集电极调幅与大信号检波电路的测试与分析.docx

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集电极调幅与大信号检波电路的测试与分析

广东第二师范学院学生实验报告

院系名称

物理与信息工程系

班级

17电子信息工程B班

姓名

专业名称

电子信息工程

学号

实验课程名称

高频电子线路实验

实验项目名称

集电极调幅与大信号检波电路的测试与分析

实验时间

2019年6月4日

实验地点

物理楼606

实验成绩

指导教师签名

实验报告内容包含：

实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。

【实验目的】

（1）熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

（2）掌握用MC1496来实现AM和DSB-SC的方法，并研究已调波与调制信号、载波之间的关系。

（3）掌握在示波器上测量调幅系数的方法。

（4）通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。

（5）熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。

（6）掌握用包络检波器实现AM波解调的方法。

了解滤波电容数值对AM波解调的影响。

（7）理解包络检波器只能解调m<100%的AM波，而不能解调m>100%的AM波以及DSB-SC波的概念

（8）掌握用MC1496模拟乘法器组成的同步检波器来实现AM波和DSB-SC波解调的方法。

了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调的影响。

（9）理解同步检波器能解调各种AM波以及DSB-SC波的概念。

【实验仪器】

（1）实验板3（幅度调制电路单元）

（2）实验板6（包络检波单元）

（2）AS1637函数信号发生器（用作为高频信号源）

（3）万用表

（4）DS1062E数字示波器

（5）实验箱的函数信号发生器（用作载波源）

【实验原理】

1.MC1496简介

MC1496是一种四象限模拟相乘器，其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接

如图6-13所示。

由图可见，电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对（U1～U4）这两组差分对的恒流源管（U5、U6）又组成了一个差分对，因而MC1496亦称为双差分对模拟相乘器。

其典型用法是:

8、10端间接一路输入（称为上输入U1），1、4端间接另一路输入（称为下输入U2），6、12端分别经由集电极电阻R。

接到正电源+12V上，并从6、12端间取输出U。

2、3端间接负反馈电阻Ry。

5端到地之间接电阻R5，它决定了恒流源电流Io的数值，典型值为6.8kΩ。

14端接负电源-8V。

7、9、11、13端悬空不用。

由于两路输入U1、U2的极性皆可取正或负，因而称之为四象限模拟相乘器。

可以证明

因而，仅当上输入满足U1≤Ur（26mV）时，方有

这才是真正的模拟相乘器。

本实验即为此例。

2.MC1496组成的调幅实验电路

用MC1496组成的调幅器实验电路如图6-14所示。

图中，与图6-13相对应之处是:

R8对应于Ry、R9。

对应于R8、R3、R10对应于Rc。

此外，W1用来调节1、4端之间的平衡W2用来调节8、10端之间的平衡。

此外，本实验亦利用W1在1、4端之间产生附加的直流电压，因而当IN2端加入调制信号时即可产生AM波。

晶体管BG1为射极跟随器，用以提高调制器的带负载能力。

3.二极管包络检波器是包络检波器中最简单、最常用的一种电路。

它适合于解调信号电平较大（俗称大信号，通常要求峰峰值为1.5V上）的AM波。

它具有电路简单，检波线性好，易于实现等优点。

本实验电路主要包括二极管BG2和RC低通滤波器，如图6-20所示，主要是利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间常数不同的功能（实际上，相差很大）来实现检波。

因此，选择合适的时间常数RC就显得很重要。

图6-20二极管包络检波电路

【实验内容】

（1）模拟相乘调幅器的输入失调电压调节、直流调制特性测量。

（2）用示波器观察DSB-SC波形。

（3）用示波器观察AM波形，测量调幅系数

（4）用示波器观察调制信号为方波时的调幅波

（5）用示波器观察包络检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能。

（6）用示波器观察同步检波器解调AM波、DSB-SC波时的性能

（7）用示波器观察包络检波器的滤波电容过大对AM波解调的影响。

（8）用示波器观察同步检波器输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB-SC波解调

【实验步骤】

一、振幅调制

（1）在实验箱上插上实验板3。

接通实验箱上电源开关，电源指示灯点亮

（2）把实验板3上幅度调制电路单元右上方的电源开关（K1）拨到ON位置，就接通

了士12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。

（3）调制信号源:

采用实验箱左上角的函数发生器，其参数调节如下（示波器监测）:

频率范围:

1kHz;波形选择:

正弦波、音源（如用音源作为调制信号，经解调后可在音频功放输出端插入耳机听到还原后的音源声音幅度衰减:

-20dB;输出峰一峰值:

100mV。

（4）载波源:

采用AS1637函数信号发生器，其参数调节如下:

工作方式:

内计数（“工作方式”按键左边5个指示灯皆暗，此时才用作为信号源）;

函数波形选择（FUNCTION）:

～工作频率:

100kHz;输岀幅度（峰-峰值）:

80mV。

1.静态测量

（1）把调制信号源输出的调制信号加到输人端IN2（载波源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。

调节电位器W2使此时输出端（OUT）的输出信号（称为调制输人端馈通误差）最小。

然后断开调制信号源。

（2）把载波源输出的载波加到输入端IN1（调制信号源不加），并用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形。

调节电位器W1使此时输出端（OUT）的输出信号（称为载波输人端馈通误差）最小。

（3）直流调制特性测量，仍然不域调制信号，仍用示波器CH2监测输出端（OUT）的输出波形，并用万用表测量A、B之间的电压VAB。

改変W1以改变VAB，记录VAB值（由表6.1给出）以及对应的输出电压峰峰值Vo（可用示波器CH1监测输入载波，并观察它与输出波形之间的相位关系）。

再根据公式Vo＝kVABVcp-p计算出相乘系数k值（Vcp-p=80mV），并填入表6-5。

最后仍把输出电压调到最小（参阅上面

（2）。

表6-5静态数据测量记录表

VAB/V

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

VO/V

1.88

1.42

0.96

0.50

0.04

0.47

0.91

1.39

1.86

k/V-1

-58.75

-59.17

-60.00

-62.5

0.00

59.00

57.00

57.92

58.13

2.AM（常规调幅）波形测量

（1）AM正常波形观察。

在保持W2已进行载波输入端（IN1）输入失调电压调节的基础上，改变W1，并观察当VAB从-0.4V变化到+0.4V时的AM波形（示波器CHI接IN2，CH2接OUT），可发现：

当|VAB|增大时，载波振幅增大，因而调制度m减小；而当VAB的极性改变时，AM波的包络亦会有相应的改变。

当VAB=0时，则为DSB-SC波。

记录m=0.3时VAB值和AM波形，最后再返回到VA=0.1V的情形。

（2）不对称调制度的AM波形观察。

在保持W1已调节到VAB=0.1V的基础上，观察改变W2时的AM波形（示波器CHI接IN2，CH2接OUT），可观察到调制度不对称的情形。

最后仍调整到调制度对称的情形。

（3）100%调制度观察。

在上述实验的基础上（示波器CHI仍接IN2，CH2仍接出的调制信号幅度，可观察到100%调制时的AM波形。

增大示波器X轴扫描速率，可仔细观察到包络零点附近时的波形（建议用AM波形（CH2）触发，X轴扫描用0.1ms挡；待波形稳定后，再按下"X10MAG"按钮扩展）。

（4）过调制时的AM波形观察。

继续增大调制信号源输出的调制信号幅度，可观察到过调制时的AM波形，并与调制信号波形作比较。

调W1使VAB=0.1V逐步变化为-0.1V（用万用表监测），观察在此期间AM波形的变化，并把VAB为-0.1V时的AM波形与VAB为0.1时的AM波形作比较。

当VAB=0时是什么波形？

最后调到m=0.3时的AM波形。

二、振幅解调

1.AM波的解调

（1）m=30%的AM波的解调

AM波的获得与振幅调制器实验中的AM正常波形观察的实验内容相同，以实验箱上的函数发生器作为调制信号源（输出1kHz正弦波），以AS1637作为载波源（输出100kHz正弦波），再调节W，使得从幅度调制电路单元上输出m=30%的AM波，其输出幅度（峰-峰值）至少应为300mVp-p。

AM波的包络检波器解调：

把上面得到的AM波加到包络检波器输入端（IN），即可用示波器在OUT端观察到包络检波器的输出（提示：

用DC挡），记录输出波形。

为了更好地观察包络检波器的解调性能，可将示波器CH1接包络检波器的输入，而将示波器CH2接包络检波器的输出（下同）。

若增大调制信号幅度，则解调输出信号幅度亦会相应增大。

加大滤波电容的影响，把开关K1量ON位置，便可观察到加大滤波电容的影响（输出减小，且有失真），然后把K1重置OFF位置。

顺便指出：

R15=4.7kΩ，C9=0.022uF，C10=0.1uF.

（2）m=100%的AM波的解调

加大调制信号幅度，使m=100%，观察并记录检波器输出波形。

（3）m>100%的AM波的解调

继续加大调制信号幅度，使m>100%，观察并记录检波器输出波形。

在做上述实验时，亦可用改变W1（VAB）的方法来获得各种不同类型的调幅波。

【实验数据整理与归纳】

1.二个波的相位关系（VAB=-0.1V、0V、0.1V）

VAB=-0.1V时的相位关系

VAB=0V时的相位关系

VAB=0.1V时的相位关系

2.m=0时的AM波形

3.m=0.3时的AM波形

4.不对称调制度的AM波形

5.100%调制度的AM波形

未放大的波形

放大的波形

6.过调制的AM波形

VAB=-0.1V的波形

VAB=0V的波形

VAB=0.1V的波形

7.m=0.3的AM波形解调

8.放大滤波电容的波形

9.m=100%的AM波解调

10.m>100%的AM波解调

【实验结果分析】

（1）通过比较DSB波形和时的AM波形，可以发现：

DSB调制存在反相，DSB信号不含载波，DSB是不存在调幅度的，而AM调制有调幅度。

（2）通过振幅解调器实验，我熟悉了电子元器件和高频电子线路实验系统，掌握了用包络检波器实验AM波解调的方法，了解了包络检波器和同步检波器对m≤100％的AM波，m＞100％的AM波以及DSB波的解调情况，同时也了解输出端的低通滤波器对AM波解调、DSB波解调的影响。

实验结果与理论学习时的结论基本上一致，存在实验误差，但误差在允许的范围之内，主要是仪器的系统误差。

【实验心得】