電路CAD實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)一LC與晶體振蕩器電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電容三點(diǎn)式振蕩器和晶體振蕩器的基本電路及其工作原理。2、比較靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)，了解工作點(diǎn)對(duì)振蕩波形的影響。3、測量振蕩器的反饋系數(shù)、波段復(fù)蓋系數(shù)、頻率穩(wěn)定度等參數(shù)。4、比較LC與晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。二、 實(shí)驗(yàn)元器件、儀器、儀表THKGP系列高頻電子實(shí)驗(yàn)1臺(tái)；雙蹤示波器：20~40MHz；頻率計(jì)：10MHz；萬用表：1只；電容： 510p：1顆；lOOOp：2顆；2200p—顆；三、 實(shí)驗(yàn)原理與參考電路三點(diǎn)式振蕩器包括電感三點(diǎn)式振蕩器（哈脫萊振蕩器）和電容三點(diǎn)式振蕩器（考畢茲振蕩器），其交流等效電路如圖2-1。bl/cCXce(1—1 II If+vf--Vo-Xcb圖乙1三點(diǎn)式振蕩器1.起振條件（1）相位平衡條件：X和X必需為同性質(zhì)的電抗，X必需為異性質(zhì)的電抗。

cebecb（2）幅度起振條件：

式中：g 晶體管的跨導(dǎo)；mn 接入系數(shù)；g——晶體管的等效負(fù)載電導(dǎo)；Lg——晶體管的等效輸入、輸出電導(dǎo)；en一般在0.1-0.5之間取值。2．電容三點(diǎn)式振蕩器（1）電容反饋三點(diǎn)式電路——考畢茲振蕩器圖2-2是基本的三點(diǎn)式電路，其缺點(diǎn)是晶體管的輸入電容C和輸出電容Co對(duì)頻率穩(wěn)定i度的影響較大，且頻率不可調(diào)。2）串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)式電路——克拉潑振蕩器電路如圖2-3所示，其特點(diǎn)是在L支路中串入一個(gè)可調(diào)的小電容C，并加大C和C的3 1 2容量，振蕩頻率主要由C和L決定。C和C主要起電容分壓反饋?zhàn)饔?，從而大大減小3了C和C對(duì)頻率穩(wěn)定度的影響，12且使頻率可調(diào)。（3）并聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點(diǎn)式電路——西勒振蕩器12且使頻率可調(diào)。電路如圖2-4所示，它是在串聯(lián)改進(jìn)型的基礎(chǔ)上，在L兩端并聯(lián)一個(gè)小電容C，調(diào)節(jié)C1 4 4可改變振蕩頻率。西勒電路的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步提高電路的穩(wěn)定性，振蕩頻率可以做得較高，該電路在短波、超短波通信機(jī)、電視接收機(jī)等高頻設(shè)備中得到非常廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)箱所提供的LC振蕩器就是西勒振蕩器。3．晶體振蕩器開啟實(shí)驗(yàn)箱，在實(shí)驗(yàn)板上找到與本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的單元電路，并對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理圖，認(rèn)清各個(gè)元器件的位置與作用。電阻R-R為三極管BG提供直流偏置工作點(diǎn)，電感L既為集電極提供直流通路，又可開啟實(shí)驗(yàn)箱，在實(shí)驗(yàn)板上找到與本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的單元電路，并對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理圖，認(rèn)清各個(gè)元器件的位置與作用。電阻R-R為三極管BG提供直流偏置工作點(diǎn)，電感L既為集電極提供直流通路，又可101106101101防止交流輸出對(duì)地短路，在電阻R上可生成交、直流負(fù)反饋，以穩(wěn)定交、直流工作點(diǎn)。用105“短路帽”短接切換開關(guān)K、K、K的1和2接點(diǎn)（以后簡稱“短接KX-X”）便成101102103xxx為LC西勒振蕩電路，改變C可改變反饋系數(shù)，短接K、K、K2-3,并去除電容C后，107 101 102 103 107便成為晶體振蕩電路，電容C起耦合作用，R為阻尼電阻，用于降低晶體等效電感的Q106111值，以改善振蕩波形。在調(diào)整LC振蕩電路靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)短接電感L（即短接K2-3）。102104三極管BG等組成射極跟隨電路，提供低阻抗輸出。本實(shí)驗(yàn)中LC振蕩器的輸出頻率約為1021.5MHz,晶體振蕩器的輸出頻率為6MHz,調(diào)節(jié)電阻R，可調(diào)節(jié)輸出的幅度。110經(jīng)過以上的分析后，可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作。接通交流電源，然后按下實(shí)驗(yàn)板上的+12V總電源開關(guān)K和實(shí)驗(yàn)單元的電源開關(guān)K，電源指示發(fā)光二極管D和D點(diǎn)亮。11004101調(diào)整和測量西勒振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)，并比較振蕩器射極直流電壓Ue、Ueq）和直流電流（Ie、Ieq）：（1） 組成LC西勒振蕩器：短接K1-2、K1-2、K1-2、K1-2，并101 102 103 104在C處插入1000P的電容器，這樣就組成了與圖1-4完全相同的LC西勒振蕩器電路。用107示波器（探頭衰減10）在測試點(diǎn)TP觀測LC振蕩器的輸出波形，再用頻率計(jì)測量其輸出頻率。102（2）調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)：短接K2-3（即短接電感L），使振蕩器停振，并測量三極管BG104 102 101的發(fā)射極電壓U；然后調(diào)整電阻R的值，使U=0.5V,并計(jì)算出電流I（=0.5V/1K=0.5mA）。eq 101 eq eq（3） 量發(fā)射極電壓和電流：短接K1-2，使西勒振蕩器恢復(fù)工作，測量BG的發(fā)射極電壓104 102U和I。ee（4） 調(diào)整振蕩器的輸出：改變電容C和電阻R值，使LC振蕩器的輸出頻率f為1.5MHz,1101100輸出幅度V為1.5V。Lo P-P觀察反饋系數(shù)F對(duì)振蕩電壓的影響：由原理可知反饋系數(shù)K=C/C。按下表改變電容C的值，在TP處測量振蕩器的輸fu106 107 107 102出幅度V（保持U=0.5V）,記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并繪制V=f（C）曲線。r± eC…(pf)q50010001500 L 120002500VL(p-p)1.851.601.451.301.00測量振蕩電壓VL與振蕩頻率f之間的關(guān)系曲線，計(jì)算振蕩器波段復(fù)蓋系數(shù)fmax/fmin：選擇測試點(diǎn)TP，改變C值，測量V隨f的變化規(guī)律，并找出振蕩器的最高頻率f102 110 L max和最低頻率f133513851435148515351554f133513851435148515351554ff(MHZ)觀察振蕩器直流工作點(diǎn)Ieq對(duì)振蕩電壓VL的影響：保持C=1000p，f=1.5MHz不變，然后按以上調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法改變I，并測量107 o eq相應(yīng)的V，且把數(shù)據(jù)記入下表。L比較兩類振蕩器的頻率穩(wěn)定度：I(mA)0.250.300.350.400.450.500.55eqV(p-p)1.11.351.551.751.952.152.25(1)LC振蕩器TOC\o"1-5"\h\z保持C=1000p,U=0.5V,f=1.5MHz不變，分別測量f在TP處和f在TP處的頻107 eq 0 1 101 2 102率,觀察有何變化？(2)晶體振蕩器短接K、K、K2-3，并去除電容C，再觀測TP處的振蕩波形，記錄幅度V和頻101 102 103 107 102 L率f之值。0波形：(正弦波)幅度V=(1.4V)頻率f=(5.9993MHz )。L P-P 0然后將測試點(diǎn)移至TP處，測得頻率f=(5.9992MHz )。1011根據(jù)以上的測量結(jié)果，試比較兩種振蕩器頻率的穩(wěn)定度△￡/f:0模擬乘法器調(diào)幅(AM、DSB)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握用集成模擬乘法器實(shí)現(xiàn)全載波調(diào)幅和抑止載波雙邊帶調(diào)幅方法。2、 研究已調(diào)波與調(diào)制信號(hào)以及載波信號(hào)的關(guān)系。3、 掌握調(diào)幅系數(shù)的測量與計(jì)算方法。4、 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅波形。5、 了解模擬乘法器(MC1496)的工作原理，掌握調(diào)整與測量其特性參數(shù)的方法。6、 掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅與檢波電路的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)幅與檢波原理簡述：調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號(hào)去控制高頻振蕩(載波)的幅度，使高頻振蕩的振幅按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化；而檢波則是從調(diào)幅波中取出低頻信號(hào)。

本實(shí)驗(yàn)中載波是465KHZ高頻信號(hào)，10KHZ的低頻信號(hào)為調(diào)制信號(hào)。集成四象限模擬乘法器MC1496簡介:本器件的典型應(yīng)用包括乘、除、平方、開方、倍頻、調(diào)制、混頻、檢波、鑒相、鑒頻動(dòng)態(tài)增益控制等。它有兩個(gè)輸入端VX、VY和一個(gè)輸出端V0。一個(gè)理想乘法器的輸出為VO=KVXVY，而實(shí)際上輸出存在著各種誤差，其輸出的關(guān)系為：VO=K(VX+VXOS)(VY+VYOS)+VZOX。為了得到好的精度，必須消除VXOS、VYOS與VZOX三項(xiàng)失調(diào)電壓。集成模擬乘法器MC1496是目前常用的平衡調(diào)制/解調(diào)器，內(nèi)部電路含有8個(gè)有源晶體管。MC1496的內(nèi)部原理圖和管腳功能如下圖所示：SIG+[ZGADJSIG+[ZGADJ叵gadJTSIG-叵BIAS叵out+~6~nc[7I百V-衛(wèi)|nc百OUT-T^nc兩CAR-20NCT|car+MC1496各引腳功能如下：1）、SIG+信號(hào)輸入正端2）、GADJ增益調(diào)節(jié)端3）、GADJ增益調(diào)節(jié)端4）、SIG-信號(hào)輸入負(fù)端5）、BIAS偏置端6）、OUT+正電流輸出端7）、NC空腳8）CAR+載波信號(hào)輸入正端9）、NC空腳10）CAR-載波信號(hào)輸入負(fù)端11）、NC空腳12）、OUT-負(fù)電流輸出端13）、NC空腳14）、V-負(fù)電源實(shí)驗(yàn)電路說明用MC1496集成電路構(gòu)成的調(diào)幅器電路如下圖所示。

J5';:..SSBJ5';:..SSB圖中W1用來調(diào)節(jié)引出腳1、4之間的平衡，器件采用雙電源方式供電(+12V,-8V),所以5腳偏置電阻R15接地。電阻R1、R2、R4、R5、R6為器件提供靜態(tài)偏置電壓，保證器件內(nèi)部的各個(gè)晶體管工作在放大狀態(tài)。載波信號(hào)加在V1－V4的輸入端，即引腳&10之間；載波信號(hào)Vc經(jīng)高頻耦合電容C1從10腳輸入，C2為高頻旁路電容，使8腳交流接地。調(diào)制信號(hào)加在差動(dòng)放大器V5、V6的輸入端，即引腳1、4之間，調(diào)制信號(hào)VQ經(jīng)低頻偶合電容E1從1腳輸入。2、3腳外接1KQ電阻，以擴(kuò)大調(diào)制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍。當(dāng)電阻增大，線性范圍增大，但乘法器的增益隨之減小。已調(diào)制信號(hào)取自雙差動(dòng)放大器的兩集電極(即引出腳6、12之間)輸出。三、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備高頻電子線路綜合實(shí)驗(yàn)箱；高頻信號(hào)發(fā)生器；雙蹤示波器；萬用表。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)測：使調(diào)制信號(hào)VQ=0,載波VC=0,調(diào)節(jié)W1使各引腳偏置電壓接近下列參考值：管腳1234567891011121314電壓V0-0.74-0.740-7.168.705.9305.9308.70-8.2R11、R12、R13、R14與電位器W1組成平衡調(diào)節(jié)電路，改變W1可以使乘法器實(shí)現(xiàn)抑止載波的振幅調(diào)制或有載波的振幅調(diào)制。為了使MCI496各管腳的電壓接近上表，只需要調(diào)節(jié)W1使1、4腳的電壓差接近0V即可，方法是用萬用表表筆分別接1、4腳，使得萬用表讀數(shù)接近于0V。2、抑止載波振幅調(diào)制：J1端輸入載波信號(hào)VC(t),其頻率fC=465KHz，峰一峰值VCP—P=500mV。J5端輸入調(diào)制信號(hào)VQ(t)，其頻率fQ=10KHz，先使峰一峰值VQp—P=0，調(diào)節(jié)W1，使輸出VO=0(此時(shí)V4=V1)，再逐漸增加VQp—P，則輸出信號(hào)VO(t)的幅度逐漸增大，于TH3測得。最后出現(xiàn)抑止載波的調(diào)幅信號(hào)。V—V3、全載波振幅調(diào)制“=V" +V" ，J1端輸入載波信號(hào)mmax mminVc(t),fc=465KHz,VCP—P=500mV，調(diào)節(jié)平衡電位器W1，使輸出信號(hào)VO(t)中有載波輸出(此時(shí)V1與V4不相等)。再從J5端輸入調(diào)制信號(hào)，其fQ=10KHz，當(dāng)VQP—P由零逐漸增大時(shí)，則輸出信號(hào)VO(t)的幅度發(fā)生變化，最后出現(xiàn)有載波調(diào)幅信號(hào)的波形，如下圖所示，記下AM波對(duì)應(yīng)Vmmax和Vmmin，并計(jì)算調(diào)幅度m。分別得到m=30%;m=50%和m=100%的AM。載波輸入端J8加上與調(diào)幅信號(hào)相同的載波信號(hào)，分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比。以)、加大IvQ，觀察波形變化,比較全載以)、加大IvQ，觀察波形變化,比較全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅的波解調(diào)全載波信號(hào):按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容獲得調(diào)制度分別為30%,50%、100%0%的調(diào)幅波。將它們依次加至形.集成電路法器)構(gòu)成解調(diào)及＞10號(hào)輸入端J11，并在解調(diào)器的解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(hào)：按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至的調(diào)制信號(hào)輸入端J11,觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號(hào)相比較。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1）全載波振幅調(diào)制m30%50%100%Vmmax/mV180240268Vmmin/mV97680波形如下：Qm=30%:m=50%

Qm=100%Qm>100%該波形已過調(diào)幅，這時(shí)調(diào)制信號(hào)振幅過大，即大于載波振幅的一般。2）解調(diào)全載波信號(hào)m30%50%100%>100%解調(diào)前Vp-p/mV7668135235解調(diào)后Vp-p/mV423669210實(shí)驗(yàn)三頻率調(diào)制與解調(diào)電路一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1．了解變?nèi)荻O管調(diào)頻器的電路結(jié)構(gòu)與電路工作原理。2．掌握調(diào)頻器的調(diào)制特性及其測量方法。3．觀察寄生調(diào)幅現(xiàn)象，了解其產(chǎn)生的原因及其消除方法。4．了解第二伴音中頻的性質(zhì)。5．了解集成寬帶放大器工作原理。6．了解斜率鑒頻器的基本原理。二、主要元器件、儀器、儀表THKGP系列高頻電子線路蹤合實(shí)驗(yàn)箱；掃頻儀1臺(tái)；高頻信號(hào)發(fā)生器；1臺(tái)；低頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)；雙蹤示波器1臺(tái)；頻率計(jì)1臺(tái)萬用表1只；短路線：3根。三、實(shí)驗(yàn)原理與參考電路1．變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路變?nèi)荻O管實(shí)際上是一個(gè)電壓控制的可變電容元件。當(dāng)外加反向偏置電壓變化時(shí)，變?nèi)荻O管PN結(jié)的結(jié)電容會(huì)隨之改變，其變化規(guī)律如圖6-1所示。$直接調(diào)頻的基本原理是用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩回路的參數(shù)，使振蕩器的輸出頻率隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調(diào)頻信號(hào)的目的。若載波信號(hào)是由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由振蕩回路的電感和電容元件決定。因而，只要用調(diào)制信號(hào)去控制振蕩回路的電感和電容，就能達(dá)到控制振蕩頻率的目的。制信號(hào)圖&2、直養(yǎng)調(diào)頻示總圖制信號(hào)圖&2、直養(yǎng)調(diào)頻示總圖若在LC振蕩回路上并聯(lián)一個(gè)變?nèi)荻O管，如圖4-2所示，并用調(diào)制信號(hào)電壓來控制變?nèi)荻O管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨調(diào)制信號(hào)的變化而改變，從而實(shí)現(xiàn)了直接調(diào)頻的目的。2．電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器相位鑒頻器的組成方框圖如6-3示。2．電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器相位鑒頻器的組成方框圖如6-3示。圖中的線性移相網(wǎng)絡(luò)就是頻一相變換網(wǎng)絡(luò)，它將輸入調(diào)頻信號(hào)ul的瞬時(shí)頻率變化轉(zhuǎn)換為相位變化的信號(hào)u2,然后與原輸入的調(diào)頻信號(hào)一起加到相位檢波器，檢出反映頻率變化的相位變化，從而實(shí)現(xiàn)了鑒頻的目的。圖6-4的耦合回路相位鑒頻器是常用的一種鑒頻器。這種鑒頻器的相位檢波器部分是由兩個(gè)包絡(luò)檢波器組成，線性移相網(wǎng)絡(luò)采用耦合回路。為了擴(kuò)大線性鑒頻的范圍，這種相位鑒頻器通常都接成平衡和差動(dòng)輸出。圖6-5(a)是電容耦合的雙調(diào)諧回路相位鑒頻器的電路原理圖，它是由調(diào)頻一調(diào)相變換器和相位檢波器兩部分所組成。調(diào)頻—調(diào)相變換器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容耦合雙調(diào)諧回路諧振放大器，耦合回路初級(jí)信號(hào)通過電容Cc耦合到次級(jí)線圈的中心抽頭上，LC為初級(jí)調(diào)諧回路，LC為次級(jí)ll 22調(diào)諧回路，初、次級(jí)回路均調(diào)諧在輸入調(diào)頻波的中心頻率fc上，二極管D、D和電阻R、R分l2 l2別構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的包絡(luò)檢波器。鑒頻器輸出電壓u由C兩端取出，C對(duì)高頻短路而對(duì)低頻開路，55再考慮到L2、C2對(duì)低頻分量的短路作用，因而鑒頻器的輸出電壓u等于兩個(gè)檢波器負(fù)載電阻上o電壓的變化之差。電阻R對(duì)輸入信號(hào)頻率呈現(xiàn)高阻抗，并為二極管提供直流通路。圖(a)中初次級(jí)回路之間僅通過Cp與Cm進(jìn)行耦合，只要改變Cp和Cm的大小就可調(diào)節(jié)耦合的松緊程度。由于Cp的容量遠(yuǎn)大于Cm，Cp對(duì)高頻可視為短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效電路如圖6-5(b)所示。初級(jí)電壓ul經(jīng)C耦合，在次級(jí)回路產(chǎn)生電壓u，經(jīng)L中心抽頭分成兩個(gè)相m 2 2等的電壓221u。由圖可見，加到兩個(gè)二極管上的信號(hào)電壓分別為：u=2121u+u和u=2121uu，Dl D2隨著輸入信號(hào)頻率的變化。u和u之間的相位也發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使它們的合成電壓發(fā)生l2變化，由此可將調(diào)頻波變成調(diào)幅—調(diào)頻波，最后由包絡(luò)檢波器檢出調(diào)制信號(hào)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟在實(shí)驗(yàn)箱上找到本次實(shí)驗(yàn)所用的單元電路，然后按實(shí)驗(yàn)一的步驟接通實(shí)驗(yàn)箱的電源，并按下+12V總電源開關(guān)K,-12V總電源開關(guān)K,函數(shù)信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)單元的電源開關(guān)K和本單元13700電源開關(guān)K，相對(duì)應(yīng)的三個(gè)紅色發(fā)光二極管和三個(gè)綠色二極管點(diǎn)亮。4001．振蕩器輸出的調(diào)整將切換開關(guān)K的1-2接點(diǎn)短接，調(diào)整電位器W使變?nèi)荻O管D的負(fù)極對(duì)地電壓為+2V，401401并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。調(diào)整線圈L的磁芯和可調(diào)電阻R，使R兩端電壓為1.7±0.05V404 407(用直流電壓表測量)，使振蕩器的輸出頻率為6.5±0.02MHz。調(diào)整電位器W，使輸出振蕩幅度為1.6V。402P-P2．變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測量輸入端J無信號(hào)輸入時(shí)，改變變?nèi)荻O管的直流偏置電壓，使反偏電壓Ed在0~5.5V范圍內(nèi)變401化，分兩種情況測量輸出頻率，并填入下表。Ed(v)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.5fMHz0 1不并C“6.186.276.366.446.516.606.696.796.866.906.93并C -404 16.136.366.536.666.786.917.077.217.287.327.363．相位鑒頻器鑒頻特性的測試相位鑒頻器的調(diào)整掃頻輸出探頭接TP，掃頻輸出衰減30db,Y輸入用開路探頭接TP，404Y衰減10(20db))Y增幅最大，掃頻寬度控制在0.5格/MHz左右，使用內(nèi)頻標(biāo)觀察和調(diào)整6.5MHz鑒頻S曲線，可調(diào)器件為L，T，C，C，C五個(gè)元件。其主要