板G1四、實驗內(nèi)容及步驟 圖4-1 晶體振蕩器原理圖 實驗電路見圖4-1 1.測振蕩器靜態(tài)工作點，調(diào)圖中RP，測得IEmin及IEmax。 2.測量當工作點在上述范圍時的振蕩

33、頻率及輸出電壓。3.負載不同時對頻率的影響，RL分別取110K，10K，1K，測出電路振蕩頻率，填入表4.1，并與LC振蕩器比較。 RL f 表4.1RL110K10K1Kf(MHz)五、實驗報告要求 1.畫出實驗電路的交流等效電路。 2.整理實驗數(shù)據(jù)。 3.比較晶體振蕩器與LC振蕩器帶負載能力的差異，并分析原因。 4.你如何肯定電路工作在晶體的頻率上。 5.根據(jù)電路給出的LC參數(shù)計算回路中心頻率,闡述本電路的優(yōu)點。實驗五 低電平振幅調(diào)制器(利用乘法器)一、實驗目的 1.掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)全載波調(diào)幅和抑制載波雙邊帶調(diào)幅的方法與過程，并 研究已調(diào)波與二輸入信號的關(guān)系。 2.掌握測量調(diào)幅系數(shù)

34、的方法。 3.通過實驗中波形的變換，學會分析實驗現(xiàn)象。二、預習要求 1.預習幅度調(diào)制器有關(guān)知識。2.認真閱讀實驗指導書，了解實驗原理及內(nèi)容，分析實驗電路中用1496乘法器調(diào)制的工作原理，并分析計算各引出腳的直流電壓。 3.分析全載波調(diào)幅及抑制載波調(diào)幅信號特點，并畫出其頻譜圖。三、實驗儀器設備 1.雙蹤示波器。 2.高頻信號發(fā)生器。 3.萬用表。 4.實驗板G3。四、實驗電路說明 幅度調(diào)制就是載波的振幅受調(diào)制信號的控制作周期性的變化。變化的周期與調(diào)制信號周期相同。即振幅變化與調(diào)制信號的振幅成正比。通常稱高頻信號 為載波信號，低頻信號為調(diào)制信號，調(diào) 圖5-1 1496芯片內(nèi)部電路圖 幅器即為產(chǎn)生調(diào)

35、幅信號的裝置。本實驗采用集成模擬乘法器1496來構(gòu)成調(diào)幅器，圖5-1為1496芯片內(nèi)部電路圖，它是一個四象限模擬乘法器的基本電路，電路采用了兩組差動對由V1-V4組成，以反極性方式相連接，而且兩組差分對的恒流源又組成一對差分電路，即V5與V6，因此恒流源的控制電壓可正可負，以此實現(xiàn)了四象限工作。D、V7、V8為差動放大器V5、V6的恒流源。進行調(diào)幅時，載波信號加在V1-V4的輸入端，即引腳的、之間；調(diào)制信號加在差動放大器V5、V6的輸入端，即引腳的、之間，、腳外接1K電阻，以擴大調(diào)制信號動態(tài)范圍，已調(diào)制信號取自雙差動放大器的兩集電極(即引出腳、之間)輸出。用1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路圖如

36、圖5-2所示，圖中RP1用來調(diào)節(jié)引出腳、之間的平衡，RP2用來調(diào)節(jié)、腳之間的平衡，三極管V為射極跟隨器，以提高調(diào)幅器帶負載的能力。五、實驗內(nèi)容及步驟 實驗電路見圖5-2圖5-2 1496構(gòu)成的調(diào)幅器 1.直流調(diào)制特性的測量(1).調(diào)RP2電位器使載波輸入端平衡：在調(diào)制信號輸入端IN2加峰值為100mv，頻率為1KHz的正弦信號，調(diào)節(jié)Rp2電位器使輸出端信號最小，然后去掉輸入信號。(2).在載波輸入端IN1加峰值VC為10mv，頻率為100KHz的正弦信號，用萬用表測量A、B之間的電壓VAB，用示波器觀察OUT輸出端的波形，以VAB=0.1V為步長，記錄RP1由一端調(diào)至另一端的輸出波形及其峰值電

37、壓，注意觀察相位變化，根據(jù)公式 VO=KVABVC(t) 計算出系數(shù)K值。并填入表5.1。表5.1VABVO（P-P）K 2.實現(xiàn)全載波調(diào)幅(1).調(diào)節(jié)RP1使VAB=0.1V，載波信號仍為VC(t)=10sin2×105t(mV)，將低頻信號Vs(t)=VSsin2×103t(mV)加至調(diào)制器輸入端IN2，畫出VS=30mV和100mV時的調(diào)幅波形(標明峰一峰值與谷一谷值)并測出其調(diào)制度m。(2).加大示波器掃描速率，觀察并記錄m=100%和m100%兩種調(diào)幅波在零點附近的波形情況。(3).載波信號VC(t)不變，將調(diào)制信號改為VS(t)=100sin2×103

38、t(mV)調(diào)節(jié)RP1觀 察輸出波形VAM(t)的變化情況，記錄m=30%和m=100%調(diào)幅波所對應的VAB值。(4).載波信號VC(t)不變，將調(diào)制信號改為方波，幅值為100mV，觀察記錄VAB=0V、0.1V、0.15V時的已調(diào)波。 3.實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅(1).調(diào)RP1使調(diào)制端平衡，并在載波信號輸入端IN1加VC(t)=10Sin2×105t(mV) 信號，調(diào)制信號端IN2不加信號，觀察并記錄輸出端波形。(2).載波輸入端不變，調(diào)制信號輸入端IN2加VS(t)=100sin2×103t(mV) 信號， 觀察記錄波形，并標明峰一峰值電壓。(3).加大示波器掃描速率，觀察記錄

39、已調(diào)波在零點附近波形，比較它與m=100%調(diào)幅波的區(qū)別。 (4).所加載波信號和調(diào)制信號均不變，微調(diào)RP2為某一個值，觀察記錄輸出波形。 (5).在(4)的條件下，去掉載波信號，觀察并記錄輸出波形，并與調(diào)制信號比較。六、實驗報告要求 1.整理實驗數(shù)據(jù)，用坐標紙畫出直流調(diào)制特性曲線。 2.畫出調(diào)幅實驗中m=30%、m=100%、m100%的調(diào)幅波形，在圖上標明峰一峰值電壓。 3.畫出當改變VAB時能得到幾種調(diào)幅波形，分析其原因。 4.畫出100%調(diào)幅波形及抑制載波雙邊帶調(diào)幅波形，比較二者的區(qū)別。 5.畫出實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅時改變RP2后的輸出波形，分析其現(xiàn)象。實驗六 高電平振幅調(diào)制器（集電極調(diào)幅）

40、實驗一、 實驗目的1. 通過實驗加深對于高電平調(diào)幅器的了解。2. 熟悉并掌握集電極調(diào)幅器的調(diào)整方法。3. 掌握調(diào)幅系數(shù)的測量方法。二、 預習要求1. 預習高電平幅度調(diào)制器的有關(guān)知識，并與低電平調(diào)幅器相對照。2. 了解高電平調(diào)幅器都有那些工作形式，以及構(gòu)成高電平調(diào)幅器的基礎電路。三、 實驗儀器1. 雙蹤示波器2. 高頻電路學習機3. 萬用表4. 高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射實驗電路板（實驗板G2F）四、 高電平振幅調(diào)制電路工作原理簡介在無線電發(fā)送中，振幅調(diào)制的方法按功率電平的高低分為高電平調(diào)幅電路和低電平調(diào)幅電路兩大類。而普通調(diào)幅波的產(chǎn)生多用高電平調(diào)幅電路。其優(yōu)點是不需要采用效率低的線性放大器，有利于

41、提高整機效率。但他必須兼顧輸出功率、效率和調(diào)幅線性的要求。高電平調(diào)幅電路是以調(diào)諧功率放大器為基礎構(gòu)成的，實際上它是一個輸出電壓振幅受調(diào)制信號控制的調(diào)諧功率放大器。根據(jù)調(diào)制信號注入調(diào)幅器的方式不同，分為基極調(diào)幅、發(fā)射極調(diào)幅和集電極調(diào)幅三種，本實驗是晶體管集電極調(diào)幅器。圖1集電極調(diào)幅電路所謂集電極調(diào)幅，就是用調(diào)制信號來改變高頻功率放大器的集電極直流電源電壓，以實現(xiàn)調(diào)幅。電路原理圖如圖1所示，載波信號由基極加入，而調(diào)制信號加在集電極。由于調(diào)制信號與電源Ec串聯(lián)在一起，故可將二者合在一起看作一個隨調(diào)制信號變化的綜合集電極電源電壓Ecc。 Ecc=Ec+u= Ec+UmCOSt= Ec(1+ maCOS

42、t) 式中：Ec為集電極固定電源電壓；ma為調(diào)幅度。在調(diào)制過程中，Eb和載波保持不變，只是集電極等效電壓Ecc隨調(diào)制信號而變。放大器工作于過壓區(qū)，集電極電流為凹陷脈沖。其基波分量隨Ecc的變化近似線性變化，同樣，集電極諧振回路兩端的高頻電壓也隨Ecc的變化近似線性變化，即受調(diào)制電壓的控制，從而完成了集電極調(diào)幅。完整的實驗電路如圖2所示。圖2 高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射電路原理圖五、 實驗內(nèi)容與步驟1按照實驗二 丙類高頻諧振功率放大器實驗指導書第五項的要求調(diào)整好高頻功放電路，使其在12V電源條件下，負載電阻為75時，工作在臨界狀態(tài)下。2將J3的短路環(huán)跳接在2、3端，接通69V可調(diào)電源，調(diào)整RP3，使

43、電源電壓為6V。3用短路環(huán)將J4的1、2端和3、4端分別短接，使低頻調(diào)制信號（f=2KHz）加至V輸入端，在輸出端M3處觀察輸出波形，逐漸加大V的幅度可得到調(diào)幅度近似等于1的調(diào)幅波形。4將電源電壓調(diào)整為9V，將低頻調(diào)制信號調(diào)整為4.2VP-P左右，由于音頻變壓器的變壓比大約為1.41，所以實際加至集電極回路的音頻電壓為6VP-P（Um=3V），用包絡法測量調(diào)幅度，并與計算值進行比較。5測量電參數(shù)變化對調(diào)幅度ma的影響。A保持音頻調(diào)制頻率=2KHz，測出maU曲線。B保持調(diào)制電壓Um=3V不變，測出ma曲線。調(diào)幅度計算公式 六、 問題思考1. 集電極調(diào)幅為什么必須工作于過壓狀態(tài)，本實驗是如何保證

44、工作在過壓狀態(tài)的？2. 設計一基極調(diào)幅器，對于基極調(diào)幅器應工作在什么狀態(tài)？為什么？實驗七 調(diào)幅波信號的解調(diào)一、實驗目的 1.進一步了解調(diào)幅波的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。 2.了解二極管包絡檢波的主要指標，檢波效率及波形失真。 3.掌握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。二、預習要求 1.復習課本中有關(guān)調(diào)幅和解調(diào)原理。 2.分析二極管包絡檢波產(chǎn)生波形失真的主要因素。三、實驗儀器設備 1.雙蹤示波器 2.高頻信號發(fā)生器 3.萬用表 4.實驗板G3四、實驗電路說明 調(diào)幅波的解調(diào)即是從調(diào)幅信號中取出調(diào)制信號的過程，通常稱之為檢波。調(diào)幅波解調(diào)方法有二極管包絡檢波器和同步檢波器。 1. 二極管包絡檢波器適合于

45、解調(diào)含有較大載波分量的大信號的檢波過程，它具有電路簡單，易于實現(xiàn)，本實驗如圖6-1所示，主要由二極管D及RC低通濾波器組成，它利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負載RC的充放電過程實現(xiàn)檢波。 所以RC時間常數(shù)選擇很重要， RC時間常數(shù)過大, 則會產(chǎn)生對角切割失真。RC時間常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。圖6-1 二極管包絡檢波器 綜合考慮要求滿足下式:其中: m為調(diào)幅系數(shù)，fO為載波頻率，為調(diào)制信號角頻率。 圖中A對輸入的調(diào)幅波進行幅度放大（滿足大信號的要求），D是檢波二極管，R4、C2、C3濾掉殘余的高頻分量，R5、和RP1是可調(diào)檢波直流負載，C5、R6、RP2是可調(diào)檢波交流負載，改變RP1和RP

46、2可觀察負載對檢波效率和波形的影響。2.同步檢波器 利用一個和調(diào)幅信號的載波同頻同相的載波信號與調(diào)幅波相乘，再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號。本實驗如圖6-2所示，采用1496集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信號VC經(jīng)過電容C1加在、腳之間，調(diào)幅信號VAM經(jīng)電容C2加在、腳之間，相乘后信號由(12)腳輸出，經(jīng)C4、C5、R6組成的低通濾波器，在解調(diào)輸出端，提取調(diào)制信號。 圖6-2 1496構(gòu)成的解調(diào)器五、實驗內(nèi)容及步驟 注意:做此實驗之前需恢復實驗五的實驗內(nèi)容2（1）的內(nèi)容。(一)二極管包絡檢波器 實驗電路見圖6-11. 解調(diào)全載波調(diào)幅信號(1).m30%的調(diào)幅波的檢波 載波信號仍為VC(t

47、)=10sin2×105(t)(mV)調(diào)節(jié)調(diào)制信號幅度，按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容2(1)的條件獲得調(diào)制度m30%的調(diào)幅波，并將它加至圖6-1信號輸入端，（需事先接入12V電源），由OUT1處觀察放大后的調(diào)幅波（確定放大器工作正常），在OUT2觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié)RP1改變直流負載，觀測二極管直流負載改變對檢波幅度和波形的影響，記錄此時的波形。(2).適當加大調(diào)制信號幅度，重復上述方法，觀察記錄檢波輸出波形。(3).接入C4，重復(1)、(2)方法，觀察記錄檢波輸出波形。 (4).去掉C4，RP1逆時針旋至最大，短接a、b兩點，在OUT3觀察解調(diào)輸出信號，調(diào)節(jié)RP2改變交流負載，觀測二極

48、管交流負載對檢波幅度和波形的影響，記錄檢波輸出波形。 2.解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號。載波信號不變，將調(diào)制信號VS的峰值電壓調(diào)至80mV，調(diào)節(jié)RP1使調(diào)制器輸出為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號，然后加至二極管包絡檢波器輸入端，斷開a、b兩點，觀察記錄檢波輸出OUT2端波形，并與調(diào)制信號相比較。(二)集成電路(乘法器)構(gòu)成解調(diào)器 實驗電路見圖6-2 1.解調(diào)全載波信號 (1).將圖6-2中的C4另一端接地，C5另一端接A，按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容2(1)的條件獲得調(diào)制度分別為30%，100%及100%的調(diào)幅波。將它們依次加至解調(diào)器VAM的輸入端，并在解調(diào)器的載波輸入端加上與調(diào)幅信號相同的載波信號，分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比。 (2).去掉C4，C5觀察記錄m=30%的調(diào)幅波輸入時的解調(diào)器輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。然后使電路復原。 2.解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號 (1).按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容3(2)的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，并加至圖6-2的VAM輸入端，其它連線均不變，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。 (2).去掉濾波電容C4，C5