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高頻電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院目錄實驗一 小信號調(diào)諧放大電路2實驗二 LC與晶體振蕩器電路5實驗三 非線性波形變換電路11實驗四 集成乘法器混頻電路16實驗五 幅度調(diào)制與解調(diào)電路21實驗六 頻率調(diào)制與解調(diào)電路25- 32 -實驗一 小信號調(diào)諧放大電路一、實驗?zāi)康?熟悉THKGP高頻電子線路綜合實驗箱、示波器、掃頻儀、頻率計、高頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、萬用表的使用；2了解諧振回路的幅頻特性分析通頻帶與選擇性。3了解信號源內(nèi)阻及負(fù)載對諧振回路的影響，并掌握頻帶的展寬。二、預(yù)習(xí)要求實驗前，預(yù)習(xí)第一章：基礎(chǔ)知識；第二章：高頻小信號放大電路； 三、實驗原理與參考電路高頻小信號放大器電路是構(gòu)成無線電設(shè)備的主要電路，它的作用是放大信道中的高頻小信號。為使放大信號不失真，放大器必須工作在線性范圍內(nèi)，例如無線電接收機(jī)中的高放電路，都是典型的高頻窄帶小信號放大電路。窄帶放大電路中,被放大信號的頻帶寬度小于或遠(yuǎn)小于它的中心頻率。如在調(diào)幅接收機(jī)的中放電路中，帶寬為9KHz，中心頻率為465KHz，相對帶寬f/f0約為百分之幾。因此，高頻小信號放大電路的基本類型是選頻放大電路，選頻放大電路以選頻器作為線性放大器的負(fù)載，或作為放大器與負(fù)載之間的匹配器。它主要由放大器與選頻回路兩部分構(gòu)成。用于放大的有源器件可以是半導(dǎo)體三極管，也可以是場效應(yīng)管，電子管或者是集成運算放大器。用于調(diào)諧的選頻器件可以是LC諧振回路，也可以是晶體濾波器，陶瓷濾波器，LC集中濾波器，聲表面波濾波器等。本實驗用三極管作為放大器件，LC諧振回路作為選頻器。在分析時，主要用如下參數(shù)衡量電路的技術(shù)指標(biāo)：中心頻率、增益、噪聲系數(shù)、靈敏度、通頻帶與選擇性。單調(diào)諧放大電路一般采用LC回路作為選頻器的放大電路，它只有一個LC回路，調(diào)諧在一個頻率上，并通過變壓器耦合輸出，圖1-1為該電路原理圖。 圖1-1、單調(diào)諧放大電路四、實驗內(nèi)容 首先在實驗箱上找到本次實驗所用到的單元電路，然后接通實驗箱電源，并按下+12V總電源開關(guān)K1，以及本實驗單元電源開關(guān)K1100。1單調(diào)諧放大器增益和帶寬的測試。將掃頻儀的輸出探頭接到電路的輸入端（J1101），掃頻儀的檢波探頭接到電路的輸出端（TP1102），然后在放大器的射極和調(diào)諧回路中分別接入不同阻值的電阻，并通過調(diào)節(jié)調(diào)諧回路的磁芯（T1101），使波形的頂峰出現(xiàn)在頻率為6.5MHz處，分別測量單調(diào)諧放大器的增值與帶寬，并記錄之。2單調(diào)諧放大器對應(yīng)于不同頻率信號的增益的測試分別輸入頻率為6.5MHz、5.5MHz、4.5MHz的幅度相同的信號，通過示波器觀察對應(yīng)的信號幅度，求出相應(yīng)增益，并記錄之。五、實驗報告要求根據(jù)實驗結(jié)果，繪制單調(diào)諧放大電路在不同參數(shù)下的頻響曲線，并求出相應(yīng)的增益和帶寬，并作分析。六、思考題 1試分析單調(diào)諧放大回路的發(fā)射極電阻Re和諧振回路的阻尼電阻RL對放大器的增益、帶寬和中心頻率各有何影響？2為什么發(fā)射極電阻Re對增益、帶寬和中心頻率的影響不及阻尼RL大？七、注意事項1本實驗箱提供了本課程所有的實驗項目，每次實驗通常只做其中某一個單元電路的實驗，因此不要隨意操作與本次實驗無關(guān)的單元電路。2用“短路帽”換接電路時，動作要輕巧，更不能丟失“短路帽”，以免影響后續(xù)實驗的正常進(jìn)行。3在打開的實驗箱箱蓋上不可堆放重物，以免損壞機(jī)動性箱的零部件。4實驗完畢時必須按開啟電源的逆順序逐級切換相應(yīng)的電源開關(guān)。5在調(diào)節(jié)諧振回路的磁芯時，要用小型無磁性的起子，緩慢進(jìn)行調(diào)節(jié)，用力不可過大，以免損壞磁芯。八、實驗元器件、儀器、儀表 THKGP高頻電子線路綜合實驗箱； 掃頻儀； 高頻信號發(fā)生器；雙蹤示波器。小信號調(diào)諧實驗原理圖實驗二 LC與晶體振蕩器電路一、實驗?zāi)康?1、了解電容三點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)工作點和動態(tài)工作點，了解工作點對振蕩波形的影響。 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、預(yù)習(xí)要求 實驗前，預(yù)習(xí)教材第四章：正弦波振蕩器； 三、實驗原理與參考電路三點式振蕩器包括電感三點式振蕩器（哈脫萊振蕩器）和電容三點式振蕩器（考畢茲振蕩器），其交流等效電路如圖2-1。圖2-1三點式振蕩器1起振條件（1）相位平衡條件：Xce和Xbe必需為同性質(zhì)的電抗，Xcb必需為異性質(zhì)的電抗。（2）幅度起振條件： 式中：gm晶體管的跨導(dǎo)； n接入系數(shù)； g L 晶體管的等效負(fù)載電導(dǎo)； g e 晶體管的等效輸入、輸出電導(dǎo)； n一般在0.10.5之間取值。2電容三點式振蕩器 （1）電容反饋三點式電路考畢茲振蕩器圖2-2是基本的三點式電路，其缺點是晶體管的輸入電容Ci和輸出電容Co對頻率穩(wěn)定度的影響較大，且頻率不可調(diào)。（a）、考畢茲振蕩器 （b）、交流等效電路圖2-2、考畢茲振蕩器 （2）串聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點式電路克拉潑振蕩器電路如圖2-3所示，其特點是在L支路中串入一個可調(diào)的小電容C3，并加大C1和C2的容量，振蕩頻率主要由 C3和L決定。C1和C2主要起電容分壓反饋作用，從而大大減小了Ci和Co對頻率穩(wěn)定度的影響，且使頻率可調(diào)。 （a）、克拉潑振蕩器 （b）、交流等效電路圖2-3、克拉潑振蕩器 （3）并聯(lián)改進(jìn)型電容反饋三點式電路西勒振蕩器電路如圖2-4所示，它是在串聯(lián)改進(jìn)型的基礎(chǔ)上，在L1兩端并聯(lián)一個小電容C4，調(diào)節(jié)C4可改變振蕩頻率。西勒電路的優(yōu)點是進(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。本實驗箱所提供的LC振蕩器就是西勒振蕩器。（a）、西勒振蕩器 （b）、交流等效電路圖2-4、西勒振蕩器3晶體振蕩器本實驗箱提供的晶體振蕩器電路為并聯(lián)晶振b-c型電路，又稱皮爾斯電路，其交流等效電路如圖2-5所示。圖2-5皮爾斯振蕩器四、實驗內(nèi)容開啟實驗箱，在實驗板上找到與本次實驗內(nèi)容相關(guān)的單元電路，并對照實驗原理圖，認(rèn)清各個元器件的位置與作用。 電阻R101R106為三極管BG101提供直流偏置工作點，電感L101既為集電極提供直流通路，又可防止交流輸出對地短路，在電阻R105上可生成交、直流負(fù)反饋，以穩(wěn)定交、直流工作點。用“短路帽”短接切換開關(guān)K101、K102、K103的1和2接點（以后簡稱“短接Kxxx -”）便成為LC西勒振蕩電路，改變C107可改變反饋系數(shù)，短接 K101、K102、K103 2-3，并去除電容C107后，便成為晶體振蕩電路，電容C106起耦合作用，R111為阻尼電阻，用于降低晶體等效電感的Q值，以改善振蕩波形。在調(diào)整 LC振蕩電路靜態(tài)工作點時，應(yīng)短接電感L102（即短接K104 2-3）。三極管BG102等組成射極跟隨電路，提供低阻抗輸出。本實驗中LC振蕩器的輸出頻率約為1.5MHz，晶體振蕩器的輸出頻率為6MHz，調(diào)節(jié)電阻R110，可調(diào)節(jié)輸出的幅度。經(jīng)過以上的分析后，可進(jìn)入實驗操作。接通交流電源，然后按下實驗板上的+12V總電源開關(guān)K1和實驗單元的電源開關(guān)K100，電源指示發(fā)光二極管D4和D101點亮。1調(diào)整和測量西勒振蕩器的靜態(tài)工作點，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K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2，并在C107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。用示波器(探頭衰減10)在測試點TP102觀測LC振蕩器的輸出波形，再用頻率計測量其輸出頻率。（2）調(diào)整靜態(tài)工作點：短接K104 2-3（即短接電感L102），使振蕩器停振，并測量三極管BG101的發(fā)射極電壓Ueq；然后調(diào)整電阻R101的值，使Ueq=0.5V，并計算出電流Ieq（=0.5V/1K=0.5mA）。（3）量發(fā)射極電壓和電流：短接K104 1-2，使西勒振蕩器恢復(fù)工作，測量BG102的發(fā)射極電壓Ue和Ie。（4）調(diào)整振蕩器的輸出：改變電容C110和電阻R110值，使LC振蕩器的輸出頻率f0為1.5MHz，輸出幅度VLo為1.5VP-P。2觀察反饋系數(shù)F對振蕩電壓的影響： 由原理可知反饋系數(shù)Kfu=C106/C107。按下表改變電容C107的值，在TP102處測量振蕩器的輸出幅度VL（保持Ueq=0.5V），記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并繪制VL=f（C）曲線。C107(pf)5001000150020002500VL(p-p)3測量振蕩電壓VL與振蕩頻率f之間的關(guān)系曲線，計算振蕩器波段復(fù)蓋系數(shù)f max/ f min： 選擇測試點TP102，改變C110值，測量VL隨f的變化規(guī)律，并找出振蕩器的最高頻率fmax和最低頻率fmin 。f (KHz)VL(p-p)f max = 和fmin= ，f max/ f min= 4觀察振蕩器直流工作點Ieq對振蕩電壓VL的影響：保持C107=1000p， fo=1.5MHz不變，然后按以上調(diào)整靜態(tài)工作點的方法改變Ieq，并測量相應(yīng)的VL，且把數(shù)據(jù)記入下表。Ieq(mA)0.250.300.350.400.450.500.55VL(p-p)5比較兩類振蕩器的頻率穩(wěn)定度：（1）LC振蕩器保持C107=1000p，Ueq=0.5V，f0=1.5MHz不變，分別測量f1在TP101處和f2在TP102處的頻率，觀察有何變化？（2）晶體振蕩器 短接K101、K102、K1032-3，并去除電容C107，再觀測TP102處的振蕩波形，記錄幅度VL和頻率f0之值。波形： 幅度VL = 頻率f0= 。然后將測試點移至TP101處，測得頻率f1 = 。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/ f0 ：五、實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，繪畫出相應(yīng)的曲線。2總結(jié)對兩類振蕩器的認(rèn)識。3實驗的體會與意見等。六、思考題 1靜態(tài)和動態(tài)直流工作點有何區(qū)別？如何測定？2本電路采用何種形式的反饋電路？反饋量的大小對電路有何影響？3試分析C103、L102對晶振電路的影響？ 4射極跟隨電路有何特性？本電路為何采用此電路？七、注意事項1 測量三極管發(fā)射級電壓時，注意不要將萬用表的表頭將其短路；2 電容用完之后，要裝回袋子。 八、實驗元器件、儀器、儀表 THKGP系列高頻電子實驗箱；雙蹤示波器：2040MHz；頻率計：10MHz；萬用表；電容510p：1顆；1000p：2顆；2200p一顆；實驗三 非線性波形變換電路一、實驗?zāi)康?1了解二極管限幅器的組成與工作原理。 2掌握用二極管限幅器實現(xiàn)非線性波形變換的原理與方法。 3熟悉將三角波變換成正弦波的方法。二、預(yù)習(xí)要求實驗前，預(yù)習(xí)教材第五章：頻率變換電路的特點及分析方法；第六章：調(diào)幅、檢波與混頻電路。三、實驗原理與參考電路1二極管函數(shù)電路一個理想的二極管與一個線性電阻串聯(lián)組合后的伏安特性可視為一條折線，如圖3-1所示。若再與一個電源串聯(lián)，組成為二極管限幅器，它生成另一條新的折線，如圖3-2所示。同理，用具有不同電導(dǎo)的二極管支路分別與不同的電源相串聯(lián)，可生成各種不同的折線，如圖3-3所示。如將多條這種電路并聯(lián)組合一起，則可生成一條由多個折點組成的具有特定函數(shù)功能的電路，并可以此來逼近某一特定的曲線，此即為二極管函數(shù)電路，如圖3-4所示。 圖3-1、二極管與電阻串聯(lián) 圖3-2、二極管限幅器圖3-3、不同偏置電壓下的二極管限幅器 圖3-4、二極管函數(shù)電路實例及其伏安特性2實際線路分析圖3-5、二極管正弦函數(shù)變換電路圖3-5所示的電路,是一個由多個限幅器接在運放反饋支路中所構(gòu)成的二極管函數(shù)電路。設(shè)置二極管D1D3和D4D6的偏置電路參數(shù)，使分壓電阻的阻值對應(yīng)相等。在選定適當(dāng)?shù)淖柚岛?，?dāng)輸入一個三角波信號時，兩組二極管將分別在正負(fù)半周的不同電壓下導(dǎo)通，則在電路的輸出端可得到一個逼近于正弦波的折線組合。圖3-6是圖3-5所示電路的輸出折線與輸入三角波1/4周期的對應(yīng)關(guān)系圖。圖3-6、正弦波折線與三角波間的對應(yīng)關(guān)系為使輸出折線逼近于正弦波，在輸入三角波的1/4周期中，選定： 當(dāng)Vim為三角波的峰值時，t1t4對應(yīng)的輸入電壓值分別為：折線各段對應(yīng)的斜率即傳輸系數(shù)的絕對值與電路參數(shù)的關(guān)系是： 而折線轉(zhuǎn)折點電壓與電路參數(shù)的關(guān)系是： 式中VD1、VD2和VD3表示三條支路的二極管在不同的工作電路情況下，導(dǎo)通電壓所出現(xiàn)的明顯差異。 四、實驗內(nèi)容在實驗箱上找到“非線性波形變換”實驗單元后，接通實驗箱電源，然后依次按下+12V總電源開關(guān)K1，-12V總電源開關(guān)K3，函數(shù)信號發(fā)生單元電源開關(guān)K700及本實驗單元電源開關(guān)K300，指示電源的三個紅色發(fā)光二極管和三個綠色發(fā)光二極管點亮。1準(zhǔn)備工作：（1）短接K301、K302、K303、K304、K305、K306的1-2接點，即斷開電路中的六個2AP9二極管。（2）將函數(shù)發(fā)生器的輸出（J701）接至本實驗單元的輸入端（J301），并分別接至雙蹤示波器的兩個輸入端CH1和CH2。（3）使函數(shù)信號發(fā)生器輸出為三角波信號，并調(diào)節(jié)其輸出頻率為1KHz，輸出幅度為最大（約20V）。（4）選擇示波器兩個接口CH1和CH2的幅度靈敏度為0.2V/div，并將三角波調(diào)至滿8格，雙蹤要求精確等幅（示波器探頭衰減10）。（5）示波器CH1和CH2輸入通道的幅度靈敏度調(diào)至0.1V/div，使屏幕8格內(nèi)裝入三角波正半周。2進(jìn)行三角波變換為正弦波的測量：將示波器的一探頭從測試點TP301移到TP302。以8格幅度為1，分別測量正弦波四個折點的幅度： 將K301的2-3短接，測得 VO1= Vi1= 將K301的2-3短接， VO2= Vi2= 將K302的2-3短接， VO3= Vi3= 將K303的2-3短接， VO4= Vi4= 用同樣的方法測量負(fù)半周： 將K304的2-3短接， 測得VO5= Vi5= 將K304的2-3短接， VO6= Vi6= 將K305 的2-3短接， VO7= Vi7= 將K306 的2-3短接， VO8= Vi8= 將以上測量值與理論值進(jìn)行比較。五、實驗報告要求1根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪出一個周期內(nèi)三角波變化為正弦波的波形圖。2回答思考題。六、思考題 1試述二極管的限幅作用原理與應(yīng)用。2若增大或減小輸入三角波的Vim，輸出波形將有怎樣的變化？ 3若接通或斷開第一個二極管支路，對其它二極管支路的正常工作有無影響？ 4試根據(jù)二極管限幅作用的原理，試設(shè)計一個削波電路，將正弦波變?yōu)樘菪尾?。七、注意事項測量信號幅度時，示波器兩個輸入通道的幅度細(xì)調(diào)旋鈕必須置于測量狀態(tài)，以保證雙通道的精確測量。八、實驗元器件、儀器、儀表 THKGP系列高頻電子線路綜合實驗箱；函數(shù)信號發(fā)生器；雙蹤示波器。非線性波形變換實驗原理圖實驗四 集成乘法器混頻電路一、實驗?zāi)康?1進(jìn)一步了解集成混頻器的工作原理。 2了解混頻器中的寄生干擾。二、預(yù)習(xí)要求實驗前，預(yù)習(xí)教材第五章：頻率變換電路的特點及分析方法；第六章：調(diào)幅、檢波與混頻電路； 三、實驗原理與參考電路混頻器的功能是將載波為fs（高頻）的已調(diào)波信號不失真地變換為另一載頻fI（固定中頻）的已調(diào)波信號，而保持原調(diào)制規(guī)律不變。例如在調(diào)幅廣播接收機(jī)中，混頻器將中心頻率為5351605KHz的已調(diào)波信號變換為中心頻率為465KHz的中頻已調(diào)波信號。此外，混頻器還廣泛用于需要進(jìn)行頻率變換的電子系統(tǒng)及儀器中，如頻率合成器、外差頻率計等?；祛l器的電路模型如圖4-1所示。圖4-1、混頻器電路模型混頻器常用的非線性器件有二極管、三極管、場效應(yīng)管和乘法器。本振用于產(chǎn)生一個等幅的高頻信號uL，并與輸入信號uS經(jīng)混頻器后所產(chǎn)生的差頻信號I =L-S經(jīng)帶通濾波器濾出。目前，高質(zhì)量的通信接收機(jī)廣泛采用二極管環(huán)形混頻器和由雙差分對管平衡調(diào)制器構(gòu)成的混頻器，而在一般接收機(jī)（例如廣播收音機(jī)）中，為了簡化電路，還是采用簡單的三極管混頻器。本實驗采用集成模擬相乘器作混頻電路實驗。圖4-2、MC1496構(gòu)成的混頻器電路圖圖4-2是用MC1496構(gòu)成的混頻器，本振電壓uL（頻率為6MHz）從乘法器的一個輸入端（10）輸入，信號電壓uS（頻率為4.5MHz）從乘法器的另一個輸入端（1）輸入，混頻后的中頻（1.5MHz）信號由乘法器的輸出端（6）輸出。令輸出端的型帶通濾波器調(diào)諧在1.5MHz，回路帶寬為450KHz，以獲得較高的變頻增益。為了實現(xiàn)混頻功能，混頻器件必須工作在非線性狀態(tài)，而作用在混頻器上的除了輸入信號電壓uS和本振電壓uL外，不可避免地還存在干擾和噪聲。它們之間任意兩者都有可能產(chǎn)生組合頻率，這些組合信號頻率如果等于或接近中頻，將與輸入信號一起通過中頻放大器、解調(diào)器，對輸出級產(chǎn)生干涉，影響輸入信號的接收。干擾是由于混頻不滿足線性時變工作條件而形成的，因此不可避免地會產(chǎn)生干擾，其中影響最大的是中頻干擾和鏡象干擾。四、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本實驗的單元電路，并接通實驗箱電源，按下+12V，-12V總電源開關(guān)K1、K3，“LC與晶體振蕩器實驗單元”電源開關(guān)K100，以及本實驗單元的電源開關(guān)K1000，相對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。1中頻LC濾波器的調(diào)整掃頻輸出衰減10db，Y衰減10，調(diào)節(jié)Y增幅至適當(dāng)?shù)姆?，掃頻輸出接至LC型帶通濾波器的輸入端（TP1003），檢波探頭接至輸出端（TP1004），調(diào)整電感線圈L1003的磁芯，使1.5MHz出現(xiàn)峰值，并記錄之。2中頻頻率的觀測將實驗二（LC與晶體振蕩器實驗）的振蕩輸出信號作為本實驗的本振信號輸入乘法器的一個輸入端，乘法器的另一個輸入端（載波輸入）接高頻信號發(fā)生器的輸出（4.5MHz，0.4VP-P的載波）。在輸出端（TP1004）觀測輸出的中頻信號，并記錄之。3鏡象干涉頻率的觀測在雙蹤同時觀測載波-中頻后，緩慢將高頻信號發(fā)生器的輸出頻率從4.5MHz調(diào)至7.5MHz，再次觀測載波-中頻，記錄之，并驗證下列關(guān)系： f鏡象f載波=2 f中頻4混頻的綜合觀測令高頻信號發(fā)生器輸出一個經(jīng)由1K音頻調(diào)制的載波頻率為4.5MHz的調(diào)幅波，作為本實驗的載波輸入，在TP1001、TP1002、TP1003和 TP1004處，用雙蹤示波器對照觀測混頻的過程，并記錄之。五、實驗報告要求1根據(jù)觀測的結(jié)果，繪制所需要的波形圖，并作分析。2在幅頻座標(biāo)中繪出本振頻率與載波頻率和鏡象干擾頻率之間的關(guān)系，并作分析。六、思考題1除乘法器外，還有哪些器件可組成混頻器？試舉例說明。 2分析寄生干涉的原因，并討論預(yù)防措施。3歸納并總結(jié)信號混頻的過程。七、注意事項1測量時應(yīng)用雙蹤同時觀察本振-載波，載波-中頻，以便比較。2本實驗用到實驗二的（LC與晶體振蕩器實驗）輸出信號。因此，在進(jìn)行本實驗前必須調(diào)整好實驗二的輸出，使之滿足本實驗的要求。八、實驗元器件、儀器、儀表THKGP高頻電子線路綜合實驗箱； 高頻信號發(fā)生器； 掃頻儀； 雙蹤示波器；頻率計；短路線：1根。實驗五 幅度調(diào)制與解調(diào)電路一、設(shè)計任務(wù)與要求 1加深理解幅度調(diào)制與檢波的原理。 2掌握用集成模擬乘法器構(gòu)成調(diào)幅與檢波電路的方法。3掌握集成模擬乘法器的使用方法。 4能夠根據(jù)原理圖連接對應(yīng)的調(diào)制信號輸出與解調(diào)位置的信號輸入。 5了解二極管包絡(luò)檢波的主要指標(biāo)、檢波效率及波形失真。二、實驗原理與參考電路1調(diào)幅與檢波原理簡述： 調(diào)幅就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻振蕩（載波）的幅度，使高頻振蕩的振幅呈調(diào)制信號的規(guī)律變化；而檢波則是從調(diào)幅波中取出低頻信號。振幅調(diào)制信號按其不同頻譜結(jié)構(gòu)分為普通調(diào)幅（AM）信號，抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號，抑制載波和一個邊帶的單邊帶調(diào)制信號。 把調(diào)制信號和載波同時加到一個非線性元件上(例如晶體二極管和晶體三極管)，經(jīng)過非線性變換電路，就可以產(chǎn)生新的頻率成分，再利用一定帶寬的諧振回路選出所需的頻率成分就可實現(xiàn)調(diào)幅。2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、鑒頻動態(tài)增益控制等。它有兩個輸入端VX、VY和一個輸出端VO。一個理想乘法器的輸出為VO=KVXVY，而實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 個有源晶體管。本實驗箱在幅度調(diào)制，同步檢波，混頻電路三個基本實驗項目中均采用MC1496。MC1496的內(nèi)部原理圖和管腳功能如圖5-1所示： 圖5-1、集成電路MC1496電路原理理圖 MC1496各引腳功能如下：1）、SIG+ 信號輸入正端 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+ 載波信號輸入正端 9）、NC 空腳 10）、CAR- 載波信號輸入負(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 3實際線路分析 U501是幅度調(diào)制乘法器，音頻信號和載波分別從J501和J502輸入到乘法器的兩個輸入端，K501和K503可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進(jìn)行輸入失調(diào)調(diào)零。W501可控制調(diào)幅波的調(diào)制度，K502斷開時，可觀察平衡調(diào)幅波，R502為增益調(diào)節(jié)電阻，R509和R504分別為乘法器的負(fù)載電阻，C509對輸出負(fù)端進(jìn)行交流旁路。C504為調(diào)幅波輸出耦合電容，BG501接成低阻抗輸出的射級跟隨器。 U502是幅度解調(diào)乘法器，調(diào)幅波和載波分別從J504和J505輸入，K504和K505可分別將兩路輸入對地短路，以便對乘法器進(jìn)行輸入失調(diào)調(diào)零。R511、R517、R513和C512作用與上圖相同。D503是檢波二極管，R522和C521、C522濾去殘余的高頻分量，R523和R524是可調(diào)檢波直流負(fù)載，C523、R525、R526是可調(diào)檢波交流負(fù)載，改變R524和R526可試驗負(fù)載對檢波效率和波形的影響。U503對輸入的調(diào)幅波進(jìn)行幅度放大。三、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，對照實驗原理圖熟悉元器件的位置和實際電路的布局，然后按下12V，12V總電源開關(guān)K1，K3，函數(shù)信號發(fā)生實驗單元電源開關(guān)K700，本實驗單元電源開關(guān)K500，與此相對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。 準(zhǔn)備工作：幅度調(diào)制實驗需要加音頻信號VL和高頻信號VH。調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出為0.2VPP、1KHz的正弦波信號；調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器的輸出為0.4VPP、100KHz 的正弦波信號。1乘法器U501失調(diào)調(diào)零將音頻信號接入調(diào)制器的音頻輸入口J501，高頻信號接入載波輸入口J502或TP502, 用雙蹤示波器同時監(jiān)視TP501和TP503的波形。通過電路中有關(guān)的切換開關(guān)和相應(yīng)的電位器對乘法器的兩路輸入進(jìn)行輸入失調(diào)調(diào)零（具體步驟參考如下：K501的2-3短接，調(diào)整W501和W502，至TP503輸出最小，然后將K501的1-2，K503的2-3短接，調(diào)整W503，至TP503輸出最小）。2觀測調(diào)幅波在乘法器的兩個輸入端分別輸入高、低頻信號，調(diào)節(jié)相關(guān)的電位器（W501等），短接K5021-2，在輸出端觀測調(diào)幅波VO，并記錄VO的幅度和調(diào)制度。此外，在短接K5022-3時，可觀測平衡調(diào)幅波VO，記錄VO的幅度。3觀測解調(diào)輸出（1）參照實驗步驟1的方法對解調(diào)乘法器進(jìn)行失調(diào)調(diào)零。（2）在保持調(diào)幅波輸出的基礎(chǔ)上，將調(diào)制波和高頻載波輸入解調(diào)乘法器U502，通過原理圖，用導(dǎo)線將調(diào)制信號輸出到解調(diào)信號輸入，用雙蹤示波器分別監(jiān)視音頻輸入和解調(diào)器的輸出。然后在乘法器的兩個輸入端分別輸入調(diào)幅波和載波。用示波器觀測解調(diào)器的輸出，記錄其頻率和幅度。若用平衡調(diào)幅波輸入（K5022-3短接），再觀察解調(diào)器的輸出并記錄之。4觀測二極管解調(diào)輸出將調(diào)幅波的輸出接至二極管檢波電路的輸入端。在TP509處觀察放大后的調(diào)幅波，在TP510觀察解調(diào)輸出信號VO。短接K5061-2，調(diào)節(jié)R524改變直流負(fù)載，觀測二極管直流負(fù)載變化對檢波幅度和波形的影響；固定R524，短接K5062-3，調(diào)節(jié)R526改變交流負(fù)載，觀測二極管交流負(fù)載對檢波幅度和波形的影響。記錄表格自擬。四、預(yù)習(xí)要求與思考題1預(yù)習(xí)要求：第五章：頻率變換電路的特點及分析方法；第六章：調(diào)幅、檢波與混頻。2思考題：（1）三極管調(diào)幅與乘法器調(diào)幅各自有何特點？當(dāng)它們處于過調(diào)幅時，兩者的波形有何不同？（2）如果平衡調(diào)幅波出現(xiàn)下圖所示的波形，是何緣故？ （3）檢波電路的檢波系數(shù)d如何定義？五、實驗報告要求1根據(jù)觀察結(jié)果繪制相應(yīng)的波形圖，并作詳細(xì)分析。2回答預(yù)習(xí)思考題。3其它體會與意見。六、主要元器件、儀器、儀表 THKGP系列高頻電子線路綜合實驗箱； 高頻信號發(fā)生器； 雙蹤示波器；萬用表；短路線3根。實驗六 頻率調(diào)制與解調(diào)電路一、設(shè)計任務(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、實驗原理與參考電路1變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路 變?nèi)荻O管實際上是一個電壓控制的可變電容元件。當(dāng)外加反向偏置電壓變化時，變?nèi)荻O管PN結(jié)的結(jié)電容會隨之改變，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)制信號的變化規(guī)律呈線性改變，以生成調(diào)頻信號的目的。 若載波信號是由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。圖6-2、直接調(diào)頻示意圖 若在LC振蕩回路上并聯(lián)一個變?nèi)荻O管，如圖4-2所示，并用調(diào)制信號電壓來控制變?nèi)荻O管的電容值，則振蕩器的輸出頻率將隨調(diào)制信號的變化而改變，從而實現(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。圖6-3、相位鑒頻器的組成框圖圖中的線性移相網(wǎng)絡(luò)就是頻相變換網(wǎng)絡(luò)，它將輸入調(diào)頻信號u1 的瞬時頻率變化轉(zhuǎn)換為相位變化的信號u2，然后與原輸入的調(diào)頻信號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輸出。圖6-4、耦合回路相位鑒頻器圖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)相變換器實質(zhì)上是一個電容耦合雙調(diào)諧回路諧振放大器，耦合回路初級信號通過電容Cc耦合到次級線圈的中心抽頭上，L1C1為初級調(diào)諧回路，L2C2為次級調(diào)諧回路，初、次級回路均調(diào)諧在輸入調(diào)頻波的中心頻率fc上，二極管D1、D2和電阻R1、R2分別構(gòu)成兩個對稱的包絡(luò)檢波器。鑒頻器輸出電壓u由C5兩端取出，C5對高頻短路而對低頻開路，再考慮到L2、C2對低頻分量的短路作用，因而鑒頻器的輸出電壓uo等于兩個檢波器負(fù)載電阻上電壓的變化之差。電阻R3對輸入信號頻率呈現(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 對高頻可視為短路?；谏鲜?，耦合回路部分的交流等效電路如圖6-5（b）所示。初級電壓u1經(jīng)Cm 耦合，在次級回路產(chǎn)生電壓u2，經(jīng)L2中心抽頭分成兩個相等的電壓。由圖可見，加到兩個二極管上的信號電壓分別為：uD1=和uD2= ，隨著輸入信號頻率的變化。u1和u2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。 (a) （b）圖6-5、電容耦合雙調(diào)諧回路相位鑒頻器3TA7176APTA7176AP為彩色和黑白電視機(jī)伴音通道集成電路，它包括伴音中頻放大、濾波器、調(diào)頻檢波、電子音量控制和穩(wěn)壓源等六個部分。圖6-6為TA7176AP用于彩色和黑白電視機(jī)的典型應(yīng)用電路。6-6 TA7176AP典型應(yīng)用電路圖第二伴音中頻信號從1、2腳輸入進(jìn)行伴音中頻放大。1腳外接中頻旁路電容3C2，經(jīng)三級伴音中頻限幅放大的調(diào)頻波，經(jīng)濾波器濾除高次諧波，使之恢復(fù)近似正弦波，然后進(jìn)行鑒頻。9腳和10腳外接L、C元件組成的頻幅變換電路，把濾波后的調(diào)頻波變成調(diào)幅/調(diào)頻波，并進(jìn)行幅度檢波，檢出的音頻信號送往電子音量控制電路，將音頻信號衰減后從8腳輸出。衰減量的大小由6腳外接的3W1進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變3W1就可改變6腳的直流電位，6腳直流電位越高，8腳輸出的音頻信號電壓就越小，故 3W1為音量控制電位器。電容3C5、3C6起濾波作用；3R2為限流電阻，使音量調(diào)節(jié)保持在合適的范圍內(nèi)。由8腳輸出的音頻信號經(jīng)3C11耦合后再從14腳送入，進(jìn)行音頻放大，放大后的音頻信號從12腳輸出，送往外接伴音功放電路。13腳內(nèi)接音頻放大電路，外接的3C10、3R4組成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)從伴音功放輸出端到音頻放大器的負(fù)反饋，以減小非線性失真，改善音質(zhì)。7腳外接的3C7為去加重電容；3、4腳接地，11為空腳。12V的電源電壓從5腳輸入。內(nèi)部的穩(wěn)壓源把5 腳電壓穩(wěn)定在10.8V，供內(nèi)部電路使用。5腳外接電源去耦濾波電路。三、實驗內(nèi)容與步驟 在實驗箱上找到本次實驗所用的單元電路，然后按實驗一的步驟接通實驗箱的電源，并按下+12V總電源開關(guān)K1，-12V總電源開關(guān)K3，函數(shù)信號發(fā)生實驗單元的電源開關(guān)K700和本單元電源開關(guān)K400，相對應(yīng)的三個紅色發(fā)光二極管和三個綠色二極管點亮。1振蕩器輸出的調(diào)整 （1）將切換開關(guān)K401的1-2接點短接，調(diào)整電位器W401使變?nèi)荻O管D401的負(fù)極對地電壓為+2V，并觀測振蕩器輸出端的振蕩波形與頻率。（2）調(diào)整線圈L402的磁芯和可調(diào)電阻R404，使R407兩端電壓為1.70.05V（用直流電壓表測量），使振蕩器的輸出頻率為6.50.02MHz。（3）調(diào)整電位器W402，使輸出振蕩幅度為 1.6 VP-P。2變?nèi)荻O管靜態(tài)調(diào)制特性的測量輸入端J401無信號輸入時，改變變?nèi)荻O管的直流偏置電壓，使反偏電壓Ed在05.5V范圍內(nèi)變化，分兩種情況測量輸出頻率，并填入下表。 Ed（V）00.511.522.533.544.555.5f0MHz不并C404并C4043相位鑒頻器鑒頻特性的測試（1）相位鑒頻器的調(diào)整 掃頻輸出探頭接TP403，掃頻輸出衰減30db，Y輸入用開路探頭接TP404，Y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L406，T401，C426，C428，C429 五個元件。其主要作用為： T401、C428 調(diào)中心6.5MHz至X軸線。 L406、C426 調(diào)上下波形對稱。 C429 調(diào)中心6.5MHz附近的的線性。 （2）鑒頻特性的測試 使高頻信號發(fā)生器輸出載波CW，頻率6.5MHz, 幅度0.4 VP-P，接入輸入端TP403，用直流電壓表測量輸出端TP405對地