高频电子技术实验指导书.doc

1、- 1 -高频电子技术实验指导书西南科技大学信息工程学院- 2 -目录实验一 小信号调谐放大电路 .2实验二 LC 与晶体振荡器电路 .5实验三 非线性波形变换电路 11实验四 集成乘法器混频电路 16实验五 幅度调制与解调电路 21实验六 频率调制与解调电路 25- 3 -实验一 小信号调谐放大电路一、实验目的1熟悉 THKGP 高频电子线路综合实验箱、示波器、扫频仪、频率计、高频信号发生器、低频信号发生器、万用表的使用；2了解谐振回路的幅频特性分析通频带与选择性。3了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响，并掌握频带的展宽。二、预习要求实验前，预习第一章：基础知识；第二章：高频小信号放大电路；

2、 三、实验原理与参考电路高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路，它的作用是放大信道中的高频小信号。为使放大信号不失真，放大器必须工作在线性范围内，例如无线电接收机中的高放电路，都是典型的高频窄带小信号放大电路。窄带放大电路中,被放大信号的频带宽度小于或远小于它的中心频率。如在调幅接收机的中放电路中，带宽为 9KHz，中心频率为 465KHz，相对带宽 f/f 0 约为百分之几。因此，高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路，选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载，或作为放大器与负载之间的匹配器。它主要由放大器与选频回路两部分构成。用于放大的有源器件可以是半导体三极管，也可以是场效应

3、管，电子管或者是集成运算放大器。用于调谐的选频器件可以是 LC 谐振回路，也可以是晶体滤波器，陶瓷滤波器，LC 集中滤波器，声表面波滤波器等。本实验用三极管作为放大器件，LC 谐振回路作为选频器。在分析时，主要用如下参数衡量电路的技术指标：中心频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。单调谐放大电路一般采用 LC 回路作为选频器的放大电路，它只有一个 LC 回路，调谐在一个频率上，并通过变压器耦合输出，图 1-1 为该电路原理图。 NNRC RR R RC CNCEc4541 23221130 f1 f0.707f0 f21u中 心 频 率 为 f0 带 宽 为 f=f2-f1 图 1-1

4、、单调谐放大电路四、实验内容首先在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路，然后接通实验箱电源，并按下+12V 总电源开关 K1，以及本实验单元电源开关 K1100。- 4 -1单调谐放大器增益和带宽的测试。将扫频仪的输出探头接到电路的输入端（J 1101） ，扫频仪的检波探头接到电路的输出端（TP 1102） ，然后在放大器的射极和调谐回路中分别接入不同阻值的电阻，并通过调节调谐回路的磁芯（T 1101） ，使波形的顶峰出现在频率为 6.5MHz 处，分别测量单调谐放大器的增值与带宽，并记录之。2单调谐放大器对应于不同频率信号的增益的测试分别输入频率为 6.5MHz、5.5MHz、4.5MHz

5、的幅度相同的信号，通过示波器观察对应的信号幅度，求出相应增益，并记录之。五、实验报告要求根据实验结果，绘制单调谐放大电路在不同参数下的频响曲线，并求出相应的增益和带宽，并作分析。六、思考题1试分析单调谐放大回路的发射极电阻 Re 和谐振回路的阻尼电阻 RL 对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响？2为什么发射极电阻 Re 对增益、带宽和中心频率的影响不及阻尼 RL 大？七、注意事项1本实验箱提供了本课程所有的实验项目，每次实验通常只做其中某一个单元电路的实验，因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。2用“短路帽”换接电路时，动作要轻巧，更不能丢失“短路帽” ，以免影响后续实验的正常进行。3

6、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物，以免损坏机动性箱的零部件。4实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。5在调节谐振回路的磁芯时，要用小型无磁性的起子，缓慢进行调节，用力不可过大，以免损坏磁芯。八、实验元器件、仪器、仪表THKGP 高频电子线路综合实验箱；扫频仪；高频信号发生器；双踪示波器。- 5 -R1105510R1108470R11031K R11042KR11072KR11024.7KR1109510R110610KTP1101TP1102C11160.01uC11060.01uC11050.01uC111212PC11010.01uC11020.01uC110351PC

7、11040.01uC11139P C11145.1PD1101LEDK1100BG11013DG6BT1102 T1103J110112345K110212345K110112345K1103R111610KR111510KR110115K R11105.6KT1101R11131KR11124.7KR1114510TP1103 TP1104C11100.01uC111551PC11080.01uC11090.01uC111151PBG11023DG6BJ1102R111115K+12vC11070.01uC11170.01u小信号调谐实验原理图- 6 -实验二 LC 与晶体振荡器电路一、实验

8、目的1、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。2、比较静态工作点和动态工作点，了解工作点对振荡波形的影响。3、测量振荡器的反馈系数、波段复盖系数、频率稳定度等参数。4、比较 LC 与晶体振荡器的频率稳定度。二、预习要求实验前，预习教材第四章：正弦波振荡器； 三、实验原理与参考电路三点式振荡器包括电感三点式振荡器（哈脱莱振荡器）和电容三点式振荡器（考毕兹振荡器） ，其交流等效电路如图 2-1。 XbeVfeXceVoXcbb c+ _ + _图 2-1 三点式振荡器1起振条件（1）相位平衡条件：X ce 和 Xbe 必需为同性质的电抗，X cb 必需为异性质的电抗。（2）幅度起

9、振条件： )(1eLmgn式中：g m晶体管的跨导； n接入系数； g L 晶体管的等效负载电导；g e 晶体管的等效输入、输出电导；n 一般在 0.10.5 之间取值。2电容三点式振荡器（1）电容反馈三点式电路考毕兹振荡器图 2-2 是基本的三点式电路，其缺点是晶体管的输入电容 Ci 和输出电容 Co 对频率稳定度的影响较大，且频率不可调。- 7 -eb cL1C1C2eb cL1C1C2Ec（ a） 、考毕兹振荡器 （b） 、交流等效电路图 2-2、考毕兹振荡器（2）串联改进型电容反馈三点式电路克拉泼振荡器电路如图 2-3 所示，其特点是在 L 支路中串入一个可调的小电容 C3，并加大C1

10、 和 C2 的容量，振荡频率主要由 C3 和 L 决定。C 1 和 C2 主要起电容分压反馈作用，从而大大减小了 Ci 和 Co 对频率稳定度的影响，且使频率可调。 eb cL1C1C2 C3Eceb cL1C1C2 C3（a） 、克拉泼振荡器 （b） 、交流等效电路图 2-3、克拉泼振荡器（3）并联改进型电容反馈三点式电路西勒振荡器电路如图 2-4 所示，它是在串联改进型的基础上，在 L1 两端并联一个小电容C4，调节 C4 可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的稳定性，振荡频率可以做得较高，该电路在短波、超短波通信机、电视接收机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的 L

11、C 振荡器就是西勒振荡器。- 8 -eb cL1C1C2EcC3C4eb c C1C2L1C3C4（a） 、西勒振荡器 （b） 、交流等效电路图 2-4、西勒振荡器3晶体振荡器本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振 b-c 型电路，又称皮尔斯电路，其交流等效电路如图 2-5 所示。 eb cC1J1C2图 2-5 皮尔斯振荡器四、实验内容开启实验箱，在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路，并对照实验原理图，认清各个元器件的位置与作用。 电阻 R101R106 为三极管 BG101 提供直流偏置工作点，电感 L101 既为集电极提供直流通路，又可防止交流输出对地短路，在电阻 R105 上可生

12、成交、直流负反馈，以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关 K101、K 102、K 103 的 1 和 2 接点（以后简称“短接 Kxxx -” ）便成为 LC 西勒振荡电路，改变 C107 可改变反馈系数，短接 K101、K 102、K 103 2-3，并去除电容 C107 后，便成为晶体振荡电路，电容 C106 起耦合作用，R 111 为阻尼电阻，用于降低晶体等效电感的 Q 值，以改善振荡波形。在调整 LC 振荡电路静态工作点时，应短接电感 L102（即短接 K104 2-3） 。三极管 BG102 等组成射极跟随电路，提供低阻抗输出。本实验中 LC 振荡器的输出频率约为 1.5M

13、Hz，晶体振荡器的输出频率为 6MHz，调节电阻 R110，可调节输出的幅度。经过以上的分析后，可进入实验操作。接通交流电源，然后按下实验板上的+12V 总电源开关 K1 和实验单元的电源开关 K100，电源指示发光二极管 D4 和 D101点亮。- 9 -1调整和测量西勒振荡器的静态工作点，并比较振荡器射极直流电压（Ue、Ueq ）和直流电流（ Ie、Ieq）：（1）组成 LC 西勒振荡器：短接 K1011-2、K 1021-2、K 103 1-2、K 1041-2，并在 C107 处插入 1000p 的电容器，这样就组成了与图 1-4 完全相同的 LC 西勒振荡器电路。用示波器(探头衰减

14、10)在测试点 TP102 观测 LC 振荡器的输出波形，再用频率计测量其输出频率。（2）调整静态工作点：短接 K104 2-3（即短接电感 L102） ，使振荡器停振，并测量三极管 BG101 的发射极电压 Ueq；然后调整电阻 R101 的值，使 Ueq=0.5V，并计算出电流 Ieq（=0.5V/1K=0.5mA） 。（3）量发射极电压和电流：短接 K104 1-2，使西勒振荡器恢复工作，测量 BG102 的发射极电压 Ue 和 Ie。（4）调整振荡器的输出：改变电容 C110 和电阻 R110 值，使 LC 振荡器的输出频率f0 为 1.5MHz，输出幅度 VLo 为 1.5VP-P。

15、2观察反馈系数 F 对振荡电压的影响：由原理可知反馈系数 Kfu=C106/C107。按下表改变电容 C107 的值，在 TP102 处测量振荡器的输出幅度 VL（保持 Ueq=0.5V） ，记录相应的数据，并绘制 VL=f（C ）曲线。C107(pf) 500 1000 1500 2000 2500VL(p-p) C500 20001000 1500 25000 (pf)1VL3测量振荡电压 VL 与振荡频率 f 之间的关系曲线，计算振荡器波段复盖系数 f max/ f min：选择测试点 TP102，改变 C110 值，测量 VL 随 f 的变化规律，并找出振荡器的最高频率 fmax 和最

16、低频率 fmin 。f (KHz)VL(p-p)f max = 和 fmin= ，f max/ f min= - 10 -f2.00(MHZ)1.80V1.90L4观察振荡器直流工作点 Ieq 对振荡电压 VL 的影响：保持 C107=1000p， fo=1.5MHz 不变，然后按以上调整静态工作点的方法改变Ieq，并测量相应的 VL，且把数据记入下表。Ieq(mA) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55VL(p-p)5比较两类振荡器的频率稳定度：（1）LC 振荡器保持 C107=1000p，U eq=0.5V，f 0=1.5MHz 不变，分别测量 f1 在 T

17、P101 处和 f2 在TP102 处的频率，观察有何变化？（2）晶体振荡器短接 K101、K 102、K 1032-3，并去除电容 C107，再观测 TP102 处的振荡波形，记录幅度 VL 和频率 f0 之值。波形： 幅度 VL = 频率 f0= 。然后将测试点移至 TP101 处，测得频率 f1 = 。根据以上的测量结果，试比较两种振荡器频率的稳定度f/ f 0 ：% /)(/ 010fffC晶 体 振 荡 器振 荡 器五、实验报告要求1整理实验数据，绘画出相应的曲线。2总结对两类振荡器的认识。3实验的体会与意见等。六、思考题1静态和动态直流工作点有何区别？如何测定？2本电路采用何种形式

18、的反馈电路？反馈量的大小对电路有何影响？3试分析 C103、L 102 对晶振电路的影响？4射极跟随电路有何特性？本电路为何采用此电路？七、注意事项1 测量三极管发射级电压时，注意不要将万用表的表头将其短路；2 电容用完之后，要装回袋子。 八、实验元器件、仪器、仪表 THKGP 系列高频电子实验箱；双踪示波器：2040MHz ；- 11 -频率计：10MHz ；万用表；电容 510p：1 颗；1000p：2 颗；2200p 一颗；- 12 -实验三 非线性波形变换电路一、实验目的1了解二极管限幅器的组成与工作原理。2掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。3熟悉将三角波变换成正弦波的

19、方法。二、预习要求实验前，预习教材第五章：频率变换电路的特点及分析方法；第六章：调幅、检波与混频电路。三、实验原理与参考电路1二极管函数电路一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条折线，如图 3-1 所示。若再与一个电源串联，组成为二极管限幅器，它生成另一条新的折线，如图 3-2 所示。同理，用具有不同电导的二极管支路分别与不同的电源相串联，可生成各种不同的折线，如图 3-3 所示。如将多条这种电路并联组合一起，则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数功能的电路，并可以此来逼近某一特定的曲线，此即为二极管函数电路，如图 3-4 所示。 0gIU10gIU1-+ -+ + E

20、1E1图 3-1、二极管与电阻串联 图 3-2、二极管限幅器 0gIU2E20gIU3E30gIU4E4图 3-3、不同偏置电压下的二极管限幅器- 13 -U + + +g1 g2 g3 g4D1 D2 D3 D4+- 0EIU4 E3E1 E2图 3-4、二极管函数电路实例及其伏安特性2实际线路分析 D1D2D3D4D5D6WRf1ViRf2Ra5Ra3Ra2Ra1Ra6Ra4+VR-VRRb1Rb2Rb3Rb4Rb6Rb5_+ Vo图 3-5、二极管正弦函数变换电路图 3-5 所示的电路,是一个由多个限幅器接在运放反馈支路中所构成的二极管函数电路。设置二极管 D1D3 和 D4D6 的偏置

21、电路参数，使分压电阻的阻值对应相等。在选定适当的阻值后，当输入一个三角波信号时，两组二极管将分别在正负半周的不同电压下导通，则在电路的输出端可得到一个逼近于正弦波的折线组合。图 3-6 是图 3-5 所示电路的输出折线与输入三角波 1/4 周期的对应关系图。- 14 -0.20.30.40.10.50.60.70.80.91.0t _VoVim_VIVim_518 _T4t = *1 _59_T4t = *2_79 _T4t = *3_T4t = 4_VIVim, , ,图 3-6、正弦波折线与三角波间的对应关系为使输出折线逼近于正弦波，在输入三角波的 1/4 周期中，选定：4*97 45 *

22、1832tttTt ，当 Vim 为三角波的峰值时，t1t4 对应的输入电压值分别为：imimi iii iii imimi VoVVo65.0| | 1|78.0| .| 56| 80|.|4433221， ，折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值与电路参数的关系是：1221221 /79.0| faiiof fif RVA1322343 /8.0|5.| faafiiofiif 而折线转折点电压与电路参数的关系是：- 15 -)()(3333 2222 1111 DbaRbaObDbaRbaOVV式中 VD1、V D2 和 VD3 表示三条支路的二极管在不同的工作电路情况下，导通电压所出现的

23、明显差异。 四、实验内容在实验箱上找到“非线性波形变换”实验单元后，接通实验箱电源，然后依次按下+12V 总电源开关 K1， -12V 总电源开关 K3，函数信号发生单元电源开关K700 及本实验单元电源开关 K300，指示电源的三个红色发光二极管和三个绿色发光二极管点亮。1准备工作：（1）短接 K301、K 302、K 303、K 304、K 305、K 306 的 1-2 接点，即断开电路中的六个2AP9 二极管。（2）将函数发生器的输出（J 701）接至本实验单元的输入端（J 301） ，并分别接至双踪示波器的两个输入端 CH1 和 CH2。（3）使函数信号发生器输出为三角波信号，并调节

24、其输出频率为 1KHz，输出幅度为最大（约 20V） 。（4）选择示波器两个接口 CH1 和 CH2 的幅度灵敏度为 0.2V/div，并将三角波调至满 8 格，双踪要求精确等幅（示波器探头衰减 10） 。（5）示波器 CH1 和 CH2 输入通道的幅度灵敏度调至 0.1V/div，使屏幕 8 格内装入三角波正半周。2进行三角波变换为正弦波的测量：将示波器的一探头从测试点 TP301 移到 TP302。以 8 格幅度为 1，分别测量正弦波四个折点的幅度：将 K301 的 2-3 短接，测得 VO1= Vi1= 将 K301 的 2-3 短接， VO2= Vi2= 将 K302 的 2-3 短接

25、， VO3= Vi3= 将 K303 的 2-3 短接， VO4= Vi4= 用同样的方法测量负半周：将 K304 的 2-3 短接， 测得 VO5= Vi5= 将 K304 的 2-3 短接， VO6= Vi6= 将 K305 的 2-3 短接， VO7= Vi7= 将 K306 的 2-3 短接， VO8= Vi8= 将以上测量值与理论值进行比较。五、实验报告要求1根据测量数据绘出一个周期内三角波变化为正弦波的波形图。2回答思考题。- 16 -六、思考题1试述二极管的限幅作用原理与应用。2若增大或减小输入三角波的 Vim，输出波形将有怎样的变化？3若接通或断开第一个二极管支路，对其它二极管

26、支路的正常工作有无影响？4试根据二极管限幅作用的原理，试设计一个削波电路，将正弦波变为梯形波。七、注意事项测量信号幅度时，示波器两个输入通道的幅度细调旋钮必须置于测量状态，以保证双通道的精确测量。八、实验元器件、仪器、仪表 THKGP 系列高频电子线路综合实验箱；函数信号发生器；双踪示波器。 R3071.3KR3101.3KR3045.1KR31515KR31215KR3168KR30818KR3066.8KR30518KR3096.8KR3185.6KR3162.4KR31468KR3132.4KR3175.6KR3021.5KR3032.4K123K302123K303123K304123

27、K305123K301123K306D3022AP9D3012AP9D3032AP9D3042AP9D3052AP9D3062AP9D308LEDD307LEDK30C30110u 32 61 574U301MC1741+12V-12VR3014.7KJ301TP302TP301J302C3020.1uC3030.1u非线性波形变换实验原理图- 17 -实验四 集成乘法器混频电路一、实验目的1进一步了解集成混频器的工作原理。2了解混频器中的寄生干扰。二、预习要求实验前，预习教材第五章：频率变换电路的特点及分析方法；第六章：调幅、检波与混频电路； 三、实验原理与参考电路混频器的功能是将载波为 f

28、s（高频）的已调波信号不失真地变换为另一载频fI（固定中频）的已调波信号，而保持原调制规律不变。例如在调幅广播接收机中，混频器将中心频率为 5351605KHz 的已调波信号变换为中心频率为 465KHz 的中频已调波信号。此外，混频器还广泛用于需要进行频率变换的电子系统及仪器中，如频率合成器、外差频率计等。混频器的电路模型如图 4-1 所示。 uLuIus图 4-1、混频器电路模型混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场效应管和乘法器。本振用于产生一个等幅的高频信号 uL，并与输入信号 uS 经混频器后所产生的差频信号 I = L- S 经带通滤波器滤出。目前，高质量的通信接收机广泛采用二

29、极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，而在一般接收机（例如广播收音机）中，为了简化电路，还是采用简单的三极管混频器。本实验采用集成模拟相乘器作混频电路实验。- 18 -1K 1K1001006.8K10010k10k0.01uF0.01uF50k100uHL 100uH0.01uF0.001uFu-12VuusL1003I+12V81014 14 5 1262 3510p 510p图 4-2、MC1496 构成的混频器电路图图 4-2 是用 MC1496 构成的混频器，本振电压 uL（频率为 6MHz）从乘法器的一个输入端（10）输入，信号电压 uS（频率为 4.5MHz）从乘法

30、器的另一个输入端（1）输入，混频后的中频（1.5MHz）信号由乘法器的输出端（ 6）输出。令输出端的 型带通滤波器调谐在 1.5MHz，回路带宽为 450KHz，以获得较高的变频增益。为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压 uS 和本振电压 uL 外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。四、实验内容与步

31、骤在实验箱上找到本实验的单元电路，并接通实验箱电源，按下+12V，-12V 总电源开关 K1、K 3， “LC 与晶体振荡器实验单元 ”电源开关 K100，以及本实验单元的电源开关 K1000，相对应的发光二极管点亮。1中频 LC 滤波器的调整扫频输出衰减 10db，Y 衰减 10，调节 Y 增幅至适当的幅度，扫频输出接至LC 型带通滤波器的输入端（ TP1003） ，检波探头接至输出端（ TP1004） ，调整电感线圈 L1003 的磁芯，使 1.5MHz 出现峰值，并记录之。2中频频率的观测将实验二（LC 与晶体振荡器实验）的振荡输出信号作为本实验的本振信号输入乘法器的一个输入端，乘法器的

32、另一个输入端（载波输入）接高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.4V P-P 的载波） 。在输出端（TP 1004）观测输出的中频信号，并记录之。3镜象干涉频率的观测在双踪同时观测载波-中频后，缓慢将高频信号发生器的输出频率从 4.5MHz调至 7.5MHz，再次观测载波- 中频，记录之，并验证下列关系：f 镜象 f 载波 =2 f 中频- 19 -4混频的综合观测令高频信号发生器输出一个经由 1K 音频调制的载波频率为 4.5MHz 的调幅波，作为本实验的载波输入，在 TP1001、TP 1002、TP 1003 和 TP1004 处，用双踪示波器对照观测混频的过程，并记录之。五、实验报告

33、要求1根据观测的结果，绘制所需要的波形图，并作分析。2在幅频座标中绘出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系，并作分析。六、思考题1除乘法器外，还有哪些器件可组成混频器？试举例说明。2分析寄生干涉的原因，并讨论预防措施。3归纳并总结信号混频的过程。七、注意事项1测量时应用双踪同时观察本振-载波，载波- 中频，以便比较。2本实验用到实验二的（LC 与晶体振荡器实验）输出信号。因此，在进行本实验前必须调整好实验二的输出，使之满足本实验的要求。八、实验元器件、仪器、仪表THKGP 高频电子线路综合实验箱；高频信号发生器；扫频仪；双踪示波器；频率计；短路线：1 根。- 20 - 21 -实验五 幅

34、度调制与解调电路一、设计任务与要求1加深理解幅度调制与检波的原理。2掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。3掌握集成模拟乘法器的使用方法。 4能够根据原理图连接对应的调制信号输出与解调位置的信号输入。5了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。二、实验原理与参考电路1调幅与检波原理简述：调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡（载波）的幅度，使高频振荡的振幅呈调制信号的规律变化；而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅（AM）信号，抑制载波的双边带调制（DSB）信号，抑制载波和一个边带的单边带调制信号。把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如

35、晶体二极管和晶体三极管) ，经过非线性变换电路，就可以产生新的频率成分，再利用一定带宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。2集成四象限模拟乘法器 MC1496 简介：本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端 VX、V Y 和一个输出端 VO。一个理想乘法器的输出为 VO=KVXVY，而实际上输出存在着各种误差，其输出的关系为：V O=K（V X +VXOS） （V Y+VYOS）+V ZOX。为了得到好的精度，必须消除VXOS、V YOS 与 VZOX 三项失调电压。集成模拟乘法器 MC1496 是目前常用的平衡调制/解调器

36、，内部电路含有 8 个有源晶体管。本实验箱在幅度调制，同步检波，混频电路三个基本实验项目中均采用 MC1496。MC1496 的内部原理图和管脚功能如图 5-1 所示： 1413121110987654321SIG+GADJGADJSIG-BIASOUT+NCV-NCOUT-NCCAR-NCCAR+1262314511084图 5-1、集成电路 MC1496 电路原理理图MC1496 各引脚功能如下：- 22 -1） 、SIG+ 信号输入正端 2） 、GADJ 增益调节端 3） 、GADJ 增益调节端 4） 、SIG- 信号输入负端 5） 、BIAS 偏置端 6） 、OUT+ 正电流输出端7）

37、 、NC 空脚 8） 、CAR+ 载波信号输入正端 9） 、NC 空脚 10） 、CAR- 载波信号输入负端 11） 、NC 空脚 12） 、OUT- 负电流输出端13） 、NC 空脚 14） 、V- 负电源 3实际线路分析U501 是幅度调制乘法器，音频信号和载波分别从 J501 和 J502 输入到乘法器的两个输入端，K 501 和 K503 可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。W 501 可控制调幅波的调制度，K502 断开时，可观察平衡调幅波， R502 为增益调节电阻，R 509 和 R504 分别为乘法器的负载电阻，C 509 对输出负端进行交流旁路。C504

38、为调幅波输出耦合电容，BG 501 接成低阻抗输出的射级跟随器。U502 是幅度解调乘法器，调幅波和载波分别从 J504 和 J505 输入，K 504 和 K505 可分别将两路输入对地短路，以便对乘法器进行输入失调调零。R 511、R 517、R 513 和C512 作用与上图相同。D503 是检波二极管，R 522 和 C521、C 522 滤去残余的高频分量， R523 和 R524 是可调检波直流负载，C 523、R 525、R 526 是可调检波交流负载，改变 R524 和 R526 可试验负载对检波效率和波形的影响。U 503 对输入的调幅波进行幅度放大。三、实验内容与步骤在实验

39、箱上找到本次实验所用的单元电路，对照实验原理图熟悉元器件的位置和实际电路的布局，然后按下12V ，12V 总电源开关 K1，K 3，函数信号发生实验单元电源开关 K700，本实验单元电源开关 K500，与此相对应的发光二极管点亮。准备工作：幅度调制实验需要加音频信号 VL 和高频信号 VH。调节函数信号发生器的输出为 0.2VPP 、 1KHz 的正弦波信号；调节高频信号发生器的输出为0.4VPP 、100KHz 的正弦波信号。1乘法器 U501 失调调零将音频信号接入调制器的音频输入口 J501，高频信号接入载波输入口 J502 或TP502, 用双踪示波器同时监视 TP501 和 TP50

40、3 的波形。通过电路中有关的切换开关和相应的电位器对乘法器的两路输入进行输入失调调零（具体步骤参考如下：K 501 的2-3 短接，调整 W501 和 W502，至 TP503 输出最小，然后将 K501 的 1-2，K 503 的 2-3 短接，调整 W503，至 TP503 输出最小） 。2观测调幅波在乘法器的两个输入端分别输入高、低频信号，调节相关的电位器（W 501 等） ，短接 K5021-2，在输出端观测调幅波 VO，并记录 VO 的幅度和调制度。此外，在短接 K5022-3 时，可观测平衡调幅波 VO，记录 VO 的幅度。3观测解调输出（1）参照实验步骤 1 的方法对解调乘法器进

41、行失调调零。（2）在保持调幅波输出的基础上，将调制波和高频载波输入解调乘法器U502，通过原理图，用导线将调制信号输出到解调信号输入，用双踪示波器分别监视音频输入和解调器的输出。然后在乘法器的两个输入端分别输入调幅波和载波。- 23 -用示波器观测解调器的输出，记录其频率和幅度。若用平衡调幅波输入（K 5022-3短接） ，再观察解调器的输出并记录之。4观测二极管解调输出将调幅波的输出接至二极管检波电路的输入端。在 TP509 处观察放大后的调幅波，在 TP510 观察解调输出信号 VO。短接 K5061-2，调节 R524 改变直流负载，观测二极管直流负载变化对检波幅度和波形的影响；固定 R

42、524，短接 K5062-3，调节 R526改变交流负载，观测二极管交流负载对检波幅度和波形的影响。记录表格自拟。四、预习要求与思考题1预习要求：第五章：频率变换电路的特点及分析方法；第六章：调幅、检波与混频。2思考题：（1）三极管调幅与乘法器调幅各自有何特点？当它们处于过调幅时，两者的波形有何不同？（2）如果平衡调幅波出现下图所示的波形，是何缘故？ （3）检波电路的检波系数 d 如何定义？五、实验报告要求1根据观察结果绘制相应的波形图，并作详细分析。2回答预习思考题。3其它体会与意见。六、主要元器件、仪器、仪表THKGP 系列高频电子线路综合实验箱；高频信号发生器；双踪示波器；万用表；短路线

43、 3 根。- 24 - 25 -实验六 频率调制与解调电路一、设计任务与要求1了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。2掌握调频器的调制特性及其测量方法。3观察寄生调幅现象，了解其产生的原因及其消除方法。4了解第二伴音中频的性质。5了解集成宽带放大器工作原理。6了解斜率鉴频器的基本原理。二、实验原理与参考电路1变容二极管直接调频电路变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容二极管 PN 结的结电容会随之改变，其变化规律如图 6-1 所示。 0CuCoj 1-6 j曲 线变 容 二 极 管 的图直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数，使振荡器

44、的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变，以生成调频信号的目的。若载波信号是由 LC 自激振荡器产生，则振荡频率主要由振荡回路的电感和电容元件决定。因而，只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容，就能达到控制振荡频率的目的。 图 6-2、直接调频示意图若在 LC 振荡回路上并联一个变容二极管，如图 4-2 所示，并用调制信号电压- 26 -来控制变容二极管的电容值，则振荡器的输出频率将随调制信号的变化而改变，从而实现了直接调频的目的。 2电容耦合双调谐回路相位鉴频器相位鉴频器的组成方框图如 6-3 示。 1 u o2 uu图 6-3、相位鉴频器的组成框图图中的线性移相网络就是频相变换网络，它将

45、输入调频信号 u1 的瞬时频率变化转换为相位变化的信号 u2，然后与原输入的调频信号一起加到相位检波器，检出反映频率变化的相位变化，从而实现了鉴频的目的。图 6-4 的耦合回路相位鉴频器是常用的一种鉴频器。这种鉴频器的相位检波器部分是由两个包络检波器组成，线性移相网络采用耦合回路。为了扩大线性鉴频的范围，这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。 +- ou2u1u2u1u图 6-4、耦合回路相位鉴频器图 6-5（a）是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图，它是由调频调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频调相变换器实质上是一个电容耦合双调谐回路谐振放大器，耦合回路初级信号通过电容 Cc

46、耦合到次级线圈的中心抽头上，L1C1 为初级调谐回路，L 2C2 为次级调谐回路，初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率 fc 上，二极管 D1、D 2 和电阻 R1、R 2 分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压 u 由 C5 两端取出， C5 对高频短路而对低频开路，再考虑到 L2、C2对低频分量的短路作用，因而鉴频器的输出电压 uo 等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻 R3 对输入信号频率呈现高阻抗，并为二极管提供直流通路。图（a）中初次级回路之间仅通过 Cp 与 Cm 进行耦合，只要改变 Cp 和 Cm 的大小就可调节耦合的松紧程度。由于 Cp 的容量远大于 Cm，C

47、p 对高频可视为短路。基于上述，耦合回路部分的交流等效电路如图 6-5（b）所示。初级电压 u1 经 Cm 耦合，在次级回路产生电压 u2，经 L2 中心抽头分成两个相等的电压 。由图可见，21u加到两个二极管上的信号电压分别为：u D1= 和 uD2= ，随着输入信211号频率的变化。u 1 和 u2 之间的相位也发生相应的变化，从而使它们的合成电压发生变化，由此可将调频波变成调幅调频波，最后由包络检波器检出调制信号。- 27 -L LCmCDDRRCLCCDDC+_Cp R3+-u1 C1uo1222 5112+-u22+-u22m2212u1+-+-522u(a) （b）图 6-5、电容耦合双调谐回路相位鉴频器3TA7176APTA7176AP 为彩色和黑白电视机伴音通道集成电路，它包括伴音中频放大、滤波器、调频检波、电子音量控制和稳压源等六个部分。图 6-6 为 TA7176AP 用于彩色和黑白电视机的典型应用电路。 120.01uF130.01uF4220uF168247001 52.2uF7470060.01uF114.7uF100.1uF122K 95.185121 2 3 4 5 6 78910111213142C 3C3R3C3L3C3R37.5K3C3C3C3B 3