高频电子线路实验指导书正文.docx
《高频电子线路实验指导书正文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频电子线路实验指导书正文.docx（81页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高频电子线路实验指导书正文
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，提高学生实际动手技能，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。
本实验教程是为配合《高频电子线路》课程的理论教学，配合上海爱仪电子设备有限公司研制的ASGP-1高频电子线路实验系统的使用而编写的。
本书在编写时参考了上海爱仪电子设备有限公司编写的《ASGP-1高频电子线路实验系统实验指导书》。
在此基础上，结合教学实验的需要，进行了重新编写，并对错漏之处作了纠补。
在编写过程中，上海爱仪电子设备有限公司的高级工程师张向东、孙伟众、王义康等同志亦提供了有益的帮助，特向他们表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免会有疏漏，甚或谬误之处，恳请老师和同学们批评指正。
编者
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.使用仪器和实验箱前必须了解其性能、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，报告指导老师。
找出原因、排除故障，经指导老师同意再继续实验。
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老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、拨出电源插头，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
实验板1
实验板6
双踪示波器
AS1637
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
实验板1
实验板6
双踪示波器
AS1637
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
AS1637
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
双踪示波器
AS1637
低频信号发生器
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
双踪示波器
AS1637
万用表
低频信号发生器
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
双踪示波器
频率计
万用表
低频信号发生器
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
双踪示波器
AS1637
万用表
低频信号发生器
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
双踪示波器
频率计
万用表
低频信号发生器
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
双踪示波器
万用表
低频信号发生器
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
双踪示波器
稳压电源
目录
实验一单调谐回路谐振放大器-6-
实验二双调谐回路谐振放大器-10-
实验三高频谐振功率放大器-13-
实验四电容三点式LC振荡器-17-
实验五石英晶体振荡器-22-
实验六振幅调制器-25-
实验七振幅解调器-29-
实验八变容二极管调频器-33-
实验九电容耦合回路相位鉴频器-36-
实验十LM566组成的频率调制器-40-
实验十一LM565组成的频率解调器-43-
实验十二正弦波振荡电路设计-46-
附录通信原理与高频电路实验室仪器操作规程-49-
参考文献…………………………………………………………………………...--52--
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
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
AS1637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AS1637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．AS1637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。
（R1=15kΩ，R2=6.2kΩ）
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AS1637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AS1637、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
AS1637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。
AS1637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。
AS1637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AS1637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的大小，可改变静态工作点。
观察并记录幅频特性曲线的变化规律。
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的大小，观察并记录幅频特性曲线的变化规律。
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
AS1637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
AS1637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AS1637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AS1637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．AS1637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AS1637、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。
②AS1637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。
③AS1637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AS1637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AS1637输出10.7MHz正弦波。
⑵放大器动态范围测量
从AS1637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AS1637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
AS1637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。
⑶AS1637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（AS1637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
升级会员 