高频电子线路实训指导书汇总.docx
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高频电子线路实训指导书汇总
高频电子线路
实
训
指
导
书
易亚军修订
广州工商学院电子信息工程学院
二〇一四年六月
目录
实验一单调谐回路谐振放大器……………………………………………………………3
实验二双调谐回路谐振放大器……………………………………………………………7
实验三高频谐振功率放大器………………………………………………………………10
实验四电容三点式LC振荡器……………………………………………………………14
实验五石英晶体振荡器…………………………………………………………………18
实验六振幅调制器………………………………………………………………………21
实验七振幅解调器………………………………………………………………………26
实验八变容二极管调频器………………………………………………………………30
实验九电容耦合回路相位鉴频器………………………………………………………33
实验十LM566组成的频率调制器………………………………………………………36
实验十一LM565组成的频率解调器……………………………………………………39
实验十二三角波－正弦波变换器………………………………………………………42
实验一览表
实验序号
实验名称
实验主要内容/知识点
需用的
实验系统
需用的
实验仪器
一
单调谐回路
谐振放大器
放大器静态工作点
LC并联谐振回路
单调谐放大器幅频特性
AS1634使用说明（附录）
实验板1
实验板6
双踪示波器
AS1634
万用表
二
双调谐回路
谐振放大器
双调谐回路
电容耦合双调谐放大器
放大器动态范围
AS1634使用说明（附录）
实验板1
实验板6
双踪示波器
AS1634
万用表
三
高频谐振
功率放大器
谐振功放基本工作原理
谐振功放工作状态，计算
VCC和负载变化对谐振功放工作的影响
实验板2
双踪示波器
AS1634
万用表
四
电容三点式
LC振荡器
三点式LC振荡器
克拉泼电路
工作点、耦合电容、反馈系数、Q值对振荡器工作的影响
实验板1
双踪示波器
频率计
万用表
五
石英晶体
振荡器
石英晶体振荡器
串联型晶体振荡器
工作点、微调电容、负载电阻对晶振工作的影响
实验板1
双踪示波器
频率计
万用表
六
振幅调制器
幅度调制
模拟乘法器实现幅度调制
MC1496四象限模拟相乘器
实验板3
箱上函数发生器
双踪示波器
AS1634
万用表
七
振幅解调器
振幅解调
二极管包络检波
模拟乘法器实现同步检波
实验板3
箱上函数发生器
双踪示波器
AS1634
万用表
三通连接器
八
变容二极管
调频器
频率调制
变容二极管调频
静态、动态调制特性
实验板4
箱上函数发生器
双踪示波器
频率计
万用表
九
电容耦合回路相位鉴频器
FM波的解调
电容耦合回路相位鉴频器
S形鉴频特性
实验板4
实验板6
箱上函数发生器
双踪示波器
AS1634
万用表
十
LM566组成的频率调制器
LM566组成
LM566组成的调频器原理
实验板5
箱上函数发生器
双踪示波器
频率计
万用表
十一
LM565组成的频率解调器
LM565组成
LM565组成的鉴频器原理
实验板5
箱上函数发生器
双踪示波器
万用表
十二
三角波－正弦波变换器
三角波－正弦波变换原理
三角波－正弦波变换方法
箱上波形变换器、函数发生器
双踪示波器
万用表
实验一单调谐回路谐振放大器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
放大器静态工作点
LC并联谐振回路
单调谐放大器幅频特性
AS1634函数信号发生器使用说明（参阅附录）
2．做本实验时所用到的仪器：
实验板1（调谐放大电路及通频带扩展电路单元，简称单调谐放大器单元）
实验板6（宽带检波器）
双踪示波器
AS1634函数信号发生器（用作为扫频仪）
万用表
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．熟悉放大器静态工作点的测量方法。
3．熟悉放大器静态工作点和集电极负载对单调谐放大器幅频特性（包括电压增益、通频带、Q值）的影响。
4．掌握用扫频仪测量放大器幅频特性的方法。
三、实验内容
1．用万用表测量晶体管各点（对地）电压VB、VE、VC，并计算放大器静态工作点。
2．采用扫频法（以AS1634作为扫频仪）测量单调谐放大器的幅频特性。
3．用示波器观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响。
4．用示波器观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响。
四、基本原理
1．单调谐回路谐振放大器原理
单调谐回路谐振放大器原理电路如图1-1所示。
图中，RB1、RB2、RE用以保证晶体管工作于放大区域，从而放大器工作于甲类。
CE是RE的旁路电容，CB、CC是输入、输出耦合电容，L、C是谐振回路，RC是集电极（交流）电阻，它决定了回路Q值、带宽。
为了减轻负载对回路Q值的影响，输出端采用了部分接入方式。
2．单调谐回路谐振放大器实验电路
单调谐回路谐振放大器实验电路如图1-2所示。
其基本部分与图1-1相同。
图中，C3用来调谐，K1、K2、K3用以改变集电极电阻，以观察集电极负载变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。
K4、K5、K6用以改变射极偏置电阻，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路（包括电压增益、带宽、Q值）的影响。
五、实验步骤
1．AS1634函数信号发生器用作扫频仪时的参数予置
图1-2单调谐回路谐振放大器实验电路
⑴频率定标
频率定标的目的是为频率特性设定频标。
每一频标实为某一单频正弦波的频谱图示。
1）频率定标个数：
共设8点频率，并存储于第0~7存储单元内。
若把中心频率10.7MHz置于第3单元内，且频率间隔取为1MHz，则相应地有：
0单元—7.7MHz，1单元—8.7MHz，…，7单元—14.7MHz。
2）频率定标方法
①准备工作：
对频率范围、工作方式、函数波形作如下设置。
（ⅰ）频率范围：
2MHz~16MHz范围（按“频段手动递增/减”按键调整）；
（ⅱ）工作方式：
内计数（“工作方式”按键左边5个指示灯皆暗）；
（ⅲ）函数波形：
正弦波。
②第0单元频率定标与存储
（ⅰ）调“频率调谐”旋钮，使频率显示为7700（与此同时，“kHz”灯点亮，标明频率为7.7MHz）；
（ⅱ）按“STO”键，相应指示灯点亮，再调“频率调谐”旋钮，使存储单元编号显示为0；
（ⅲ）再按“STO”键，相应指示灯变暗，表明已把7.7MHz频率存入第0单元内。
③第1单元频率定标与存储
（ⅰ）调“频率调谐”旋钮，使频率显示为8700（与此同时，“kHz”灯点亮，标明频率为8.7MHz）；
（ⅱ）按“STO”键，相应指示灯点亮，再调“频率调谐”旋钮（只需顺时针旋转1格），使存储单元编号显示为1；
（ⅲ）再按“STO”键，相应指示灯变暗，表明已把8.7MHz频率存入第1单元内。
④依此类推，直到把14.7MHz频率存入第7单元内为止。
⑵其他参数设置
①扫描时间设置为20ms，即示波器上显示的横坐标（频率）的扫描时间为20ms。
设置方法为：
按“工作方式”键，使TIME灯点亮；再调“频率调谐（扫描时间）”旋钮，使扫描时间显示为0.020s；
②工作方式又设置为线性扫描，即示波器上显示的横坐标（频率）为线性坐标。
设置方法为：
再按“工作方式”键，使INTLINEAR灯点亮；
③输出幅度设置为50mV。
设置方法为：
使“﹣40dB”衰减器工作，并调“输出幅度调节（AMPL）”旋钮，使输出显示为50mV（峰-峰值）。
2．实验准备
⑴在箱体左下方插上实验板6，右下方插上实验板1。
接通实验箱上电源开关，此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板1左上方单元（单调谐放大器单元）的电源开关（K7）拨到ON位置，就接通了+12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
3．单调谐回路谐振放大器静态工作点测量
⑴取射极电阻R4=1k（接通K4，断开K5、K6），集电极电阻R3=10k（接通K1，断开K2、K3），用万用表测量各点（对地）电压VB、VE、VC，并填入表1.1内。
表1.1
射极偏置电阻
实测（V）
计算（V,mA）
晶体管工作于放大区?
理由
VB
VE
VC
VBE
VCE
IC
是
否
R4=1k
R4=510
R4=2k
⑵当R4分别取510（接通K5，断开K4、K6）和2k（接通K6，断开K4、K5）时，重复上述过程，将结果填入表1.1，并进行比较和分析。
4．单调谐回路谐振放大器幅频特性测量
一般说来，有两种方法用来对一个系统的幅频特性进行测量：
点测法和扫频法。
这里采用扫频法，并以AS1634作为扫频仪，步骤如下。
⑴实验准备
先按图1-3所示的方法对AS1634、实验板1上的单调谐放大器单元、实验板6（宽带检波器）、双踪示波器进行连接，说明如下。
图1-3扫频法测量幅频特性实验框图
AS1634的输出信号（OUTPUT50）连接到单调谐放大器的IN端，以对输入信号进行放大。
单调谐放大器的输出（OUT）
连接到实验板6的信号输入端，以对输入信号进行检波。
AS1634背面板上的频标输出（MARKEROUT）连接到实验板6的频标输入端。
实验板6把已检波的信号与频标混合后输出。
实验板6的混合输出端连接到双踪示波器CH2（Y）端上。
AS1634背面板上的锯齿输出（SAWTOOTHOUT）连接到双踪示波器CH1（X）端上。
此时需把示波器水平扫描调节旋钮置于“X-Y”档，该CH1输入即用作为外同步信号，便可在示波器上观测到带频标刻度的放大器幅频特性（有回扫）。
改变CH1量程可调节横坐标（时间轴）比例，改变CH2量程可调节纵坐标（幅度）比例。
⑵幅频特性测量
仍取R3=10k、R4=1k，观测放大器幅频特性，并作如下调试：
调实验板6上的“频标幅度”旋钮，可调节频标高度；
调实验板1上的单调谐放大器的电容C3，可调节谐振频率点；
调AS1634的输出幅度（AMPL）旋钮，可调节频率特性幅度。
最后，把谐振频率调节到10.7MHz，记下此时的频率特性，并测量相应的-3dB频率点和带宽。
⑶观察静态工作点对单调谐放大器幅频特性的影响
改变R4，可改变静态工作点。
可以发现：
当R4加大时，由于ICQ减小，幅频特性幅值会减小，同时曲线变“瘦”（带宽减小）；而当R4减小时，由于ICQ加大，幅频特性幅值会加大，同时曲线变“胖”（带宽加大）。
⑷观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响
改变R3，可改变集电极负载。
可以发现：
当R3加大时，幅频特性幅值加大，曲线变“瘦”（带宽减小）。
而当R3减小时，幅频特性幅值减小，曲线变“胖”（带宽加大）。
六、实验报告要求
1．画出图1-2电路的直流通路，计算放大器直流工作点，并与实测结果作比较。
2．对实验数据进行分析，说明静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。
3．对实验数据进行分析，说明集电极负载变化对单调谐放大器幅频特性的影响，并画出相应的幅频特性。
4．总结由本实验所获得的体会。
实验二双调谐回路谐振放大器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
双调谐回路
电容耦合双调谐回路谐振放大器
放大器动态范围
AS1634函数信号发生器使用说明（参阅附录）
2．做本实验时所用到的仪器：
实验板1（双调谐放大电路单元）
实验板6（宽带检波器）
双踪示波器
AS1634函数信号发生器（用作为扫频仪和高频信号源）
万用表
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．熟悉耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响。
3．了解放大器动态范围的概念和测量方法。
三、实验内容
1．采用扫频法测量双调谐放大器的幅频特性（以AS1634作为扫频仪）。
2．用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响（单峰特性、双峰特性）。
3．用示波器观察放大器动态范围（以AS1634作为高频信号源）。
四、基本原理
1．双调谐回路谐振放大器原理
顾名思义，双调谐回路是指有两个调谐回路：
一个靠近“信源”端（如晶体管输出端），称为初级；另一个靠近“负载”端（如下级输入端），称为次级。
两者之间，可采用互感耦合，或电容耦合。
与单调谐回路相比，双调谐回路的矩形系数较小，即：
它的谐振特性曲线更接近于矩形。
电容耦合双调谐回路谐振放大器原理图如图2-1所示。
与图1-1相比，两者都采用了分压偏置电路，放大器均工作于甲类，但图2-1中有两个谐振回路：
L1、C1组成了初级回路，L2、C2组成了次级回路；两者之间并无互感耦合（必要时，可分别对L1、L2加以屏蔽），而是由电容C3进行耦合，故称为电容耦合。
为了减小晶体管和下级负载对回路的影响，它们对L1、L2的接入均采用了部分接入。
2．双调谐回路谐振放大器电路
图2-2双调谐回路谐振放大器实验电路
双调谐回路谐振放大器电路如图2-2所示，其基本部分与图2-1相同。
图中，C3、C6用来对初、次级回路调谐，K1、K2、K3用以改变耦合电容数值，以改变耦合程度。
五、实验步骤
1．AS1634函数信号发生器用作扫频仪时的参数予置
与实验一中的方法完全相同。
2．实验准备
⑴在箱体左下方插上实验板6，右下方插上实验板1。
接通实验箱上电源开关，此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板1右上方单元（双调谐放大电路单元）的电源开关（K4）拨到ON位置，就接通了+12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
3．双调谐回路谐振放大器幅频特性测量
⑴实验准备
先对AS1634、实验板1上的双调谐放大器、实验板6（宽带检波器）、双踪示波器进行连接，其方法与图1-3所示的方法相同，只是单调谐放大器应改为双调谐放大器而已。
⑵单峰（幅频）特性测量
取C7=2.7pF（K1接通，K2、K3断开），然后反复调整C3、C6，使两个回路均调谐在10.7MHz，并使放大器幅频特性为单峰。
记下此时的频率特性，并测量相应的-3dB频率点和带宽。
⑶双峰（幅频）特性测量
取C7=5.1pF（K2接通，K1、K3断开）和C7=12pF（K3接通，K1、K2断开）进行测量，并作记录（应观察到双峰）。
当C7=12pF时，中心频率可能发生偏移，此时应反复调整C3、C6，使凹坑中心位于10.7MHz。
记下C7=12pF时的频率特性，并测量相应的-3dB频率点和带宽。
4．放大器动态范围测量
⑴实验准备
①仍取C7=2.7pF（K1接通，K2、K3断开），并反复调整C3、C6，使特性曲线仍为单峰，且谐振于10.7MHz。
②AS1634输出信号（OUTPUT50）仍连接到双调谐放大电路的IN端（并以示波器CH1监视），放大电路的输出（OUT）端改接到示波器CH2上。
断开示波器与实验板6的连接，示波器水平扫描则处于常规状态。
③AS1634设置
（ⅰ）工作方式设置为内计数（“工作方式”按键左边5个指示灯皆暗），此时AS1634工作于信号源方式。
（ⅱ）按“REC”键，相应指示灯亮，调“频率调谐”旋钮，使存储单元编号显示为3；
（ⅲ）再按“REC”键，相应指示灯变暗，表明已将10.7MHz频率从第3单元内读出，于是AS1634输出10.7MHz正弦波。
⑵放大器动态范围测量
从AS1634上读取放大器输入电压幅度值，以示波器CH1监视双调谐放大器的输入波形，从示波器CH2上监测放大器输出波形，并读取输出幅度值，便可监视放大器失真，并计算放大器电压放大倍数值。
改变AS1634的输出信号幅度，并把数据填入表2.1。
可以发现，当放大器的输入增大到一定数值时，输出波形开始畸变（失真），放大倍数开始下降。
表2.1
放大器输入（mV）
20
40
60
80
100
150
200
250
300
放大器输出（V）
放大器电压放大倍数
六、实验报告要求
1．画出耦合电容C7=2.7pF、5.1pF和12pF三种情况下的幅频特性，计算-3dB带宽，并由此说明单峰特性和双峰特性的优缺点。
2．当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？
为什么？
3．画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线。
若把放大器的动态范围定义为放大倍数下降1dB时对应的输入电压幅度，试求本放大器的动态范围。
4．总结由本实验所获得的体会。
实验三高频谐振功率放大器
—、实验准备
1．做本实验时应具备的知识点：
谐振功率放大器的基本工作原理（基本特点，电压、电流波形）
谐振功率放大器的三种工作状态，功率、效率计算
集电极电源电压VCC和集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响
2．做本实验时所用到的仪器：
实验板2（丙类高频功率放大电路单元）
双踪示波器
AS1634函数信号发生器（用作为高频信号源）
万用表
二、实验目的
1．熟悉电子元器件和高频电子线路实验系统。
2．熟悉高频谐振功率放大器的基本工作原理，三种工作状态，功率、效率计算。
3．了解集电极电源电压VCC与集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。
三、实验内容
1．用示波器监测两级前置放大器的调谐。
2．观察谐振功率放大器工作状态，尤其是过压状态时的集电极电流凹陷脉冲。
3．观察并测量集电极电源电压VCC变化对谐振功率放大器工作的影响。
4．观察并测量集电极负载变化对谐振功率放大器工作的影响。
四、基本原理
1．高频谐振功率放大器原理
图3-1丙类功率放大器原理电路
高频谐振功率放大器原理电路如图3-1所示。
图中，L2、L3是扼流圈，分别提供晶体管基极回路、集电极回路的直流通路。
R10、C9产生射极自偏压，并经由扼流圈L2加到基极上，使基射极间形成负偏压，从而放大器工作于丙类。
C10是隔直流电容，L4、C11组成了放大器谐振回路负载，它们与其他参数一起，对信号中心频率谐振。
L1、C8与其他参数一起，对信号中心频率构成串联谐振，使输入信号能顺利加入，并滤除高次谐波。
C8还起隔直流作用。
R12是放大器集电极负载。
2．高频谐振功率放大器电路
高频谐振功率放大器电路如图3-2所示，其第3级部分与图3-1相同。
BG1、BG2是两级前置放大器，C2、C6用以调谐，A、B点用作为这两级的输出测试点。
BG3为末级丙类功率放大器，当K4断开时可在C、D间串入万用表（直流电流档），以监测IC0值。
同时，E点可近似作为集电极电流iC波形的测试点（R10=10Ω，C9=100pF，因而C9并未对R10构成充分的旁路）。
K1~K3用以改变集电极负载电阻。
图3-2高频谐振功率放大器实验电路
五、实验步骤
1．实验准备
⑴在箱体右下方插上实验板2（丙类高频功率放大电路单元）。
接通实验箱上电源开关，此时箱体上12V、5V电源指示灯点亮。
⑵把实验板2右上方的电源开关（K5）拨到上面的ON位置，就接通了+12V电源（相应指示灯亮），即可开始实验。
⑶AS1634输出频率为10.7MHz、峰-峰值为80mV的正弦波，并连接到实验板2的输入（IN）端上。
2．两级前置放大器调谐
先将C、D两点断开（K4置“OFF”位置）。
然后把示波器高阻（带钩）探头接A点，（监测第1级输出），调C2使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。
再把示波器高阻（带钩）探头接B点，（监测第2级输出），调C6使输出正弦波幅度最大，从而相应的回路谐振。
需要时，亦可把示波器探头接在B点上，再反复调节C2、C6，使输出幅度最大。
3．末级谐振功率放大器（丙类）测量
⑴谐振功率放大器工作状态观察
①实验准备
（ⅰ）接通开关K4（拨到“ON”）；
（ⅱ）示波器CH1连接到实验板2的OUT点上；
（ⅲ）示波器CH2以高阻（带钩）探头连接到E点上。
②逐渐增大输入信号幅度，并观察放大器输出电压波形（OUT点）和集电极电流波形（E点）。
可发现，随着输入信号幅度的增大，在一定范围内，放大器的输出电压振幅和集电极电流脉冲幅度亦随之增大，说明放大器工作于欠压状态。
③当输入信号幅度增大到一定程度时，放大器的输出电压振幅增长缓慢，而集电极电流脉冲则出现凹陷，说明放大器已进入到过压状态。
⑵集电极负载电阻对谐振功率放大器工作的影响
①VIp-p（AS1634输出信号）为100mV时的测量
（ⅰ）取R12=120（接通K1，断开K2、K3）时的测量
用示波器观察功放级的输入、输出电压波形（B点、OUT点），并测量输入、输出电压峰-峰值Vbp-p、Vcp-p；用万用表测量集电极直流电流值IC0，并把结果填入表3.1中。
测量IC0的方法是：
在C、D两点间串入万用表（直流电流，200mA档），再断开K4，便可读得IC0值，然后接通K4，取走表笔。
（ⅱ）取R12=75时的测量：
接通K2，断开K1、K3，重做（ⅰ），观察集电极负载电阻减小对谐振功率放大器工作的影响。
（ⅲ）取R12=50时的测量：
接通K3，断开K1、K2，再重做（ⅰ），观察集电极负载电阻进一步减小对谐振功率放大器工作的影响。
②VIp-p为200mV时的测量：
重复①。
⑶集电极直流电源电压对谐振功率放大器工作的影响
实验板2右上方的电源开关（K5）拨到最下面，就接通了+5V电源（相应指示灯点亮），重做⑵，以观察集电极直流电源电压的减小对谐振功率放大器工作的影响，并把相应数据也填入表3.1。
表3.1
测试条件
实测
计算
Vbp-p（V）
Vcp-p（V）
Ic0
（mA）
Ic1m
（mA）
Po
（mW）
PD
（mW）
Pc
（mW）
c
VCC=
12V
VIp-p=
100mV
R12=120
R12=75
R12=50
VIp-p=
200mV
R12=120
R12=75
R12=50
VCC=
5V
VIp-p=
100mV
R12=120
R12=75
R12=50
VIp-p=
200mV
R12=120
R12=75
R12=50
说明：
①表中“计算”
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