实验一调谐放大器.docx

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实验一调谐放大器

实验一　单调谐高频小信号放大器

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．熟悉和了解放大器的动态范围及测试方法。

4．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.

二、实验仪器

1．双踪示波器SS－７8０4

2．扫频仪　PD１２50

3．

图1-1单调谐回路谐振放大器原理图

高频信号发生器　WY10５2

4．万用表

5．实验板1

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的关系.

3、实验电路中，若电感量L=1ｕｈ，　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。

　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ﻫ　断电源再接线）

（2）接线后仔细检查,确认无误后接通电源。

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～VＯ　（在谐振点）

选R=１0K,Re=1k。

把高频信号发生器接到电路输入端,电路输出端接示波器,　　ﻫ　　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ﻫ　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Vo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）（峰值）

V0（ｖ）

Ｒe　=1ＫΩ

Re　=５０0Ω

Re=2ＫΩ

（2）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的位置，如3０dB），调回路电容CＴ，使f0＝　10。

７ＭHz。

（３）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为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）

10。

7

V0

R=10KΩ

R=2KΩ

R＝470Ω

计算　ｆo=10。

7MHz时的电压放大倍数及回路的通频带和Ｑ值。

（4）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。

写明报告目的.

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VＯ　定义为放大器动　态范围），讨论ＩC对动态范围的影响。

ﻬ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

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1

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C、D两点短接，利用扫频仪调回路谐振频率，使谐振在6。

5MHz的频率上，方法是调节电容C2、Ｃ5使输出幅度最大。

C

D

图２-1　　

２．加负载50Ω,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

　　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=VＣIＯ）（VC：

为电源电压）

Ｐ0:

输出功率

Pa:

为管子损耗功率（Pａ=IＣVＣE）

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。

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、　PO、Ｐi、n　。

2．说明电源电压、输出电压、输出功率的相互关系。

3．总结在功率放大器中对功率放大晶体管有哪些要求。

ﻬ实验三振幅调制器与解调器的设计

一、实验目的

1．学习应用ＭC１４96模拟乘法器设计组成振幅调制电路和同步检波器,培养设计、调试和测量电路的能力.

2．掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅（AM）和抑制载波双边带调幅（DSB）的方法与过程,并研究已调波与二输入信号的关系。

3．掌握测量调幅系数ｍａ的方法.

二、预习要求

1、本实验为设计综合性实验，要求实验前预习幅度调制器和解调器有关知识。

查找ＭＣ1496器件的资料。

预习报告：

给出详细的ＭＣ1496内部电路图和工作原理.

2、设计用MＣ14９６模拟乘法器构成普通调幅波调幅电路、双边带调幅电路以及同步检波器电路，预习报告给出完成上述实验的必要条件，提出完成实验的测试方法及必备仪器.

3、预习报告给出设计电路的主要参数，根据实验内容要求给出实现AＭ　或ＤＳB波的载波信号Vc（t）和调制信号Vｓ（t）的频率（fｃ、fｓ）和幅度（Vｃ、Ｖs）范围值。

可借助Ｍｕｌｔisim软件或Pspice10.０软件验证设计。

4、制订实验步骤。

三、实验室提供的仪器及主要技术指标:

1、ＳＳ—７80４双踪模拟示波器　4０ＭHｚ

2、高频信号发生器　载波频率范围　0。

1-40MHz；

　　　　载波输出幅值　〉12０dＢμＶ

　3、高频电路学习机可提供正弦波信号频率范围２Hz-２0KHz

四、

图3-1MC1496芯片内部电路图

实验原理及参考电路说明

幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。

变化的周期与调制信号周期相同。

即振幅变化与调制信号的振幅成正比。

通常称高频信号为载波信号,低频信号为调制信号,调幅器即为产生调幅信号的装置。

１。

ＭC1496芯片内部电路　图3—1为MＣ1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由Ｖ1-V4组成,以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6,因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。

Ｄ、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。

进行调幅时，载波信号加在Ｖ1-V４的输入端，即引脚的⑧　、⑩之间;调制信号加在差动放大器Ｖ５、V６的输入端,即引脚的①　、④之间，②、③脚外接１ＫΩ电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚⑥、⑿之间）输出。

2．调幅器电路设计参考

全载波或普通调幅波（AM）:

普通调幅波包含上下边频分量还有载波分量，除了加入调制信号ＶＳ以外,还应该有直流分量.这就是通过调节电位器，使脚１、4两端直流电位差不为零，相当于输入电压为直流电压加调制信号VS②、③脚外接电阻取值，该电阻是引入的负反馈电阻，目的为了扩大ＶS的取值范围。

　抑制载波调幅（即平衡调幅）：

是指其输出信号为双边带调幅波，其载波信号被抑制。

实验中应保证在IN2仅加入调制信号ＶSＰ１使调制端平衡：

使脚1、4两端直流电位差为零.

3．解调器设计参考

π型低通滤波器,根据预习内容要求３中设计的信号频率确定滤波器参数。

　利用一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号.

五、实验内容

1．振幅调制器直流调制特性研究

（1）载波输入端平衡调节:

在调制信号输入端IN2加正弦信号，要求幅度与频率取值使输出端信号不失真,（如峰值为1０0mv，频率为1KＨｚ），调节⑧、⑩之间电位器RＰ２使输出端信号最小，然后去掉输入信号。

（2）　在载波输入端IN1加正弦信号，要求幅度与频率取值使输出端信号不失真,（如峰值VC为１０mｖ，频率为100ＫHz　），用万用表测量①　、④之间的电压VＡB，用示波器观察ＯUT输出端的波形，VＡB＝０。

1V为步长，记录ＲＰ1由一端调至另一端的输出波形及其峰值电压，注意观察相位变化,根据公式Ｖ０＝ＫVABVC（t）计算出系数K值。

并记录Ｖ0对应VAB变化的值.

２。

实现全载波调幅（AＭ）

（1）调节①、④之间的电位器RＰ1使VAB不为零（如VＡB=0。

1Ｖ）,在ＩＮ2加载波信号（如VC（t）=１０ｓｉｎ２π×１05t（mV）），将低频信号ＶS（t）＝VＳｓin２π×10３t（mV）加至调制器输入端IN2,调节VＳ实现ma=30%和ma=100%全载波调幅波。

画出ma＝30％和ma　=100％　的调幅波形（标明波峰—波峰值Ｖmax与波谷-波谷值Ｖｍｉn）,（

）

（2）改变VS或VAB值，加大示波器扫描速率（对应示波器的旋钮TIME/DIV）,观察并记录ｍａ　=100％和ｍa〉100％两种调幅波在零点附近的波形情况。

（3）载波信号VC（t）不变，将调制信号改为ＶS（t）=１０0sin２π×103t（mV）调节RＰ1观察输出波形VAＭ（t）的变化情况,记录ma=３0%和mａ　=１00%调幅波所对应的VAB值．

3．实现抑制载波调幅（DＳB）

（1）调RP1使调制端平衡：

在载波信号输入端ＩN1加VC（t）＝１0Sin２π×１0５t（mV）信号,调制信号端ＩN2不加信号,节RＰ１观察输出端波形使输出端最小。

（2）载波输入端不变,调制信号输入端IN2加VS（t）＝１0０sin2π×103t（mV）信号，观察并记录波形,并标明峰-峰值电压。

（为正确观察波形须微调载波频率）.

（3）加大示波器扫描速率,观察记录已调波在零点附近波形，比较它与ｍａ=100%调幅波的区别。

（4）所加载波信号和调制信号均不变,微调RP2为某一个值,观察记录输出波形.

（5）在（4）的条件下，去掉载波信号，观察记录输出波形,并与调制信号比较。

4．实现解调全载波信号（AM）

（1）按调幅实验中实验内容２

（1）的条件获得调制度分别为30%,100%及>10０%的调幅波。

将它们依次加至解调器ＶＡM的输入端，　并在解调器的载波输入端加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调输出波形,并与调制信号相比。

（2）去掉滤波电路,观察记录m＝３０%的调幅波输入时的解调器输出波形，并与调制信号相比较。

然后使电路复原。

5、　解调抑制载波的双边带调幅信号（DSＢ）

（1）按调幅实验中实验内容3

（2）条件获得抑制载波调幅波，并加至解调器电路VAM输入端，其它连线均不变,观察记录解调输出波形,并与调制信号相比较.

（2）去掉滤波电路观察记录输出波形。

六、实验报告要求

1．整理实验数据,用坐标纸画出直流调制特性曲线。

2．画出调幅实验中ma＝30％、ma　=１00％、ｍａ　〉100%的调幅波形,在图上标明峰—峰值电压。

3．当改变ＶAB时能得到几种调幅波形，分析其原因.

4．画出10０%调幅波形及抑制载波双边带调幅波形，比较二者的区别.

5．画出实现抑制载波调幅改变ＲＰ2后的输出波形,分析其现象。

6．总结完成实验的心得与体会、解决问题的方法，以及对今后开展设计综合性实验的建议。

ﻬ实验四　频率调制器及模拟锁相环频率解调电路

一、实验目的

1．了解压控振荡器和用它构成频率调制的原理

2．了解集成电路VCO频率调制器的工作原理

3．了解用锁相环构成调频波的解调原理。

4．学习掌握集成电路频率调制器/解调器系统的工作原理。

二、预习要求

1．查阅有关集成电路压控振荡器资料．了解56６（ＶCO的单片集成电路）的内部电路及原理。

搞清5６６外接元件的作用。

2．

查阅有关锁相环内部结构及工作原理,弄清锁相环集成电路与外部元器件之间的关系。

三、实验仪器设备

1．双踪示波器

2．高频实验学习机

　　３．万用表

四、实验电路说明

1。

５６６型单片集成VCO构成的调频器

　图4-１为5６6型单片集成ＶCＯ的框图及管脚排列

图4-2

图　4—1中幅度鉴别器，其正向触发电平定义为ＶSP,反向触发电平定义为ＶSＭ,当电容Ｃ充电使其电压Ｖ7（5５6管脚⑦对地的电压）上升至ＶＳP，此时幅度鉴别器翻转，输出为高电平,从而使内部的控制电压形成电路的输出电压,该电压VO为高电平；当电容Ｃ放电时,其电压V7下降，降至ＶＳM时幅度鉴别器再次翻转,输出为低电平从而使VO也变为低电平,用VＯ的高、低电平控制S1和S2两开关的闭合与断开。

V0为低电平时Ｓ1闭合，S2断开，这时Ｉ6＝I７=０,ＩO全部给电容C充电，使V7上升，由于Ｉ0为恒流源,V7线性斜升，升至ＶＳP时ＶO跳变为高电平，V0高电平时控制S2闭合，S1断开，恒流源I0全部流入Ａ支路，即I６=I0由于电流转发器的特性,B支路电流I７　应等于Ｉ６,所以I7=I０，该电流由Ｃ放电电流提供,因此V７线性斜降，Ｖ7降至ＶSM时Ｖ0跳变为低电平,如此周而复始循环下去，I7及VO波形如图4－2。

５66输出的方波及三角波的载波频率（或称中心频率）可用外加电阻R和外加电容C来确定。

其中:

R为时基电阻　Ｃ为时基电容

V８为56６管脚⑧至地的电压

　　　　V5为５６6管脚⑤至地的电压

3．

集成电路（锁相环）5６5构成的频率解调器

图4-5为５6５（PＬL单片集成电路）的框图及管脚排列,锁相环内部电路由相位鉴别器、压控振荡器、放大器三部分构成，相位鉴别器由模拟乘法器构成,它有两组输入信号，一组为外部管脚②、③输入信号e1，其频率为f1;另一组为内部压控振荡器产生信号e2，经④脚输出，接至⑤脚送到相位鉴别器,其频率为ｆ2,当f１和f２差别很小时，可用频率差代表两信号之间的相位差，即f1—f２的值使相位鉴别器输出一直流电压，该电压经过⑦脚送至ＶＣO的输入端，控制ＶCＯ，使其输出信号频率ｆ２发生变化,这一过程不断进行，直至ｆ2=ｆ１为止，这时称为锁相环锁定。

集成电路（锁相环）56５构成的频率解调器电路如图　4－6

五、

图4-3566构成的调频器图4-4输入信号电路

实验内容

步骤1、２实验电路　见图4—３；步骤３、４实验电路图　4—3和图4－6电路。

１。

观察Ｒ、Ｃ１对频率的影响（其中Ｒ=Ｒ３＋Ｒp1）。

按图接线，将C1接入５6６管脚⑦，RＰ２及C２接至56６管脚⑤；接通电源（±5V）。

调节Rp2使ﻩV５＝3.5V，将示波器接至56６管脚③,改变RPmax和Ｒmiｎ及C1=22０0时,计算这二种情况下的频率,并与实际测量值进行比较.用双踪示波器观察并记录R＝Rmin时方波及三角波的输出波形.

2.观察输入电压对输出频率的影响

（1）直流电压控制：

先调ＲP1至最大,然后改变ＲP２调整输入电压，测当Ｖ5在２.２V～4．２V变化时输出频率f的变化，Ｖ5按0.２V递增。

将测得的结果填入表5。

1

表5。

1

Ｖ5（V）

２。

2

２。

4

2．６

3

3．4

3。

6

４

４。

２

ｆ（ＭＨz）

（2）　用交流电压控制：

仍将Ｒ设置为最大,断开⑤脚所接C２、RＰ2,将图４-４（即输入信号电路）的输出OＵT接至图4-3中5６6的⑤脚

（ａ）、将函数发生器的正弦波调制信号em（输入的调制信号）置为ｆ＝5ＫHz、VP-P=1Ｖ，然后接至图4—4电路的ＩＮ端。

用双踪示波器同时观察输入信号ｅm和5６6管脚③的调频（FM）方波输出信号,观察并记录当输入信号幅度VＰ—Ｐ和频率ｆｍ有微小变化时，输出波形如何变化。

注意:

输入信号em的VP—P不要大于1．3Ｖ。

注意：

为了更好的用示波器观察频率随电压的变化情况,可适当微调调制信号的频率，即可达到理想的观察效果.

（b）、调制信号改用方波信号ｅｍ，使其频率ｆｍ=１KHｚ，ＶP—P＝1Ｖ,用双踪示波器观察并记录em和5６６管脚③的调频（FM）方波输出信号．

图　４-6　集成电路（锁相环）５６5构成的频率解调器电路

３、正弦波解调器

调Rp使其中ＶＣＯ的输出频率f0（④脚）为50KＨZ.先按实验内容2（２）（a）的要求获得调频方波输出信号（③脚），要求输入的正弦调制信号ｅm为:

Ｖp—p＝0.8V,f=1KHＺ，然后将其接至565锁相环的IN输入端,调节56６的Rp１（逆时针旋转）使R最小，用双踪示波器观察并记录566的输入调制信号em和565“B"点的解调输出信号。

4、相移键控解调器:

用峰—峰值Vp—ｐ=０．8Ｖ，fm=1ＫHZ的正弦波做调制信号送给调制器５66,分别观察调制器566的调制信号和比较器３11的输出信号。

六、实验报告要求

1．阐述5６6（VＣＯ的单片集成电路）的调频原理.

2．整理实验结果,画出波形图，说明调频概念。

3．根据实验,说明接在56６管脚⑥上R的作用，计算当R最大、最小时566的频率,并与实验结果进行比较．

4．整理全部实验数据、波形及曲线.

5．分析用集成电路（５６６、５65）构成的调频器和解调器在联机过程中遇到的问题及解决方法。

ﻬ

《高频电子线路》实验指导书

电子信息及通信工程专业适用

王玉花

　信息工程学院　通信实验室

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.找出原应、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。

目　录

实验一　　　单调谐高频小信号放大器………………….1

　　　实验二　　高频功率放大器　………………………．.４

　实验三振幅调制器与解调器的设计　…………………。

6

　　实验四　频率调制器及模拟锁相环频率解调电路……。

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