TPE-GP4高頻4綜合實驗箱指導書

1、TPEGP4高頻綜合實驗箱實 驗 指 導 書清華大學科教儀器廠2008年2月前 言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(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工作奠定基礎具有重要作用。為配合教學需要，我們新研制了TPE-GP4高頻綜合實驗學習機。該學習機仍屬于TPEGP系列產(chǎn)品，與TPE-GP2相比，TPE-GP4所提供的實驗是基于建立一個完整的無線電收發(fā)系統(tǒng)而設置的，因此更強調(diào)電路的系統(tǒng)性、相關性和綜合性。電路的設計多采用原理性強的典型電路，以便結合理論知識進行學習與分析。同時，盡量多地介紹一些功能相同但電路形式不同的單元電路，以便學生掌握各電

2、路的共性與差異。本學習機采用了整板結構形式，所有的實驗均集成在同一電路板上，并且面板上繪制了電原理圖，連接方便，易于教學和使用。內(nèi)置電源直接將直流連接到各單元電路，并用獨立的按鍵開關切換。同時還設置了外供電源，采用自鎖緊插孔，為用戶的外掛電路提供電源。電路的設計多采用原理性強的典型電路，以便結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合，注重學生的能力培養(yǎng)，同時為了更好地使用TPE-GP4高頻學習機，我們特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

3、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。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 2008年2月于清華大學II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

4、實驗中所用各儀器的使用方法及注意事項。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（

5、例如有元件冒煙、發(fā)燙或有異味）應立即關斷電源，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，認真記錄實驗結果(數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象) 。所記錄的實驗結果經(jīng)指導教師審閱簽字后再拆除實驗線路。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 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 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 集中選擇濾波式高頻小信號放器 5實驗三 丙類高頻功率放大器實驗 8實驗四 LC

6、電容反饋三點式振蕩器 13實驗五 石英晶體振蕩器 17 實驗六 低電平振幅調(diào)制器 19實驗七 高電平振幅調(diào)制器實驗 23 實驗八 調(diào)幅波信號的解調(diào)實驗26 實驗九 變?nèi)荻O管調(diào)頻振蕩器 30 實驗十 相位鑒頻器實驗 34 實驗十一 集成電路(壓控振蕩器)構成的頻率調(diào)制器39 實驗十二 集成電路(鎖相環(huán))構成的頻率解調(diào)器42實驗十三 集成乘法器混頻實驗 44 實驗十四 晶體管混頻電路 47實驗十五 二次變頻與鑒頻實驗 50 實驗十六 中放、檢波與低放電路 54實驗十七 小功率調(diào)頻/調(diào)幅發(fā)射機與接收機實驗55 2小信號調(diào)諧放大器實驗一 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。

7、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。二、 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、通頻帶及選擇性相互之間關系。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。三、 實驗儀器設備1.雙蹤示波器2.掃頻儀 3.SP1461型高頻信 號發(fā)生器4.毫伏表5.萬用表6.TPE-GP4實驗箱（實驗區(qū)域：單回路調(diào)諧放大器、雙回路調(diào)諧放大器）四、 實驗內(nèi)容及步驟 圖1-1 單調(diào)諧回路諧振

8、放大器原理圖(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電源電壓，無誤后，關斷電源再接線)。 (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VBVEICVCE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

9、10.7MHz，調(diào)節(jié)CT2002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，將結果填入表1.2。在同一坐標紙上畫出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(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

10、CT2002，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），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

11、.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(1) .用掃頻儀調(diào)雙回路諧振曲線 接線方法同上3(3)。觀察雙回路諧振曲線，選Cc=3pf，反復調(diào)整CT2003、CT2004使兩回路諧振在10.7MHz。 圖1-2 雙調(diào)諧回路諧振放大器原理圖 (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Cc=3pf，置高頻信號發(fā)生器頻率為10.7MHz，

12、反復調(diào)整CT2003 、CT2004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Cc為9Pf、12Pf，重復上述測試，并填入表1.3。(三) 附：天線輸入回路的調(diào)整方法：天線輸入回路是無線電接收設備中必不可少的電路。天線回路使用掃頻儀調(diào)整，將掃頻儀輸出與檢波探頭同時加在M2001，調(diào)整CT2001，使輸入回路諧振于10.7MHz。在實際聯(lián)機時，再作進一步調(diào)整。五、實驗報告要求

13、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(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。4寬帶放大器與集中選擇式濾波器實驗二 集中選擇濾波式高頻小信號放大器一、 實驗目的：1. 了解寬帶放大器集成電路的特點和使用方法。2. 了解陶瓷

14、濾波器的特點和使用方法。3. 熟悉掃頻儀的使用。二、 預習要求1. 查閱有關寬帶集成電路的相關資料。2. 了解陶瓷濾波器的原理與使用。三、 實驗儀器設備1. 掃頻儀2. 萬用表 圖1 AD829原理圖3. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（寬帶放大器與集中選擇式濾波器部分） 四、 實驗原理簡介 本實驗采用AD829集成電路作寬帶放大器，其輸出連接一陶瓷濾波器，于是就構成了集中選擇濾波式放大器。AD829是一種高速、低噪聲運算放大器。由于它具有及低的輸入噪聲電壓和輸入噪聲電流，即使不加外部補償電容，當增益在120之間時，可保證具有50MHz的帶寬，用于視頻放大器或前置放大器均十分理想。1. AD82

15、9內(nèi)部電路原理如圖1所示。2. 典型應用：圖1是用AD829構成的視頻放大器，這是一種典型應用。該電路在5MHz的帶寬內(nèi)可以提供70倍的增益。1pf電容在高增益下使芯片能夠穩(wěn)定工作。3. 實驗方框圖：本實驗是由AD829集成寬帶運算放大器和10.7MHz陶瓷濾波器組成，方框圖如圖3所示。4. 實際實驗電路 圖4 實際實驗電路圖五、 實驗內(nèi)容與步驟1. 用掃頻儀測試寬帶放大器的增益1） 掃頻儀0db的定義方法：將掃頻儀的輸出電纜與掃頻儀的檢波探頭短接（切不可地線與信號端接反），將掃頻儀輸出衰減器置于0db，調(diào)整Y軸增益，使熒光屏上所顯示的圖形占縱坐標5個大格（也可以是其它數(shù)值）。2） 測試寬帶放

16、大器的幅頻特性和增益：保持掃頻儀的Y軸增益不變，將掃頻輸出接至寬帶放大器的輸入端（P5011），寬帶放大器的輸出（P5013）經(jīng)檢波探頭連接至掃頻儀的Y輸入，這時熒光屏上將顯示放大器的頻率特性曲線，調(diào)整掃頻儀輸出衰減器，使所顯示的曲線仍占據(jù)5個大格，此時的衰減值就是放大器的增益。3） 測試集中選頻高頻小信號放大器的頻率特性：a） 用短路環(huán)將跳線端子J5003短接，使電路構成窄帶放大器的形式。b） 依然保持掃頻儀的Y軸增益不變，且掃頻輸出依然接至P5011。在濾波器的輸出端（P5014）接檢波探頭。c） 旋轉(zhuǎn)掃頻儀中心頻率旋鈕，找到特性曲線，讀出增益值。（特性曲線的中心頻率大約為10.7MHz）

17、2. 用點頻法測試寬帶放大器的增益六、 實驗報告要求1. 簡述選擇濾波式高頻小信號放大器的工作原理。2. 如何使用儀器測量放大器的幅頻特性的中心頻率、帶寬、增益，怎樣定義0db。3. 畫出放大器的幅頻特性，記錄有關數(shù)據(jù)。七、 問題思考：1. 此實驗電路屬于窄帶放大器還是寬帶放大器，其頻率帶寬主要決定于那個元件？2. 陶瓷濾波器主要影響FM接收機的那項技術指標？7丙類高頻諧振功率放大器實驗實驗三 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教材，熟悉諧振功率放大器本，中調(diào)整過程，無一不是以理論為基礎的。2 認真閱讀本實驗指導書，是對于畫有波浪線的文

18、字，實驗中要給與關注。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. 實驗儀表設備雙蹤示波器2直流電壓表3直流電流表4TPE-GP4高頻綜合實驗箱實驗區(qū)域：高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射電路部分、LC與晶體振蕩器部分四. 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，

19、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 參見圖1。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

20、為負值，即基極處于反向偏置。ub 為基極激勵電壓。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系。Vbz是晶體管發(fā)射結的起始電壓（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 + 圖3 高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射電路原理圖求解方法在此不再敘述。為了獲取較大功率和有較高效率

21、，一般取=700800左右。完整的電路圖見圖3。V3001為推動級，為末級功放電路提供足夠的激勵電壓。V3002構成丙類諧振放大電路。R3006、C3007以及L3003等元件構成了自給負偏置電路。RL1RL3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。利用跳線端子SW3002可以方便地把不同的負載電阻分別接入電路中，以完成負載特性的實驗。在功放輸出級電路中設置了跳線短路端子J3002和J3003。J3003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)制特性和完成高電平調(diào)幅電路的實驗。J3002是為了在集電極回路中加入低頻調(diào)制信號

22、而設置的。R3005是取樣電阻，以便觀察脈沖電流波形。高頻信號由P3001輸入，可以使用外接信號源，也可以用實驗箱上的“LC與晶體振蕩器”電路或“變?nèi)荻O管振蕩器”電路的輸出作信號源。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

23、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。五. 實驗內(nèi)容及步驟1 調(diào)整載波振蕩源：a) 首先接通實驗箱總電源，并在實驗箱左側中部找到“LC與晶體振蕩器”，按下該電路的電源按鍵SW1001，此時該電路的電源指示燈發(fā)光，表示電源已接通。b) 將該電路連接成晶體振蕩器的形式，用示波器測試其輸出波形，調(diào)整Rp1001，使輸出幅度大約為0.4V（

24、頻率為10.7MHz）。用短接線將該信號連接至P3001（高頻功放電路的輸入端）。2 按下高頻功放電路的電源按鍵SW3001，此時該電路的電源指示燈發(fā)光，表示電源已接通。用短路環(huán)分別短接跳線端子J3003的1、2端和跳線端子J3002的2、4端，使+12V電源直接接入V3002的集電極。用跳線端子接通負載電阻RL2（75）。3 電路調(diào)整：a) 推動級的調(diào)整：將示波器1通道測試探頭（衰減10倍，下同）連接至M3001，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)測推動級的輸出電壓波形。仔細調(diào)整CT3001，使推動級的輸出電壓最大（約46VP-P）。b)

25、 丙類功放的調(diào)整：將示波器2通道測試探頭（衰減10倍，下同）連接至測試點M3003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。將示波器1通道測試探頭（衰減10倍，下同）改接至M3004，用以檢測脈沖電流。仔細調(diào)整CT3003，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M3003處的波形，應能得到失真最小的正弦波形。同時觀察M3004處的波形，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CT3001、CT3002和CT3000，使功放級的輸入達到較好的匹配狀態(tài)，必

26、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 M3001處觀察到的輸出波形幅度應不低于9.4V。4 負載特性的觀察a) 保持信號源頻率和幅度不變，將負載分別接至RL1(120)和RL3(47)，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、和欠壓的三種狀態(tài)的脈沖電流波形。b) 三種狀態(tài)的脈沖電流波形大致如圖所示。RL=120 RL=75 RL=47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。c) 當觀

27、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)射極電阻上的壓降再換算成電流的方法。但電流表接入回路中后，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=10)。最后將測試結果填入表中表1 高頻功放實驗數(shù)據(jù)記錄表RL（）實測數(shù)據(jù)計算結果ICO(A)VL(P-P)(V)VC(V)P

28、S(mW)PL(mW)(%)47751205 集電極調(diào)制特性的觀察a) 將負載置于47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 EC=6V 圖5 EC不同時的脈沖電流波形（RL=39）b) 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

29、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. 如何驗證本電路工作于丙類？七. 附錄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果計算三種負載條件下的效率，并將結果填入表中。電源提供給功放級的總功率：PS=ICOVD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50%以上。45LC電電容反饋三點式振蕩器實驗四 LC電容反饋式三點式振蕩器一、 實驗目的1. 熟悉電容三點式振蕩器（考畢茲電路）、改進型電容三點式振蕩器（克拉潑電路及西勒電路）的電路特點、結構及工作原理。2. 掌握振蕩器靜態(tài)工作點調(diào)整方法。3. 熟悉

30、頻率計、示波器等儀器的使用方法。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 最大值(設晶體管的值為50)。3. 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. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：LC與晶體振蕩器）四、 實驗原理及電路簡介：1. 實驗原理：振蕩器是一種在沒有外來信號的作用下，能自動地將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩能量的裝置。根據(jù)振蕩器的特性，可將振

31、蕩器分為反饋式振蕩器和負阻式振蕩器兩大類，LC振蕩器屬于反饋式振蕩器。工作時它應滿足兩個條件：1) 相位條件：反饋信號必須與輸入信號同相，以保證電路是正反饋電路，即電路的總相移=k+F=n3600。2) 振幅條件：反饋信號的振幅應大于或等于輸入信號的振幅，即F1，式中為放大倍數(shù)，F(xiàn) 為反饋系數(shù)。當振蕩器接通電源后，電路中存在著各種電的擾動（如熱噪聲、晶體管電流的突變等），它們就是振蕩器起振的初始激勵。經(jīng)過電路放大和正反饋的作用，它們的幅度會得到不斷的加強。同時，由于電路中LC諧振回路的選頻作用，只有等于其諧振頻率的電壓分量滿足振蕩條件，最終形成了單一頻率的振蕩信號。2. 電路特點：圖1為實驗電

32、路，V1001及周邊元件構成了電容反饋振蕩電路及石英晶體振蕩電路。V1002構成射極輸出器。S1001、S1002、S1003、J1001分別連接在不同位置時，就可分別構成考畢茲、克拉潑和西勒三種不同的LC振蕩器以及石英晶體振蕩器。3. 思路提示：圖二給出了幾種振蕩電路的交流等效電路圖。圖二(a)是考畢茲電路，是電容三點式振蕩電路的基本形式， 可以看出晶體管的輸出、輸入電容分別與回路電容C1、C2相并聯(lián)（為敘述方便，圖中C1001、C1002等均以C1、 (a) 考畢茲電路 (b)克拉潑電路 (c)西勒電路 (d)皮爾斯電路 圖二 幾種振蕩電路計入Co、Ci時的交流等效電路C2表示，其余類推）

33、，當工作環(huán)境改變時，就會影響振蕩頻率及其穩(wěn)定性。加大C1、C2的容值可以減弱由于Co、Ci的變化對振蕩頻率的影響，但在頻率較高時，過分增加C1、C2，必然減小L的值（以維持震蕩頻率不變），從而導致回路Q值下降，振蕩幅度下降，甚至停振。圖二(b)為克拉潑電路，回路電容1/C=1/C3+1/(C2+Ci)+1/(C1+Co)，因C3C1、C3C2，1/C1/C3， 即CC3， 故： 回路電容主要取決于C3，從而使晶體管極間電容的影響降低。但應注意的是：C3改變，接入系數(shù)改變，等效到輸出端的負載電阻RL也將隨之改變，放大器的增益也會將發(fā)生改變，即C3RL 增益，有可能因環(huán)路增益不足而停振。圖二(c)

34、為西勒電路，同樣有C3C1、C3C2，故CC3+C4，振蕩頻率為： 而接入系數(shù)為： 由于C4的接入并不影響接入系數(shù)，故對增益影響較小，這樣不僅使電路的頻率穩(wěn)定性提高了，而且使得頻率覆蓋范圍擴大。圖二(d)所示的是并聯(lián)晶體振蕩器（皮爾斯電路），該電路的振蕩頻率近似為晶體的標稱頻率，C5可以減小晶體管與晶體之間的耦合作用。五、 實驗內(nèi)容與方法：1. 實驗內(nèi)容：1) 分析電路結構，正確連接電路，使電路分別構成三種不同的振蕩電路。2) 研究反饋大小及工作點對考畢茲電路振蕩頻率、幅度及波形的影響。3) 研究克拉潑電路中電容C1003-1、C 1003-2、C1003-3對振蕩頻率及幅度的影響。4) 研究

35、西勒電路中電容C1004對振蕩頻率及幅度的影響。2. 實驗方法：1) 考畢茲電路：a) 利用跳線端子將實驗電路連接成考畢茲電路。S1001 開路S1002 按需要接入C1002的值S1003 接C1003-4(1000P)S1004 開路b) 調(diào)整靜態(tài)工作點，使Ue分別為1V、1.5V、2V時，測量C1=200pf、C1002=1000pf的幅度、頻率及波形。c) 固定Ue=1V，C1=200pf，改變C1002的值，測量幅度、頻率計波形。2) 克拉潑電路：a) 利用跳線端子將實驗電路連接成克拉潑電路。S1001 開路S1002 接入C1002-3=1000pfS1003 按需要接入C1003

36、的值S1004 開路b) 固定Ue=1.5V，C1001=200pf，C1002-3=1000pf，改變C1003的數(shù)值測量幅度、頻率及波形。3) 西勒電路：a) 利用跳線端子將實驗電路連接成西勒電路。S1001 開路S1002 C1002-3(1000pf)S1003 C1003-2(62pf)S1004 按需要接入C1004的值b) 固定Ue=2V，C1001=200pf，C1002-3=1000pf，改變C1004的數(shù)值測量幅度、頻率及波形。c) 求出西勒電路的頻率覆蓋系數(shù)。六、 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

37、數(shù)據(jù)，分析實驗結果。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.說明本振蕩電路有什么特點。石英晶體振蕩器實驗五 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 在電路結構及應用方面的區(qū)別。三、 實驗儀器設備1. 雙蹤示波器2. 頻率計3. 萬用表4. TPE-GP4高頻

38、綜合實驗箱（LC與晶體振蕩器部分）四、 實驗原理及電路簡介由于石英晶體具有正、反壓電效應，因此可以做成諧振器使用。與一般諧振回路相比，石英晶體諧振器有以下特點：回路的標準性高，受外界影響小；接入系數(shù) 。故而石英晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度較高，可達10-4量級以上。晶體振蕩器可以分為兩大類：并聯(lián)型晶體振蕩器和串聯(lián)型晶體振蕩器。在并聯(lián)型晶體振蕩器中，晶體起等效電感的作用；在串聯(lián)型晶體振蕩器中，晶體起選頻短路線的作用。1. 并聯(lián)型晶體振蕩器：圖1所示為并聯(lián)型晶體振蕩器（皮爾斯振蕩器）的交流等效電路圖，當振蕩頻率在晶體的串聯(lián)諧振頻率與并聯(lián)諧振頻率之間時晶體呈感性，滿足三點式振蕩器的組成原則，故可以振蕩。其

39、振蕩頻率近似為晶體的標稱頻率，電路中與晶體串聯(lián)的小電容可減小晶體管與晶體之間的耦合作用，同時，調(diào)整該電容可以微調(diào)振蕩頻率。2. 串聯(lián)型晶體振蕩器圖2所示為串聯(lián)型晶體振蕩器的交流等效電路圖，晶體串聯(lián)在反饋之路中，當諧振頻率等于晶體的振蕩頻率時，晶體相當于短路，從而構成反饋式振蕩器電路。3. 實際電路簡介：實際電路圖見上節(jié)實驗指導書中的圖1，利用跳線端子J1001可以方便的切換為皮爾斯電路。五、 實驗內(nèi)容及步驟1. 短接跳線端子J1001，S1001、S1003和S1004開路，S1002作適當連接。2. 調(diào)整Rp1001和Rp1002，使輸出幅度最大且失真最小。3. 比較S1002在三種不同位置

40、時的波形與幅值。4. 測量頻率穩(wěn)定度：將S1002置于S1002-2的位置，使C1002-2(510pf)接入電路，電源接通5分鐘后在P1001處用頻率計測試頻率，以后每隔5分鐘測量一次，共測7次，記錄測試數(shù)據(jù)。計算相對頻率穩(wěn)定度： 式中f0 是標準頻率（10.7MHz），f 是實際測試頻率將實驗結果與LC振蕩器相比較。六、 實驗報告要求1. 整理實驗數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)圖2所示的串聯(lián)型晶體振蕩器交流等效等效電路，繪出實際完整電路圖。 低電平振幅調(diào)制器實驗實驗六 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

41、入信號的關系。2. 掌握測量調(diào)幅系數(shù)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. SP1461型高頻信號發(fā)生器。3. 萬用表。4. TPE-GP4高頻綜合實驗箱（實驗區(qū)域：乘法器調(diào)幅電路） 四、 實驗電路說明圖 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

42、幅成正比。通常稱高頻信號為載波 5-1 1496芯片內(nèi)部電路圖信號，低頻信號為調(diào)制信號，調(diào)幅器即為 產(chǎn)生調(diào)幅信號的裝置。 本實驗采用集成模擬乘法器1496來構成調(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

43、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集成電路構成的調(diào)幅器電路圖如圖5-2所示，圖中RP5002用來調(diào)節(jié)引出腳、之間的平衡，RP5001用來調(diào)節(jié)、腳之間的平衡，三極管V5001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構成的調(diào)幅器1. 直流調(diào)制特性的測量1) 載波輸入端平衡調(diào)節(jié)：在調(diào)制信號輸入端P5002加入峰值為100mv，頻率為1KHz的正弦信號，調(diào)節(jié)Rp5001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P5001加峰值為10mv，頻率為100KHz的正弦信號，用萬用表測量A

44、、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RP5002由一端調(diào)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(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）K2. 實現(xiàn)全載波調(diào)幅1) 調(diào)節(jié)RP5002使VAB=0.1V，載波信號仍為VC(t)=10sin210.7106t(mV)，將低頻信號Vs(t)=VSsin2103t(mV)加至調(diào)制器輸入端P5002，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) 載波信號VC(t)不變，將調(diào)制信號改為VS(t)=10

45、0sin2103t(mV)調(diào)節(jié)RP5002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。3) 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)RP5002使調(diào)制端平衡，并在載波信號輸入端IN1加VC(t)=10Sin2105t(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)=100sin2103t(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(diào)波

46、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)RP5001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RP5001后的輸出波形，分析其現(xiàn)象。高電平振幅調(diào)制器實驗實驗七 高電平振幅

47、調(diào)制器（集電極調(diào)幅）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. TPE-GP4高頻綜合實驗箱實驗區(qū)域：高頻功放（調(diào)幅）及發(fā)射電路、LC與晶體振蕩器、函數(shù)波發(fā)生器等部分3. 萬用表四、 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

48、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=E

49、c+u= Ec+UmCOSt= Ec(1+ maCOSt) 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按照實驗三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J300

50、3的短路環(huán)跳接在2、3端，接通69V可調(diào)電源，調(diào)整RP3，使電源電壓為6V。3用短路環(huán)將J3002的1、2端和3、4端分別短接，使低頻調(diào)制信號（f=1KHz）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=1KHz，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)，本實驗是如何保證工作在過壓狀態(tài)的？2. 設計一基極調(diào)幅器