電信專業(yè)高頻電子線路實驗指導(dǎo)書自編

1、目錄實驗一 高頻系統(tǒng)信號源與常用儀器使用實驗2實驗二 高頻小信號與諧振功率放大實驗10實驗三 電容三點式振蕩器與vco電路實驗10實驗四 ic幅度調(diào)制解調(diào)實驗10實驗時間1、2、3節(jié)課7：30分至9：45分 2 、3、4節(jié)課10：00分至12：15分 5、6、7節(jié)課14：30分至16：45分，10月1號后為14：00分至16：15分7、8、9節(jié)課16：50分至19：05分，10月1號后為16：20分至18：35分9、10、11節(jié)課19：00至21：15。各位同學(xué)選實驗的時候要注意不要與上課時間沖突，不許代做，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)零分處理，實在有事情的可以與同學(xué)換時間做，并告知老師，不要遲到，遲到半個小時以

2、上的取消該次實驗資格。實驗一 高頻系統(tǒng)信號源與常用儀器使用實驗一、實驗?zāi)康?、 熟悉各種常用儀器的使用方法；2、 熟悉各種數(shù)字信號、模擬信號的產(chǎn)生方法、特點、波形及其用途；3、 觀察分析各種數(shù)字、模擬信號波形的產(chǎn)生原因。二、實驗設(shè)備及器件1、tls-g201高頻電路實驗平臺1臺 2、ads7062sn 60m雙蹤示波器 1臺 3、萬用表 1塊 4、at-f1000-c頻率計 1臺三、實驗原理1、yb1052高頻信號發(fā)生器的工作原理高頻信號發(fā)生器主要是用來向各種電子設(shè)備和電路提供高頻能量，或是高頻信號，以便測試各種電子設(shè)備和電路的電氣工作特性。yb1052高頻信號發(fā)生器的性能指標(biāo)有：射頻幅度 1

3、.5vp-p，穩(wěn)幅(50) 可根據(jù)用戶需求而定制衰減量；內(nèi)調(diào)幅調(diào)制度 060%連續(xù)可調(diào)；內(nèi)調(diào)頻頻偏 0100khz，連續(xù)可調(diào)；內(nèi)調(diào)制信號 1khz、400hz； 外調(diào)制頻率范圍 20hz30khz。信號發(fā)生器的輸出頻率由四位數(shù)碼管顯示，射頻輸出幅度由三位數(shù)碼管顯示。圖11高頻信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)方框圖高頻信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。主要由主振級、調(diào)制級、輸出級、內(nèi)調(diào)制振蕩器、監(jiān)測器和電源組成。主振級產(chǎn)生具有一定工作頻率范圍的正弦信號。這個信號被送調(diào)制級作為調(diào)制的載波。內(nèi)調(diào)制振蕩器產(chǎn)生調(diào)制級所需的音頻正弦調(diào)制信號。調(diào)制級用內(nèi)調(diào)制振蕩器或外調(diào)制輸入的音頻調(diào)制（或不調(diào)制）和放大后，再送至輸出級。輸

4、出級可對高頻輸出信號進行步進或連續(xù)調(diào)節(jié)，以獲得所需的輸出電平范圍，其輸出阻抗應(yīng)滿足要求。監(jiān)測器用以監(jiān)測輸出信號的載波幅度和調(diào)制系數(shù)，電源供給各部分所需的電壓和電流。2、at-f1000-c頻率計工作原理 頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器。頻率計主要由四個部分構(gòu)成：時基（t）電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。頻率計最基本的工作原理為：當(dāng)被測信號在特定時間段t內(nèi)的周期個數(shù)為n時，則被測信號的頻率f=n/t。在一個測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個輸入端。主門的另外一個輸入端為時基電路

5、產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進入計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切換并實現(xiàn)測量設(shè)置。4、 bt50掃頻儀工作原理如圖1-2所示為掃頻儀內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)方框圖，電源部分主要有v、v、+24v、-12v六組直流電源；高頻高壓發(fā)生器產(chǎn)生高頻電壓，它由自激振蕩器產(chǎn)生一方波，經(jīng)高壓包升后經(jīng)整流電路整流得到-100v、圖12 掃頻儀內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)方框圖+350v、6kv、0-350v四組電壓。+350v、6kv、0-350v用于顯像管，-100v用于亮度調(diào)節(jié)。掃描電路產(chǎn)生與外電網(wǎng)同頻的限幅

6、鋸齒波及同步方波，限幅鋸齒波保證了掃描的線性。鋸齒波一路送入x偏轉(zhuǎn)放大電路供顯示器水平掃描用，另一路及同步方波一起送至控制電路進行信號交換、掃頻方式選擇、頻標(biāo)方式選擇，以此實現(xiàn)掃頻寬度控制、標(biāo)記組合等一系列功能。掃頻單元則由一個固頻振蕩器和一個掃頻振蕩器輸出的正弦波信號經(jīng)混頻后產(chǎn)生0.1-50mhz的差頻信號并加以放大后送至寬帶放大器放大后得到0.5mns信號，一路經(jīng)70db電控衰減器輸出，另一路送至頻標(biāo)發(fā)生器。衰減控制電路是對電控衰減器輸出的掃頻信號實現(xiàn)0-79db的衰減控制并以db顯示衰減量。頻標(biāo)產(chǎn)生是由50mhz晶體振蕩器及分頻器分頻得到10.、1mhz信號，分別與寬帶放大器饋入的掃頻信

7、號混頻，經(jīng)運算放大器放大，獲得菱形標(biāo)記再與來自y放大器放大的被檢設(shè)備檢波信號相送加送至y偏轉(zhuǎn)放大器，從而顯示出被測設(shè)備的幅頻特性和頻率標(biāo)記。4、數(shù)字信號實驗電路原理本實驗采用了cpld器件來實現(xiàn)數(shù)字時鐘信號源和各種數(shù)字信號。 （1）cpld基本概念 數(shù)字集成電路歷經(jīng)了從固定數(shù)字邏輯電路、基于prom 的可編程數(shù)字邏輯電路、簡單的可編程數(shù)字邏輯器件（spld，simple programmmable logic device)、cpld/fpga這幾個過程。 cpld 是 complex pld 的簡稱，顧名思義，其是一種較 pld 更為復(fù)雜的邏輯元件。cpld 是一種整合性較高的邏輯元件。由于

8、具有高整合性的特點，故其有性能提升，可靠度增加， pcb 面積減少及成本下降等優(yōu)點。 cpld 元件，基本上是由許多個邏輯方塊（ logic blocks ）所組合而成的。而各個邏輯方塊均相似于一個簡單的 pld 元件（如 22v10 ）。邏輯方塊間的相互關(guān)系則由可變成的連線架構(gòu)，將整個邏輯電路合成而成。cpld包含有宏塊和可編程的內(nèi)部連線資源。由于cpld的內(nèi)部資源比較龐大，較fpga穩(wěn)定可靠，因此電路的延遲很?。ㄍǔＴ诩{秒級別），因而設(shè)計高性能系統(tǒng)時通常會考慮使用cpld。 在cpld中，常使用eprom、e2prom和flash rom編程工藝。這種編程工藝可以反復(fù)編程，可多達上萬次。但

9、其一經(jīng)編程片內(nèi)邏輯就被固定（除非擦除），不會由于系統(tǒng)掉電而丟失。芯片內(nèi)有可以加密的編程位，能夠有效地保護知識產(chǎn)權(quán)，但功耗較大。 fpga主要由邏輯單元，芯片連線資源和輸入/輸出塊組成。fpga的邏輯單元通常比cpld小，一般只是一對邏輯門/查詢表和一個觸發(fā)器，但cpld的 一個邏輯單元包含了多個宏塊，這是它們的主要區(qū)別。輸入輸出塊可以進行獨立配置成輸入管腳、輸出管腳或雙向管腳。fpga的結(jié)構(gòu)比cpld靈活得多，這使 得它特別適合于流水線結(jié)構(gòu)應(yīng)用和大寄存器量的應(yīng)用。fpga能在相同芯片條件下集成更多的門，且造價較低，因此做大型系統(tǒng)的設(shè)計時，優(yōu)先考慮使用 fpga。（2）實驗電路原理 cpld可編

10、程模塊（芯片位號：u101）用來產(chǎn)生實驗系統(tǒng)所需要的各種時鐘信號和數(shù)字信號。它由altera公司的cpld可編程器件epm7128(或者是xilinx公司的xc95108)、編程下載接口電路（j104）和一塊晶體（osc1）組成。晶體用來產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的16.384mhz主時鐘。本實驗要求實驗人員了解這些信號的產(chǎn)生方法、工作原理以及測量方法，才可通過cpld可編程器件的二次開發(fā)生成這些信號，理論聯(lián)系實踐，提高實際操作能力。實驗原理圖如圖13所示。（3）各種信號的功用 cpld型號為epm7128由計算機編好程序從j104下載寫入芯片，osc1為晶體，頻率為16.384mhz，經(jīng)8分頻得到2.048

11、mhz主時鐘，面板測量點與epm7128各引腳信號對應(yīng)關(guān)系如表11所示。32khz數(shù)字信號、2khz數(shù)字信號的碼型均為111100010011010，不同的是碼元寬度不一樣，2khz數(shù)字信號的碼元寬度s1/2k0.5ms，32khz數(shù)字信號的碼元寬度s0.03125ms。 注：本實驗平臺中所有數(shù)字信號都是由同一個信號源osc1分頻產(chǎn)生，所以頻率相同或者頻率成倍數(shù)關(guān)系的數(shù)字信號，都有相對固定的相位關(guān)系。圖13 cpld可編程數(shù)字信號源產(chǎn)生電路原理圖表11 cpld各測量點的特性表（4）本振信號產(chǎn)生電路 實驗原理圖如圖14所示。 它由數(shù)字信號源引入128khz和1024khz的方波信號，經(jīng)過電路變

12、換后，產(chǎn)生一個頻率為128khz和1024khz的正弦波信號，這兩個正弦波信號可用于幅度調(diào)制中的載波。圖14 兩路本振信號產(chǎn)生電原理圖5、模擬信號實驗電路原理模擬信號發(fā)生器電路用來產(chǎn)生實驗所需的各種音頻信號：同步正弦波信號、非同步簡易正弦波信號、音樂信號等。 （1）同步信號源 同步信號源波形好，幅度可調(diào)范圍寬，用來作為調(diào)制信號使用。 同步信號源發(fā)生模塊電原理圖如圖15所示。圖15 同步信號源發(fā)生模塊電理圖（2）非同步信號源 非同步正弦波信號源是一個簡易信號發(fā)生器，它可產(chǎn)生頻率為0.34.0khz的可調(diào)正弦波信號，輸出幅度為010v（一般使用范圍04v）且幅度由w203連續(xù)可調(diào)。非同步信號源發(fā)生

13、模塊電原理圖如圖16所示。圖16 非同步信號源發(fā)生模塊電原理圖（3）音樂信號源發(fā)生模塊 音樂信號產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生音樂信號作為調(diào)制信號，以檢查通話質(zhì)量。音樂信號由u203音樂片厚膜集成電路產(chǎn)生。 音樂信號源發(fā)生模塊電原理圖如圖17所示。圖17 音樂信號源發(fā)生模塊電原理圖注：模擬信號源模塊有關(guān)器件接口介紹： sp201：非同步信號輸出，一般使用范圍300hz3.4khz。 sp203：同步正弦波輸出，頻率2khz。 sp204：音樂信號輸出，k201觸發(fā)后產(chǎn)生。 k201：音樂信號觸發(fā)開關(guān)（有些無需觸發(fā)）。 電位器調(diào)節(jié)： w201：非同步正弦信號頻率調(diào)節(jié)。 w202：非同步正弦信號占空比調(diào)節(jié)。 w

14、203：非同步正弦信號幅度調(diào)節(jié)。 w204：同步正弦波信號幅度調(diào)節(jié)。 w205：音樂信號幅度調(diào)節(jié)。四、實驗內(nèi)容與步驟 (一)、常用儀器使用 給示波器、頻率計、高頻信號發(fā)生器接上電源，打開電源開關(guān)，相應(yīng)的電源指示燈亮，可以開始實驗。1、測試示波器：將示波器的探頭接至自檢方波信號檔，測試示波器的ch1、ch2通道顯示方波是否正常。2、選擇高頻信號發(fā)生器工作在頻段，輸出幅度值為100mv，頻率為10mhz的信號。將該信號接入頻率計，用頻率計檢查頻率是否準確。3、將該信號接入示波器的一個通道，調(diào)試示波器，觀察輸出波形并記錄；4、調(diào)節(jié)高頻信號發(fā)生器，將音頻信號輸出接入示波器的任一通道，觀測波形并記錄。5

15、、掃頻儀的使用：打開掃頻儀的電源開關(guān)，將衰減器置10db，頻標(biāo)選擇10.1m，掃頻功能選擇窄掃，檢波器接rf輸出，再將探頭與y輸入相連，適當(dāng)調(diào)節(jié)y位移和y增益旋鈕，再調(diào)試掃頻儀各個按鈕，在掃頻儀屏幕上觀測檢波曲線，尋找到零頻標(biāo)位置，記錄自檢波形。（二）、高頻系統(tǒng)信號源實驗本實驗使用了實驗平臺中“數(shù)字信號源產(chǎn)生模塊”。 1、打開實驗箱右側(cè)電源開關(guān)，按下實驗板電源開關(guān)k101，電源指示燈d101亮，系統(tǒng)開始工作； 2、用示波器測出sp101至sp115各測量點波形，并對每一測量點的波形加以分析； gnd為接地點，測量各點波形時示波器探頭的地線夾子應(yīng)先接地。 3、sp115：自定義碼，碼元速率為1k

16、b/s，當(dāng)紅色撥碼開關(guān)設(shè)為10101010時，測量波形。4、將cpld產(chǎn)生的2khz方波信號送入同步信號電路（須外接一個2khz/5vp-p左右的方波信號到j(luò)202或sp202）。 5、用示波器觀測sp201、sp203、sp204等各點波形。 sp201：0.3-3.4khz的非同步信號，通過w201來改變頻率，w202來改變占空比，通過w203來改變其幅度。sp201當(dāng)電位器調(diào)節(jié)不好時會產(chǎn)生失真，成為一個三角波。五、實驗報告要求 1、分析各種時鐘信號、數(shù)字信號、模擬信號產(chǎn)生的方法，敘述其功用。 2、畫出各測量點波形，并進行分析。 3、了解cpld可編程技術(shù)方面的知識。 4、了解本實驗?zāi)K對

17、高頻實驗電路平臺中的作用。5、記錄實驗過程中遇到的問題并進行分析。 六、問題思考1、數(shù)字信號的產(chǎn)生方法、工作原理是什么？2、本振信號產(chǎn)生電路工作原理是怎樣的？七、本實驗注意事項 1、特別注意實驗儀器在實驗中的使用，很多實驗都要求對實驗儀器的嫻熟操作，才能得到標(biāo)準的實驗波形。2、做非同步信號源實驗時，由于是由電路振蕩產(chǎn)生，注意調(diào)節(jié)電位器時的技巧。 3、注意本實驗?zāi)K作為模擬信號源在高頻實驗平臺中的作用。實驗二 高頻小信號諧振功率放大實驗一、 實驗?zāi)康?、掌握并聯(lián)諧振回路的諧振條件。 2、掌握并聯(lián)諧振回路的諧振曲線、相頻特性曲線和通頻帶的描述方法。3、掌握放大器的動態(tài)范圍和測試方法。二、 實驗設(shè)備

18、及器件1、tls-g201高頻電路實驗平臺 1臺 2、ads7062sn 60m雙蹤示波器 1臺 3、萬用表 1塊 4、at-f1000-c頻率計 1臺5、yb1052高頻信號發(fā)生器 1臺 6、bt50掃頻儀 1臺三、 實驗原理1、高頻小信號選頻放大器原理 （1）晶體管高頻小信號等效電路 圖21是晶體管y參數(shù)等效電路。 圖21 晶體管y等效電路 根據(jù)二端口網(wǎng)絡(luò)理論： （2-1） （2-2） 其中，稱為輸出短路時的輸入導(dǎo)納； 稱為輸入短路時的反向傳輸導(dǎo)納； 稱為輸出短路時的正向傳輸導(dǎo)納； 稱為輸入短路時的輸出導(dǎo)納。 對于共發(fā)射極組態(tài)，其中y參數(shù)用、表示。對于共基極組態(tài)，其y參數(shù)用、表示。對于共集

19、電極組態(tài)，其y參數(shù)用、表示。 圖22是晶體管混合等效電路。 圖22 晶體管混合等效電路y參數(shù)與混合丌等效電路的參數(shù)的變換關(guān)系可根據(jù)y參數(shù)的定義求出，其近似計算公式為 （2）單調(diào)諧回路諧振放大器 放大器的等效電路及其簡化如圖23、圖24和圖25所示。 圖23 單調(diào)諧回路諧振放大器 圖24 單級調(diào)諧放大器高頻等效電路 圖25 單調(diào)諧放大器簡化等效電路由三極管的內(nèi)部特性，有 （2-3） （2-4） 由外部負載特性，有 （2-5） 由式（2-5）和（2-4），得 （2-6）由式（2-6）和（2-3），得 放大器的輸入導(dǎo)納為 （2-7） 由式（2-3），式（2-4）和式（2-5），得放大器的輸出導(dǎo)納為

20、（2-8） 設(shè)t1和t2是同型號的晶體管，電感線圈的電感量為l，在工作頻率時的空載品質(zhì)因數(shù)為q0，則空載諧振電導(dǎo)。由于，故可用和并聯(lián)表示，用和并聯(lián)表示。根據(jù)接入系數(shù)的定義，。由簡化等效電路可以很方便地對放大器的技術(shù)指標(biāo)進行分析。2、實驗電路原理說明 高頻小信號選頻放大電原理圖如圖26所示。放大器輸入端c508、t501為一個高通濾波器，用來濾除低頻干擾信號，其截止頻率較低對，對選頻特性影響很小。小信號諧振放大器是通信機接收端的前端電路，主要用于高頻小信號或微弱信號的線性放大。表征高頻小信號調(diào)諧放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大倍數(shù)av0，放大器的通頻帶bw及選擇性（通常用矩形系數(shù)

21、kr0.1來表示）等。 放大器各項性能指標(biāo)及測量方法如下： （1）諧振頻率 放大器的調(diào)諧回路諧振時所對應(yīng)的頻率f0稱為放大器的諧振頻率，對于晶體管高頻小信號等效電路，f0的表達式為，式中l(wèi)為調(diào)諧回路電感線圈的電感量；c為調(diào)諧回路的總電容，c的表達式為，式中 c為c518；coe為晶體管的輸出電容；cie為晶體管的輸入電容；p1為初級線圈抽頭系數(shù)；p2為初次級線圈匝數(shù)比系數(shù)。諧振頻率f0的測量方法是： 用掃頻儀作為測量儀器，測出電路的幅頻特性曲線，調(diào)變壓器t的磁芯，使電壓諧振曲線的峰值出現(xiàn)在規(guī)定的諧振頻率點f0。圖26 高頻信號選頻實驗電原理圖（2）電壓放大倍數(shù) 放大器的諧振回路諧振時，所對應(yīng)的

22、電壓放大倍數(shù)av0稱為調(diào)諧放大器的電壓放大倍數(shù)。av0的表達式為 式中，g為諧振回路諧振時的總電導(dǎo)。要注意的是vfe本身也是一個復(fù)數(shù)，所以諧振時輸出電壓vo與輸入電壓vi相位差不是180 而是為180+fe。 av0的測量方法是：在諧振回路已處于諧振狀態(tài)時，用高頻電壓表測量晶體管等效電路中輸出信號vo及輸入信號vi的大小，則電壓放大倍數(shù)av0由下式計算： 或（3）通頻帶 由于諧振回路的選頻作用，當(dāng)工作頻率偏離諧振頻率時，放大器的電壓放大倍數(shù)下降，習(xí)慣上稱電壓放大倍數(shù)av下降到諧振電壓放大倍數(shù)av0的0.707倍時所對應(yīng)的頻率偏移稱為放大器的通頻帶bw，其表達式為 式中，ql為諧振回路的有載品質(zhì)

23、因數(shù)。 分析表明，放大器的諧振電壓放大倍數(shù)av0與通頻帶bw的關(guān)系為 上式說明，當(dāng)晶體管選定，即yfe確定，且回路總電容c為定值時，諧振電壓放大倍數(shù)av0與通頻帶bw的乘積為一常數(shù)。這與低頻放大器中的增益帶寬積為一常數(shù)的概念是相同的。 通頻帶bw的測量方法：是通過測量放大器的諧振曲線來求通頻帶。測量方法可以是掃頻法，也可以是逐點法。逐點法的測量步驟是：先調(diào)諧放大器的諧振回路使其諧振，記下此時的諧振頻率f0及電壓放大倍數(shù)av0，然后改變高頻信號發(fā)生器的頻率（保持其輸出電壓vs不變），并測出對應(yīng)的電壓放大倍數(shù)av0。由于回路失諧后電壓放大倍數(shù)下降，所以放大器的諧振曲線如圖27所示。 圖27 諧振曲

24、線可得： ，通頻帶越寬放大器的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻寬，同時又能提高放大器的電壓增益，除了選用vfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減小調(diào)諧回路的總電容量c，選用高值的電感線圈。如果放大器只用來放大來自接收天線的某一固定頻率的微弱信號，則可減小通頻帶，盡量提高放大器的增益。 （4）選擇性矩形系數(shù) 調(diào)諧放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)kv0.1時來表示，如圖27所示的諧振曲線，矩形系數(shù)kv0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1 av0時對應(yīng)的頻率偏移與電壓放大倍數(shù)下降到0.707av0時對應(yīng)的頻率偏移之比，即 上式表明，矩形系數(shù)kv0.1越小，諧振曲線的形狀越接近矩形，選擇性越好，反之亦

25、然。一般單級調(diào)諧放大器的選擇性較差（矩形系數(shù)kv0.1遠大于1），為提高放大器的選擇性，通常采用多級單調(diào)諧回路的諧振放大器?？梢酝ㄟ^測量調(diào)諧放大器的諧振曲線來求矩形系數(shù)kv0.1。 四、 實驗內(nèi)容與步驟 1、打開實驗箱右側(cè)電源開關(guān)，按下實驗板電源開關(guān)k501，此時電源指示燈d501亮。2、將掃頻儀的rf輸出探頭接到電路的輸入端（j501），掃頻儀的檢波探頭y輸入端接到電路的輸出端（sp503），通過調(diào)節(jié)調(diào)諧回路磁芯（t502），測量電路的諧振頻率f0為 ，通頻帶bw為 ，計算出q值為 并記錄諧振曲線。3、在j501處用高頻信號發(fā)生器加入正弦波高頻小信號，頻率為f0，范圍：20mhz 50mhz

26、，幅度（vp-p）在10mv左右。 4、將k503的1，2腳用跳線器連接起來。 5、在sp503處用示波器進行監(jiān)測高頻信號的幅度變化。將結(jié)果填入表21中。f0(mhz)20253035404550vpp(mv)6、找出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，并分析原因。 7、整理實驗數(shù)據(jù)畫出電路的交流通路和諧振曲線五、實驗報告要求 預(yù)習(xí)課本中關(guān)于高頻小信號諧振的內(nèi)容，了解高頻小信號諧振電路的實驗原理。六、思考題1、分析單調(diào)諧放大電路的發(fā)射極電阻r512電阻對放大器的增益、帶寬和中心頻率的影響。2、為什么該放大電路的集電極電路中采用的是自耦變壓器而不是直接的電感？3、本實驗電路中，為什么諧振回路中的是由一個固定電容和一

27、個可調(diào)電容并聯(lián)組成，而且兩者的并聯(lián)值要比計算值取得小些？七、本實驗注意事項1、在步驟3 中，可適當(dāng)加大輸入信號幅度，以便觀測數(shù)據(jù)。2、在調(diào)節(jié)中周磁芯和t402時要十分小心，以免損壞器件。實驗三 電容三點式振蕩器與vco電路實驗一、實驗?zāi)康?、掌握考畢茲振蕩電路的工作原理。 2、通過實驗了解晶體管靜態(tài)工作點、反饋系數(shù)大小、負載變化對起振和振蕩幅度的影響。 3、通過實驗了解實際電路對考畢茲振蕩電路的優(yōu)化和應(yīng)用。4、掌握變?nèi)荻O管工作特性和壓控振蕩器vco的工作原理。 二、實驗設(shè)備及器件1、tls-g201高頻電路實驗平臺1臺 2、ads7062sn 60m雙蹤示波器 1臺 3、萬用表 1塊 4、a

28、t-f1000-c頻率計 1臺三、實驗原理1、正弦波振蕩器原理 電容三點式振蕩器屬于正弦波振蕩器的一種，首先介紹正弦波振蕩器的原理。振蕩電路的功能是在沒有外加輸入信號的條件下，電路自動將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為具有一定頻率、一定波形和一定振幅的交變振蕩信號輸出。而正弦波振蕩電路的功能是在沒有外加輸入信號的條件下，電路自動將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為具有一定頻率、一定振幅的波形為正弦波的信號輸出。即電路在沒有輸入信號的條件下，接通電源vcc后，電路輸出的信號或。用頻譜表示如圖31所示。 圖31 正弦波振蕩器的功能振蕩電路按產(chǎn)生的波形，可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。按產(chǎn)生振蕩的原理，可分為反饋

29、型和負阻型兩大類。 振蕩電路的主要技術(shù)指標(biāo)包括：振蕩頻率、頻率穩(wěn)定度、輸出幅度。 振蕩的建立與起振條件如下： 圖32所示電路是一個調(diào)諧放大器和一個反饋網(wǎng)絡(luò)組成的振蕩原理電路。 圖32 互感耦合反饋振蕩電路 設(shè)諧振放大器的諧振角頻率為0，并令其諧振電壓增益a為l1c回路兩端的輸出電壓uc和輸入電壓ui的比值，。其中，a為電壓增益的模，為放大器引入的相移，表示和的相位差。另外，由l1通過互感m耦合到l2上的電壓為，令稱為反饋系數(shù)，其中，f為反饋系數(shù)的模，為和的相位差。 （3-1） （3-2）振蕩器維持振蕩的條件（平衡條件）是 af=1 （3-3） （3-4）而振蕩器建立振蕩（起振條件）的條件是 a

30、0f1 （3-5） （3-6）振蕩的平衡與平衡條件如下： 振蕩建立起來之后，振蕩會不會無限增大呢?隨著反饋回來的輸入振幅的不斷增大，諧振放大器的放大特性從線性變成非線性。當(dāng)振幅增大進入非線性工作狀態(tài)后，通角，故a下降，直到達到平衡狀態(tài)。用和的模和相角表示可得 （3-7） af=1 （3-8） （3-9）式（3-8）稱為振幅平衡條件，式（3-9）稱為相位平衡條件。 平衡條件的另一表達形式為 （3-10） （3-11）振蕩平衡狀態(tài)的穩(wěn)定條件如下： 所謂穩(wěn)定平衡是指因某一外因的變化，振蕩的原平衡條件遭到破壞，振蕩器能在新的條件下建立新的平衡，當(dāng)外因去掉后，電路能自動返回原平衡狀態(tài)。平衡的穩(wěn)定條件也包

31、含振幅穩(wěn)定條件和相位穩(wěn)定條件。 振幅平衡的穩(wěn)定條件： 圖33(a)所示是反饋型振蕩器的放大器的電壓增益a與振幅uo的關(guān)系。 q點是穩(wěn)定平衡點的原因是a隨uc變化的特性是負斜率，即 （3-12）并非所有的平衡點都是穩(wěn)定的，圖33(b)給出了另一振蕩器的振蕩特性。 圖33 自激振蕩的振蕩特性相位平衡的穩(wěn)定條件： 圖34所示是以角頻率為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，對應(yīng)某一q值的并聯(lián)諧振回路的相頻特性曲線。根據(jù)相位平衡條件 （3-13）這樣的調(diào)整過程是由于并聯(lián)諧振回路的相頻特性的斜率為負所決定，即 （3-14）故相位平衡條件的穩(wěn)定條件可用式(3-14)來表示。 圖34 并聯(lián)回路的相頻特性2、電容三點式振蕩電路（

32、考畢茲電路） 圖35 考畢茲電路電原理圖 圖36 改進型考畢茲電原理圖經(jīng)典的電容三點式基本電路如圖35所示，改進型考畢茲電路如圖36所示，在振蕩器的諧振回路中增加了電容器c5，用以改變振蕩器的振蕩頻率，振蕩器的起振條件仍由c3和c4確定，它們同時也影響振蕩頻率。 3、電容三點式實驗電路圖簡要說明 電路圖如圖37所示，q401和r405的上端接+9v直流電壓，c407和c409確定振蕩器的啟振，變?nèi)荻O管d402用來改變振蕩頻率。根據(jù)這些信息即可畫出該電路的直流通路和交流通路。 圖37 電容三點式振蕩器實驗電原理圖4、壓控振蕩器vco實驗原理 壓控振蕩器（vco）是射頻電路的重要組成部分。射頻電

33、路多采用調(diào)制解調(diào)方式，因此嚴重依賴本振。而現(xiàn)代通信技術(shù)要求復(fù)用、跳頻等新技術(shù)，采用電壓控制振蕩回路中電容的電容量，進而改變振蕩回路諧振頻率就成為實現(xiàn)這些技術(shù)的手段之一。 壓控振蕩器與普通本振相比，在諧振回路中多出了電控器件，比如變?nèi)荻O管；一般壓控振蕩器多以克拉潑振蕩器形式存在，以保證電路工作點和q值的穩(wěn)定性。vco的性能指標(biāo)主要包括：頻率調(diào)諧范圍，輸出功率，(長期及短期)頻率穩(wěn)定度，相位噪聲、頻譜純度、電調(diào)速度、推頻系數(shù)和頻率牽引等。 頻率調(diào)諧范圍是vco的主要指標(biāo)之一，與諧振器及電路的拓撲結(jié)構(gòu)有關(guān)。通常，調(diào)諧范圍越大，諧振器的q值越小，諧振器的q值與振蕩器的相位噪聲有關(guān)，q值越小，相位噪聲

34、性能越差。 實驗電路如圖3-7所示，正是利用變?nèi)荻O管的特性來實現(xiàn)壓控振蕩器實驗。在實驗中，不需要加入音頻信號。當(dāng)我們把k402的1,2腳連接起來時，即進行壓控振蕩器實驗。需要說明的是：w401的1端接地、3端接+5v電源，振蕩器是由變?nèi)荻O管d402、c410、c405、c406、t401、q401構(gòu)成。其工作原理如下：k402的1，2腳連接w401順時針旋轉(zhuǎn)（2端向上靠近）d402的兩端壓降增加d402的容值降低振蕩器頻率上升達到壓控振蕩的目的。四、 實驗內(nèi)容與步驟 （一）、電容三點式振蕩器實驗操作1、打開實驗箱右側(cè)電源開關(guān)，按下實驗板電源開關(guān)k401，此時電源指示燈d401亮。 2、根據(jù)

35、圖37及其說明畫出該電路的直流等效電路和交流等效電路。 3、將k402的1，2腳用跳線開關(guān)導(dǎo)通，并調(diào)節(jié)w401，使得d402的正極到地的壓降在2v左右（可直接測量sp403處到地的直流壓降），用無感小起子調(diào)節(jié)t401，同時用頻率計測量sp405處的頻率變化情況。用示波器查看sp405處的信號幅度，在調(diào)節(jié)t401時是否有所變化。4、調(diào)節(jié)w401，用萬用表測量sp403處到地的直流壓降，使得sp403處的電位v1在04.5v之間變化，同時用頻率計測量sp405處的振蕩頻率，并將sp405處測得的頻f0記錄下來。整理數(shù)據(jù)后填入表31中：表31 電壓頻率關(guān)系表v1/v0.00.51.01.52.02.

36、53.03.54.04.5f0/mhz6、若t401的電感值約為0.6h，試根據(jù)已有數(shù)據(jù)繪出變?nèi)荻O管d402的壓-容特性曲線。五、實驗報告要求1、畫出電路3-7的直流等效電路和交流等效電路于下面框圖中：2、簡述考畢茲電路的不足之處和改進后的考畢茲電路是否解決了這些不足。3、整理實驗數(shù)據(jù)，填寫表格31,畫出變?nèi)荻O管d402的壓-容特性曲線。4、歸納并總結(jié)壓控振蕩器的工作原理。六、思考題根據(jù)交流通路分析圖3-7的電路與考畢茲振蕩器電路的不同點。這樣做的好處有哪些？七、本實驗注意事項1、在觀察各波形時，手不能觸摸到元器件，否則將導(dǎo)致振蕩器停振，從而看不到波形。 2、在調(diào)節(jié)t401的磁芯時，注意不

37、能用力過大，以免磁芯損壞。實驗四 ic幅度調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康?、掌握用集成模擬乘法器實現(xiàn)全載波調(diào)幅、抑止載波雙邊帶調(diào)幅的方法。 2、掌握調(diào)幅系數(shù)的測量與計算方法。 3、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。 4、了解調(diào)幅波的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。 5、掌握二極管峰值包絡(luò)檢波的原理和集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。 二、實驗設(shè)備及器件1、tls-g201高頻電路實驗平臺1臺 2、ads7062sn 60m雙蹤示波器 1臺 3、萬用表 1塊 4、yb1052高頻信號發(fā)生器 1臺三、實驗原理幅度調(diào)制就是載波的振幅（包絡(luò)）隨調(diào)制信號的參數(shù)變化而變化。 1、集

38、成模擬乘法器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 集成模擬乘法器是完成兩個模擬量（電壓或電流）相乘的電子器件。在高頻電子線路中，振幅調(diào)制、同步檢波、混頻、倍頻、鑒頻、鑒相等調(diào)制與解調(diào)的過程，均可視為兩個信號相乘或包含相乘的過程。采用集成模擬乘法器實現(xiàn)上述功能比采用分離器件如二極管和三極管要簡單得多，而且性能優(yōu)越。所以目前無線通信、廣播電視等方面應(yīng)用較多。集成模擬乘法器常見產(chǎn)品有bg314、f1595、f1596、mc1495、mc1496、lm1595、lm1596等。 1）mc1496的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在ic幅度調(diào)制實驗中采用集成模擬乘法器mc1496來完成調(diào)幅作用。mc1496是四象限模擬乘法器，其內(nèi)部電路圖和引腳圖如圖

39、41和圖42所示。其中v1、v2與v3、v4組成雙差分放大器，以反極性方式相連接，而且兩組差分對的恒流源v5與v6又組成一對差分電路，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。v7、v8為差分放大器v5與v6的恒流源。圖41 mc1496內(nèi)部電路圖2）靜態(tài)工作點的設(shè)定 （1）靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置 靜態(tài)偏置電壓的設(shè)置應(yīng)保證各個晶體管工作在放大狀態(tài)，即晶體管的集-基極間的電壓應(yīng)大于或等于2v，小于或等于最大允許工作電壓。根據(jù)mc1496的特性參數(shù)，對于圖41所示的內(nèi)部電路，應(yīng)用時，靜態(tài)偏置電壓（輸入電壓為0時）應(yīng)滿足下列關(guān)系，即 8=10， 1=4， 6=12 15v6 (或12)-8 (或10)2v 15v8 (或10)-1(或4)2v 15v1(或4)-52v （2）靜態(tài)偏置電流的確定 靜態(tài)偏置電流主要由恒流源的值來確定。 當(dāng)器件為單電源工作時，引腳14接地，5腳通過一電阻接正電源+由于是的鏡像電流，所以改變可以調(diào)節(jié)的大小，即 當(dāng)器件為雙電源工作時，引腳14接負電源 圖42 mc1496引腳分布圖- ，5腳通過一電阻接地，所以改變可以調(diào)節(jié)的大小，即 根據(jù)mc1496的性能參數(shù)，器件的靜態(tài)電流應(yīng)小于4ma，一般取。在本實驗電路中用6.8k的電阻r312代替。 2、ic解調(diào)實驗原理檢波過程是一個解調(diào)過程，它與調(diào)制過程正好相反。