非線性實驗教材

1、通信電子線路實驗指導(dǎo)書安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院二0 一 0年九月目 錄高頻電子線路實驗箱總體介紹 -1 - 實驗一高頻小信號調(diào)諧放大器5 實驗二高頻諧振功率放大器11 實驗三三點式LC振蕩器及壓控振蕩器14 實驗四二極管環(huán)形混頻佃 實驗五集電極調(diào)幅23 實驗六二極管峰值包絡(luò)檢波27 實驗七變?nèi)荻O管調(diào)頻29 實驗八集成鑒頻電路33 實驗九石英晶體振蕩器35 實驗十三極管混頻37 實驗一 模擬乘法器調(diào)幅39 實驗十二 相位鑒頻器45通信電子線路實驗指導(dǎo)書高頻電子線路實驗箱總體介紹一、概述高頻電子線路實驗箱的實驗內(nèi)容是根據(jù)高等教育出版社出版的高頻電子線路一書而設(shè)計的（作者張肅文）。本實驗箱由主機和

2、 7個模塊組成，共設(shè)置了 25個實驗。實驗箱采用 積木式”結(jié)構(gòu)，將實驗所需的直流電源、頻率計、信號源（帶掃頻源）設(shè)計成一個公 共平臺。實驗?zāi)K以插板的形式插在實驗箱主板上。所有模塊與公共平臺之間采用2號迭插頭對進行連接。使用前請仔細閱讀實驗箱主板上的使用注意事項。二、主機簡介主機提供實驗所需的直流電源、信號源（帶掃頻源）、頻率計，它們作為實驗工具不開設(shè)實驗內(nèi)容。各單元使用方法介紹如下：1、直流電源本實驗箱提供的直流電源是基于本實驗箱實驗的需求而設(shè)計的。主機提供四路直流電源：+12V、+5V、 12V、 5V,共直流地。每路電源都有兩個輸出端口，分別放置在主板的左上方和右上方。實 驗時，用實驗箱

3、所配置的單相三極電源線，連接220V交流電源和實驗箱上側(cè)的電源插座，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，若正確連接則主板上的電源指示燈LEDf9和LEDfll亮。此時，各直流電源端口均有相應(yīng)的直流電壓輸出。實驗時，應(yīng)根據(jù)模塊的位置就近選擇所需的直流電源輸出端口。2、信號源本實驗箱提供的信號源是基于本實驗箱實驗的需求而設(shè)計的。可輸出正弦波、三角波和方波信號，頻率范圍分別為： 1Hz10MHz、1Hz1MHz、1Hz1MHz。數(shù)碼管 LED900LED907用于顯示輸出信號的頻率，單位為 Hz。LED900LED907依次為 10MHz、MHz、100KHz、10KHz、KHz、100Hz、10Hz 和 H

4、z 位。若輸出信號頻率為 Hz 級，貝U LED900 LED906不顯示。若輸出信號頻率為10Hz級，貝U LED900LED905不顯示。輸出信號頻率為其它情況時以此類推。本信號源帶簡易掃頻源的功能，可產(chǎn)生掃頻信號用于定性檢測外部網(wǎng)絡(luò)的頻率特性，共有兩個掃 頻頻段，分別為 10KHz100KHz和100KHz1MHz。Vout為正弦波、三角波、方波和掃頻信號的輸出端口，Vi和Vo分別為掃頻源的檢波輸入端和檢波輸出端。將 Vout處掃頻信號接到外部網(wǎng)絡(luò)的輸入，再將外部網(wǎng)絡(luò)的輸出與Vi連接，就可用示波器在Vo處定性觀察外部網(wǎng)絡(luò)的頻率特性曲線。信號源的使用方法介紹如下：（1）開機接通主機電源，按

5、下開關(guān) Power1和Power2，則信號源的電源指示燈 D100和D101亮。數(shù)碼管 LED900LED903不顯示，LED904LED907分別顯示1、0、0、0，即開機默認輸出 1KHz的正弦波 信號。（2）波形選擇按鍵TYPE用于改變輸出信號的波形，在正弦波輸出情況下，按一次 TYPE鍵，則輸出信號波形 變?yōu)槿遣?；在三角波輸出情況下，按一次TYPE鍵，則輸出信號波形變?yōu)榉讲ǎ辉诜讲ㄝ敵龅那闆r下，按一次TYPE鍵，則輸出信號波形變?yōu)檎也?。依此順序按動TYPE鍵，則循環(huán)輸出這三種波形。（3）頻率選擇按鍵RIGHT和LEFT用于選擇當前需修改位，開機默認當前修改位為KHz位（LED904

6、 ）在非掃頻輸出的狀態(tài)下， 按一次RIGHT鍵則修改位右移一位；按一次LEFT鍵則修改位左移一位。被選中的當前修改位會閃爍顯示。按鍵UP和DOWN用于修改當前修改位的數(shù)值。在選中當前修改位的情況下，按一次UP鍵，則當前修改位的數(shù)值加 1;按一次DOWN鍵，則當前修改位的數(shù)值減1。當當前修改位的數(shù)值為所需的數(shù)值時，按下ENTER鍵確定操作，當前修改位會停止閃爍，貝UVout處輸出所需頻率的信號。在當前修改位的數(shù)值為 9的情況下，按一次 UP鍵，則當前修改位數(shù)值為0,其左邊顯示數(shù)值加1且當前修改位不變。如在顯示頻率為1999Hz且當前修改位為10Hz位時，按一次 UP鍵，則顯示頻率變?yōu)?009Hz

7、且當前修改位仍為 10Hz位。在當前修改位的數(shù)值為 1,且當前修改為最高位、當前修改位右邊第一位的數(shù)值不為0的情況下，按一次DOWN鍵，則當前修改位自動右移一位且原當前修改位不顯示。如在顯示頻率為1100Hz且當前修改位為 KHz位時，按一次 DOWN鍵，則顯示頻率變?yōu)?100Hz且當前修改位為100Hz位。在當前修改位的數(shù)值為 1，且當前修改為最高位、當前修改位右邊第一位的數(shù)值為0的情況下，按一次DOWN鍵，則當前修改位自動右移一位(且該位數(shù)值變?yōu)?)且原當前修改位不顯示。如在顯示頻率為1000Hz且當前修改位為 KHz位時，按一次 DOWN鍵，則顯示頻率變?yōu)?900且當前修改位 為100H

8、z位。在當前修改位的數(shù)值為 0的情況下，按一次 DOWN鍵，則當前修改位的數(shù)值變?yōu)?9且當前修改 位左邊顯示的數(shù)值減 1。如在顯示頻率為 100Hz且當前修改位為 Hz時，按一次DOWN鍵，則顯示頻 率變?yōu)?9Hz且當前修改位不變。(4) 幅度調(diào)節(jié)雙刀三擲開關(guān)U70用于選擇輸出信號幅度的衰減量，U70撥到最上端、中間和最下端時，衰減量分別為0dB、20dB和40dB。即U70用于輸出信號幅度的粗調(diào)。幅度調(diào)節(jié)”電位器用于對輸出信號的幅度進行細調(diào)，當衰減量為0dB時，調(diào)節(jié) 幅度調(diào)節(jié)”電位器，則輸出信號的峰峰值范圍為1.5V15V ;當衰減量為20dB時，調(diào)節(jié) 幅度調(diào)節(jié)”電位器，則輸出信號的峰峰值范

9、圍為150mV1.5V ;當衰減量為40dB時，調(diào)節(jié) 幅度調(diào)節(jié)”電位器，則輸出信號的峰峰值范 圍為 50mV 150mV。說明：當輸出信號的峰峰值較小時，由于噪聲干擾相對較大，輸出信號波形會有抖動，屬于正常 現(xiàn)象。(5) 占空比調(diào)節(jié)在輸出信號為方波的情況下，調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)”電位器可改變方波的占空比。說明：嚴格地說，方波是指占空比為50%的矩形波，當占空比不為50%時，只能稱為矩形波。本實驗指導(dǎo)書此處不做區(qū)別。(6) 直流電平調(diào)節(jié)在任意波形輸出或掃頻輸出的情況下，調(diào)節(jié)電平調(diào)節(jié)"電位器，可改變輸出信號的直流量。(7) 掃頻輸出在點頻輸出的情況下，按一次SWEEP鍵，貝U Vout輸出10

10、KHz100KHz的掃頻信號；連續(xù)按兩次SWEEP鍵，貝U Vout輸出100KHz1MHz的掃頻信號；連續(xù)按三次 SWEEP鍵，則回到輸出 1KHz 正弦波的狀態(tài)。(8) 復(fù)位在通電后的任意情況下，按下RESET鍵，則信號源復(fù)位，恢復(fù)到輸出1KHz正弦波信號的狀態(tài)。3、頻率計本實驗箱提供的頻率計是基于本實驗箱實驗的需要而設(shè)計的。它適用于頻率范圍為10Hz100MHz，峰峰值 Vp-p=100mV5V的信號。開關(guān)Power4為頻率計部分的電源開關(guān)，LEDf10為電源指示燈。信號從頻率輸入”處的二號臺階插座或射頻座輸入，其中射頻座可作為學(xué)生二次開發(fā)等的接口使用，本實驗箱的實驗項目不使用此接 口。

11、開關(guān)Sf1用于給不同頻率的信號選擇輸入匹配通道。當輸入信號頻率低于 10MHz時，Sf1向下?lián)?；當輸入信號的頻率高于 10MHz時，Sf1向上撥。一般情況下 Sf1向上撥即可。數(shù)碼管LEDf1LEDf8用于顯示所測信號的頻率。其中，前6個數(shù)碼管顯示有效數(shù)字，第 8個數(shù) 碼管顯示10的幕，單位為Hz （如顯示10.7000 6,則頻率為10.7MHZ ）。第7個數(shù)碼管顯示“一”用 于間隔前6個數(shù)碼管和第8個數(shù)碼管。若輸入信號頻率為10MHz以上，則測試精度為 50ppm ;若輸入信號為10MHz以下，則測試精度 為 20ppm。三、模塊介紹1、小信號放大器模塊：2、高頻功率放大器模塊：3、正弦波

12、振蕩器模塊：4、混頻器模塊5、幅度調(diào)制與解調(diào)模塊：6、角度解調(diào)模塊：7、面包板模塊面包板一塊，自帶單股線。說明1 :各實驗?zāi)K上的撥位開關(guān)橫向放置時，向右撥為接通，向左撥為斷開；縱向放置時，向 上撥為接通，向下?lián)転閿嚅_。當撥位開關(guān)有兩路輸入信號可供選擇時，向上撥、向下?lián)堋⑾蜃髶芎拖?右撥分別表示接通上通道、下通道、左通道和右通道的信號。說明2 :用戶可對各模塊進行組合，開發(fā)出新的實驗，也可掛接自己開發(fā)的模塊。做實驗時應(yīng)把 具有相應(yīng)實驗內(nèi)容的模塊插在主板上。說明3:實驗過程中需要改接線時，應(yīng)關(guān)斷電源后才能拆、接線。連線時在保證接觸良好的前提 下應(yīng)盡量輕插輕拔，檢查電路正確無誤后方可通電實驗。拆線

13、時若遇到連線與插孔連接過緊的情況， 應(yīng)用手捏住連線插頭的塑料線端，左右搖晃，直至連線與插孔松脫，切勿用蠻力強行拔出。說明4 :實驗時應(yīng)注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有破壞性異?，F(xiàn)象（例如有元件冒煙、發(fā)燙或有異味）應(yīng)立即關(guān)斷電源，保持現(xiàn)場，報告指導(dǎo)教師。找到原因、排除故障，經(jīng)指導(dǎo)教師同意再繼續(xù)實驗。說明5:本實驗箱實驗電路參考教材主要有：張肅文高頻電子線路高等教育出版社高吉祥高頻電子線路電子工業(yè)出版社曾興雯高頻電子線路高等教育出版社陽昌漢高頻電子線路哈爾濱工程大學(xué)出版社沈偉慈高頻電路西安電子科技大學(xué)出版社于洪珍通信電子線路電子工業(yè)出版社實驗一高頻小信號調(diào)諧放大器、實驗?zāi)康?、掌握高頻小信號調(diào)諧放大器的工作原理

14、；2、掌握諧振放大器電壓增益、通頻帶、選擇性的定義、測試及計算方法;、實驗內(nèi)容1、測量各放大器的電壓增益；2、 測量放大器的通頻帶與矩形系數(shù)（選做）；3、測試放大器的頻率特性曲線 （選做）。.一-臺.一-臺一塊三、實驗儀器1、BT-3掃頻儀（選做）2、20MHz示波器3、數(shù)字式萬用表4、調(diào)試工具四、實驗基本原理1、單級單調(diào)諧放大器圖1 1單級單調(diào)諧放大器實驗電路圖實驗原理圖如圖1 1所示，本實驗的輸入信號（10.7MHz ）由正弦波振蕩器模塊的石 英晶體振蕩器提供。信號從 TP5處輸入，從TT2處輸出。調(diào)節(jié)電位器 W3可改變?nèi)龢O管 Q2 的靜態(tài)工作點，調(diào)節(jié)可調(diào)電容CC2和中周T2可改變諧振回路

15、的幅頻特性。2、單級雙調(diào)諧放大器圖1 2單級雙調(diào)諧放大器實驗電路圖實驗原理圖如圖1 2所示，單級雙調(diào)諧放大器和單級單調(diào)諧放大器共用了一部分元器 件。兩個諧振回路通過電容C20 (1nF)或C21 ( 10 nF)耦合，若選擇 C20為耦合電容，則TP7接TP11;若選擇 C21為耦合電容，則 TP7接TP12。3、雙級單調(diào)諧放大器圖1 3雙級單調(diào)諧放大器實驗電路圖實驗原理圖如圖1 3所示，即使TP5處輸入信號的峰峰值只有幾百毫伏，經(jīng)過第一級 放大器后可達幾伏，此信號幅度遠遠超過了第二級放大器的動態(tài)范圍，從而使第二級放大器無法發(fā)揮放大的作用。 同時由于石英晶體振蕩器的輸出中不可避免地存在諧波成分

16、，經(jīng)過第一級諧振放大器后，由于諧振回路頻率特性的非理想性，放大器也會對殘留的諧波成分進行放大，所以在第一級與第二級放大器之間又加了一個陶瓷濾波器(FL3), 一方面濾除放大的諧波成分，另一方面使第二級放大器輸入信號的幅度滿足要求。實驗時若采用外置專用函數(shù)信號發(fā)生器，調(diào)節(jié)第一級放大器輸入信號的幅度，使第一級 放大器輸出信號的幅度滿足第二級放大器的輸入要求，則第一級與第二級放大器之間可不用再經(jīng)過FL3。4、雙級雙調(diào)諧放大器雙級雙調(diào)諧放大器實驗電路圖1 - 4實驗原理圖如圖1-4所示，第一級放大器兩諧振回路的耦合電容（C20、C21）可選,第二級放大器兩諧振回路的耦合電容不可選（固定為C26, 1

17、nF）,兩級放大器之間是否接FL3及相應(yīng)原因與兩級單調(diào)諧放大器相同。實驗步驟1、計算選頻回路的諧振頻率范圍若諧振回路的電感量為 1.8uH2.4uH ,回路總電容為105 pF125pF （分布電容包括在內(nèi)），根據(jù)公式12 二 LC計算諧振回路諧振頻率fo的范圍。2、單級單調(diào)諧放大器（1）連接實驗電路在主板上正確插好小信號放大器模塊，開關(guān)K1、K2、K3、K5向左撥，主板GND接模塊GND，主板+ 12V接模塊+ 12V。TP9接地，TP8接TP10。檢查連線正確無誤后，打開實 驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K5向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED4亮。（2）靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)K5向左撥（即關(guān)閉電

18、路電源），TP5接地，然后K5向右撥。用萬用表測三極管Q2發(fā)射極對地的直流電壓，調(diào)節(jié)W3使此電壓為5V。說明：本實驗箱的所有實驗，改接線的操作均要在斷電的情況下進行，以后關(guān)于斷電 改接線的操作步驟不再重復(fù)說明。（3）測量放大器電壓增益去掉TP5與地的連線，從正弦波振蕩器模塊取輸入信號Vi。參考實驗九產(chǎn)生10.7MHz的正弦波信號 Vi,操作步驟如下： 在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，該模塊開關(guān)K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K5、K7、K8向下?lián)?，K4、K6向上撥。主板 GND接該模塊 GND，主板+ 12V 接該模塊+ 12V，檢查連線正確無誤后，開關(guān)K1向右撥。若正

19、確連接，則該模塊上的電源指示燈LED1亮。 用示波器在正弦波振蕩器模塊的 TT1處測量，輸出信號應(yīng)為正弦波，頻率為10.7MHz。 調(diào)節(jié)該模塊的 W2可改變TT1處信號的幅度（注意 W2不要調(diào)到兩個最底端）。此信號即為 本實驗的輸入信號 Vi，從TP5處引出。 正弦波振蕩器模塊的 TP5接小信號放大器模塊的 TP5，調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的 W2 使小信號放大器模塊 TP5處信號Vi的峰峰值Vip-p為400mV左右。 用示波器在小信號放大器模塊的TT2處觀察，調(diào)節(jié)小信號放大器模塊的T2、CC2，使TT2處信號V。的峰峰值Vgp最大不失真。記錄各數(shù)據(jù)，填表1 1。表1 1Vip-p (V)Vop

20、-p (V)電壓增益（dB）（4）測量放大器的通頻帶、矩形系數(shù)（選做）放大器通頻帶的測量方法有兩種：掃頻法和逐點法。掃頻法即用BT-3掃頻儀直接測試。使用BT-3掃頻儀測試時，掃頻儀的輸出接放大器的 輸入，放大器的輸出接掃頻儀檢波頭的輸入，檢波頭的輸出接掃頻儀的輸入。在掃頻儀上觀察并記錄放大器的頻率特性曲線（頻率與相對放大倍數(shù)的關(guān)系曲線），從頻率特性曲線上讀取并記錄放大器的通頻帶。注意：掃頻儀的輸出不要太大以免超過放大器的動態(tài)范圍，檢波頭的方向不要接反。逐點法即用外置專業(yè)信號源做掃頻源，用信號源輸出幅度相同頻率逐步變化的信號作為放大器的輸入，逐點記錄相應(yīng)輸出信號的大小，然后描繪出放大器的頻率特

21、性曲線，在頻率特性曲線上讀取并記錄放大器的通頻帶。在放大器的頻率特性曲線上讀取相對放大倍數(shù)下降為0.1處的帶寬2也f.或0.01處的2 心f2Af帶寬2酎001。則矩形系數(shù)Kr01 = 0.1 , Kr001 = 001，其中2心f°7為放大器的通頻2 茁0.7.20.7帶。3、單級雙調(diào)諧放大器（1）連接實驗電路在主板上正確插好小信號放大器模塊，開關(guān)K1、K2、K3、K5向左撥，主板GND接模塊GND，主板+ 12V接模塊+ 12V。TP6接TP13, TP7接TP11 （選擇C20為耦合電容）， TP14接TP10。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K5向右撥。若正確連

22、接，則模塊上的電源指示燈LED4亮。（2）靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)TP5接地，用萬用表測 Q2發(fā)射極對地的直流電壓，調(diào)節(jié)W3使此電壓為5V。（3）測量放大器電壓增益 去掉TP5與地的連線，參考實驗步驟 2 （ 3），從正弦波振蕩器模塊取輸入信號。 正弦波振蕩器模塊 TP5接小信號放大器模塊 TP5,調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊 W2使小信 號放大器模塊TP5處信號Vi的峰峰值Vjp-p約400mV。 用示波器在小信號放大器模塊的TT2處觀察，調(diào)節(jié)小信號放大器模塊的T2、T3、CC2、CC3，使TT2處信號V。的峰峰值Vop-p最大不失真。記錄各數(shù)據(jù)，填表1 2。表1 2Vip-p (V)Vop-p (V)電壓增

23、益（dB）注意：不要用示波器探頭直接在耦合電容（C20、C21）的兩側(cè)測量，因為示波器探頭的輸入電容會影響諧振回路的特性。4、雙級單調(diào)諧放大器(1) 連接實驗電路在主板上正確插好小信號放大器模塊，開關(guān)K1、K2、K3、K5向左撥，主板 GND接模塊GND，主板+ 12V接模塊+ 12V。TP9接地，TP17接TP6, TP20接地，TP19接TP10。 檢查連線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K5向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED4亮。(2) 靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)TP5接地，用萬用表測 Q2發(fā)射極對地的直流電壓，調(diào)節(jié)W3使此電壓為5V。TP16接地，用萬用表測 Q3發(fā)射極對地的直流

24、電壓，調(diào)節(jié)W4使此電壓為5V。(3) 測量放大器電壓增益去掉TP5與地及TP16與地的連線，TP8接TP15。 參考步驟2 (3)，從正弦波振蕩器模塊取輸入信號VMO 正弦波振蕩器模塊 TP5接小信號放大器模塊 TP5,調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的W2使小信號放大器模塊 TP5處信號Vii的峰峰值Viip-p約400mV。 用示波器在小信號放大器模塊的TP8處測量，調(diào)節(jié)小信號放大器模塊的T2、CC2 ,使TP8處信號V°i的峰峰值V°ip-p約為4Vo 用示波器在TP16處測量第二級放大器輸入信號 Vi2的峰峰值Vi2p-p，再在TT2處用示 波器測量第二級放大器的輸出信號 V&

25、#176;2的峰峰值V°2p-p,調(diào)節(jié)T4、CC4使TT2處信號最大不 失真。記錄各數(shù)據(jù)，填表 1 - 3o表1-3Vi1p-p (V)Vi2p-p (V)Vo1 p-p (V)Vo2 p-p ( V )兩級放大器電壓增益 (dB )5、雙級雙調(diào)諧放大器(1) 連接實驗電路在主板上正確插好小信號放大器模塊，開關(guān)K1、K2、K3、K5向左撥，主板GND接模塊 GND，主板+ 12V 接模塊+ 12V。TP6 接 TP13, TP17 接 TP22, TP17 接 TP6 , TP7 接 TP11, TP18接TP21 , TP23接TP10。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)

26、，K5向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED4亮。(2) 靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)TP5接地，用萬用表測 Q2發(fā)射極對地的直流電壓，調(diào)節(jié)W3使此電壓為5V。TP16接地，用萬用表測 Q3發(fā)射極對地的直流電壓，調(diào)節(jié)W4使此電壓為5V o(3) 測量放大器電壓增益去掉TP5與地及TP16與地的連線，TP14接TP15。從正弦波振蕩器模塊取輸入信號。 參考步驟2 (3)，從正弦波振蕩器產(chǎn)取輸入信號Vi1 o 正弦波振蕩器模塊 TP5接小信號放大器模塊 TP5,調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的 W2使小 信號放大器模塊 TP5處信號VM峰峰值VMp-p約為400mV。 用示波器在小信號放大器模塊的TP14處測量，

27、調(diào)節(jié)T2、T3、CC2、CC3使TP14處信號Vo1的峰峰值Vo1p-p約為4V o 用示波器在小信號放大器模塊的 TP16處測量第二級放大器輸入信號 V i2的峰峰值Vi2p-p，再在TT2處用示波器測量第二級放大器的輸出信號Vo2的峰峰值V°2p-p，調(diào)節(jié)T4、T5、CC4、CC5，使TT2處信號最大不失真。記錄各數(shù)據(jù)，填表1-4。表1 - 4Vi1p-p (V)Vi2p-p ( V )Vo1p-p (V)Vo2p-p ( V )兩級放大器電壓增益（dB）注意：兩級雙調(diào)諧放大器的各中周不要調(diào)節(jié)的太深，因為中周的變化會改變放大器的 輸入輸出阻抗，從而使放大器與晶體振蕩器之間不匹配，

28、進而使放大器的輸入波形失真。六、實驗報告1、 按步實驗并完成表 1 1、1 2、1 3、1 4 °2、高頻小信號放大器的主要技術(shù)指標有那些？如何理解選擇性與通頻帶的關(guān)系?3、 畫出單級單調(diào)諧放大器的頻率特性曲線（選做）。實驗二咼頻諧振功率放大器、實驗?zāi)康?、掌握丙類諧振功率放大器的基本工作原理；2、掌握丙類諧振功率放大器的負載特性和振幅特性;3、掌握丙類諧振功率放大器集電極效率的計算方法。、實驗內(nèi)容1、觀察丙類諧振功率放大器的輸出波形；2、觀察丙類諧振功率放大器的負載特性和振幅特性;3、測量丙類諧振功率放大器的集電極效率。、實驗儀器1、20MHz示波器一_-臺2、數(shù)字式萬用表塊3、調(diào)

29、試工具套四、實驗原理高頻諧振功率放大器的實驗原理圖如圖2-1所示。p2T+ 12VR1c3TP4一L4+12VW1CC1T<Q1C4T2亠一-=©kKO <Qc8K4R2C2R4R6TTR8R9TP1-4-TI-.p5TC5 =圖2 - 1高頻諧振功率放大器實驗原理圖圖中，Q1工作在甲類，Q2工作在丙類。TP1為輸入信號接口， TT1為丙類功率放大器 工作狀態(tài)特測試點，TP2是為測量丙類功率放大器的效率而留出的接口， TP4和TT2為功 放的輸出接口， TP5是為集電極調(diào)幅實驗留出的調(diào)制信號輸入接口。實驗時，TP2接TP3,以便觀察丙類功放的振幅特性；TP2接+ 5V，以

30、便觀察丙類功放的負載特性。五、實驗步驟1、連接實驗電路在主板上正確插好高頻功率放大器模塊。開關(guān)K1、K5、K6向左撥，K2、K3、K4向下?lián)?，連接主板 GND與模塊GND，連接主板+ 12V與模塊+ 12V , TP2接TP3。檢查連線 正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。2、靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)TP1接地，用萬用表測量三極管 Q1發(fā)射極對地的直流電壓， 調(diào)節(jié)W1使此電壓為1.8V。3、輸入信號去掉TP1與地的連線，本實驗的輸入由正弦波振蕩器模塊的石英晶體振蕩器提供，操 作步驟如下：(1) 在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，該模塊開關(guān)K1、K

31、9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K5、K7、K8向下?lián)埽琄4、K6向上撥。主板 GND接該模塊 GND，主板 + 12V接該模塊+ 12V，檢查連線正確無誤后，開關(guān)K1向右撥。若正確連接，則該模塊上的電源指示燈LED1亮。(2) 用示波器在該模塊的 TT1處測量，輸出信號應(yīng)為正弦波，頻率為 10.7MHz，調(diào)節(jié) 該模塊的W2可改變TT1處信號的幅度(注意W2不要調(diào)到兩個最底端)。此信號即為本實 驗的輸入信號Vi,從TP5處引出。(3) 連接正弦波振蕩器模塊的TP5與高頻功率放大器模塊的 TP1，調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的W2，使高頻功率放大器模塊TP1處信號Vj的峰峰值Vjp-p約為

32、500mV。4、測量功放的電壓增益用示波器在高頻功率放大器模塊的TT2處測量，調(diào)節(jié)高頻功率放大器模塊的T1、T2 ,使TT2處信號V。最大不失真。記錄 V。的峰峰值V°p-p，計算功放的電壓增益，填表5- 1。表2- 1Vip-p (V)Vop-p (V)電壓增益(dB)5、測量丙類功放的集電極效率nc(1) 用萬用表測 TP2對地的直流電壓 Vcc，填表5-2。(2) 斷開TP2與TP3的連線，將萬用表打到測直流電流檔，萬用表紅表筆接TP3,黑 表筆接TP2。(3) TP1輸入10.7MHz，峰峰值約500mV的正弦波信號 Vi，開關(guān)K4向上撥，即連接 負載 R9 (R9 = 1K

33、Q )。(4) 用示波器在TT2處測量，調(diào)節(jié)T1、T2，使TT2處信號V°的峰峰值V°p_p最大。(5) 適當調(diào)節(jié)TP1處信號Vi的幅度(即調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的 W2 ),使TT2處信 號V°峰峰值Vop-p最大。記錄下此時的V°p-p以及TP2和TP3之間的電流量lcc(讀萬用表)， 填表5 -2。(6) 由Ps=VccXIcc計算出電源的直流功率 Ps,由P。二(Vop*) 計算出負載功率，2P設(shè)中周T2的損耗率為50%，由c O計算出丙類功放的集電極效率。填表5-2。Ps表2-2V cc (V)Icc (A)Ps (W)Vop-p (V)Po (

34、 W )nc注意：由于三極管發(fā)熱、諧振回路中線圈和電容的損耗以及功放的工作狀態(tài)等原因，使得實際應(yīng)用電路中丙類功放的效率并沒有教材中所說的那樣高，一般最多為50%60%。6、觀察丙類功放的負載特性(1) 斷開萬用表紅黑表筆與 TP2和TP3的連線，K4向上撥，K2、K3向下?lián)埽琓P2接 主板+ 5V。(2) 參考步驟3 (1) (2),在TP1處輸入峰峰值約 500mV ,頻率為10.7MHz的正弦波。(3) 用示波器在TT1處觀察，適當調(diào)節(jié) T1、T2，使TT1處出現(xiàn)如圖5-2所示的下凹 波形，即丙類功放工作在過壓狀態(tài)(注意：下凹不要調(diào)的太深)。(4) K3向上撥，K2、K4向下?lián)?；K2向上撥

35、，K3、K4向下?lián)?，用示波器?TT1處 觀察，可觀察到 TT1處波形逐漸由圖2-2向圖2-3變化。即負載逐漸變小時，功放的工 作狀態(tài)由過壓臨界欠壓變化。說明1:若K4向上撥，K2、K3向下?lián)軙r，無論怎樣調(diào)節(jié) T1、T2都不能使TT1處出 現(xiàn)下凹的波形，則適當增加 TP1處輸入信號的幅度。若 K2向上撥，K3、K4向下?lián)軙r，無 論怎樣調(diào)節(jié)T1、T2 , TT1處的信號始終有下凹，則適當減小TP1處輸入信號的幅度。整個調(diào)試過程要耐心仔細，反復(fù)多次，直至達到最好的實驗效果。說明2:由于TP1處輸入信號諧波分量和丙類功放集電極輸出波形中諧波分量的影響，使過壓狀態(tài)時TT1處下凹波形并不能完全對稱。同時

36、，即使TP1處信號的諧波成分很小，由于Q1的非線性，耦合到 Q2基極的信號中也存在諧波分量，由于諧振回路的非理想性， 使TT1處波形下凹也不能完全對稱。另外，高頻情況下，電阻的等效電路中存在電容電感 也是導(dǎo)致TT1處波形下凹不對稱的原因。7、觀察丙類功放的振幅特性(1) 去掉TP2與+ 5V的連線，TP2接TP3 , K4向上撥，K2、K3向下?lián)堋?2) 參考步驟3 (1) (2),在TP1處輸入峰峰值約 300mV ,頻率為10.7MHz的正弦波 信號。(3) 用示波器在 TT1處觀察，調(diào)節(jié)T1、T2使TT1處波形如圖2 3所示，即功放工 作在欠壓狀態(tài)。(4) 調(diào)節(jié)T1,使Q2基極信號的幅度

37、逐漸增大，用示波器觀察 TT1處信號波形的變化 情況。六、實驗報告1、按步實驗并完成表 2 1和表2 2;2、討論實際丙類功率放大器效率達不到教材中所說的那樣高的原因；3、討論丙類功率放大器工作在過壓狀態(tài)時，集電極電流波形下凹不完全對稱的原因。實驗三三點式LC振蕩器及壓控振蕩器一、實驗?zāi)康?、掌握三點式LC振蕩器的基本原理；2、掌握反饋系數(shù)對起振和波形的影響；3、掌握壓控振蕩器的工作原理；4、掌握三點式LC振蕩器和壓控振蕩器的設(shè)計方法。二、實驗內(nèi)容1、測量振蕩器的頻率變化范圍；2、觀察反饋系數(shù)對起振和輸出波形的影響；3、 觀察溫度變化對振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響（選做）。三、實驗儀器1、20MHz

38、示波器一臺2、數(shù)字式萬用表一塊3、調(diào)試工具一套四、實驗原理1、三點式LC振蕩器三點式LC振蕩器的實驗原理圖如圖 3- 1所示。圖中，T2為可調(diào)電感，Q1組成振蕩器，Q2組成隔離器，Q3組成放大器。C6=100pF, C7=200pF , C8=330pF , C40=1 nF。通過改變K6、K7、K8的撥動方向，可改變振蕩器的反饋系數(shù)。設(shè) C7、C8、 C40的組合電容為C口則振蕩器的反饋系數(shù) F= C6/ CEo反饋電路不僅把輸出電壓的一部分送回輸入端產(chǎn)生振蕩，而且把晶體管的輸入電阻也反映到LC回路兩端。F大，使等效負載電阻減小，放大倍數(shù)下降，不易起振。另外，F(xiàn)的大小還影響波形的好壞，F(xiàn)過大

39、會使振蕩波形的非線性失真變得嚴重。通常F約在0.010.5之間。同時，為減小晶體管輸入輸出電容對回路振蕩頻率的影響，C6和Cz取值要大。當振蕩頻率較高時，有時可不加 C6和Cz直接利用晶體管的輸入輸出電容構(gòu)成振蕩電容，使電路振蕩。忽略三極管輸入輸出電容的影響，則三點式LC振蕩器的交流等效電路圖如圖3 2所示。圖3 2 三點式LC振蕩器交流等效電路圖圖3 2中，C5=33pF，由于C6和C工均比C5大的多，則回路總電容 C?？山茷椋篊o - C5 C4(8 1)則振蕩器的頻率fo可近似為：£ 1 1f 0( 8 2)2兀卡T2C02兀屮丁2(。5 +C4)調(diào)節(jié)T2則振蕩器的振蕩頻率變

40、化，當T2變大時，fo將變小，振蕩回路的品質(zhì)因素變小，振蕩輸出波形的非線性失真也變大。實際中C6和Ct也往往不是遠遠大于 C5，且由于三極管輸入輸出電容的影響，在改變 C工，即改變反饋系數(shù)的時候，振蕩器的頻率也會變化。本模塊的實際實驗電路在 C11與Q3之間還有一級10.7MHz陶瓷濾波器電路，用來濾除石英晶 體振蕩器輸出信號中的二次、三次諧波分量，以給其它模塊提供載波信號。由于受到模塊大小的限 制，故沒有在模塊上畫出這部分電路圖。若LC振蕩所產(chǎn)生信號的頻率不在陶瓷濾波器的通帶內(nèi)，則在TP5處將不會有波形輸出或輸出信號幅度較小。若想利用LC振蕩器所產(chǎn)生的信號來進行二次開發(fā)，則可在TP4處取信號

41、。三點式 LC振蕩器實驗電路只涉及到振蕩器和隔離器部分。2、壓控振蕩器壓控振蕩器的實驗原理圖如圖 33所示。圖3 3壓控振蕩器實驗原理圖Q1、Q2、Q3的作用與三點式LC振蕩器相同，TP2和TP3是為自動頻率控制實驗二次開發(fā)留 出的接口，在做壓控振蕩器實驗的時候，連接TP2與TP3。TP1是為實驗二十一(變?nèi)荻O管調(diào)頻)留出的調(diào)制信號輸入接口，C1、L1為調(diào)制信號耦合隔離電路，壓控振蕩器實驗不涉及此部分電路。R2、R3、W1為變?nèi)荻O管 D1提供直流反偏壓 Vd。C2、C3為變?nèi)荻O管的接入電容 (C2=5pF , C3 = 10pF)，設(shè)C2、C3的組合電容為 Cn , C7、C8、C40的

42、組合電容為 Cm，忽略三極管輸入輸出 電容的影響，則壓控振蕩器的交流等效電路如圖3 4所示。圖中，C5=33pF，由于C6和Cm均比C5大的多，則回路總電容 Co可近似為：Cn C jCo = C5 C4( 8 3)C N +C j則振蕩器的頻率fo可近似為：(8 4)(8 5)f0 = 2三語由圖83可得，變?nèi)荻O管的接入系數(shù) P為:CNCN CjQ其中，CjQ是直流反偏壓為 Vd時變?nèi)荻O管的容量。調(diào)節(jié)W1，則Vd變化，CjQ也變化。由式3 5可知，Cn越大，變?nèi)荻O管的接入系數(shù) P也越大，單位直流反偏壓變化所引起的頻偏也越大。 但為了減小高頻電壓對 D1的作用和中心頻率的漂移，常將Cn取

43、的較小。圖3 4壓控振蕩器的交流等效電路圖五、實驗步驟1、三點式LC振蕩器(1) 連接實驗電路在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，開關(guān)K1、K9、K10、K11、K12向左撥，K2、K3、K4、K7、K8向下?lián)?，K5、K6向上撥。主板 GND接模塊GND，主板+ 12V接模塊+ 12V。檢查連線正 確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。(2) 測量LC振蕩器的頻率變化范圍用示波器在三極管 Q2的發(fā)射極(軍品插座處)觀察反饋輸出信號的波形，調(diào)節(jié)T2,記錄輸出信號頻率fo的變化范圍，比較波形的非線性失真情況，填表3 1。表3 1fo (MHz)最

44、小值最大值波形非線性失真（大、?。?）觀察反饋系數(shù)對輸出信號的影響用示波器在三極管 Q2的發(fā)射極觀察反饋輸出信號 Vo的波形，調(diào)節(jié) T2,使V。的頻率fi為 10.7MHz左右，改變反饋系數(shù) F的大小（通過選擇 K6、K7、K8的撥動方向來改變），觀察V。峰 峰值Vop-p、振蕩器頻率的變化情況，填表 3 2。表3 2反饋系數(shù)Vop-p (V)振蕩器頻率（MHz ）F=1/2F=1/3F=1/5F=1/10調(diào)試時，先使反饋系數(shù) F=1/2，調(diào)節(jié)T2使Q2發(fā)射極處信號的頻率為 10.7MHz左右，記錄 Q2發(fā)射極處信號的頻率和峰峰值。然后，不再調(diào)節(jié)T2，改變反饋系數(shù)的大小，記錄 Q2發(fā)射極處信

45、號的頻率和峰峰值，直至 F=1/2、F=1/3、F=1/5、F=1/10的情況都做完。（4）、觀察溫度變化對三點式LC振蕩器頻率穩(wěn)定度的影響（ 選做）用一熱源（如加熱的烙鐵）靠近 T2，在Q2發(fā)射極觀察輸出信號頻率的變化情況。2、壓控振蕩器（1）連接實驗電路在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，開關(guān)Ki、K9、K10、K11、K12向左撥，K3、K4、K6、K8向下?lián)埽琄2、K5、K7向上撥。主板GND接模塊 GND ,主板+ 12V接模塊+ 12V。TP2接TP3。 檢查連線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K1向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1亮。（2）觀察直流反偏壓、變?nèi)荻?/p>

46、極管接入電容對振蕩器頻率的影響。 接入電容Cn = 5pFK2向上撥、K3向下?lián)?，使變?nèi)荻O管的接入電容Cn = 5pF。用萬用表測變?nèi)荻O管D1陰極對地的直流電壓 Vd （在D1上方的軍品插座處測量），調(diào)節(jié) W1，使Vd從小變大，均勻選取多個 Vd，并用示波器在 Q2發(fā)射極測量輸出信號的頻率f。，填表3 3的第一行和第二行。 接入電容Cn = 15pFK2、K3都向上撥，使變?nèi)荻O管接入電容 Cn = 15pF。用萬用表測變?nèi)荻O管 D1陰極對地的 直流電壓Vd （在D1上方的軍品插座處測量），調(diào)節(jié) W1，使Vd從小變大，均勻選取多個 Vd,并 用示波器在Q2發(fā)射極測量輸出信號的頻率 fo,

47、填表3 3的第三行和第四行。表3 3接入電容Cn = 5pFVd (V)fo (MHz )接入電容Cn=15pFVd (V)fo (MHz )說明，由于萬用表輸出電容的影響， 將萬用表接在 D1兩側(cè)和不接在 D1兩側(cè)時，Q2發(fā)射極信號的頻率會不一樣，本步驟實驗萬用表在測量直流電壓后應(yīng)取下，再用示波器在Q2發(fā)射極測信號頻率。六、實驗報告1、 畫出三點式LC振蕩器和壓控振蕩器的交流等效電路圖，按步實驗并完成表3 1、3-2、3 3;2、討論回路電感變化對三點式振蕩器輸出波形非線性失真的影響；3、討論變?nèi)荻O管接入電容對壓控振蕩器頻偏的影響。實驗四二極管環(huán)形混頻、實驗?zāi)康?、掌握二極管環(huán)形混頻器的工

48、作原理；2、了解二極管環(huán)形混頻器組合頻率的測試方法。、實驗內(nèi)容1、觀察中頻信號；2、觀察二極管環(huán)形混頻器輸出信號的頻譜（選做）3、觀察鏡頻干擾。一_-臺一塊一套三、實驗儀器1、20MHz示波器2、數(shù)字萬用表3、調(diào)試工具4、頻譜分析儀（選做）四、實驗原理二極管環(huán)形混頻器實驗原理圖如圖4 - 1所示。圖4 - 1二極管環(huán)形混頻實驗原理圖圖中，MIXER內(nèi)集成了 4個二極管，組成二極管環(huán)形混頻電路。本振信號和射頻信號 分別從TP1和TP2輸入，R1、R2、R3、R4、R5、R6組成的二形網(wǎng)絡(luò)，用來隔離本振信號、 射頻信號和中頻信號之間的相互干擾。FL1為455KHZ陶瓷濾波器，用來選取所需的中頻信號

49、。Q1組成放大器，用來放大中頻信號。C2為隔直電容，經(jīng)放大的中頻信號可在TT1處觀測。實驗所用到的混頻器模塊上共有4個混頻電路，它們共用 1個中頻放大電路（由 Q1組成），通過改變開關(guān) K5、K6、K7的撥動方向，可選擇由哪路混頻電路的輸出進入中放。開 關(guān)K6、K7向上撥（K5向左向右撥均可）時，選擇二極管環(huán)形混頻電路的輸出進入中放?；祛l器模塊的射頻信號（10.7MHz ）和本振信號（10.245MHz ）,分別由正弦波振蕩器模塊的石英晶體振蕩器和集成電路振蕩器提供。五、實驗步驟1、產(chǎn)生射頻信號和本振信號在主板上正確插好正弦波振蕩器模塊，參考實驗九和實驗十一，用石英晶體振蕩器產(chǎn)生10.7MHz

50、的射頻信號，用集成電路振蕩器產(chǎn)生10.245MHz的本振信號。操作步驟如下：(1) K1、K9、K10、K11、K12 向左撥，K2、K3、K5、K7、K8 向下?lián)?，K4、K6 向上撥。主板 GND接模塊GND，主板+ 12V接模塊+ 12V，主板+ 5V接模塊+ 5V，主板 5V接模塊5V。檢查連線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)，K1、K11、K12向右撥。若正確連接，則模塊上的電源指示燈LED1、LED4、LED5亮。(2) 射頻信號(10.7MHz )從TP5處輸出，調(diào)節(jié) W2可改變射頻信號的幅度。(3) 本振信號(10.245MHz )從TP7處輸出，調(diào)節(jié) W4可改變本振信號的幅

51、度，調(diào)節(jié)CC2使本振信號頻率為10.245MHz。若TP7處無信號輸出，貝U調(diào)節(jié)CC2使電路起振；若TP7 處信號波形上下不對稱，則調(diào)節(jié)T1來改善；若無論怎樣調(diào)節(jié)W4 , TP7處信號的最大峰峰值仍達不到1.5V，則調(diào)節(jié)T1來改善。2、連接二極管混頻實驗電路在主板上正確插好混頻器模塊，該模塊開關(guān)K1、K2、K3、K4向左撥，K6、K7向上撥(K5向左向右撥均可)。主板GND接該模塊GND，主板+ 12V接該模塊+ 12V。檢查連 線正確無誤后，打開實驗箱左側(cè)的船形開關(guān)。3、輸入本振信號和射頻信號(1) 調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的W2，使該模塊TP5處10.7MHz信號的峰峰值為1V左 右。連接該模

52、塊 TP5與混頻器模塊的TP2。(2) 調(diào)節(jié)正弦波振蕩器模塊的W4 ,使該模塊TP7處10.245MHz信號的峰峰值為1.7V 左右。連接該模塊的 TP7與混頻器模塊的TP1。4、觀察中頻信號用示波器在混頻器模塊的TT1處觀察，驗證中頻信號的頻率是否為10.7MHz 10.245MHz = 455KHz。5、 觀察混頻器輸出信號的頻譜(選做)用頻譜分析儀在混頻器 MIXER第4腳的軍品插座處測量輸出信號的頻譜。記錄此頻譜分布圖。6、觀察鏡頻干擾不改變本振信號，使射頻信號的頻率由10.7MHz變?yōu)?.790MHz。(1) 用正弦波振蕩器模塊的三點式LC振蕩器產(chǎn)生9.790MHz的信號，操作步驟如

53、下： 正弦波振蕩器模開關(guān) K4、K6向下?lián)?，K5、K7向上撥。 射頻信號(9.790MHz )從正弦波振蕩器模塊的TP4處輸出，調(diào)節(jié)T2使射頻信號的頻率為9.790MHz。(2) 連接正弦波振蕩器模塊的TP4和混頻器模塊的TP2。用示波器在混頻器模塊的TT1處觀察，驗證中頻信號的頻率是否為10.245MHz 9.790MHz = 455KHz。由于三點式LC振蕩器的頻率準確調(diào)節(jié)在 9.790MHz很不方便，建議調(diào)試方法為：連接 正弦波振蕩器模塊的 TP4和混頻器模塊的 TP2,連接正弦波振蕩器模塊的TP7和混頻器模塊的TP1。用示波器在混頻器模塊的TT1處觀察，調(diào)節(jié)T2直至TT1處有455KH

54、Z的信號出現(xiàn)且射頻信號的頻率不為10.7MHz為止。由于三點式 LC振蕩器的頻率不可能準確穩(wěn)定在9.790MHz，所以TT1中頻信號的頻率也不可能準確為455KHz。說明1:本實驗使用了兩個模塊，測量信號時，示波器探頭的接地線應(yīng)接在該信號所在的模塊上，以使觀察到的波形更好。說明2 :當10.245MHz本振信號和10.7MHz射頻信號都接入到混頻器時，由于本振信 號、射頻信號和中頻信號之間并不是完全隔離的，所以，這三路信號之間可通過電路中的 元器件、公共電源和地等相互影響。這種影響表現(xiàn)為混頻器輸入端本振信號和射頻信號的 抖動，可通過適當調(diào)節(jié)本振信號和射頻信號的幅度來改善。六、實驗報告1、按步實驗并得出中頻信號頻率與本振信號頻率、射頻信號頻率的關(guān)系；