高频电子线路实验指导书.docx

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高频电子线路实验指导书

TPE－GP3型高频电路实验学习机

实验指导书

清华大学科教仪器厂

2004年12月

前言

实验是学习电子技术的一个重要环节。

对巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作技能，培养科学作风，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。

为适应电子科学技术的迅猛发展和教学改革不断深入的需要，我们在教学实践的基础上，运用多年从事教学仪器产品研制生产的经验，研制生产了TPE—GP型高频电路实验学习机，并编写了这本相应的实验指导书。

本书包括了《高频电路》课程主要实验内容。

不同层次不同需要的学校可根据本专业教学要求选择。

也可自行开发实验内容。

本指导书中所有实验均可在TPE—GP型高频电路实验学习机上完成。

自行开发部分的实验须在面包板上完成，并需另备元器件。

由于编者水平所限，时间仓促，错误及欠缺之处恳请批评指正。

编者

1998年6月于清华大学

实验要求

1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。

预习要求如下：

1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进

行必要的估算。

2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。

3）熟悉实验任务。

4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。

2．使用仪器和学习机前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在

使用时应严格遵守。

3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初

学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。

4．高频电路实验注意：

1）将实验板插入主机插座后，即已接通地线，但实验板所需的正负电源则要另外使用导线进行连接。

2）由于高频电路频率较高，分布参数及相互感应的影响较大。

所以在接线时连接线要尽可能短。

接地点必须接触良好。

以减少干扰。

3）做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大。

5．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、

发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。

找

出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。

6．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。

7．实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、

现象）。

所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线

路。

8．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、

工具、导线等按规定整理

9．实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告

实验一调谐放大器（实验板1）……………………………………………1

1.单调谐回路谐振放大器

2.双调谐回路谐振放大器

实验二丙类高频功率放大器（实验板2）……………………………5

实验三LC电容反馈式三点式振荡器（实验板1）………………………7

实验四石英晶体振荡器（实验板1）……………………………………10

实验五振幅调制器（实验板3）……………………………………………12

实验六调幅波信号的解调（实验板3）……………………………………15

实验七变容二极管调频振荡器（实验板4）…………………………………18

实验八相位鉴频器（实验板4）……………………………………………20

实验九集成电路（压控振荡器）构成的频率调制器（实验板5）…………23

实验十集成电路（锁相环）构成的频率解调器（实验板5）………………26

实验十一利用二极管函数电路实现波形转换（主机面板）………………28

实验十二晶体管混频电路（实验板6）……………………………………29

实验十三集成乘法器混频实验（高频电路实验箱）………………………32

实验十四数字信号发生实验（高频电路实验箱）…………………………6

实验十五锁相调频与鉴频实验（高频电路实验箱）………………………9

实验十六数字调频与解调实验（高频电路实验箱）………………………16

实验十七锁相式数字频率合成器实验（高频电路实验箱）………………20

实验一调谐放大器

一、实验目的

1.熟悉电子元器件和高频电路实验箱。

2.熟悉谐振回路的幅频特性分析--通频带与选择性。

3.熟悉信号源内阻及负载对谐振回路的影响，从而了解频带扩展。

4.熟悉和了解放大器的动态范围及其测试方法。

二、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.高频信号发生器

4.毫伏表

5.万用表

6.实验板G1

三、预习要求

1.复习谐振回路的工作原理。

2.了解谐振放大器的电压放大倍数、动态范围、通频带及选择性相互之间关系。

3.实验电路中,若电感量L=1μh，回路总电容C=220pf（分布电容包括在内）,计算回路中心频率f。

。

四、实验内容及步骤

（一）单调谐回路谐振放大器。

图1-1单调谐回路谐振放大器原理图

1.实验电路见图1-1

（1）.按图1-1所示连接电路（注意接线前先测量+12V电源电压，无误后，关断电源再接线）。

（2）.接线后仔细检查，确认无误后接通电源。

2.静态测量

实验电路中选Re=1K

测量各静态工作点，计算并填表1.1

表1.1

实测

实测计算

根据VCE

判断V是否工作在放大区

原因

VB

VE

IC

VCE

是

否

*VB，VE是三极管的基极和发射极对地电压。

3.动态研究

（1）.测放大器的动态范围Vi～V0（在谐振点）

选R=10K，Re=1K。

把高频信号发生器接到电路输入端，电路输出端接毫伏表，选择正常放大区的输入电压Vi，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大。

此时调节Vi由0.02伏变到0.8伏，逐点记录V0电压，并填入表1.2。

Vi的各点测量值可根据（各自）实测情况来确定。

表1.2

Vi（V）

0.02

0.04

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

V0（V）

Re=1k

Re=500Ω

Re=2K

（2）.当Re分别为500Ω、2K时，重复上述过程，将结果填入表1.2。

在同一坐标纸上画出IC不同时的动态范围曲线，并进行比较和分析。

（3）.用扫频仪调回路谐振曲线。

仍选R=10K，Re=1K。

将扫频仪射频输出送入电路输入端，电路输出接至扫频仪检波器输入端。

观察回路谐振曲线（扫频仪输出衰减档位应根据实际情况来选择适当位置），调回路电容CT，使f0=10.7MHz。

（4）.测量放大器的频率特性

当回路电阻R=10K时,选择正常放大区的输入电压Vi，将高频信号发生器输出端接至电路输入端，调节频率f使其为10.7MHz，调节CT使回路谐振，使输出电压幅度为最大，此时的回路谐振频率f0=10.7MHz为中心频率，然后保持输入电压Vi不变，改变频率f由中心频率向两边逐点偏离，测得在不同频率f时对应的输出电压V0，将测得的数据填入表1.3。

频率偏离范围可根据（各自）实测情况来确定。

表1.3

f（MHz）

8.5

9.0

9.5

10.0

10.7

11.0

11.5

12.0

13.0

V0

R=10KΩ

R=2KΩ

R=470Ω

计算f0=10.7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Q值。

（5）.改变谐振回路电阻，即R分别为2KΩ，470Ω时，重复上述测试，并填入表1.3。

比较通频带情况。

五、实验报告要求

1.写明实验目的。

2.画出实验电路的直流和交流等效电路，计算直流工作点，与实验实测结果比较。

3.写明实验所用仪器、设备及名称、型号。

4.整理实验数据，并画出幅频特性。

单调谐回路接不同回路电阻时的幅频特性和通频带,整理并分析原因。

5.本放大器的动态范围是多少（放大倍数下降1dB的折弯点V0定义为放大器动态范围），讨论IC对动态范围的影响。

实验二高频功率放大器（丙类）

一、实验目的

1.了解丙类功率放大器的基本工作原理，掌握丙类放大器的计算与设计方法。

2.了解电源电压VC与集电极负载对功率放大器功率和效率的影响。

二、预习要求

1.复习功率谐振放大器原理及特点。

2.分析图2-1所示的实验电路，说明各元器件作用。

三、实验仪器设备

1.双踪示波器

2.扫频仪

3.高频信号发生器

4.万用表

5.实验板G2

四、实验内容及步骤

1.实验电路见图2-1

按图接好实验板所需电源，将A、B两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率，使其谐振在6.5MHz的频率上。

图2-1功率放大器（丙类）原理图

2.加负载51Ω,测I0电流。

在输入端接f=6.5MHz、Vi=120mV信号，测量各工作电压，同时用示波器测量输入、输出峰值电压，将测量值填入表2.1内。

表2.1

f=6.5MHz

实测

实测计算

VB

VE

VCE

Vi

V0

I0

IC

Pi

P0

Pa

η

VC=12V

Vi=120mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

Vi=84mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

VC=5V

Vi=120mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

Vi=84mV

RL=50Ω

RL=75Ω

RL=120Ω

其中:

Vi:

输入电压峰-峰值

V0:

输出电压峰-峰值

I0:

电源给出总电流

Pi：

电源给出总功率（Pi=VCI0）（VC:

为电源电压）

P0：

输出功率

Pa：

为管子损耗功率（Pa=Pi-P0）

3.加75Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1内。

4.加120Ω负载电阻，同2测试并填入表2.1内。

5.改变输入端电压Vi=84mV，同2、3、4测试并填入表2.1测量。

6.改变电源电压VC=5V，同2、3、4、5测试并填入表2.1内。

五、实验报告要求

1.根据实验测量结果，计算各种情况下IC、P0、Pi、η。

1.说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

2.总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。

实验三LC电容反馈式三点式振荡器

一、实验目的

1.掌握LC三点式振荡电路的基本原理，掌握LC电容反馈式三点振荡电路设计及电参数计算。

2.掌握振荡回路Q值对频率稳定度的影响。

3.掌握振荡器反馈系数不同时，静态工作电流IEQ对振荡器起振及振幅的影响。