TPE-GP高頻電路實驗指導書..

1、TPEGP2 型高頻電路實驗學習機型高頻電路實驗學習機實驗指導書實驗指導書（適用于適用于 TPE-AG 電子線路實驗學習機電子線路實驗學習機）清華大學科教儀器廠清華大學科教儀器廠2014 年年 8 月月實驗是學習電子技術的一個重要環(huán)節(jié)。對鞏固和加深課堂教學內容，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工作奠定基礎具有重要作用。為適應電子科學技術的迅猛發(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品研制生產的經驗，研制生產了 TPEGP 型高頻電路實驗學習機，并編寫了這本相應的實驗指導書。本書包括了高頻電路課程主要實驗內容。不同層次不同需要的

2、學?？筛鶕緦I(yè)教學要求選擇。也可自行開發(fā)實驗內容。本指導書中所有實驗均可在 TPEGP 型高頻電路實驗學習機上完成。 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1998 年 6 月于清華大學實驗要求實驗要求1 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”中指定的內容。3 ）熟悉實驗任務。4 ）復習實驗中所用各儀器的使用方法及注意事項。2 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、3 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指導教師審查同意后再接通電源。4 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 5實驗時應注意觀察，若發(fā)現有破壞性異?，F象（例如有元件冒煙、發(fā)燙或有異味） 應立即關斷電源， 保持現場， 報告指導教師。 找出原因、排除故障，經指導教師同意

4、再繼續(xù)實驗。6 6實驗過程中需要改接線時，應關斷電源后才能拆、接線。7 7實驗過程中應仔細觀察實驗現象，認真記錄實驗結果（數據、波形、現象）。所記錄的實驗結果經指導教師審閱簽字后再拆除實驗線路。8 8實驗結束后，必須關斷電源、拔出電源插頭，并將儀器、設備、工具、導線等按規(guī)定整理9 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實驗一調諧放大器（實驗板實驗板 1 1）11.1. 單調諧回路諧振放大器2.2. 雙調諧回路諧振放大器實驗二實驗二丙類高頻功率放大器（實驗板實驗板 2 2）5實驗三實驗三 LC 電容反饋式三點式振蕩器（實驗板實驗板 1 1）7實驗四實驗四石英晶體振蕩器（實驗板實驗板

5、 1 1）10實驗五實驗五振幅調制器（實驗板實驗板 3 3）12實驗六實驗六調幅波信號的解調（實驗板實驗板 3 3）15實驗七實驗七變容二極管調頻振蕩器（實驗板實驗板 4 4）18實驗八實驗八相位鑒頻器（實驗板實驗板 4 4）20調諧放大器調諧放大器1-調諧放大器調諧放大器-2-實驗一調諧放大器實驗一調諧放大器實驗目的實驗目的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。二、實驗儀器二、實驗儀器1.1.雙蹤示波器2.2.掃頻儀3.3.高頻信號發(fā)生器4.4.

6、毫伏表5.5.萬用表6.6.實驗板實驗板 G1G1三、預習要求三、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、動態(tài)范圍、通頻帶及選擇性相互之間關系。3. 實驗電路中,若電感量L=1“h,回路總電容C=220pf （分布電容包括在內）計算回路中心頻率 f。四、實驗內容及步驟四、實驗內容及步驟（一）單調諧回路諧振放大器。1.實驗電路見圖圖 1-11-1（1）.按圖圖 1-11-1 所示連接電路（注意接線前先測量+12V 電源電壓，無誤后，關斷圖圖 1-11-1單調諧回路諧振放大器原理圖單調諧回路諧振放大器原理圖調諧放大器調諧放大器-3-電源再接線）。(2).接線后仔細檢查

7、，確認無誤后接通電源。2. 靜態(tài)測量實驗電路中選 R=1Ke測量各靜態(tài)工作點，計算并填表表 1.11.1表表 1.11.1實測實測計算根據 VCE判斷 V 是否工作在放大區(qū)原因VVIV是否* *V,V 是三極管的基極和發(fā)射極對地電壓。BE3.動態(tài)研究(1).測放大器的動態(tài)范圍 ViV0(在諧振點)選 R=10K,R=1Ko 把高頻信號發(fā)生器接到電路輸入端，電路輸出端接毫伏表,e選擇正常放大區(qū)的輸入電壓 Vi,調節(jié)頻率 f 使其為 10.7MHz，調節(jié) CT使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大。此時調節(jié) V 由 0.02 伏變到 0.8 伏，逐點記錄iV 電壓，并填入表表 1.21.2oV 的各點測

8、量值可根據(各自)實測情況來確定。0i表表 1.21.2V.(V)0.020.8V0(V)R=1kR=500QR=2Ke-(2).當 R 分別為 500Q、2K 時，重復上述過程，將結果填入表表 1.21.2。在同一坐標e紙上畫出 IC不同時的動態(tài)范圍曲線，并進行比較和分析。(3).用掃頻儀調回路諧振曲線。仍選 R=10K，R=1Ko 將掃頻儀射頻輸出送入電路輸入端，電路輸出接至掃頻e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實際情況來選擇適當位置)，調回路電容 C，使 f=10.7MHzo(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

9、,將高頻信號發(fā)生器輸出調諧放大器調諧放大器-4-端接至電路輸入端，調節(jié)頻率 f 使其為 10.7MHz，調節(jié)CT使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，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,將測得的數據填入表表 1.31.3o 頻率偏離范圍可根據(各自)實測情況來確定。調諧放大器調諧放大器-5-表表 1.31.3f(MHz)10.7VR=10KQR=2KQR=470Q計算 f0=lO.7MHz 時的電壓放大倍數及回路的通頻帶和 Q 值。(5) .改變諧振回路電阻， 即 R 分別為

10、 2KQ,470Q 時， 重復上述測試， 并填入表表 1.31.3。比較通頻帶情況。(二)雙調諧回路諧振放大器1.實驗線路見圖圖 1-21-2(1).用掃頻儀調雙回路諧振曲線接線方法同上 3(3)o觀察雙回路諧振曲線，選 C=3pf，反復調整 Cl、C2 使TT兩回路諧振在 10.7MHz。(2).測雙回路放大器的頻率特性按圖圖 1-21-2 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，反復調整 Cl、C2 使兩回路諧振，使輸TT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

11、邊逐點偏離，測得對應的輸出頻率 f和電壓值,并填入表表 1.31.3。調諧放大器調諧放大器-6-表表 1.31.3f(MHz)10.7VC=3pfC=10pfC=12pf2改變耦合電容 C 為 10P、12Pf,重復上述測試，并填入表表 1.31.3。五、實驗報告要求五、實驗報告要求1.寫明實驗目的。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. 整理實驗數據，并畫出幅頻特性。(1) .單調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) .雙調諧回路耦合電容 C 對幅頻特性，通頻帶的影響。從實驗結果找

12、出單調諧回路和雙調諧回路的優(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。LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器-6-LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器-7-實驗三實驗三 LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器一、實驗目的一、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不同時，靜態(tài)工作電流 I 對振蕩器起振及振幅的影響。EQ三、預習要求三、

13、預習要求1. 復習 LC 振蕩器的工作原理。2分析圖圖 3-13-1 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的最大值(設晶體管的 B 值為 50)。2.實驗電路中，L1=3.3ph,若 C=120pf，C=680pf,計算當 q=50pf 和 q=150pf 時振蕩頻率各為多少?三、實驗儀器三、實驗儀器1.1.雙蹤示波器2.2. 頻率計3.3. 萬用表4.4. 實驗板實驗板 G1G1四、實驗內容及步驟四、實驗內容及步驟實驗電路見圖圖 3-13-1。實驗前根據圖圖 3-13-1 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。1.1.檢查靜態(tài)工作點(1).在實驗板+12

14、V 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。圖圖 3-13-1LCLC 電容反饋式三點式振蕩器原理圖電容反饋式三點式振蕩器原理圖LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器-8-(3) .改變電位器 R 測得晶體管 V 的發(fā)射極電壓 V,V 可連續(xù)變化， 記下 V 的最大值，PEEE計算 I 值EIZ 設：Re=lKQERE3. 振蕩頻率與振蕩幅度的測試實驗條件：實驗條件：Ie=2mA、C=120pf、C=680pf、R=110K(1).改變CT電容， 當分

15、別接為 C9、 CIO、 C11 時， 紀錄相應的頻率值， 并填入表表 3.13.1。(2).改變 C：電容，當分別接為 C9、CIO、C11 時，用示波器測量相應振蕩電壓的峰峰值 V；,并填入表表 3.13.1。表表 3.13.1Cf(MHz)V51pf100pf150pf3測試當 C、C不同時，起振點、振幅與工作電流 I 的關系(R=110KQ)ER(1).取 C=C3=100pf、C=C4=1200pf,調電位器 R 使 I(靜態(tài)值)分別為表表 3.23.2 所標PEQ各值,用示波器測量輸出振蕩幅度 Vp-p(峰-峰值)，并填入表表 3.23.2。表表 3.23.2I”.(mA)0.81

16、.01.52.02.53.03.54.04.55.0EQV(V)P-P1(2).取 C=C5=120pf、C=C6=680pf，C=C7=680pf、C=C8=120pf，分別重復測試表表3.23.2 的內容。4. 頻率穩(wěn)定度的影響(1).回路 LC 參數固定時，改變并聯(lián)在 L 上的電阻使等效 Q 值變化時，對振蕩頻率的影響。實驗條件：實驗條件：f=6.5MHz 時，C/C=100/1200pf、I=3mA 改變 L 的并聯(lián)電阻 R,使EQ其分別為 1KQ、10KQ、110KQ，分別記錄電路的振蕩頻率，并填入表表 3.33.3。注意：頻率計后幾位跳動變化的情況。(2).回路 LC 參數及 Q

17、值不變，改變 I 對頻率的影響。EQ實驗條件：實驗條件：f=6.5MHz、C/C=100/1200pf、R=110KQ、I=3mA，改變晶體管EQI 使其分別為表表 3.23.2 所標各值，測出振蕩頻率，并填入表表 3.43.4。LCLC 電容反饋式三點式振蕩器電容反饋式三點式振蕩器-9-EQ五、實驗報告要求五、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，整理實驗數據，分析實驗結果。4以 I 為橫軸，輸出電壓峰峰值 V 為縱軸，將不同 C/C值下測得的三組數據,EQP-P在同一座標紙上繪制成曲線。5.說明本振蕩電路有什么特點。R1KQ10K

18、Q11OKQf(MHz)EQ1I.(mA)1234EQF(MHz)Qf表表 3.33.3振幅調制器振幅調制器10-實驗五振幅調制器（利用乘法器）實驗五振幅調制器（利用乘法器）一、實驗目的一、實驗目的1.掌握用集成模擬乘法器實現全載波調幅和抑制載波雙邊帶調幅的方法與過程，并研究已調波與二輸入信號的關系。2.掌握測量調幅系數的方法。3.通過實驗中波形的變換，學會分析實驗現象。二、預習要求二、預習要求1.預習幅度調制器有關知識。2.認真閱讀實驗指示書，了解實驗原理及內容，分析實驗電路中用 1496 乘法器調制的工作原理，并分析計算各引出腳的直流電壓。3.分析全載波調幅及抑制載波調幅信號特點，并畫出其

19、頻譜圖。三、實驗儀器三、實驗儀器1.1.雙蹤示波器2.2. 高頻信號發(fā)生器。3.3. 萬用表。4.4. 實驗板實驗板 G3G3。四、實驗電路說明四、實驗電路說明幅度調制就是載波的振幅受調制信號的控制作周期性的變化。變化的周期與調制信號周期相同。即振幅變化與調制信號的振幅成正比。通常稱高頻信號為載波信號，低頻信號為調制信號，調幅器即為產生調幅信號的裝置。本實驗采用集成模擬乘法器 1496 來構成調幅器，圖圖 5-15-1 為 1496 芯片內部電路圖，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 V-V 組成，以14I-RclT0+VCCBcZ01調制輸入振幅調制器振幅調制器11-

20、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 V 與 V，因此56恒流源的控制電壓可正可負，以此實現了四象限工作。D、V、V 為差動放大器V、V 的恒流源。進行調幅時，載波信號加在 V-V 的輸入端，即引腳的、之間；5614調制信號加在差動放大器 V、V 的輸入端，即引腳的、之間，、腳外接 1KQ Q56電阻，以擴大調制信號動態(tài)范圍，已調制信號取自雙差動放大器的兩集電極(即引出腳、(12)之間)輸出。用 1496 集成電路構成的調幅器電路圖如圖圖 5-25-2 所示，圖中 Rpl 用來調節(jié)引出腳、之間的平衡，Rp2 用來調節(jié)、腳之間的平衡，三極管 V 為射極跟隨器，以提高調幅

21、器帶負載的能力。五、實驗內容五、實驗內容實驗電路見圖圖 5-25-21.直流調制特性的測量(1).調 Rp2 電位器使載波輸入端平衡：在調制信號輸入端 IN2 加峰值為 100mv,頻率為 1KHz 的正弦信號， 調節(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 1OOKHz 的正弦信號，用萬用表測量 A、B 之間的電壓 V,用示波器觀察 OUT 輸出端的波形，以 V=0.1V 為步長，ABAB記錄 RP1 由一端調至另一端的輸出波形及其峰值電壓，注意觀察相位變化，根據振幅調制器振幅調制器12-公式 V=KVV(t)計算出

22、系數 K 值。并填入表表 5.15.1。OABC2.實現全載波調幅(1).調節(jié) R1 使 V=0.1V，載波信號仍為 V(t)=10sin2nX105t(mV)，將低頻信號PABCVs(t)=V$sin2nX1031(mV)加至調制器輸入端IN2,畫出V$=30mV和100mV時的調幅波形(標明峰一峰值與谷一谷值)并測出其調制度 m。12345(2).加大示波器掃描速率，觀察并記錄 m=100%和 m100%兩種調幅波在零點附近的波形情況。(3).載波信號 VC(t)不變，將調制信號改為VS(t)=100sin2nX103t(mV)調節(jié) Rp1 觀察輸出波形 V(t)的變化情況，記錄 m=30

23、%和 m=100%調幅波所對應的 V 值。AMAB(4).載波信號 V(t)不變，將調制信號改為方波，幅值為 100mV，觀察記錄 V=0V、CAB0.1V、0.15V 時的已調波。3. 實現抑制載波調幅(1).調 Rp1 使調制端平衡，并在載波信號輸入端 IN1 加 VC(t)=10Sin2nX105t(mV)信號，調制信號端 IN2 不加信號，觀察并記錄輸出端波形。(2).載波輸入端不變，調制信號輸入端 IN2 加VS(t)=100sin2nX1031(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，觀察記錄已調波在零點附近波形，比較它與 m=100%調幅波的區(qū)別

24、。(4).所加載波信號和調制信號均不變，微調 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，并與調制信號比較。1整理實驗數據，用坐標紙畫出直流調制特性曲線。2畫出調幅實驗中 m=30%、m=100%、m100%的調幅波形，在圖上標明峰一峰值電壓。3畫出當改變 V 時能得到幾種調幅波形，分析其原因。AB4畫出 100%調幅波形及抑制載波雙邊帶調幅波形，比較二者的區(qū)別。5畫出實現抑制載波調幅時改變 R2 后的輸出波形，分析其現象。P振幅調制器振幅調制器13-六、實驗報告要求六、實驗報告要求調幅波信號的解調調幅波信號的解調-14-實驗六調幅波信號的

25、解調實驗六調幅波信號的解調一、實驗目的一、實驗目的1.進一步了解調幅波的原理，掌握調幅波的解調方法。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同步檢波的方法。二、預習要求二、預習要求1.復習課本中有關調幅和解調原理。2.2.分析二極管包絡檢波產生波形失真的主要因素三、實驗儀器設備三、實驗儀器設備1.1.雙蹤示波器2.高頻信號發(fā)生器3.3.萬用表4.4.實驗板實驗板 G3G3四、實驗電路說明四、實驗電路說明調幅波的解調即是從調幅信號中取出調制信號的過程，通常稱之為檢波。調幅波解調方法有二極管包絡檢波器，同步檢波器。1. 二極管包絡檢波器適合于解調含有較大載波分量的

26、大信號的檢波過程，它具有電路簡單，易于實現，本實驗如圖圖 6-16-1 所示，D D主要由二極管 D 及 RC 低通濾波器組 HAMINTHAMINTBl?O0UTl?O0UT成，它利用二極管的單向導電特性和檢波負載RC 的充放電過程實現檢波。所以 RC 時間常數選擇很重要，RC 時間常數過大，則會產生對角切割失真。RC 時間常數太小，高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式:圖圖 6-16-1二極管包絡檢波器二極管包絡檢波器調幅波信號的解調調幅波信號的解調-15-其中：m 為調幅系數，f為載波頻率，Q 為調制信號角頻率。2.同步檢波器利用一個和調幅信號的載波同頻同相的載波信號與調幅波相乘， 再通過低通濾波器濾除高頻分量而獲得調制信號。本實驗如圖圖 6-26-2 所示， 采用1496 集成電路構成解調器，載波信號 VC經過電容 C1 加在、腳之間，調幅信號V 經電AM容 C2 加在、 腳之間，相乘后信號由(12)腳輸出，經 C4、C5、R6 組成的低通濾波器， 在解調輸出端，提取調制信號。五、實驗內容及步驟五、實驗內容及步驟注意：做此實驗之前需恢復實驗五實驗五的實驗內容實驗內容 2(1)2(1)的內容。(一)二極管包絡檢波器實驗電路