通信電子線路實驗指導書-修改后

通信電子線路CommunicationElectronicCircuit實驗指導書ExperimentalInstruction郭麗萍于少華李厚杰曲昕大連民族學院Daliannationalitiesuniversity機電信息工程學院(CollegeofElectromechanicalandInformationEngineering)2010年10月實驗要求Experimentalrequiremen1.每位學生必須按規(guī)定完成實驗課，因故不能參加實驗者，要在上課前向指導教師請假（必須經(jīng)有關領導批準）。對所缺實驗要在期末考試前規(guī)定的時間內(nèi)補齊，缺實驗者不得參加期末考試。2.每次實驗課前，必須作到預習，弄清實驗題目、目的、內(nèi)容、步驟和操作過程以及需要記錄的參數(shù)等，認真做好預習報告。在實驗前，指導教師要檢查預習結果并對學生進行提問。不寫預習報告，又回答不出問題的學生，不允許做實驗。3.每次實驗課前，學生必須提前5分鐘進入實驗室，找好座位，查看所需實驗設備是否齊全，做好實驗前的準備工作。4.做實驗前，了解設備的原理和正確使用方法。在沒有弄懂儀器設備的使用方法前，不得貿(mào)然使用，否則因使用不當造成儀器設備損壞的，根據(jù)大連民族學院《儀器設備損壞丟失處理暫行辦法》的相關規(guī)定進行處理。5.實驗過程中實驗室內(nèi)設備不得任意搬動和調(diào)換，非本次實驗所用儀器設備，未經(jīng)指導教師允許不得動用。6.每位學生在實驗過程中，要具有嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和認真、踏實、一絲不茍的科學作風。堅持每次實驗都要親自動手，不可“坐車”，實驗小組內(nèi)要輪流進行接線、操作和記錄等工作，無特殊原因，中途不得退出實驗，否則本次實驗無效。7.實驗中的接線、改線、拆線都必須在切斷電源的情況下進行（包括安全電壓），線路連接完畢再送電。實驗中，特別是設備剛投入運行時，要隨時注意儀器設備的運行情況，如發(fā)現(xiàn)有超量程、過熱、異味、冒煙、火花等，應立即斷電，并請指導老師檢查處理。8.實驗過程中，如出現(xiàn)事故，應馬上關閉電源，然后向指導教師和實驗技術人員如實反映事故情況，并分析原因和處理事故。如有損壞儀表和設備情況，應馬上提出，按有關規(guī)定處理。9.每次實驗結束，指導教師要對實驗數(shù)據(jù)和結果進行檢查并簽字，在教師確認正確無誤后，學生方可拆線。整理好實驗臺和周圍衛(wèi)生，填寫實驗登記簿后方可離開。10.實驗課后，每位學生必須按實驗指導書的要求，獨立完成實驗報告，不得抄襲。i通信電子線路實驗的說明TheInstructionsofCommunicationElectronicCircuitExperiment通信電子線路實驗是通信電子線路課程理論教學的深化和補充，具有較強的實踐性，是電子信息工程專業(yè)(Electronicandinformationengineering)和通信工程(Communicationengineering)專業(yè)一門重要的專業(yè)教育必修課程。隨著科學技術迅速發(fā)展，理工科(scienceandengineering)大學生不僅需要掌握通信電子線路方面的基本理論知識，更需要掌握基本的實驗技能和具備一定的科學研究能力。通過該實驗課程的學習，使學生進一步鞏固和加深通信電子線路的理論知識，對通信電子線路(Communicationelectroniccircuit)、電路原理(Circuitprinciple)、系統(tǒng)與設備(Systemsandequipments)有全面直觀的認識。通過實踐進一步加強學生獨立分析問題和解決問題的能力、綜合設計及創(chuàng)新(innovation)能力，同時注意培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科研作風和良好的實驗習慣，為今后面對社會，步入工作崗位打下良好的基礎。ii目錄一、高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)的使用說明.......................................................................1二、實驗項目（Experimentproject）....................................3實驗一調(diào)諧放大器(tunedamplifiers).................................3實驗二丙類高頻功率放大器(highfrequencypoweramplifier)................................8實驗三LC反饋式三點式振蕩器(feedbackthreepointoscillator)..............................11實驗四石英晶體振蕩器(quartzcrystaloscillator)........................................12實驗五振幅調(diào)制器(amplitudemodulator).........................14實驗六調(diào)幅波信號的解調(diào)(amplitudemodulationsignals'demodulation)........17實驗七壓控振蕩器(voltagecontrolledoscillator(VCO)))構成的頻率調(diào)制器(frequencymodulator)....................21實驗八集成電路(integratedcircuits)（鎖相環(huán)(phaselockedloop)）構成的頻率解調(diào)器.........................................25iii高頻信號發(fā)生器的使用說明TheUsingInstrumentsofHighFrequencySignalgenerato儀器采用塑料面框，固定在基座和底板上，在蓋上外罩構成便攜立式儀器。儀器的內(nèi)部：基座的右邊頻段開關上，裝有高頻發(fā)生器的電感(induction)，它的左下方是放大器(amplifier)和穩(wěn)幅控制電路(steadyamplitudecontrolcircuit)，基座的右后方是穩(wěn)壓電源（regulatedpowersupply）和音頻振蕩器（audiooscillator），可變電容器（adjustablecapacitor）的右邊是高頻振蕩電路（highfrequencyoscillatorcircuit），左邊是調(diào)頻(frequencymodulation)立體聲發(fā)生器電路，中后是電源變壓器(powertransformer)，儀器的后面有電源輸入插座、險絲座、導頻輸出插座和外調(diào)雙通道輸入插孔。(1)電源開關（指示燈）(2)音頻輸出幅度調(diào)節(jié)(3)頻率調(diào)節(jié)(4)音頻輸出高、中、低開關(5)音頻輸出插座(6)高頻輸出插座(7)高頻輸出調(diào)節(jié)(8)高頻輸出高、低開關(9)立體聲發(fā)生器調(diào)制選擇：左（L）、右（R）、左+右（L+R）(10)頻段選擇開關(11)高頻發(fā)生器的頻寬調(diào)節(jié)(12)高頻發(fā)生器的調(diào)幅(amplitudemodulation)、載頻(carrierfrequency)（等幅）、調(diào)頻開關(13)指針(14)頻率刻度(15)電源輸入插座(16)保險絲座(17)導頻輸出插座(18)外調(diào)左（L）輸入插孔(19)外調(diào)右（R）輸入插孔使用操作：開機預熱，將電源線插入儀器的電源輸入插座，電源線的插頭插入電源插座，打開電源開關，指示燈發(fā)亮后預熱3-5分鐘。10）置于“1”，調(diào)制開關（12）置于“載5）輸出，檔自微伏至2個毫伏；中檔自毫伏至幾十毫伏；高檔自幾十毫伏至2.5伏。音頻信號使用：將頻段選擇開關（頻（等幅）”，音頻信號由音頻輸出插座（根據(jù)需要選擇信號幅度開關的“高、中、低”檔，一般調(diào)節(jié)范圍：低調(diào)頻立體聲信號發(fā)生器的使用：將頻段選擇開關（10）置于12）置于“載頻”，切記不能置于“調(diào)頻”，否則，就要影響立體聲發(fā)生器離度?！?”，調(diào)制開關（的分-1-調(diào)頻調(diào)幅(amplitudemodulation)高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)10）按需置于選定頻段，調(diào)制開關（12）按需選擇(amplitudemodulation)、載頻（carrierfrequency）和調(diào)頻（modulation），高頻信號輸出幅度由電平選擇開關（8）置于6）插座輸出寬(frequencywidth)調(diào)節(jié)：(mid-frequencyamplifier)和鑒頻器(discriminator)正常工作條件下，將高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)的頻調(diào)節(jié)”（11）從?。?oscilloscope)的波形不失真，的使用：將頻段選擇開關（調(diào)幅frequency“高”或“低”和輸出調(diào)節(jié)，高頻信號由（。調(diào)節(jié)頻在中頻放大器率調(diào)在中頻頻率上，調(diào)節(jié)“頻寬向順時旋轉）到大，使示波器即觀察波形法；聽聲音法，是將頻寬調(diào)節(jié)從小調(diào)到聲音最響時，就不再調(diào)大，應稍微調(diào)小一點即可，如在調(diào)節(jié)中頻放大器(amplifier)和鑒頻器的過程中調(diào)節(jié)“頻寬調(diào)節(jié)”隨中頻。鑒頻的調(diào)試過程中隨時調(diào)節(jié)“頻寬調(diào)節(jié)”直到都調(diào)好。-2-實驗一調(diào)諧放大器(TunedAmplifier)一、實驗目的（Experimentalpurposes）1.熟悉電子元器件和高頻電路實驗箱。2.熟悉諧振回路的幅頻特性－通頻帶(passband)與選擇性(selection)。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(amplifier)的動態(tài)范圍及其測試方法。二、實驗儀器（Experimentinstruments）1.雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)2.掃頻儀(sweepfrequencyinstrument)3.高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)4.毫伏表(millivoltmeter)5.萬用表(multimeter)6.實驗電路板(experimentalcircuitboard)三、預習要求（Previewrequirements）1.復習諧振回路（resonanceloop）的工作原理。2.了解諧振放大器(resonanceamplifier)的電壓放大倍數(shù)、動態(tài)范圍、通頻帶（passband）以及選擇性相互之間的關系。3.電路中，若電感量L=1uh，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(centerfrequency)。04.分析各元器件在電路中的作用。四、實驗原理（Experimentalprinciple）由電感線圈和電容器組成的單個振蕩電路，稱為單振蕩回路(singleoscillateloop)。信號源(sources)與電容（capacitance）和電感（Hartley）串接，就構成串聯(lián)振蕩回路（seriesoscillateloop）。電感的感抗（inductivereactance）值L隨信號頻率的升高而變大，電容則隨信號頻率的升高而減小。與感抗（inductive的容抗（capacitivereactance）值1/Creactance）或容抗（capacitive）的reactance變化規(guī)律不同，串聯(lián)振蕩回路（seriesoscillateloop）的阻抗在某一特定頻率上具有最小值，而偏離特定頻率時的阻抗將迅速增大，單振蕩回路(singleoscillateloop)的這種特性稱為諧振特性（ResonanceCharacteristics），這一特定的頻率稱為該振蕩回路的諧振頻率(resonant。frequen上述的串聯(lián)單振蕩回路(seriessingleoscillate又稱為串聯(lián)諧振回路loop)（series-3-resonantloop)。由于串聯(lián)諧振回路在諧振時阻抗(impedance)具有最小值，因而信號源在串聯(lián)諧振回路中產(chǎn)生的電流，在諧振頻率處最大，而在其他頻率處回路電流都要下降，所以諧振回路具有選頻(frequency或selective)濾波(filter)作用。諧振時，回路的感抗（inductivereactance）值和容抗（capacitivereactance）值相等L/R1/CR。我們把諧振時的回路感抗值（或容抗值）與回路電阻R的比值稱為00回路的品質(zhì)因數(shù)（qualityfactor），以Q表示，簡稱Q值。QL/R1/CR00通常，回路的Q值可達幾十到幾百，諧振時電感線圈和電容器兩端的電壓可以比信號源電壓大幾十到幾百倍，因此必須預先注意到元件的耐壓問題。這是串聯(lián)諧振時所特有的現(xiàn)象，所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振(voltageresonance)。諧振曲線：串聯(lián)諧振回路中電流值與外加電壓頻率之間的關系曲線稱為諧振曲線?；芈返腝值愈高，諧振曲線愈尖銳，對外加電壓的選頻(frequencyselective)作用愈顯著，回路的選擇性愈好。因此，回路Q值的大小可說明回路選擇性的好壞。但回路的品質(zhì)因數(shù)Q與回路的通頻帶成反比，Q愈高，諧振曲線愈尖銳，回路的選擇性愈好，但通頻帶愈窄。因此，對串聯(lián)振蕩回路（seriesoscillateloop）來說，兩者存在著矛盾。本實驗主要研究并聯(lián)諧振回路的性質(zhì)。請同學自己分析其工作原理。五、實驗內(nèi)容及步驟（Experimentcontentsandprocedure）(一)單調(diào)諧回路諧振放大器(singletunedloopresonanceamplifier)。C4L1C5C3+12V1.實驗電路見圖1-1R1CTCRLOUT（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）。C1U（2）接線后仔細檢查，確認無誤后接通電源。R=10K,2K,470Re=1K,500,2KIN2.靜態(tài)測量（staticmeasure）實驗電路中選Re=1K，測量各R2C2Re靜態(tài)工作點，計算并填表1.1。圖1-1單諧振回路諧振放大器(amplifier)原理圖-4-表1.1實測計算ICVCE根據(jù)Vce判斷工作在放大區(qū)V是否實測原因VBVE是否*VB,VE是三極管(transistor)的基極(base)和發(fā)射極(emitter)對地電壓。3.動態(tài)研究(dynamicresearch)(1)測放大器的動態(tài)范圍Vi～Vo（在諧振點）(measuringtheamplifier'sdynamicrangeattheresonancepoint)。選R=10K,Re=1K,把高頻信號接到電路輸入端，電路輸出端接毫伏表(millivoltmeter)，使輸入信號Vi=60mv,f=10.7MHZ,調(diào)節(jié)C使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大。T此時調(diào)節(jié)V由20mV變到140mV，逐點記錄V電壓，并填入表1.2。ioVi的各點測量值可根據(jù)（各自）實測情況來確定。表1.2Vi(mv)20140Re=1kV0(V)Re=500ΩRe=2k（2）當Re分別為500Ω，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（usethesweepfrequencyinstrumenttobuildtheloop'sresonancecurve）仍選R=10K，Re=1K。將掃頻儀射頻(radiofrequency,RF)輸出送入電路輸入端，電路輸出接至掃頻儀(sweepfrequencyinstrument)檢波器(detector)輸入端。觀察回路諧振曲線(掃頻儀輸出衰減應根據(jù)實際情況來選擇適當位置)，調(diào)回路電容C，使Tf0=10.7MHZ。(4)測量放大器的頻率特性(measurethefrequencypropertyoftheamplifier)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(highfrequencysignalgenerator)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)C使回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的回路諧振頻率(resonantTfrequency)f=10.7MHZ為中心頻率(centerfrequency)。然后保持輸入電壓得在不同頻率f時對應的輸出V不變，改變0i頻率f由中心頻率(centerfrequency)向兩邊逐點偏離，測電壓V，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。o表1.3f(MHZ)10.7-5-R=10KΩR=2KΩVoR=470Ω計算f0=10.7MHZ時的電壓放大倍數(shù)及回路的通頻帶和Q值。改變諧振回路電阻，即R分別為2KΩ，470Ω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(doubletunedloopresonanceamplifier)。1.實驗線路見圖1-2C7+12VL3C6CT1CT2L2C3L1C3C4R1OUTCC=3P,9P,12PC1INR3C2R2GND圖1-2雙調(diào)諧回路諧振放大器(amplifier)原理圖(1)用掃頻儀調(diào)雙回路諧振曲線（usethesweepfrequencyinstrumenttobuildthedualloopresonancecurve）接線方法同3（3）。觀察雙回路諧振曲線，選C=3pf，反復調(diào)整CT1，CT2使兩回路諧振在10.7MHZ。(2)測雙回路放大按圖1-2所示連接電路，至電路輸入端，選C=3pf，置高頻信號發(fā)生器頻率為器的頻率特性(measuredoubleloopamplifier'sfrequencyproperty)信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)輸出端接10.7MHz，反復調(diào)整C1，C2使兩將高頻TT回路諧振，使輸出電壓幅度為最大，此時的頻率為中心頻率(centerfrequency)。然后保持高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)輸出電壓不變，改變頻率，由中心頻率(centerfrequency)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1.4。表1.4f(MHZ)10.7C=3pf-6-VoC=10pfC=12pf2.改變耦合電容（coupledcapacitor）C為10pf,12pf，重復上述測試，并填入表1.4中。六．實驗報告要求（Experimentalreportrequirements）1.寫明實驗目的。3.畫出實驗電路的直流（directcurrentDC）和交流(alternatingcurrentAC)等效電路，計算直流工作點，與實驗實測結果比較。4.寫明實驗所用儀器5.整理實驗（1）單調(diào)諧回路（2）雙調(diào)諧回路耦合電容、設備及名稱、型號。數(shù)據(jù)，并畫出幅頻特性。接不同回路電阻時的幅頻特性和通頻帶，整理并分析原因。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。七．實驗思考題（Experimentquestions）1.為什么要2.如何判斷諧振回路3.在回路系？為什么？進行靜態(tài)測量（staticmeasure）？處于諧振狀態(tài)？為什么？諧振時，電感支路和電容支路上的電流與電阻支路上電流有什么樣的關-7-實驗二丙類高頻功率放大器(HighFrequencyPowerAmplifier)一、實驗目的（Experimentalpurposes）a)了解丙類功率放大器(amplifier)的基本工作原理，掌握丙類放大器(amplifier)的計算與設計方法。b)了解電源電壓V與集電極(collector)負載對功率放大器(amplifier)功率和效率C的影響。二、實驗儀器（Experimentinstruments）a)雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)c)掃頻儀(sweepfrequencyinstrument)b)高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)c)萬用表(multimeter)d)實驗板(experimentboard)三、預習要求（Previewrequirements）a)復習功率諧振放大器原理及特點。b)分析圖2-1所示的實驗電路，分析各元器件在電路中的作用。四、實驗內(nèi)容和步驟（Experimentcontentsandprocedure）a)實驗電路見圖2-1。按圖接好實驗板所需電源，將A，B兩點短接，利用掃頻儀(sweepfrequencyinstrument)調(diào)回路諧振頻率(resonantfrequency)，使其諧振在6.5MHZ的頻率上。-8-L7C11L8C12+12VOUTRLR1C1ABC13C2R6R8L2C6CTR1L1R3C5V2CL3L5C4C8L6C9INC1V1V3R2R7L4RL=120,75,51R4R5R9R10C7C3GND圖2-1丙類功率放大器(amplifier)原理圖b)加負載50Ω，測Io電流。在輸入端接f=6.5MHZ、Vi＝120mV信號，測量各將測量值工作點電壓，同時用示波器(oscilloscope)測量輸入、輸出峰值電壓，填入表2.1內(nèi)。表2.1測量值計算值f=6.5MHZVBVEVCEViVoICQPiPoPaηR＝L50ΩVi＝RL＝120mV75ΩRL＝Vc＝120Ω12VR＝L50ΩVi＝RL＝84mV75ΩRL＝120ΩR＝L50ΩVc＝Vi＝RL＝5V120mV75ΩRL＝120Ω-9-其中：Vi：輸入電壓峰Vo：輸出電壓峰-峰值Io：電源給出總電流-峰值Pi：電源給出總功率（Pi=VCIO）（V：電源電壓）CPo：輸出功率Pa：管子損耗功率(attenuationpower)（Pa=ICVCE）c)加75Ω負載電阻，同2測試并填入表2.1內(nèi)。d)加120Ω負載電阻，同2測試并填入表2.1內(nèi)。e)與改變輸入端電壓Vi=84mV，同2、3、4測試并填入表2.1內(nèi)。f)改變電源電壓Vc=5V，同2、3、4、5測試并填入表2.1內(nèi)五、實驗報告要求（Experimentalreportingrequirements）a)根據(jù)實驗測量結果，計算各種情況下的Ic、Po、Pi、η。b)說明電源電壓c)總結在功率放大器(amplifier)中對功率、輸出電壓、輸出功率的相互關系。放大晶體管有哪些要求。六、實驗思考題（Experimentquestions）1.在其他條件不變的情況下，高頻功放電流、電壓、效率以及功率隨著負載電阻的變化發(fā)生怎么樣的變化？如果實驗結果與理論結果不一致，是什么原因造成的？2.當激勵信號(excitationsignal)發(fā)生變化時，放大器(amplifier)的電流、電壓、功率以及效率又是如何變化的？3.提高功放效率的辦法有幾種？為什么可以提高？-10-實驗三LC反饋式三點式振蕩器(LCFeedbackThree-pointoscillator)一.實驗目的（Experimentalpurposes）：1.掌握LC三點式振蕩電路的基本原理。2.掌握LC電容反饋式三點振蕩電路設計的電參數(shù)(electricparameters)計算。3.掌握振蕩器(oscillator)反饋系數(shù)(feedbackcoefficient)不同時，靜態(tài)工作電流I對EQ振蕩器起振及振幅的影響。二.實驗內(nèi)容（Experimentcontents）：振蕩器(oscillator)是一種能自動地將直流電源能量轉換為一定波形的交變振蕩信號(ACoscillationsignal)能量的轉換電路。針對通信電子線路實驗設備和LC三點式振蕩器理論基礎，設計一正弦波振蕩器(sinusoidaloscillator)，提出設計方案，根據(jù)振蕩信號頻率、波形和振幅的不同完成電參數(shù)設置。三.實驗設備(Experimentinstruments)：1.振蕩信號的幅度測量：雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)2.振蕩信號的頻率測量：頻率計(frequencycounter)、靜3態(tài)工作點測量：數(shù)字萬用表(digitalmultimeter)、附4屬設備：實驗面包板，電源，電子器件等四.實驗要求(Requirementsoftheexperiment)：1.根據(jù)LC振蕩器的工作原理，提出中心頻率(centerfrequency)范圍為10M-20MHz的振蕩器設計方案。2.設計流程：先通過仿真軟件進行設計仿真，再以實驗設備和實驗箱進行驗證。3.根據(jù)設計方案，確定組成振蕩器的電子4.測出靜態(tài)工作點（quiescentpoint），5.設置相應電參數(shù)，完成振蕩頻率和振蕩振幅的測試。6.改變選頻網(wǎng)絡（frequencyselectivenetwork）LC值，測試靜態(tài)工作電流關系。元件，繪制出振蕩器電路原理圖。確定起振條件。與振蕩信號振幅的五.預習報告要求（Previewrequirements)：1.嚴格按照實驗2.寫出電參數(shù)設法，準備實驗數(shù)據(jù)記錄表格。3.給出完整實驗步驟。.要求中的內(nèi)容準備。置方六.實驗結果及分析要求(Experimentalresultsandanalysisrequest)：1.給出振蕩器設計方案說明，工作原理，振蕩器電路原理圖。2.畫出實驗電路的直流和交流等效電路，整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結果。3.分析影響振蕩信號的頻率、振幅大小的決定因素。七．實驗思考題(Experimentquestions)1.反饋振蕩器(feedbackoscillator)要保證振蕩，需要滿足哪幾個條件？2.LC三點式振蕩器能夠振蕩的原則是什么？-11-實驗四石英晶體振蕩器(QuartzCrystalOscillator)一.實驗目的(Experimentalpurposes)1.了解晶體振蕩器(crystaloscillator)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.實驗儀器(Experimentinstrument)1.雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)2.頻率計(frequencycounter3.萬用表(multimeter)4.實驗板(experimentboard)三.預習要求(Previewrequirements)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(parallelresonantcrystaloscillator)和串聯(lián)型晶體振蕩器(seriesresonantcrystaloscillator)的實際應用電路，并闡述兩者在電路結構及應用方面的區(qū)別。3.分析各元器件在電路中的作用。四.實驗原理（Experimentalprinciple）石英晶體(quartzcrystal)具有壓電效應(piezoelectriceffect)。當交流電壓加在晶體兩端，晶體先隨電壓變化產(chǎn)生應變，然后機械振動又使晶體表面產(chǎn)生交變電荷。當晶體幾何尺寸和結構一定時，它本身有一個固有的機械振動頻率。當外加交流電壓的頻率等于晶體的固有頻率時，晶體片的機械振動最大，晶體表面電荷量最多，外電路中的交流電流最強，按一定方位切割成片，兩邊敷以電極，焊上引線，再于是產(chǎn)生了諧振。因此，將石英晶體用金屬或玻璃外殼封裝即構成石英晶體諧振器（簡稱石英晶振）。本實驗為串聯(lián)型晶體振蕩器電路。串聯(lián)型晶體振蕩器是將石英晶體用于正反饋支路中，利用其串聯(lián)諧振時等效為短路(shortcircuit)元件，電路反饋作用最強。五.實驗內(nèi)容和步驟(Experimentcontentsandprocedure)實驗電路見圖4-1-12-+12VC7L2RpR1R3C6C5L13.3mhVC2OUTC3C4CT100P6MHzR2RLC1R41500PGND圖4-1晶體振蕩器原理圖1.測振蕩器靜態(tài)工作點(quiescentpoint)，調(diào)圖中R，測得測量當工作點在上述范圍時的振蕩頻率(resonantfrequency)及輸出電壓(outputvoltage)。Imin及Imax。PEE2.負載不同時對頻率的影響，R分別取110KΩ,10KΩ,1KΩ，測出電路振蕩頻L率，填入表4.1，并與LC振蕩器比較。表4.1110KΩ10KΩ1KΩRf（MHZ）六.實驗報告要求(Experimentalreportingrequirements)1.畫出實驗電路的交流等效電路。2.整理實驗數(shù)據(jù)。3.比較晶體振蕩器與LC振蕩器帶負載能力的差異，并分析原因。4.根據(jù)電路給出的LC參數(shù)計算回路中心頻率(centerfrequency)，闡述本電路的優(yōu)點。七．實驗思考題(Experimentquestions)1.如何確定電路工作在晶體的頻率上？2.串聯(lián)型晶體振蕩器的工作頻率(workfrequency)與晶體諧振頻率(resonantfrequency)有關系嗎？3.串聯(lián)型晶體振蕩器(seriesresonantcrystaloscillator)與并聯(lián)型晶體振蕩器(parallel-13-resonantcrystaloscillator)在應用上有什么區(qū)別？-14-實驗五振幅調(diào)制器(AmplitudeModulator)一.實驗目的（Experimentalpurposes）1.掌握用集成模擬乘法器(analogmultiplier)實現(xiàn)全載波(fullcarrier)調(diào)幅(amplitudemodulation)和抑制載波雙邊帶調(diào)幅(doublesidebandamplitudemodulation)的方法和過程，并研究已調(diào)波與二輸入信號的關系。2.掌握測量調(diào)幅(amplitudemodulation)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.實驗儀器(Experimentinstrument)1.雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)2.高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)3.萬用表(multimeter)4.實驗板(experimentalboad)三.預習要求(Previewrequirements)1.預習幅度調(diào)制器(amplitudemodulation)的有關知識。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(multiplier)調(diào)制的工作原理，并分析計算各引出腳(pins)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(spectrogram)。4.分析各元器件在電路中的作用。四.實驗原理與電路說明(Experimentalprincipleandcircuitinstructions)幅度調(diào)制(amplitudemodulation)就是載波(carrier)的振幅受調(diào)制信號的控制作周期性(periodicnature)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)制信號的振幅成正比。通常稱高頻信號為載波(carrier)信號，低頻信號(lowfrequencies)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(multiplier)1496來構成調(diào)幅(amplitudemodulation)器，圖5-1為電路圖，圖中IN1端輸入載波電壓；IN2端輸入調(diào)制信號；接在引腳○端2和引腳○端3的電阻R8為1KΩ電阻，用作負反饋電阻，以擴大調(diào)制信號的線性動態(tài)范圍；接在引腳○端5的電阻R9為6.8KΩ，用來控制恒流源電路的恒流值I0；。Rp1為載波調(diào)零電位器，其作用是：將調(diào)制信號Vs移去，只加載波(carrier)電壓Vc，調(diào)節(jié)Rp1，使輸出載波(outputcarrier)電流i=0。已調(diào)制信號取自雙差分放大器(doubledifferenceamplifier)的兩集電極(collector)（引腳○6和引腳○之間12）輸出。-15-五.實驗內(nèi)容和步驟(Experimentcontentsandprocedure)實驗電路見圖5-1+12VR2R3C1R1C4R10R11Rp212148C2IN1F149610C5V6C6OUT12345Rp1R4R8R9R12R5C3+IN2ABR7R6GND圖5-11496構成的調(diào)幅(amplitudemodulation)器1.直流調(diào)制特性的測量(themeasureoftheACmodulationcharacteristic)（1）調(diào)Rp2電位器使載波(carrier)輸入端平衡：在調(diào)制信號輸入端IN2加入峰值為100mV，頻率為1KHZ的正弦信號，調(diào)節(jié)Rp2電位器使輸出端信號最小，然后去掉輸入信號。（2）在載波信號，用萬用表(carrier)輸入端IN1加入峰值V為10mV，頻率為100KHZ的正弦C(multimeter)測量A，B之間的電壓R1由一端調(diào)至另一端V，用示波器(oscilloscope)AB觀察OUT輸出端的波形，以V=0.1V為步長，記錄的輸出波形及其峰值電壓，注意觀察相位變化，根據(jù)公式ABPV=KVABVC(t)，計o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(createfullcarrieramplitudemodulation)(1)調(diào)節(jié)R1使V=0.1V，載波(carrier)信號仍為V（t）=10sin2π×105t(mV),PABC將低頻信號(lowfrequencies)V（t）=Vsin2π×103t(mV)加至調(diào)制器輸入端(amplitudemodulation)波形（標明峰－峰值與谷－谷值），并測出其調(diào)制度m。SSV=30mV和100mV時的調(diào)幅SIN2，畫出-16-(2)加大示波器幅(amplitudemodulation)波在零點附近的波形情況。(3)載波(carrier)信號V(t)不變，將調(diào)制信號改為V（t）=100sin2π×103t(mV)調(diào)節(jié)RP1觀察(amplitudemodulation)波所對應的(oscilloscope)掃描速度，觀察并記錄m=100%和m>100%兩種調(diào).CS輸出波形V(t)的變化情況，記錄m=30%和m=100%調(diào)幅AMV值。AB(4)載波(carrier)信號V(t)不變，將調(diào)制信號改為方波，幅值為100mV，觀察記C錄VAB=0V、0.1V、0.15V時的已調(diào)波。3.實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅(createtherejectcarrier'samplitudemodulation)R1使調(diào)制(carrier)信號輸入端IN1加VC（t）=10sin2π×105t(mV)信號，調(diào)制信號端IN2不加信號，觀察并記錄輸出端波形。(1)調(diào)端平衡，并在載波P(2)載波(carrier輸入端不變)，調(diào)制信號輸入端IN2加V（t）=100sin2π×S103t(mV)信號，觀察記錄波形，并標明峰－峰值電壓。(3)加大示波器(oscilloscope掃描速率，觀察)記錄已調(diào)波在零點附近波形，比較它與m=100%調(diào)幅波(amplitudemodulationwave)的區(qū)別。R2為某一個值，觀察記錄輸出波形。(4)所加載波信號和調(diào)制信號均不變，微調(diào)P(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(Experimentalreportingrequirements)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%、m>100%的調(diào)幅波形(amplitudemodulationwaveform)，在圖上標明峰－峰值電壓。3.畫出當改變V時能得到幾種調(diào)幅波形，分析其原因。AB4.畫出100%調(diào)幅波形及抑制載波雙邊帶調(diào)幅波形(doublesidebandamplitudemodulationwaveform)，比較兩者的區(qū)別。5.畫出實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅現(xiàn)象。(amplitudemodulation)時改變R2后的輸出波形，分析其P七．實驗思考題(Experimentquestions)1.在直流調(diào)制特性測量時，如果不進行載波(carrier)輸入端平衡調(diào)整，則直流調(diào)制波形將會如何？試分析其原因。2.在全載波(fullcarrier)調(diào)制，當調(diào)制系數(shù)(modulationfactor)m變化時，已調(diào)信號波形也隨著發(fā)生變化，試分析其原因。3.在抑制載波調(diào)幅(amplitudemodulation)時，為什么調(diào)制端調(diào)制平衡時，才可以抑止載波？-17-實驗六調(diào)幅波信號的解調(diào)(Amplitudemodulationsignals’demodulation)一.實驗目的(Experimentalpurposes)1.進一步了解調(diào)幅波(demodulation)方法2.了解二極管(diode)包括檢波(detection)的主要指標，3.掌握用集成電路(integratedcircuits)實現(xiàn)同步（synchronousdetection）)的方(amplitudemodulationwave)的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)。檢波效率及波形失真。檢波法。二.實驗儀器(Experimentinstruments)1.雙蹤示波器((dualtraceroscilloscope)2.高頻信號發(fā)生器(highfrequencysignalgenerator)3.萬用表(multimeter)4.實驗板(experimentboard)三.預習要求(Previewrequirements)1.復習有關調(diào)幅(amplitudemodulation)和解調(diào)(demodulation)原理。2.分析二極管(diode)包絡檢波(envelopedetection)產(chǎn)生波形失真的主要因素。3.分析各元器件在電路中的作用。四.實驗原理(Experimentalprinciple)從高頻已調(diào)信號中恢復出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)(demodulation)，又稱為檢波(detection)。對于振幅調(diào)制信號，解調(diào))就是從它的幅度變化上提取調(diào)制信號的過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。振幅解調(diào)(amplitudedemodulation)方法可分為包絡檢波(envelopedetection)和同步檢波（synchronousdetection）)兩大類。包絡檢波(envelopedetection)是指解調(diào)(demodulation)器輸出電壓與輸入已調(diào)波的包絡成正比的檢波(detection)方法。由于AM(amplitudemodulation)信號的包絡與調(diào)制信號成線性關系，因此包絡檢波(envelopedetection)只適用于AM波。二極管(diode)包絡檢波(envelopedetection)器適合于解調(diào)\含有較大載波(carrier)分量的大信號的檢波(detection)過程，它具有電路簡單，易于實現(xiàn)的特點。本實驗如圖6-1所示，主要由二極管(diode)D及RC低通濾波(filter)器（lowpassfilter）組成，它利用二極管(diode)的單向導電特性(unilateralconductingproperty)和檢波(detection)負載RC的充放電過程實現(xiàn)檢波(detection)。所有RC時間常數(shù)選擇很重-18-要，RC時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真；RC時間常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式：11m2RCf0m其中：m為調(diào)幅(amplitudemodulation)系數(shù)，f0為載玻頻率，Ω為調(diào)制信號角頻率。抑制載波(carrier)的雙邊帶DSB(doublesideband)信號和單邊帶SSB(singlesideband)信號，因其波形包絡不直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，不能用包絡檢波(envelopedetection)器解調(diào)，必須使用同步檢波(synchronousdetection)。同步檢波器用于對載波(carrier)被抑制的雙邊帶或單邊帶信號進行解調(diào)。它的特點是必須外加一個頻率和相位（phase）都與被抑制的載波(carrier)相同的電壓。同步檢波(detection)的名稱即由此而來。利用一個和調(diào)幅(amplitudemodulation)信號的載波(carrier)同頻同相的載波(carrier)信號與調(diào)幅(amplitudemodulation)波相乘，再通過低通濾波(filter)器（lowpassfilter）濾除高頻分量而獲得調(diào)制信號。本實驗如圖6-2所示，采用1496路(integratedcircuits)構成解調(diào)(demodulation)器，載波(carrier)信號Vc經(jīng)過電容C1加在⑧、⑩腳之間，調(diào)幅(amplitudemodulation)信號VAM經(jīng)電容C2加在①、④腳之間，相乘后信號由⑿腳輸出，經(jīng)C4、C5、R6組成的低通濾波(filter)器（lowpassfilter），在解調(diào)(demodulation)輸出端提取調(diào)制信號。五.實驗內(nèi)容和步驟（Experimentcontentsandprocedure）注意：做此實驗之前需恢復實驗五的實驗2（1）的內(nèi)容。（一）二極管包絡檢波器(diodeenvelopedetector)實驗電路見圖6-1DR1OUTUAMINC1C2R2R333n0.1uGND圖6-1二極管包絡檢波器(diodeenvelopedetector)1.解調(diào)全載波調(diào)幅信號(demodulationofamplitudemodulation)a)m<30%的調(diào)幅波的檢波(detection)：載波(carrier)信號仍為Vc(t)=10sin2π×105(t)(mV)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號幅度(amplitude)，按調(diào)幅(amplitudemodulation)實驗中實驗內(nèi)容2（1）的條件獲得調(diào)制度m<30%的調(diào)幅波，并將它加至圖6-1二極管(diode)包絡檢波(envelopedetection)器VAM信號輸入端，觀察記錄檢波(detection)電容為C1-19-時的波形。b)加大調(diào)制信號幅度，使m=100%，觀察記錄檢波(detection)輸出波形。c)改變載波(carrier)信號頻率，fC=500KHZ，其余條件不變，觀察記錄檢波(detection)器輸出端波形。d)恢復（1）的實驗條件，將電容C2并接至C1，觀察記錄波形，并與調(diào)制信號比較。2.解調(diào)(demodulation)抑制載波(carrier)的雙邊帶調(diào)幅信號(doublesidebandamplitudesignal）載波信號(carriersignal)不變，將調(diào)制信號Vs的峰值電壓調(diào)至80mV，調(diào)節(jié)R1使調(diào)制器輸出為抑制載波(carrier)的雙邊帶調(diào)幅(doublesidebandamplitudepmodulation)信號，然后加至二極管(diode)包絡檢波(envelopedetection)器輸入端，觀察記錄檢波(detection)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。二、集成電路（乘法器(multiplier)）構成解調(diào)器(integratedcircuits(SSI)(multiplier)madeintothedemodulator)實驗電路見圖6-2+12VC5C64700p1uR5R6AOUT+C4R34700PC31214R18GNDC1UcIN10F14966C712345UAMINC2R11R7R4R10R2R8+12VR9GND圖6-21496構成的解調(diào)器1.解調(diào)(1)將圖6-2中的2（1）的條件獲得調(diào)制度將它們依次加至解調(diào)器V的輸入端，并全載波信號(demodulatethefullcarriersignal)C4另一端接C5另一端接分別為30%，100%及>100%的調(diào)幅波。(carrier)輸入端加分別記錄解調(diào)(demodulation)輸出波形，并與調(diào)制信號相比。(2)去掉C4，C5，觀察記錄m=30%的調(diào)幅波輸入時的解調(diào)器輸出波形，并與調(diào)制地，A，按調(diào)幅(amplitudemodulation)實驗中實驗內(nèi)容在解調(diào)器的載波上與調(diào)AM同的載波信號，幅信號相-20-信號相比較。然后使電路復原。2.解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號(demodulatetherejectcarrier'sdoublesidebandamplitudemodulationsignal)。(1)按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容3（2）的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，并加至圖6-2的VAM輸入端，其它連線均不變，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。(2)去掉濾波(filter)電容C4，C5觀察記錄輸出波形。六.實驗報告要求（Experimentalreportingrequirements）1.通過一系列兩種檢波(detection器實驗，將下)列內(nèi)容整理在表內(nèi)，并說明兩種檢波結果的異同原因。輸入的調(diào)幅)波波形m<30%m=100%抑制載波調(diào)幅波二極管包絡檢波(envelopedetection)器輸出同步檢波輸出2.畫出二極管(diode包絡檢波)(envelope器detection)并聯(lián)C2前后的檢波輸出波形，并進行比較，分析原因。3.在同一張坐標紙上畫出同步檢波（synchronousdetection）)解調(diào)(demodulation全載波(ca)rrier及抑制載波)(carrier時去掉低通)濾波器（lowpass）中filter電容C4、C5前后各是什么波形，并分析二者為什么有區(qū)別。七．實驗思考題(Experimentquestions)1.抑制載波雙邊帶調(diào)幅(doublesidebandamplitudemodulation)信號是否能夠采用包絡檢波(envelopedetection)器進行檢波？為什么？2.AM信號檢波可以采用包絡檢波(envelopedetection)和同步檢波（detection），試分析哪種方法更好？為什么？synchronous3.包絡檢波(envelopedetection)和同步檢波（synchronousdetection）)兩種幅度檢波(detection)方法各受哪些因素影響？實際應用時可以采用哪些辦法來改善這些影響？-21-實驗七壓控振蕩器構成的頻率調(diào)制器(Voltagecontrolledoscillator(VCO)madeintofrequencymodulator)一.實驗目的(Experimentalpurposes)1.了解壓控振蕩器(voltagecontrolledoscillator(VCO))和用它構成頻率調(diào)制的原理。2.掌握集成電路(integratedcircuits)頻率調(diào)制器的工作原理。二.實驗儀器(Experimentinstrument)1.雙蹤示波器(dualtraceroscilloscope)2.頻率計(frequencycounter)3.萬用表(multimeter)4.實驗板(experimentboard)三.預習要求(Previewrequirements)1.查閱有關集成電路(integratedcircuits)壓控振蕩器(voltagecontrolledoscillator(VCO))資料。2.認真閱讀指導書,了解566(VCO的單片集成電路(integratedcircuits))的內(nèi)部電路及原理。3.分析566外接元件的作用。四.實驗原理(Experimentalprinciple)圖7-1中幅度鑒別器，其正向觸發(fā)電平定義為Vsp，反向觸發(fā)電平定義為Vs，當電容C充電使電壓V7（566管腳⑦對地的電壓）M上升至Vsp，此時幅度鑒別器翻轉，輸出為高電平，從而使內(nèi)部的控制電壓形成電路的輸出電壓，該電壓Vo為高電平；當電容C放電時，其電壓V下降，降至Vs7M時幅度鑒別器再次翻轉，輸出為低電平，從而使Vo也變?yōu)榈碗娖?，用Vo的高、低電S1和S2兩開關的閉平控制圖7-1566（VCO）的框圖及管腳排列-22-合與斷開。Vo為低電平時S1閉合，S2斷開，這時I＝I＝0，I全部給電容C充電，Vo高電A支路，即670使V上升，由于I為恒流源，S2閉合，V線性斜升，升至Vsp時Vo跳變?yōu)楦唠娖?，S1斷開，恒流源(constantcurrentsource)Io全部流入707平時控制I6＝I0，由于電流轉發(fā)器的特性，V7線性斜降，V7降至Vsm時Vo跳變?yōu)榈碗娖?，如此周而復始循I7及Io波形如圖7-2。566輸出的方波及三角波(triangularwave)的載波(centerfrequency)）可用外加電阻R和外加電容C來確定。B支路電流I7應等于I6，所以I7＝I，該電流由C放0電電流提供，因此環(huán)下去，(carrier)頻率（或稱中心頻率f2(VV)(HZ)8RCV58其中：R為時基電阻C為時基電容V8為566管腳⑧至地的電壓V5為566管腳⑤至地的電壓V7Vsp-------------------------------------------------Vsm-------------------------------------------------Voff圖7-2五.實驗內(nèi)容和步驟(Experimentcontentsandprocedure)實驗電路見圖7-3-23--5V+5VC1-5V2200p12345668765Rp1R1R2R3+5V3kRp2R4C215nGND圖7-3566構成的調(diào)制器+5VR5C3IN+OUTR6GND圖7-4輸入信號電路1．觀察R＝R3＋Rp1）。按圖接線，將C1接入566管腳⑦，Rp2及C2接至566管腳⑤；接通電源（±5V）。調(diào)Rp2使V5＝3.5V，將頻率計(frequencycounter)接至566管腳③，改變Rp1觀察方波(squarewave)輸出信號頻率，記錄當R為最大值和最小值時的輸當R分別為Rmax和Rmin及C1＝2200pf時，用雙蹤示波器觀察并記錄R＝Rmin時方波及三角波的輸出波形。2.觀察輸入電壓對輸出頻率的影響（1）.直流電：先調(diào)Rp1至最大，然后改變Rp2，調(diào)4.2V變化時輸f的變化，V按0.2V遞增，將測得的結果填入表7.1。畫出波R，C1對頻率的影響（其中出頻率。計算這二種情況下的頻率，并與實際測量值進行比較。壓控制整輸入電壓，測當V5在2.2V～出頻率5-24-形圖。表7.1V5(V)2.22.42.62.833