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高 频 电 子 线 路 实 验 指 导 书
刘剑 宛杰 何文波
大连工业大学
- 2 -
实验一、LC 与晶体振荡器实验
一、实验目的
1)、了解电容三点式振荡器和晶体振荡器的基本电路及其工作原理。
2)、比较静态工作点和动态工作点,了解工作点对振荡波形的影响。
3)、测量振荡器的反馈系数及对输出电压的影响,测量振荡频率、波段
复盖系数等参数。
4)、比较 LC 与晶体振荡器的频率稳定度。
二、实验预习要求
实验前,预习教材:“高频电子线路”“正弦波振荡器”的有关章节。
三、实验原理说明
三点式振荡器包括电感三点式振荡器(哈脱莱振荡器)和电容三点式振
荡器(考毕兹振荡器),其交流等效电路如图 1-1。
1、起振条件
1)、相位平衡条件:Xce和 Xbe必
需为同性质的电抗,Xcb 必需为异性质
的电抗,且它们之间满足下列关系:
2)、幅度起振条件: 图 1-1、三点式振荡器
Xbe
Vf
eXce
Vo
Xcb
b c
+ _ + _
LCXX
XXXc
oCL
cebe
1 ||||
)(
,
即
)(Au
1* '
ie Loem qqqFuq
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式中:qm——晶体管的跨导,
FU——反馈系数, AU——放大器的增益,
qie——晶体管的输入电导,
qoe——晶体管的输出电导,
q'L——晶体管的等效负载电导,
FU一般在 0.1~0.5 之间取值。
2、电容三点式振荡器
1)、电容反馈三点式电路——考毕兹振荡器
图 1-2 是基本的三点式电路,其缺点是晶体管的输入电容 Ci 和输出电
容 Co 对频率稳定度的影响较大,且频率不可调。
(a)、考毕兹振荡器 (b)、交流等效电路
图 1-2、考毕兹振荡器
2)、串联改进型电容反馈三点式电路——克拉泼振荡器
电路如图 1-3 所示,其特点是在 L 支路中串入一个可调的小电容 C3,
并加大 C1 和 C2 的容量,振荡频率主要由 C3 和 L 决定。C1 和 C2主要起电
容分压反馈作用,从而大大减小了 Ci和 Co 对频率稳定度的影响,且使频率
eb
c
L1
C1
C2
e
bc C1
C2
Ec
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可调。
(a)、克拉泼振荡器 (b)、交流等效电路
图 1-3、克拉泼振荡器
3)、并联改进型电容反馈三点式电路——西勒振荡器
电路如图 1-4 所示,它是在串联改进型的基础上,在 L1 两端并联一个
小电容 C4,调节 C4 可改变振荡频率。西勒电路的优点是进一步提高电路的
稳定性,振荡频率可以做得较高,该电路在短波、超短波通信机、电视接收
机等高频设备中得到非常广泛的应用。本实验箱所提供的 LC 振荡器就是西
勒振荡器。
(a)、西勒振荡器 (b)、交流等效电路 图 1-4、西勒振荡器
e
b c
L1
C1
C2C3
Ec
e
bc
L
C1
C2C3
e
bc
L1
C1
C2
Ec
C3
C4
e
b cC1
C2
L1
C3
C4
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3、晶体振荡器
本实验箱提供的晶体振荡器电路为并联晶振
b-c 型电路,又称皮尔斯电路,其交流等效电路
如图 1-5 所示。
四、实验设备 图 1-5、皮尔斯振荡器
TKGP 系列高频电子实验箱;
双踪示波器:20~40MHz;
频率计:10MHz;
繁用表;
电容:1000 pF 2 个,500pF 1 个。
五、实验内容与步骤
开启实验箱,在实验板上找到与本次实验内容相关的单元电路,并对
照实验原理图,认清各个元器件的位置与作用,特别是要学会如何使用“短
路帽”来切换电路的结构形式。
作为第一次接触本实验箱,特对本次实验的具体线路作如下分析;
电阻 R101~R106 为三极管 BG101 提供直流偏置工作点,电感 L101 既为集
电极提供直流通路,又可防止交流输出对地短路,在电阻 R105 上可生成交、
直流负反馈,以稳定交、直流工作点。用“短路帽”短接切换开关 K101、
K102、K103的 1 和 2 接点(以后简称“短接 Kxxx ╳-╳”)便成为 LC 西勒振
荡电路,改变 C107 可改变反馈系数,短接 K101、K102、K103 2-3,并去除电
容 C107 后,便成为晶体振荡电路,电容 C106 起耦合作用,R111 为阻尼电阻,
e
b c
C1
J1C2
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用于降低晶体等效电感的 Q 值,以改善振荡波形。在调整 LC 振荡电路静
态工作点时,应短接电感 L102(即短接 K104 2-3)。三极管 BG102 等组成射极
跟随电路,提供低阻抗输出。本实验中 LC 振荡器的输出频率约为 1.5MHz,
晶体振荡器的输出频率为 6MHz,调节电阻 R110,可调节输出的幅度。
经过以上的分析后,可进入实验操作。接通交流电源,然后按下实验板
上的+12V 总电源开关 K1 和实验单元的电源开关 K100,电源指示发光二极管
D4 和 D101 点亮。
(一)、调整和测量西勒振荡器的静态工作点,并比较振荡器射极直流
电压(Ue、Ueq)和直流电流(Ie、Ieq):
1、组成 LC 西勒振荡器:短接 K1011-2、K1021-2、K103 1-2、K1041-2,并
在 C107 处插入 1000p 的电容器,这样就组成了与图 1-4 完全相同的 LC 西勒
振荡器电路。用示波器(探头衰减 10)在测试点 TP102 观测 LC 振荡器的输出
波形,再用频率计测量其输出频率。
2、调整静态工作点:短接 K104 2-3(即短接电感 L102),使振荡器停振,
并测量三极管BG101的发射极电压Ueq;然后调整电阻R101的值,使Ueq=0.5V,
并计算出电流 Ieq(=0.5V/1K=0.5mA)。
3、量发射极电压和电流:短接 K104 1-2,使西勒振荡器恢复工作,测
量 BG102 的发射极电压 Ue和 Ie。
4、调整振荡器的输出:改变电容 C110 和电阻 R110 值,使 LC 振荡器的
输出频率 f0 为 1.5MHz,输出幅度 VLo 为 1.5VP-P。
(二)、观察反馈系数 Kfu 对振荡电压的影响:
- 7 -
由原理可知反馈系数 Kfu=C106/C107。按下表改变电容 C107 的值,在 TP102
处测量振荡器的输出幅度 VL(保持 Ueq=0.5V),记录相应的数据,并绘制
VL=f(C)曲线。
C107(pf) 500 1000 1500 2000 2500
VL(p-p)
(三)、测量振荡电压 VL与振荡频率 f 之间的关系曲线,计算振荡器波
段复盖系数 f max/ f min:
选择测试点 TP102,改变 C110 值,测量 VL 随 f 的变化规律,并找出振荡
器的最高频率 fmax 和最低频率 fmin 。
f (KHz)
VL(p-p)
f max = 和 fmin= ,f max/ f min=
(四)、观察振荡器直流工作点 Ieq 对振荡电压 VL的影响:
f
2.00
(MHZ)
1.80
V
1.90
L
C500 20001000 1500 25000 (pf)
1
VL
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保持 C107=1000p,Ueq=0.5V,fo=1.5MHz 不变,然后按以上调整静态工
作点的方法改变 Ieq,并测量相应的 VL,且把数据记入下表。
Ieq(mA) 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55
VL(p-p)
(五)、比较两类振荡器的频率稳定度:
1、LC 振荡器
保持 C107=1000p,Ueq=0.5V,f0=1.5MHz 不变,分别测量 f1 在 TP101处
和 f2 在 TP102 处的频率,观察有何变化?
2、晶体振荡器
短接 K101、K102、K1032-3,并去除电容 C107,再观测 TP102处的振荡波
形,记录幅度 VL和频率 f0 之值。
波形: 幅度 VL = 频率 f0= 。
然后将测试点移至 TP101 处,测得频率 f1 = 。
根据以上的测量结果,试比较两种振荡器频率的稳定度△f/ f0 :
六、预习思考题
1、静态和动态直流工作点有何区别?如何测定?
2、本电路采用何种形式的反馈电路?反馈量的大小对电路有何影响?
3、试分析 C103、L102对晶振电路的影响?
4、射极跟随电路有何特性?本电路为何采用此电路?
七、实验注意事项
% %100/)(/
% %100/)(/
0100
0100
fffff
fffffLC
晶体振荡器
振荡器
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1、本实验箱提供了本课程所有的实验项目,每次实验通常只做其中某
一个单元电路的实验,因此不要随意操作与本次实验无关的单元电路。
2、用“短路帽”换接电路时,动作要轻巧,更不能丢失“短路帽”,以
免影响后续实验的正常进行。
3、在打开的实验箱箱盖上不可堆放重物,以免损坏机动性箱的零部件。
4、实验完毕时必须按开启电源的逆顺序逐级切换相应的电源开关。
八、实验报告
1、整理实验数据,绘画出相应的曲线。
2、总结对两类振荡器的认识。
3、实验的体会与意见等。
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实验二、通频带展宽实验
一、实验目的
1)、掌握通频带测量方法。
2)、掌握电流、电压负反馈法展宽通频带的工作原理和方法。
3)、掌握混合连接法展宽通频带的工作原理和方法。
二、实验预习要求
实验前,预习教材“电子线路非线性”的附录:选频网络;“高频电子
线路”第二章:小信号谐振放大器;“高频电子技术”第六章:高频小信号
放大电路分析基础的有关章节。
三、实验原理说明
晶体三级管放大电路由于极间电容,分布电容等因素的影响,对不同
信号频率具有不同的放大倍数,致使频带变窄。展宽通频带有多种方法,其
中常用的两种方法如下:
1、电流负反馈法:基本电路如图 2-1 所示,共发
电路的射极电阻 Re具有电流负反馈作用,当 Re两端不
接入电容 Ce时,Re既有直流负反馈(起稳定直流工作
点作用),又有交流负反馈作用(减小放大量,展宽频
带)当 Re 两端接入大容量电容 Ce时,Re只有直流反
馈,而没有交流负反馈的作用:当 Re两端接入一定容
量的 Ce时,由于容抗 Xc=1/ωc,随着频率的增 图 2-1 共发电路电流反馈
加而下降,因而对频率中因极间电容和分布电容而损失的高频成分的放大有
Rc
ReCe
Ec
输出
输入
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一定的补偿作用,Ce 可称为高频补偿电容。
2、共发—共基混合连接电路:单级共射放大电路因受发射结 B'E 间等
效电容 C'n 的影响,从信号源电压到发射结传输系数的上截止频率为 fh=2
1 π
RC'n,利用共发—共基混合连接电路,客观上是在单级共发电路的集电极与
集电极负载之间插入一个共基电路,其交流等效电路如图 2-2 所示。这种电
路利用共基电路输入阻抗很小,电流放大系数近
似为 1 的特点,可以减小 C'n 的密勒电
容分量 CM,等效到 B'E 之间的密勒电
容为 CM=(1+qmR'C)*Cb'c。将原来接
在共发集电极的负载电 图 2-2、共发—共基混合连接电路的交流等效电路
阻改接至共基电路的输出端。使整个电路的电压放大倍数维持不变。由于共
基电路的上截止频率 fa=βo* fβ》fβ,因而它的通频带比共发电路要宽得多。
四、实验设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
BT5 扫频仪;
双踪示波器;
AS1051S 高频信号发生器。
五、实验内容与步骤
按实验一启动实验箱电源的方法接通电源,在实验板上找出本次实验的
单元电路,熟悉各元器件的作用,然后按下+12V 总电源开关 K1 和本实验单
元的电源开关 K200,电源指示发光二极管 D4 和 D201 点亮。
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1、实际线路分析
1)、电路原理图的上半部分取自黑白电视机的视放电路,它是一个典型
的电流负反馈通频带展宽线路。0~6MHz 的视频信号从输入端 J201 输入,由
C213 滤去残留的中频(38MHz)信号;BG201 为预视放级,R201~R203 为 BG201
的偏置电阻,C213、L201 为串联谐振吸收回路,吸收全电视信号中的 6.5MHz
第二伴音中频。BG202 为典型的共发射极电路,R204~R210 为 BG202 的偏置电
阻,发射极电阻由 R208~R210 三个电阻串联组成,C203、C204 为高频补偿电容,
与大电容 C205 串联并由切换开关 K201 切换的 1K、330、0 三个电阻,表示不
同反馈量的三种典型状态。BG202 集电极输出通过电容 C206 至输出端 TP202。
2)、电原理图的下半部分取自彩电的三基色视放电路,它是一个典型的
共发—共基混合连接展宽通频带线路。视频信号从输入端 J202 输入,BG203
为典型的共发电路,通过切换开关 K202 可选择不同的基极串联电阻。若短
接 K203 1-2,测试点 TP204 为共发电路信号的输出;若短接 K203 2-3,则 TP204
为共发—共基电路的信号输出,R220 为两者的公用负载电阻。由 K204 确定在
共发—共基之间是否串联电阻 R221。
2、用扫频法测量不同频率补偿量(电流负反馈)的频率响应特性曲线。
1)、置 BT5 扫频仪扫频输出信号衰减 10db,Y 衰减 10db,Y 增幅位置
调节适中。
2)、扫频输出探头接测试点 TP201,检波探头接 TP202。
3)、调节电感线圈 L201 的磁芯,使曲线吸收点位移至 6.5MHz 处。
a.、高增益、无电容补偿电路频响特性的测试:
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短接 K201 4-5,不接电容 C203 和 C204,调节扫频仪 Y 的增幅,使 1MHz
频标位于扫频仪屏幕的第 8 格处,并记录以下各频标的幅度,填入下表。
频标 1MHz 2MHz 3MHz 4MHz 5MHz 6MHz 6.5MHz
幅度 8 格
b、中增益、无电容补偿电路频响特性的测试:
短接 K2012-3,使 C205 与 330Ω电阻串接,C203、C204 不插入电路,然后
按上述步骤 a 的方式进行调节与记录数据。
c、低增益、无电容补偿电路频响特性的测试:
短接 K2011-2,使 C205与 1K 电阻串接,C203、C204 不插入电路,实验
步骤同上。
d、低增益、高端展宽电路频响特性的测试:
短接 K2011-2,使 C205与 1K 电阻串接,C203 不插、C204 插入 330P 的
电容,实验步骤同上。
e、低增益、中高端展宽电路频响特性的测试:
短接 K201 1-2,C203插入 3300P 电容、C204 插入 330P 电容,实验步骤
同上。
作图:将以上 5 根曲线画出在同一频率——幅度座标纸上,分别计算它
们的频带宽度,同时结合电原理图加以分析。
3、输入正弦法测量不同频率补偿量(电流负反馈)的频率响应特性曲
f1 4 6
98
2 3 50(MHz)
5
- 14 -
线。
选择以上 a,c,e 三种结构电路,在 TP201(或 J201)处输入高频信号,
幅度为 0.4VP-P,频率分别调为 1MHz、2MHz、3MHz、4MHz、5MHz、6MHz,
在 TP202 处用示波器测量相应频率的输出幅度(Vp-p)。
a、高增益、无电容补偿电路频响特性测试:短接 K201 4-5,C203、C204
不插入电路,测量以下各点的电压值,并填入下表。
频标 1MHz 2MHz 3MHz 4MHz 5MHz 6MHz 6.5MHz
幅度
b、低增益、无电容补偿电路频响特性测试:短接 K201 1-2,C203、C204
不插入电路,测量步骤同上。
c、低增益、有电容补偿电路频响特性测试:短接 K2011-2,C203插 3300p
电容,C204 插 330p 电容,测量步骤同上。
作图:将以上三根曲线画在同一频率—幅度座标纸上,分别计算带宽
并与扫频测量的结果相比较。
4、用扫频法测量共发电路基极串接不同电阻时的频率响应特性曲线。
将扫频仪输出探头改接到 TP203,检波探头改接到 TP204。
1)、共发电路,基极串接电阻 8.2K,短接 K202 2-3、K2031-2、K204 1-2,
f1 4 62 3 50 (MHz)
V(p-p)
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调节 Y 增幅,使 1MHz 频标位于扫频仪屏幕第 8 格处,然后记录以下各频
标的幅度,填入下表中。
频标 1MHz 2MHz 3MHz 4MHz 5MHz 6MHz
幅度 8 格
2)、共发电路,基极其电阻 4.7K,短接 K2021-2、K2031-2、K204 1-2,实
验步骤同上。
作图:将以上二根曲线画在同一频率—幅度座标纸上并加以比较。
5、用扫频法测量共发-共基电路之间串接不同电阻时的频率响应特性曲
线。
1)、共发-共基电路,两三极管之间的串接电阻阻值为零,短接 K202 1-2 ,
K203 2-3,K204 1-2,调节 Y 增幅,使 1MHz 频标位于扫频仪屏幕第 8 格处,
然后记录以下各标的幅度。
频标 1MHz 2MHz 3MHz 4MHz 5MHz 6MHz
幅度 8 格
2)、共发-共发电路,两三极管之间的串接 620Ω的电阻,短接 K202 1-2,
K203 2-3,K204 2-3,实验步骤同上。
f1 4 6
9
8
2 3 50(MHz)
5
f1 4 6
9
8
2 3 50(MHz)
5
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作图:将以上两条曲线与步骤 4 所作的两条曲线画在同一座标纸上,并
加以比较。
6、输入正弦波法测量共发与共发-共基电路的通道频率响应曲线。
选择实验步骤 4 项中的(2)和 5 项中的(1)两项电路结构,在 TP203
(或 J202)处输入高频信号,幅度为 0.4VP-P,频率分别调为 1MHz、2MHz、
3MHz、4MHz、5MHz、6MHz,在 TP204 处测量以上各频率下的输出幅度
(VP-P)。
1)、共发电路,基极串联电阻 4.7K,短接 K202 1-2、K203 1-2、K204 1-2,
然后记录以下各频标的幅度。
频标 1MHz 2MHz 3MHz 4MHz 5MHz 6MHz 6.5MHz
幅度(Vp-p)
2)、共发-共基电路,基极电阻 4.7K,短接 K202 1-2 ,K203 2-3,K204 1-2,
实验步骤同上。
作图:将以上二根曲线画在同一频率—幅度座标纸上,并加以比较。
六、实验注意事项
1、高频信号发生器与扫频仪均为第一次接触,实验前必须认真阅读
这两种仪器的使用说明书,并熟悉它们的使用与操作方法。
2、其它与实验一相同。
f1 4 6
98
2 3 50(MHz)
5
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七、预习思考题
1、分析电路中切换开关 K201 三种切换状态的含义与作用。
2、分析电路中并接电容 C204 的作用。
3、分析电路中电容 C213 与电感 L201 串联支路的作用。
4、分析电路中开关 K202、K203、K204 两种切换方式的含义与作用。
八、实验报告
1、整理实验数据,并绘制相应的频率特性曲线。
2、总结不同频段所采用的通频带展宽方法。
3、比较两种通频带展宽电路的特点及其应用。
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实验三、非线性波形变换实验
一、实验目的
1)、了解二极管限幅器的组成与工作原理。
2)、掌握用二极管限幅器实现非线性波形变换的原理与方法。
3)、熟悉将三角波变换成正弦波的方法。
二、实验预习要求
实验前,预习“高频电子线路”第五章:频率变换电路分析基础;“高
频电子技术”第 8 章:调幅、检波与混频—频谱线性搬移电路等有关章节。
三、实验原理说明
1、二极管函数电路
一个理想的二极管与一个线性电阻串联组合后的伏安特性可视为一条
折线,如图 3-1-1 所示。若再与一个电源串联,组成为二极管限幅器,它生
成另一条新的折线,如图 3-1-2 所示。同理,用具有不同电导的二极管支路
分别与不同的电源相串联,可生成各种不同的折线,如图 3-1-3 所示。如将
多条这种电路并联组合一起,则可生成一条由多个折点组成的具有特定函数
功能的电路,并可以此来逼近某一特定的曲线,此即为二极管函数电路,如
图 3-1-4 所示。
图 3-1-1、二极管与电阻串联 图 3-1-2、二极管限幅器
0
g
I
U
1
0
g
I
U
1
-+ -+ + E1E1
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图 3-1-3、不同偏置电压下的二极管限幅器
图 3-1-4、二极管函数电路实例及其伏安特性
2、实际线路分析
图 3-2 所示的电路,是一个由多个限幅
器接在运放反馈支路中所构成的二极管函
数电路。设置二极管 D1~D3 和 D4~D6 的偏
置电路参数,使分压电阻的阻值对应相等。
在选定适当的阻值后,当输入一个三角波
信号时,两组二极管将分别在正负半周的
不同电压下导通,则在电路的输出端可得
到一个逼近于正弦波的折线组合。
图 3-3 是图 3-2 所示电路的输出折线
与输入三角波 1/4 周期的对应关系图,为
使输出折线逼近于正弦波,在输入三角波 图 3-2、二极管正弦函数变换电路
的 1/4 周期中,选定:
D1
D2
D3
D4
D5
D6
WRf1Vi
Rf2
Ra5
Ra3
Ra2
Ra1
Ra6
Ra4
+VR
-VR
Rb1
Rb2
Rb3
Rb4
Rb6
Rb5
_
+Vo
0
g
I
U
2
E2
0
g
I
U
3
E3
0
g
I
U
4
E4
U
+ +
+ +
g1 g2 g3 g4
D1 D2 D3 D4
+
-0
E
I
U
4 E3
E1 E2
- 20 -
当 Vim为三角波的峰值时,t1~t4对应的输入电压值分别为:
折线各段对应的斜率即传输系数的绝对值与电路参数的关系是:
而折线转折点电压与电路参数的关系是:
式中 VD1、VD2和 VD3表示三条支
路的二极管在不同的工作电路情况下,
导通电压所出现的明显差异。
图 3-3、正弦波折线与三角波间的对应关系
1
3212
34
344
1
212
23
233
//////18.0||
////5.0||
f
aaaf
ii
oof
f
aaf
ii
oof
R
RRRR
VV
VVA
R
RRR
VV
VVA
)(
)(
)(
33
33
3
33
22
22
2
22
11
11
1
1
1
Db
baR
b
aO
Db
baR
b
aO
Db
ba
Rb
a
O
VR
RRV
R
RV
VR
RRV
R
RV
VR
RRV
R
RV
1
12
22
122
1
2
1
11
//79.0||
1||
f
af
ii
oof
f
f
i
of
R
RR
VV
VVA
R
R
V
VA
0.2
0.3
0.4
0.1
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
t
__Vo
Vim
__VI
Vim
__5
18__T
4t = *1
__5
9__T
4t = *2
__7
9__T
4t = *3
__T
4t = 4
__VI
Vim
, , ,
44*
9
7
4*
9
5
4*
18
54321
Tt
Tt
Tt
Tt ,,,
imimi
imimi
imimi
imimi
VVoVV
VVoVV
VVoVV
VVoVV
65.0|| ||
61.0|| 78.0||
5.0|| 56.0||
28.0|| 28.0||
4 4
33
22
11
,
,
,
,
- 21 -
四、实验仪器设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
函数信号发生器;
双踪示波器。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到“非线性波形变换”实验单元后,接通实验箱电源,然
后依次按下+12V 总电源开关 K1,-12V 总电源开关 K3,函数信号发生单元
电源开关 K700 及本实验单元电源开关 K300,指示电源的三个红色发光二极
管和三个绿色发光二极管点亮。
1、准备工作:
1)、短接 K301、K302、K303、K304、K305、K306 的 1-2 接点,即断开电路
中的六个 2AP9 二极管。
2)、将函数发生器的输出(J701)接至本实验单元的输入端(J301),并分
别接至双踪示波器的两个输入端 CH1 和 CH2。
3)、使函数信号发生器输出为三角波信号,并调节其输出频率为 1KHz,
输出幅度为最大(约 20V)。
4)、选择示波器两个接口 CH1 和 CH2 的幅度灵敏度为 0.2V/div,并将三
角波调至满 8 格,双踪要求精确等幅(示波器探头衰减 10)。
5)、示波器 CH1 和 CH2 输入通道的幅度灵敏度调至 0.1V/div,使屏幕 8
格内装入三角波正半周。
2、进行三角波变换为正弦波的测量:
- 22 -
将示波器的一探头从测试点 TP301 移到 TP302。
以 8 格幅度为 1,分别测量正弦波四个折点的幅度:
将 K301的 2-3 短接,测得 VO1= Vi1=
将 K301 的 2-3 短接, VO2= Vi2=
将 K302 的 2-3 短接, VO3= Vi3=
将 K303 的 2-3 短接, VO4= Vi4=
用同样的方法测量负半周:
将 K304的 2-3 短接, 测得 VO5= Vi5=
将 K304 的 2-3 短接, VO6= Vi6=
将 K305 的 2-3 短接, VO7= Vi7=
将 K306 的 2-3 短接, VO8= Vi8=
将以上测量值与理论值进行比较。
六、实验注意事项
1、测量信号幅度时,示波器两个输入通道的幅度细调旋钮必须置于测
量状态,以保证双通道的精确测量。
2、其它同实验一。
七、预习思考题
1、试述二极管的限幅作用原理与应用。
2、若增大或减小输入三角波的 Vim,输出波形将有怎样的变化?
3、若接通或断开第一个二极管支路,对其它二极管支路的正常工作有
无影响?
- 23 -
4、试根据二极管限幅作用的原理,试设计一个削波电路,将正弦波变
为梯形波。
八、实验报告
1、根据测量数据绘出一个周期内三角波变化为正弦波的波形图。
2、回答预习思考题。
- 24 -
实验四、变容二极管调频器与相位鉴频器实验
一、实验目的
1)、了解变容二极管调频器的电路结构与电路工作原理。
2)、掌握调频器的调制特性及其测量方法。
3)、观察寄生调幅现象,了解其产生的原因及其消除方法。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 5 章:角度调制与解调电路;
“高频电子线路”第八章:角度调制与解调;“高频电子技术”第 9 章:角
度调制与解调—非线性频率变换电路等有关章节的内容。
三、实验原理
1、变容二极管直接调频电路
变容二极管实际上是一个电压控制的可变电容元件。当外加反向偏置
电压变化时,变容二极管 PN 结的结电容会随之改变,其变化规律如图 4-1
所示。
变容二极管的结电容 Cj与电容二极管两端所
加的反向偏置电压之间的关系可以用下式来表示:
(硅管约 0.7V,锗管约为 0.2~0.3V);Co 为未加外电压时的耗尽层电容值;
u 为变容二极管两端所加的反向偏置电压;γ为变容二极管结电容变化指
数,它与 PN 结渗杂情况有关,通常γ=1/2~1/3。采用特殊工艺制成的变容
)
||1(
U
uCo
C j
0
C
u
Co
j
u
~C 1-4 U, j 曲线变容二极管的图结的势垒电位差为式中 uPN
- 25 -
二极管γ值可达 1~5。
直接调频的基本原理是用调制信号直接控制振荡回路的参数,使振荡器
的输出频率随调制信号的变化规律呈线性改变,以生成调频信号的目的。
若载波信号是由 LC 自激振荡器产生,则振荡频率主要由振荡回路的电
感和电容元件决定。因而,只要用调制信号去控制振荡回路的电感和电容,
就能达到控制振荡频率的目的。
若在 LC 振荡回路上并联一个
变容二极管,如图 4-2 所示,并用
调制信号电压来控制变容二极管的
电容值,则振荡器的输出频率将随 图 4-2、直接调频示意图
调制信号的变化而改变,从而实现了直接调频的目的。
2、电容耦合双调谐回路相位鉴频器
相位鉴频器的组成方框图如 4-3 示。图中的线性移相网络就是频—相变
换网络,它将输入调频信
号 u1 的瞬时频率变化转换
为相位变化的信号 u2,然 图 4-3、相位鉴频器的组成框图
后与原输入的调频信号一起加到相位检波器,检出反映频率变化的相位变
化,从而实现了鉴频的目的。
图 4-4 的耦合回路
相位鉴频器是常用的一
种鉴频器。这种鉴频器 图 4-4、耦合回路相位鉴频器
可
电
变
抗
低
信
控频
号
制
调
信
频
号
谐振回路
耦合回路 包络检波器
耦合回路 包络检波器
+
-
-叠加型相位检波器 ou
2u
1u
2u
1u
1线性移相网络 相位检波器
u o2 uu
- 26 -
的相位检波器部分是由两个包络检波器组成,线性移相网络采用耦合回路。
为了扩大线性鉴频的范围,这种相位鉴频器通常都接成平衡和差动输出。
图 4-5(a)是电容耦合的双调谐回路相位鉴频器的电路原理图,它是由
调频—调相变换器和相位检波器两部分所组成。调频—调相变换器实质上是
一个电容耦合双调谐回路谐振放大器,耦合回路初级信号通过电容 Cc 耦合
到次级线圈的中心抽头上,L1C1为初级调谐回路,L2C2为次级调谐回路,
初、次级回路均调谐在输入调频波的中心频率 fc 上,二极管 D1、D2和电阻
R1、R2 分别构成两个对称的包络检波器。鉴频器输出电压u 由 C5两端取出,
C5对高频短路而对低频开路,再考虑到 L2、C2对低频分量的短路作用,因
而鉴频器的输出电压 uo 等于两个检波器负载电阻上电压的变化之差。电阻
R3 对输入信号频率呈现高阻抗,并为二极管提供直流通路。图(a)中初次
级回路之间仅通过 Cp与 Cm进行耦合,只要改变 Cp和 Cm 的大小就可调节
耦合的松紧程度。由于 Cp的容量远大于 Cm,Cp 对高频可视为短路。基于
上述,耦合回路部分的交流等效电路如图 4-5(b)所示。初级电压 u1经 Cm
耦合,在次级回路产生电压 u2,经 L2 中心抽头分成两个相等的电压 22
1u ,
(a) (b)
图 4-5、电容耦合双调谐回路相位鉴频器
LL
Cm
C
D
D
R
R
C
L
C
C
D
D
C+
_
Cp R3
+
-
u1C1
uo
1
2
2
2 5
1
1
2
+
-
u2
2
+
-
u2
2
m
2
2
1
2
u1
+
-
+
-
5
22u
- 27 -
由图可见,加到两个二极管上的信号电压分别为:uD1= 21 2
1uu 和 uD2=
21 2
1uu ,随着输入信号频率的变化。u1 和 u2 之间的相位也发生相应的变化,
从而使它们的合成电压发生变化,由此可将调频波变成调幅—调频波,最后
由包络检波器检出调制信号。
3、实际线路分析
电路原理理图上半部分为变容二极管调频器,下半部分为相位鉴频器。
BG401 为电容三点式振荡器,产生 6.5MHz 的载波信号。变容二极管 D401和
C403 构成振荡回路电容的一部分,直流偏置电压通过 R427、W401、R403 和 L401
加至变容二极管 D401 的负端,C402 为变容二极管的交流通路,R402 为变容二
极管的直流通路,L401 和 R403 组成隔离支路,防止载波信号通过电源和低频
回路短路。低频信号从输入端 J401输入,通过变容二极管 D401 实现直接调频,
C401 为耦合电容,BG402 对调制波进行放大,通过 W402 控制调制波的幅度,
BG403 为射级跟随器,以减小负载对调频电路的影响。从输出端 J402或 TP402
输出 6.5MHz 调制波,通过隔离电容 C413 接至频率计;用示波器接在 TP402
处观测输出波形,目的是减小对输出波形的影响。J403 为相位鉴频器调制波
的输入端,C414 提供合适的容性负载;BG404 和 BG405 接成共集—共基电路,
以提高输入阻抗和展宽频带,R418、R419 提供公用偏置电压,C422 用以改善
输出波形。BG405 集电极负载以及之后的电路在原理分析中都已阐明,这里
不再重复。
四、实验仪器设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
- 28 -
扫频仪;
双踪示波器;
频率计;
繁用表。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路,然后按实验一的步骤接通实
验箱的电源,并按下+12V 总电源开关 K1,-12V 总电源开关 K3,函数信号
发生实验单元的电源开关 K700 和本单元电源开关 K400,相对应的三个红色
发光二极管和三个绿色二极管点亮。
(一)、振荡器输出的调整
1、将切换开关 K401 的 1-2 接点短接,调整电位器 W401 使变容二极管
D401 的负极对地电压为+2V,并观测振荡器输出端的振荡波形与频率。
2、调整线圈L402的磁芯和可调电阻R404,使R407两端电压为 1.7±0.05V
(用直流电压表测量),使振荡器的输出频率为 6.5±0.02MHz。
3、调整电位器 W402,使输出振荡幅度为 1.6 VP-P。
(二)、变容二极管静态调制特性的测量
输入端 J401无信号输入时,改变变容二极管的直流偏置电压,使反偏电
压 Ed 在 0~5.5V 范围内变化,分两种情况测量输出频率,并填入下表。
Ed(V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
f0
MHz
不并 C404
并 C404
(三)、相位鉴频器鉴频特性的测试
- 29 -
1、相位鉴频器的调整
扫频输出探头接 TP403,扫频输出衰减 30db,Y 输入用开路探头接 TP404,
Y 衰减 10(20db),Y 增幅最大,扫频宽度控制在 0.5 格/MHz 左右,使用内
频标观察和调整 6.5MHz 鉴频 S 曲线,可调器件为 L406,T401,C426,C428,
C429 五个元件。其主要作用为:
T401、C428 调中心 6.5MHz 至 X 轴线。
L406、C426 调上下波形对称。
C429 调中心 6.5MHz 附近的的线性。
2、鉴频特性的测试
使高频信号发生器输出载波 CW,频率 6.5MHz, 幅度 0.4 VP-P,接入输
入端 TP403,用直流电压表测量输出端 TP404 对地电压(若不为零,可略微调
T401 和 C428,使其为零),然后在 5.5MHz~7.5MHz 范围内,以相距 0.2MHz
的点频,测得相应的直流输出电压,并填入下表。
f(MHz) 5.5 5.7 5.9 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9 7.1 7.3 7.5
V0(mV)
绘制 f-VO曲线,并按最小误差画出鉴频特性的直线(用虚线表示)。
3、相位鉴频器的解调功能测量
使高频信号发生器输出 FM 调频信号,幅度为 0.4 VP-P,频率为 6.5MHz,
频偏最大,并接入电路输入端 J403,在输出端 TP404 测量解调信号:
波形: 波 频率: K 幅度: VP-P(允许略微调节 T401)。
(四)、变容二极管动态调制特性的测量
在变容二极管调频器的输入端 J401接入 1K 的音频调制信号 Vi。将 K401
- 30 -
的 1-2 短接,令 Ed=2V,连接 J402 与 J403。用双踪示波器同时观察调制信号
与解调信号,改变 Vi 的幅度 ,测量输出信号,结果填入下表。
VI(VP-P) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6
V0(VP-P)
六、实验注意事项
1、实验前必须认真阅读扫频仪和高频信号发生器的使用方法。
2、实验时必须对照实验原理线路图进行,要与实验板上的实际元器件
一一对应。
3、其它同前。
七、预习思考题
1、变容二极管有何特性?有何应用?
2、电容耦合双调谐回路是如何实现鉴频的?
3、相位鉴频器的频率特性为什么会是一条以载波频率为中心的 S 曲
线?试从原理上加以分析。
八、实验报告
1、在同一座标纸上画出两根变容二极管的静态调制特性曲线,并求出
其调制灵敏度 S,说明曲线斜率受哪些因素的影响。
2、根据实验数据绘制相位鉴频器的鉴频特性 f-VO曲线。
3、根据实验数据绘制相位鉴频器的动态调制特性曲线 VO-VI和 VO-f,
并分析输出波形产生畸变的原因。
4、根据实验步骤(四)的测量结果,并结合相频特性测试所得的 S 曲线,
求出变容二极管输出调频波的频偏△f。
- 31 -
实验五、幅度调制与解调电路实验
一、实验目的
1)、加深理解幅度调制与检波的原理。
2)、掌握用集成模拟乘法器构成调幅与检波电路的方法。
3)、掌握集成模拟乘法器的使用方法。
4)、了解二极管包络检波的主要指标、检波效率及波形失真。
二、实验预习要求
实验前预习“电子线路非线性部分”第 4 章:振幅调制、解调与混频
电路;“高频电子线路”第六章:调幅与检波;“高频电子技术”第 8 章:调
幅、检波与混频——频谱线性搬移电路有关章节。
三、实验原理
1、调幅与检波原理简述:
调幅就是用低频调制信号去控制高频振荡(载波)的幅度,使高频振荡
的振幅呈调制信号的规律变化;而检波则是从调幅波中取出低频信号。振幅
调制信号按其不同频谱结构分为普通调幅(AM)信号,抑制载波的双边带
调制(DSB)信号,抑制载波和一个边带的单边带调制信号。
把调制信号和载波同时加到一个非线性元件上(例如晶体二极管和晶体
三极管),经过非线性变换电路,就可以产生新的频率成分,再利用一定带
宽的谐振回路选出所需的频率成分就可实现调幅。
2、集成四象限模拟乘法器 MC1496 简介:
本器件的典型应用包括乘、除、平方、开方、倍频、调制、混频、检
波、鉴相、鉴频动态增益控制等。它有两个输入端 VX、VY 和一个输出端
VO。一个理想乘法器的输出为 VO=KVXVY,而实际上输出存在着各种误差,
其输出的关系为:VO=K(VX +VXOS)(VY+VYOS)+VZOX。为了得到好的精
度,必须消除 VXOS、VYOS与 VZOX 三项失调电压。集成模拟乘法器 MC1496
- 32 -
是目前常用的平衡调制/解调器,内部电路含有 8 个有源晶体管。本实验箱
在幅度调制,同步检波,混频电路三个基本实验项目中均采用 MC1496。
MC1496 的内部原理图和管脚功能如图 5-1 所示:
图 5-1、集成电路 MC1496 电路原理理图
MC1496 各引脚功能如下:
1)、SIG+ 信号输入正端 2)、GADJ 增益调节端
3)、GADJ 增益调节端 4)、SIG- 信号输入负端
5)、BIAS 偏置端 6)、OUT+ 正电流输出端
7)、NC 空脚 8)、CAR+ 载波信号输入正端
9)、NC 空脚 10)、CAR- 载波信号输入负端
11)、NC 空脚 12)、OUT- 负电流输出端
13)、NC 空脚 14)、V- 负电源
3、实际线路分析
U501 是幅度调制乘法器,音频信号和载波分别从 J501和 J502输入到乘法
器的两个输入端,K501和 K503 可分别将两路输入对地短路,以便对乘法器进
行输入失调调零。W501 可控制调幅波的调制度,K502断开时,可观察平衡调
幅波,R502 为增益调节电阻,R509 和 R504 分别为乘法器的负载电阻,C509 对
14
13
12
11
10
9
87
6
5
4
3
2
1SIG+
GADJ
GADJ
SIG-
BIAS
OUT+
NC
V-
NC
OUT-
NC
CAR-
NC
CAR+
12
6
23
14
5
1
10
8
4
- 33 -
输出负端进行交流旁路。C504 为调幅波输出耦合电容,BG501 接成低阻抗输
出的射级跟随器。
U502 是幅度解调乘法器,调幅波和载波分别从 J504和 J505 输入,K504 和
K505 可分别将两路输入对地短路,以便对乘法器进行输入失调调零。R511、
R517、R513和 C512 作用与上图相同。
D503 是检波二极管,R522 和 C521、C522 滤去残余的高频分量,R523 和 R524
是可调检波直流负载,C523、R525、R526 是可调检波交流负载,改变 R524 和
R526 可试验负载对检波效率和波形的影响。U503 对输入的调幅波进行幅度放
大。
四、实验仪器与设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
高频信号发生器;
双踪示波器;
繁用表。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路,对照实验原理图熟悉元器件
的位置和实际电路的布局,然后按下+12V,-12V 总电源开关 K1,K3,
函数信号发生实验单元电源开关 K700,本实验单元电源开关 K500,与此相对
应的发光二极管点亮。
准备工作:
幅度调制实验需要加音频信号 VL 和高频信号 VH。调节函数信号发生器
的输出为 0.2VP-P、1KHz 的正弦波信号;调节高频信号发生器的输出为 0.4
VP-P、100KHz 的正弦波信号。
(一)、乘法器 U501 失调调零
将音频信号接入调制器的音频输入口 J501,高频信号接入载波输入口 J502
- 34 -
或 TP502, 用双踪示波器同时监视 TP501 和 TP503 的波形。通过电路中有关的
切换开关和相应的电位器对乘法器的两路输入进行输入失调调零(具体步骤
参考如下:K501 的 2-3 短接,调整 W501 和 W502,至 TP503 输出最小,然后将
K501 的 1-2,K503 的 2-3 短接,调整 W503,至 TP503 输出最小)。
(二)、观测调幅波
在乘法器的两个输入端分别输入高、低频信号,调节相关的电位器(W501
等),短接 K5021-2,在输出端观测调频波 VO,并记录 VO的幅度和调制度。
此外,在短接 K5022-3 时,可观测平衡调幅波 VO‘,记录 VO的幅度。
(三)、观测解调输出
1、参照实验步骤(一)的方法对解调乘法器进行失调调零。
2、在保持调幅波输出的基础上,将调制波和高频载波输入解调乘法器
U502,即分别连接 J503和 J504,J502 和 J505,用双踪示波器分别监视音频输入
和解调器的输出。然后在乘法器的两个输入端分别输入调幅波和载波。用示
波器观测解调器的输出,记录其频率和幅度。若用平衡调幅波输入(K502
2-3 短接),在观察解调器的输出并记录之。
(四)、观测二极管解调输出
将调幅波的输出接至二极管检波电路的输入端(连接 J503 和 J507)。在
TP509 处观察放大后的调幅波,在 TP510 观察解调输出信号 VO。短接 K5061-2,
调节 R524 改变直流负载,观测二极管直流负载变化对检波幅度和波形的影
响;固定 R524,短接 K5062-3,调节 R526 改变交流负载,观测二极管交流负
载对检波幅度和波形的影响。记录表格自拟。
六、实验注意事项
1、为了得到准确的结果,乘法器的失调调零至关重要,而且又是一项
细致的工作,必须要认真完成这一实验步骤。
2、其它同前。
- 35 -
七、预习思考题
1、三极管调幅与乘法器调幅各自有何特点?当它们处于过调幅时,两
者的波形有何不同?
2、如果平衡调幅波出现下图所示的波形,是何缘故?
3、检波电路的电压传输系统 Kd如何定义?
八、实验报告
1、根据观察结果绘制相应的波形图,并作详细分析。
2、回答预习思考题。
3、其它体会与意见。
- 36 -
实验六、锁相调频与鉴频实验
一、实验目的
1)、了解压控振荡器及其构成频率调制的原理。
2)、掌握由集成锁相环电路构成频率调制器的工作原理。
3)、掌握用锁相环构成调频解调器的工作原理。
4)、掌握由集成电路组成频率调制器/解调器的工作原理。
二、实验预习要求
实验前预习“电子线路非线性部分”第 6 章:反馈控制电路;“高频电
子线路”第十章:反馈控制电路;“高频电子技术”第 10 章:反馈控制电路
等有关章节。
三、实验原理
1、集成锁相环调频与鉴频
调频是用反映信息的低频信号(调制信号)去控制高频振荡的输出频率,
并使之随调制信号的变化规律而变化。它的逆过程称为频率解调也称为频率
检波或鉴频。
本系统实验箱是采用 LM4046 数字集成锁相环(PLL)来实现调频与鉴
频。锁相环的内部电路主要由鉴相器和压控振荡器 VCO 两部分组成。详细
内容可参考有关课程的相关内容。
2、LM4046 简介
1)、锁相环调频原理
锁相环调频原理框图如图 6-1 所示。
- 37 -
图 6-1、锁相环调频原理框图
将低频调制信号加到压控振荡器的控制端,使压控振荡器的输出频率在
自由振荡频率(中心频率)fO上下随调制信号而变化,即生成了调频波。当
高频载波频率与自由振荡频率相近时,压控振荡器的振荡频率与载波频率锁
定。图 6-1 中的低通滤波器只保证压控振荡中心振荡频率与载波频率锁定时
所产生的相位误差电压通过,它与调制信号经由加法电路,去控制压控振荡
器的频率,从而获得与载波频率具有同样频率稳定度的调频波。
2)、锁相环解调原理
锁相环原理(鉴频)的框图如图 6-2 所示。
图 6-2、锁相环鉴频原理框图
输入调频波经放大后与压控振荡器的输出经鉴相器获得一个变化的相
位误差电压,并通过低通滤波器滤去所含有的高频成份,获得一个随调制信
鉴 相 器 压控振荡器
调频波输出
J603
PDI
高频放大LM318
VCO
低通滤波R
加 法 器MC1741
Vs(t)J602J601
V (t)
高频负载信号输入 音频信号输入
U602LM4046
Vi(t)
2
3 4
914
605 C604
鉴 相 器 压控振荡器PDI
高频放大LM318
VCO
低通滤波R
V (t)J604
调频波输入
U604
LM4046
2
3 4
14
跟 随 器
10 J605V (t)
解调输出
i
614 C607
- 38 -
号频率而变的解调信号,即实现了鉴频。
3)、锁相环 4046 逻辑图与引出端功能图示于实际报告后的附录中。
3、锁相环的自由振荡频率 f0、同步带与捕捉带的测量方法。
以图 6-3 所示的 4046 锁相环电路为例作简要说明。图中,
PD 为相位比较器(鉴相器);
VCO 为压控振荡器;
C1、R1、R2 决定自由振荡频率 f0;
R3、C3 为低通滤波器;
14 端为高频输入端,要求输入方波信号;
4 端为 VCO 输出端。
1)、自由振荡频率 f0 测量
用示波器观测 4 端的波形应为方波,测量
其周期即可换算出自由振荡频率 f0。 图 6-3、锁相环典型电路
2)、锁定的判断
在 14 端输入方波信号,观察 2 端的波形,如已锁定,可得一个稳定的
矩形脉冲;若 14 端输入信号频率与压控振荡器的振荡频率相等,则 2 端将
呈现两倍频的稳定方波信号。
3)、同步带和捕捉带的测量
14 端输入一个方波(或正弦)信号,变化输入信号频率从中心频率 f0
(VCO 自由振荡频率)附近逐渐上升,至 4 端或 2 端输出方波出现不稳定
时,即环路失锁时,测出此时的失锁频率 fH2。
改变 14 端输入信号频率,由 fH2下降至 4 或 2 端输出方波再次稳定时,
测其频率 fH2′。
改变 14 端输入信号频率由 fO下降至 4 或 2 端输出方波出现不稳定时,
测其失锁频率 fL1。
R
R11
12
7
6
4
3
9VCO
2
C
1
C1
2
R3
3
P D
14
- 39 -
改变 14 端输入信号频率由 fL1上升至 4 或 2 端输出方波又重新出现稳定
时,测其频率 fL1′。
由以上测试可计算得:
同步带为:fH2—fL1
捕捉带为:fH2′—fL1′
4、实验线路分析
基本线路在前面已分析清楚。这里需要进一步说明的是 K601 可短路外
载波,以便测量压控振荡器的自由振荡的频率。K602 可短路外加音频信号,
以便测量压控振荡器的同步带和捕捉带。由于是环路锁相,改变滤波器时间
常数可改变 VCO 自由振荡的频率。因此,调节 R611 或 R615,可改变 VCO
自由振荡频率。当改变 VCO 的 C602、C606、R612、R613、R617、R618 可在较大
范围内改变输出频率。
四、实验仪器与设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
高频信号发生器;
频率计函数信号发生器;
双踪示波器;
繁用表。
五、实验内容与步骤
接先前实验步骤,寻找本次实验单元并启动相应的电源。
(一)、调频部分的测试
1、锁相环自由振荡频率 f0 的测量
调节自由振荡频率的微调电位器 R611 至适中位置,令锁相调频的高低频
输入端对地短接,测量 TP607(即 U602 的 9 脚)直流电压(约为 5.3V,近似
电源电压的 1/2),用示波器观察锁相环的输出。记录波形性质、频率和幅度。
捕捉带
同步带
f H2 f H2 f o f L1 f L1
- 40 -
TP603 锁相环自
由振荡波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p)
观察相位比较器输出端(U602 的 2 脚)的波形,并记录之。
TP605 鉴相器的
输出波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p) 相 位
观察(TP606)鉴相器输出预积分波形,并记录之。
TP606 鉴相器输
出预积分波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p) 相 位
观察压控振荡器输入控制端(即加法器输出端 TP607)的波形,并记录之。
TP607 鉴相器输
出积分波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p) 相 位
2、锁定的判断
将函数信号发生器输出的方波信号(幅度为 3.5VP-P,频率为自振荡频率)
加到载波输入端(J601),用双踪示波器同时观测锁相环 14 脚和 4 脚的波形。
若波形稳定则表示锁定。改变函数信号发生器的输出信号频率,可发现在较
大范围内锁相环均能锁定。观察 TP602 和 TP603 的波形,并记录。
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p) 相 位
TP602
TP603
锁定时,同时观测 TP605 和 TP603(即锁相环的 2 脚和 4 脚),会发现什
么现象?作何解释?
3、测量同步保持范围(同步带)和同步引入范围(捕捉带)
令载波输入端的方波输入信号从自振荡频率开始缓慢下调,直至双踪波
形失步抖动(不锁定),测得此时的载波输入信号频率 f1。
令输入信号从自振频率缓慢向上调,直至双踪波形失步抖动(不锁定),
- 41 -
测得此时的输入信号频率 f2,即可算得同步保持范围(同步带)f2-f1。
令输入信号频率从 f1 以下缓慢向上调,直至双踪波形同步(锁定),测
得此时的输入信号频率 f3。
令输入信号频率从 f2 以上缓慢向下调,直至双踪波形同步(锁定),测
得此时的输入信号频率 f4。即可算得同步引入范围(捕捉带)f4~f3。
(二)、解调部分的测试
1、锁相环自由振荡频率的测量
调节自由振荡频率的微调电位器 R615 至适中位置,测量 TP611(即 U604
的 9 脚)直流电压,用示波器观察锁相环的输出(TP609)。并把波形的性质、
频率和幅度,填入下表。
TP609 锁相环自
由振荡波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p)
观测相位比较器输出端(U604 的 2 脚)的波形,并记录之。
TP610 鉴相器的
输出波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p)
观测 U604 的 9 脚的波形,并记录之。
TP611 鉴相器输
出积分波形
性质(波形) 频率(KHz) 幅度(Vp-p)
2、锁定的判断
将函数信号发生器输出的方波信号(幅度为 3.5VP-P,频率为自振荡频
率)加到输入端(J601),连接 TP602 和 TP608,用双踪示波器同时观测 TP608
和 TP609,即锁相环的 14 脚和 4 脚,波形稳定则表示锁定。改变函数信号发
生器的输出信号频率,可发现在较大范围内锁相环均能锁定。锁定时观察管
TP610 和 TP609 即锁相环 2 脚和 4 脚的波形,有何结论,如何分析?
3、测量同步保持范围(同步带)和同步引入范围(捕捉带)
- 42 -
观测 TP608 和 TP609,改变函数信号发生器的输出信号频率(载波信号)。
令载波输入端的方波输入信号频率从自振荡频率开始缓慢向下调,直至
双踪波形失步抖动(不锁定),测得此时的输入信号频率 f1。
令输入信号频率从自振荡频率开始缓慢向上调,直到双踪波形失步抖动
(不抖动),测得此时的输入信号频率 f2,即可算得同步保持范围(同步带)
f2-f1。
令输入信号频率从 f1 以下缓慢向上调,直至双踪波形同步(锁定),测
得此时的载波输入信号频率 f3。
令输入信号频率从 f2 以上缓慢向下调,直至双踪波形同步(锁定),测
得此时的载波输入信号频率 f4,即可算得同步引入范围(捕捉带)f4-f3。
(三)、观察系统的调频情况
短接 K601 1-2,在 J601 或 TP601 输入 3.5VP-P自振频率的正弦波。
短接 K6021-2,在 J602 或 TP604输入 1VP-P频率 1KHz 的正弦波(可取自
函数信号发生器的实验单元,即连接 J701 与 J602)。用双踪示波器跟踪观察
TP604 和 TP603,就能清晰地观看到调频波的稀密变化。
(四)、观察系统的鉴频情况
在第(三)部分的基础上,联结 J603 和 J604,即将调频波导入解调锁相
环。用示波器观察 TP604 和 TP612(或 J605),应能清晰地观察到频率为 1KHz,
幅度为 1VP-P的解调正弦波,与进入 J602 的低频信号频率相位完全一致。
六、实验注意事项
1、观察双踪波形锁定时,应保持同频同步,允许不同相。
2、其它同前。
七、预习思考题
1、锁相环调频时,外加载波信号频率与压控振荡器的中心频率,哪个
频率稳定度要求较高?
- 43 -
2、锁相环调频与锁相环鉴频均有低通滤波器,它们的特性有何不同?
3、同步带与捕捉带哪个宽些?试从基本原理上分析,为什么?
八、实验报告
1、整理所观测到的波形与数据,并绘制相应的波形图。
2、通过实验,对集成数字锁相环的应用有何认识?
3、总结实现锁相调频与鉴频的方法。
4、回答预习部分的思考题。
附:锁相环 4046 逻辑图与引出端功能图
(a)、逻辑图 (b)、引出端功能图
R
R11
+
12
7
6
4
5
3
8 15
10
9VCO
跟随器
Rs
PDI
PDI
.. N
14
2
13
1
16
C
VCO
C
VDD
INH
V ZSSSSV
VCO
DEM
I
O1PH
SSV
O3PH
O2PH
I1PH
I2PH
1
1
C1C1
2
R3
3
O
O
I
1
2
3
4
14
13
12
11
5
6
7
8
15
16
9
10
SSV
C1
C 1
INH
VCOO
I2PH
O1PH
O3PH VDD
Z
I1PH
O2PH
1
2R
R
DEM O
VCO I
- 44 -
实验七、函数信号发生实验
一、实验目的
1)、了解单片集成函数信号发生器 ICL8038 的功能及特点。
2)、掌握 ICL8038 的应用方法。
二、实验预习要求
参阅相关资料中有关 ICL8038 的内容介绍。
三、实验原理
(一)、ICL8038 内部框图介绍
ICL8038 是单片集成函数信号发生器,其内部框图如图 7-1 所示。它由
恒流源 I2和 I1、电压比较器 A 和 B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电
路等组成。
外接电容 C 可由两个恒
流源充电和放电,电压比较
器 A、B 的阀值分别为总电
源电压(指 UCC+UEE)的 2/3
和 1/3。恒流源 I2和 I1的大
小可通过外接电阻调节,但
必须 I2>I1。当触发器的输出
为低电平时,恒流源 I2断开, 图 7-1、ICL8038 原理框图
恒流源 I1给 C 充电,它的两端电压 uC随时间线性上升,当达到电源电压的
确 2/3 时,电压比较器 A 的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变为
电压跟随器
电压比较器
电压比较器B
A
三角波正
触 发 器
弦波电路
缓 冲 器
C外接
S
电容
I
I2
1
-UEE
+Ucc
10
11
6
2
3
9
- 45 -
高电平,恒流源 I2接通,由于 I2>I1(设 I2=2I1),I2将加到 C 上进行反充电,
相当于 C 由一个净电流 I 放电,C 两端的电压 uC又转为直线下降。当它下
降到电源电压的 1/3 时,电压比较器 B 输出电压便发生跳变,使触发器的输
出由高电平跳变为原来的低电平,恒流源 I2断开,I1再给 C 充电,……如此
周而复始,产生振荡。若调整电路,使 I2=2I1,则触发器输出为方波,经反
相缓冲器由引脚 9 输出方波信号。C 上的电压 uc,上升与下降时间相等(呈
三角形),经电压跟随器从引脚 3 输出三角波信号。将三角波变为正弦波是
经过一个非线性网络(正弦波变换器)而得以实现,在这个非线性网络中,
当三角波电位向两端顶点摆动时,网络提供的交流通路阻抗会减小,这样就
使三角波的两端变为平滑的正弦波,从引脚 2 输出。
1、ICL8038 引脚功能图
图 7-2、ICL8038 引脚图
供电电压为单电源或双电源: 单电源 10V~30V
双电源±5V~±15V
2、实验电路原理图如图 7-3 所示。
14
13
12
11
10
9
87
6
5
4
3
2
1正弦波失真度调整
正弦波输出
占空比调整(外接电阻R
调频偏置电压
+Ucc
+U
三角波输出
A
频率调整(外接电阻R B
正弦波失真度调整
外接电容C
EE(或地)
调频电压输出
方波输出
ICL-
8032)
)
- 46 -
图 7-3、ICL8038 实验电路图
其中 K1 为输出频段选择波段开关, K2 为输出信号选择开关,电位器
W1 为输出频率细调电位器,电位器 W2 调节方波占空比,电位器 W3、W4
调节正弦波的非线性失真。
3、实际线路分析
ICL8038 的实际线路与图 7-3 基本相同,只是在输出增加了一块 LF353
双运放,作为波形放大与阻抗变换。根据所选的电路元器件值,本电路的输
出频率范围为约 10Hz~11KHz;幅度调节范围:正弦波为 0~12V,三角波为
0~20V,方波为 0~22V。若要得到更高的频率,可适当改变三档电容的值。
四、实验仪器与设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
双踪示波器;
频率计;
交流毫伏表。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路,并与电路原理图相对照,了
3.6K3.6K
6.2K
1K
4 5 6 9
10 11 12 1
83
2
W3
W4
W1
10K 100K
100K
15K
0.33uF
20K
430
10K
10K
10K
10KOUT
W2
3300p 0.033u 0.33u
-12V
+12V
K1
K2
- 47 -
解各个切换开关的功能与使用。然后按前述的实验步骤开启相应的电源开
关。
(一)、输出正弦波的调整与测量
1、取某一频段的正弦波输出,用示波器观测输出端(TP701)的波形。
通过反复调节电位器 W2、W3、W4,使输出正弦波的失真为最小。
2、频率计和交流毫伏表分别测量三个频段的频率调节范围和各频段的
输出频响特性 V=f(f):
①从最低频段开始,调节频率细调电位器 W1,测定本频段的频率调节
范围和输出电压(在最高与最低频率之间选取相应的)。
频率 f
电压 V
②切换到中间频段,重复①的步骤。
③切换到最高频段,重复①的步骤。
(二)、输出三角波的观察
通过调节频率和幅度,观测输出的波形。
(三)、观察输出的方波信号
1、通过调节频率和幅度,观测输出的波形。
2、通过调节 W2,可以改变输出方波的占空比。
六、实验注意事项
1、正弦波的波形调整是一项较细致的实验步骤,往往需要反复多次调
整相关的电位器,以获得一个失真度最小的正弦波形。
2、经实验(三)的第 2 项步骤后,要想重新恢复正弦波输出,则必须
- 48 -
重新调整电位器 W2。
七、预习思考题
1、如果采用单电源或不对称的双电源供电,对输出有何影响?
2、本电路输出的最高频率与最低频率受哪些因素的影响?
3、要想同时输出三种不同波形的信号,有否可能?如何实现?
4、在实验的实际电路中后两级的运放有何作用?去除它行吗?
八、实验报告
1、作出各频段的频响特性曲线。
2、回答预习中的思考题。
- 49 -
实验八、锁相式数字频率合成器实验
一、实验目的
1)、加深对基本锁相环工作原理的理解。
2)、熟悉锁相式数字频率合成器的电路组成与工作原理。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 6 章:反馈控制电路;“高频
电子线路”第十章:反馈控制电路;“高频电子技术”第 10 章:反馈控制电
路有关章节。
三、实验原理说明
锁相式数字频率合成器电路原理框图如图 8-1 所示:
图 8-1、锁相式数字频率合成器电路框图
1、锁相式数字频率合成器的组成与基本工作原理
图 8-1 中的相位比较器与压控振荡器 VCO 由锁相环 LM4046 组成。1/N
分频电路是一个三级可预置数分频器,各级都采用可预置数BCD码同步 1/N
制计数器 MC14522,每级的分频比可由单片机去控制,也可用 4 位小型拨
动开关以 8421BCD 码形式对该级计数器进行预置数,分频比可选择的范围
为 0——999,总共可生成 999 个频率点,它是构成锁相式数字频率合成器
的主要单元电路之一,称之为程序分频器 TN。
相 位
个 位
比 较 器
十 位百 位
低 通滤 波 器 V C O
1KHZ方波输入电路
VCO输出
N分频器电路`̀
- 50 -
按所需的分频比 N,预先输入百位、十位和个位的数据后,给 4046 锁
相环相位比较器Ⅱ(第 14 引脚 PD11),输入频率为 fR的方波信号 UR;压控
振荡器产生频率为 f0的输出信号 U0,经程序分频器 TN 后,得到频率为 fV
的比较信号 UV,送至相位比较器Ⅱ(第 3 引脚 PDI2)。这两个信号在相位
比较器Ⅱ中进行比较,当锁相环锁定后,可得到:
f R = f V
其中: f V= f 0/N
代入得: f R= f 0/N
即: f 0=N*f R
由此可知,当 f R固定不变时,改变三级程序分频器的分频比 N,VCO
的输出振荡频率(也就是频率合成器的输出频率)f 0就会得到相应地改变。
这样,只要输入一个固定信号频率 fR,即可得到一系列所需要的频率,
其频率间隔等于 fR,对于选择不同的 fR,则可以获得不同的 fR频率间隔。
例如:设输入的 f R =1.024KHz,N 取为 132,则
f 0= N* f R =132*1.024KHz=135.168 KHz。
2、实际使用的相位比较器与环路低通滤波器
4046 锁相环集成电路内部含有两个相位比较器,其中相位比较器 I 为
异或门(即模二和结构)比较器,为使锁相范围最大,通常要求两个输入信
号 PD11和 PD12的占空比必须为 50%的方波,而相位比较器Ⅱ为过沿控制式
比较器,它只由两个信号的上升沿作用,因此不要求波形占空比为 50%。
由于本实验系统电路基本锁相环实验电路与锁相式数字频率合成器实
验电路二者均组合在一起,基于相位比较器的比较信号来自程序分频器电
- 51 -
路,占空比非 50%,因而本实验电路选用相位比较器Ⅱ。该比较器不仅具
有鉴相功能,而且具有鉴频功能,当两个输入信号 UR 和 UV 频差很大时,
环路从鉴相工作状态自动转入鉴频工作状态,迫使 fV接近 fR等到 fV=fR时,
环路比鉴频器工作状态自动转入鉴相工作状态,这种数字鉴相器把鉴频与鉴
相密切结合在一起,使用较为方便。
相位比较器Ⅱ输出的相位误差电压是周期性脉冲波形,需要使用环路低
通滤波器将它平滑后输出一个直流控制电压,去控制 VCO 频率和相位,使
之向减小误差方向变化,以消除频差与相差,从而达到锁定状态。对于高频
噪声及其它交流谐波分量,它们将受到滤波器的抑制。
环路低通滤波器由外接的 R、C 元件组成无源比例积分滤波器。
四、实验仪器设备
TKGP 系列电子线路实验箱;
双踪示波器;
频率计。
五、实验内容与步骤
(一)、准备工作
1、在实验箱上找到本次实验所用的单元电路,并认清各个器件的功能
与作用。其中 SW801、SW802、SW803 分别为程序分频器的预置数的拨动开关
(向上置“1”,向下置“0”),开关 SW804 用以选择 R、C 元件,以确定自
由振荡的频率。
2、按前述的实验步骤开启电源,按下+5V 总电源开关 K2,数字信号
- 52 -
发生器实验单元电源开关 K000 和本实验单元电源开关 K800。
(二)、基本锁相环的观察
短接 K8011-2,将数字信号发生器单元的 1K 方波信号输入至锁相环 U801
的输入端,通过开关 SW804 接入适当的电阻和电容。用示波器和频率计监视
输入方波波形,并记录之。
在 TP801 和 TP802 处应能观测到同频同宽、但不一定同相的波形。
(三)、观察锁相式数字频率合成器
1、通过对 SW801、SW802、SW803 三个拨动开关的操作,设置任意一个
分频比 N,并适当接入部分阻容值,可观测到基本锁相环压控振荡器输出的
跟踪波形,记录并绘出波形图。
2、改变分频比 N,并通过开关 SW804 接入适当的电容,以保持适当的
时间常数。再重复 1 的步骤。
六、实验注意事项
1、实验板上用的是微型拨动开关,因此在拨动时要多加小心不要用力
过度,以免损坏。
2、用双踪示波器观察锁相环的跟踪波形时,可通过开关 K800 的通断,
以使电路复位后作再次观察。
3、通过实验的摸索,使所选的 R 、C 组合,能获得一个最佳的实验效
果。
七、预习思考题
1、本实验中用到数字电路中的计数器 MC14522,试述 MC14522 集成
- 53 -
电路各引脚的功能及其逻辑功能。
2、若要求频率合成器的输出范围为 0~9999,则程序分频器应作如何设
计?
八、实验报告
1、根据观察结果,绘出基本锁相环的跟踪波形。
2、在做锁相式数字频率合成器实验时,分别令分频比 N=1,N=7,N=13,
记录实验结果,并分析之。
- 54 -
实验九、数字调频与解调实验
一、实验目的
1)、掌握频率键控 FSK 调制工作原理及其电路的组成。
2)、掌握利用锁相环解调 FSK 的原理和实现方法。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 5 章:角度调制与解调电路,
第 6 章:反馈控制电路;“高频电子线路”第八章:角度调制与解调,第十
章:反馈控制电路;“高频电子技术”第 9 章:角度调制与解调——非线性
频率变换电路,第 10 章:反馈控制电路等有关章节。
三、实验原理
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式,由于这种调制解
调方式容易实现,抗噪声和抗衰性能较强,因此在中低速数据传输通信系统
中得到了较为广泛地应用。
数字调频又称为移频键控 FSK,它是利用载频频率的变化来传递数字信
号。
(一)、FSK 调制电路工作原理
1、FSK 调制电路原理框图,如图 9-1 所示。
图 9-1、FSK 调制电原理框图
T2
T1
T1
基带信号
FSK调制信号输出
正弦载波信号
正弦载波信号 u1
u2
f =16KHz2
f =32KHz1
- 55 -
由图 9-1 可知,输入的基带信号(具有一定传输速率的数字脉冲信号)
通过两个模拟传输门 T1和 T2和一个反相器,分别控制两路不同频率的正弦
载波信号 u1和 u2。当基带信号序列出现高电平“1”时,T1打开,T2 关闭,
输出一路载波信号 u1;当基带信号序列出现低电平“0”时,由于反相器的
作用,使 T1关闭,T2 打开,输出另一路载波信号 u2。将两路模拟门的输出
信号经由加法器“∑”的综合作用,在输出端就形成了一个已调制的 FSK
信号。
(二)、FSK 解调电路工作原理
用锁相环解调 FSK 的工作原理是十分简单的,只要在设计锁相环时,
使它锁定在 FSK 中的一个载频 f1上时,输出高电平;而对另一载频 f2失锁,
输出低电平。那么在锁相环滤波器的输出端就可以得到解调的基带信号序
列。
FSK 解调电路采用集成锁相环 MC14046。将压控振荡器的中心频率设
在 f1(例如 16KHz),当输入信号为 f2(例如 32KHz)时,环路失锁,此时
环路对 16KHz 载频的跟踪破坏,鉴相器输入端的两个比较信号存在频差,
经鉴相器后输出一串无规则的矩形脉冲,而锁定指示输出为低电平。由此可
见,环路对 16KHz 载频锁定时输出高电平,对 32KHz 载频失锁时就输出低
电平。只要适当地选择环路参数,使它对 16KHz 锁定,对 32KHz 失锁,则
在解调器输出端就得到解调输出的基带信号序列。
四、实验仪器与设备
TKGP 系列高频电子线路实验箱;
- 56 -
双踪示波器;
频率计。
五、实验内容与步骤
(一)、实际线路分析
用作载波的方波信号 32KHz 和 16KHz 分别从 K 901和 K902输入(在 TP901
和 TP902可观察到它们的波形),经 BG901和 BG903的射级输出,并经电感和
电容的滤波电路,分别滤出 32KHz和 16KHz正弦波信号,再经BG902和BG904
的射级跟随,输出两路正弦载波信号(在 TP903 和 TP904 可观察到它们的波
形)。基带信号从 K904输入,控制模拟开关 U901A 和 U901B,使基带信号分别
对 32KHz 和 16KHz 的载波信号进行调制。由于反相器 U904A 的作用,使两
路载波分时在负载 R921上输出,从而在负载 R921上形成已调制的 FSK 信号,
并从 K903输出。
U902为集成模拟锁相环,通过外围电路参数的选择,使压控振荡器的中
心频率设计在 16KHz,R915和 C903构成外接低通滤波器。U903A 为异或门,
作包络检波判决输出,当锁相环锁定时,环路对输入 FSK 信号中的 16KHz
载波处于跟踪状态,U903A 和 U904B 输出为低电平;32KHz 载波时,输出为
高电平。R919和 C904起积分滤波作用,并经 U904D 和 U904F 整形后输出。
(二)、接通实验箱电源,然后按下+12V,+5V 总电源开关 K1、K2,
数字信号发生实验单元电源开关 K000 和本实验单元电源开关 K900,相对应
的发光二极管点亮。
1、数字调频过程的观测
- 57 -
将来自数字信号发生实验单元的 32KHz、16KHz 方波信号输入本实验电
路,用双踪示波器观测 TP901和 TP902处的波形,并记录之。
通过调节 W901和 W902,使 TP903和 TP904的波形等幅且失真最小,并记
录之。
将来自数字信号发生实验单元的2K 7位伪随机码通过K9041-2输入本实
验电路,作为本实验的数字基带信号,在 TP905观测,并记录之。
短接 K9042-3,将来自数字信号发生器实验单元的 8K 方波信号输入本实
验电路,以作为本实验的数字基带信号,观测 TP905的波形,并记录之。
短接 K9041-2,观测 TP905和 TP906的波形 ,并记录之。
短接 K9041-2,观测 TP905和 TP907的波形 ,并记录之。
短接 K9042-3,观测 TP905和 TP907的波形 ,并记录之。
2、数字解调过程的观测
短接 K9031-2.K9041-2,将伪随机码数字调制信号输入本电路的解调电
路,观测数字解调信号 TP905和 TP908的波形,并记录之。
数字信号的解调需要选频信号,本实验的选频信号取自压控锁相环对
32KHz 载波的跟踪。观测选频信号(TP909处)和 32K 载波输入(TP901处),
调节 W903,使两路波形的频率、相位完全一致。
学员可自行输入 8K 方波信号作为本实验的基带信号,重复观察数字解
调过程。
六、实验注意事项
1、用双踪示波器观测数字调制信号时,应与输入的基带信号同步观
- 58 -
测,以了解信号的调制规律。
2、其它同前。
七、 预习与思考题
1、如何判断锁相环处于锁定状态?
2、要求环路能快速捕捉、迅速锁定,对其外围电路和元器件参数有什
么要求?
3、采用锁相环解调时,其输出信号序列与发送信号序列相比是否产生
延迟?为什么?
4、试比较锁相调频与数字调频的特点及其应用。
八、实验报告
1、绘制实验步骤所要求的波形图,并进行认真地比较与分析。
2、回答预习思考题。
3、其它体会与意见。
- 59 -
实验十、数字信号发生实验
一、实验目的
1)、了解多种时钟信号的产生方法。
2)、掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。
二、实验预习要求
阅读本实验原理部分内容、理解信号发生器系统的原理,熟悉各芯片的
功能。
三、实验原理说明
时钟信号是通信电路及其它电路的重要组成部分。在通信电路中,若没
有时钟信号,则电路的基本工作条件得不到满足而无法工作。因此,我们在
做电子与通信原理各项实验时,必须先对所有的时钟信号加以了解、熟悉,
以便能顺利地进行后续的各项实验。
(一)、时钟信号发生器电路的组成
信号发生器电路为实验系统提供各种时钟信号,用作电路和系统的激励
或测试信号,电路的结构框图如图 10-1 所示。它是由内时钟信号源、多级
分频电路和伪随机序列码三部分单元电路所组成。
图 10-1、信号发生器原理框图
(二)、电路工作原理
1)、内时钟信号源
时 钟
分 频
1024KHz512KHz256KHz128KHz
128KHz
时 钟
分 频
64KHz32KHz16KHz8KHz
8KHz
时 钟
分 频
4KHz
2KHz
1KHz
内时钟源4.096MHz
2分频2048KHz
伪随机
序列码
产生电路
2KHz时钟
伪随机码PN 2K
- 60 -
内时钟信号源由晶振(4.096MHz)、反相器、以及阻容元件所组成,输
出振荡频率为 4.096MHz 方波脉冲信号,经 D 触发器进行二分频后,输出
2.048MHz 的方波信号。
2)、三级基准信号分频电路
用四位二进制计数器(74LS161)可组成三级分频电路,经逐次分频后
可获得多种标准频率的脉冲信号输出。在本单元实验板的观测点 TP001、
TP002、TP003、TP004、TP005等处可观测到 2.048 KHz、128KHz、32KHz、16KHz、
2KHz 的方波脉冲信号。
3)、伪随机码发生器电路
伪随机序列,也称作 m 序列,主要是作为数据源,以产生伪随机序列信
号。电路原理图如图 10-2 所示。它是由 D 触发器、异或门和与非门组成的
三级反馈移位寄存器。它的结构框图与状态转移图如图 10-3 和 10-4 所示。
由状态转移 图可知,电路的状态是处于七个非零状态下循环运行,输出码
型为“1110010”周期性序列。
图 10-2、7 位周期序列伪随机码电路原理图
DSD
D
D
CDCLK
DSD
D
D
CDCLK
DSD
D
D
CD
CLK
12
+5 +5
3
2
11
12
+5 +5
6
5
6
5
8
9
104
1321
U
007:A
1
008:A74LS10
U
005:AU 005:AU 006:AU74LS74 74LS74
74LS062
3
2
1
4
74LS74
+5
PN-CLK
PN
TP006
TP005
- 61 -
图 10-3、伪随机序列码发生器结构框图 图 10-4、状态转移图
四、实验仪器与设备
THGP 系列高频电子线路实验箱;
频率计;
双踪示波器。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用的单元电路,然后按下+5V 总电源开关
K2和本实验单元电源开关 K000。
1、用示波器和频率计观测电路各点的时钟信号,并记录之。
2、伪随机码信号的观测,观测三级计数器输出端的波形,记录并比较。
六、实验注意事项
在观测时钟信号时,最好用示波器的双踪同时观察两处的波形,以达到
相互比较的目的。
七、预习思考题
1、试设计一个由单个反相器组成的晶振时钟电路。
2、时钟信号的分频电路能否用其它方法产生,画出其原理图。
3、在伪随机序列码发生器中,如果在 Q1与 Q0级之间再加上一级移存
器 QS 。如图 10-5 所示,试分析该电路的工作过程,并画出状态转移图。
Q2 Q1 Q0
输出
时钟
+010
100 001
011
111110
101
- 62 -
图 10-5、增加 QS 时的伪随机码序列发生器电路
4、试用单片机设计一个具有上述伪随机码的信号源(含硬件电路与程
序)。
八、实验报告
1、绘制出实验所观测到的波形,并作比较,有何结论?
2、完成预习思考题的各项内容。
Q2 Q1 Q0输出
时钟
Q1
+
- 63 -
实验十一、集成乘法器混频实验
一、实验目的
1)、进一步了解集成混频器的工作原理。
2)、了解混频器中的寄生干扰。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 4 章:振幅调制、解调与混频
电路;“高频电子线路”第七章:混频,第九章:集成模拟乘法器及其应用;
“高频电子技术”第 3 章:外差式接收机线性频率变换与 AGC 电路,第 8
章调幅、检波与混频——频谱线性搬移电路等有关章节的内容。
三、实验原理
混频器的功能是将载波为 fs(高频)的已调波信号不失真地变换为另一
载频 fI(固定中频)的已调波信号,而保持原调制规律不变。例如在调幅广
播接收机中,混频器将中心频率为 535~1605KHz 的已调波信号变换为中心
频率为 465KHz 的中频已调波信号。此外,混频器还广泛用于需要进行频率
变换的电子系统及仪器中,如频率合成器、外差频率计等。
混频器的电路模型如图 11-1 所示。
混频器常用的非线性器件有二极管、
三极管、场效应管和乘法器。本振用于产
生一个等幅的高频信号 uL,并与输入信号 ωI =ωL-ωS
uS经混频器后所产生的差频信号经带通滤 图 11-1、混频器电路模型
波器滤出。目前,高质量的通信接收机广泛采用二极管环形混频器和由双差
非线性
器件
带通
滤波器
本地
振荡器
u
L
uI
u
s
- 64 -
分对管平衡调制器构成的混频器,而在一般接收机(例如广播收音机)中,
为了简化电路,还是采用简单的三极管混频器。本实验采用集成模拟相乘器
作混频电路实验。
图 11-2、MC1496 构成的混频器电路图
图 11-2 是用 MC1496 构成的混频器,本振电压 uL(频率为 6MHz)从
乘法器的一个输入端(10)输入,信号电压 uS(频率为 4.5MHz)从乘法器
的另一个输入端(1)输入,混频后的中频(1.5MHz)信号由乘法器的输出
端(6)输出。令输出端的π型带通滤波器调谐在 1.5MHz,回路带宽为
450KHz,以获得较高的变频增益。
为了实现混频功能,混频器件必须工作在非线性状态,而作用在混频器
上的除了输入信号电压 uS和本振电压 uL外,不可避免地还存在干扰和噪声。
它们之间任意两者都有可能产生组合频率,这些组合信号频率如果等于或接
近中频,将与输入信号一起通过中频放大器、解调器,对输出级产生干涉,
影响输入信号的接收。
干扰是由于混频不满足线性时变工作条件而形成的,因此不可避免地会
1K 1K
100
100
6.8K10010k10k
0.01uF
0.01uF
50k
100uH
L 100uH
0.01uF
0.001uF
u
-12V
uus
L
1003
I
+12V
81014 14 5 12
62 3
510p 510p
- 65 -
产生干扰,其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。
四、实验仪器与设备
TKGP 高频电子线路实验箱;
高频信号发生器;
扫频仪;
双踪示波器;
频率计。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本实验的单元电路,并接通实验箱电源,按下+12V,
-12V 总电源开关 K1、K3,“LC 与晶体振荡器实验单元”电源开关 K100,以
及本实验单元的电源开关 K1000,相对应的发光二极管点亮。
(一)、中频 LC 滤波器的调整
扫频输出衰减 10db,Y 衰减 10,调节 Y 增幅至适当的幅度,扫频输出
接至 LCπ型带通滤波器的输入端(TP1003),检波探头接至输出端(TP1004),
调整电感线圈 L1003的磁芯,使 1.5MHz 出现峰值,并记录之。
(二)、中频频率的观测
将实验一(LC 与晶体振荡器实验)的振荡输出信号作为本实验的本振
信号输入乘法器的一个输入端,乘法器的另一个输入端(载波输入)接高频
信号发生器的输出(4.5MHz,0.4VP-P 的载波)。在输出端(TP1004)观测输
出的中频信号,并记录之。
(三)、镜象干涉频率的观测
- 66 -
在双踪同时观测载波-中频后,缓慢将高频信号发生器的输出频率从
4.5MHz 调至 7.5MHz,再次观测载波-中频,记录之,并验证下列关系:
f 镜象—f 载波=2 f 中频
(四)、混频的综合观测
令高频信号发生器输出一个经由 1K 音频调制的载波频率为 4.5MHz 的
调幅波,作为本实验的载波输入,在 TP1001、TP1002、TP1003 和 TP1004 处,
用双踪示波器对照观测混频的过程,并记录之。
六、实验注意事项
1、测量时应用双踪同时观察本振-载波,载波-中频,以便比较。
2、本实验用到实验一的(LC 与晶体振荡器实验)输出信号。因此,在
进行本实验前必须调整好实验一的输出,使之满足本实验的要求。
七、预习思考题
1、除乘法器外,还有哪些器件可组成混频器?试举例说明。
2、分析寄生干涉的原因,并讨论预防措施。
八、实验报告
1、根据观测的结果,绘制所需要的波形图,并作分析。
2、在幅频座标中绘出本振频率与载波频率和镜象干扰频率之间的关系,
并作分析。
3、归纳并总结信号混频的过程。
- 67 -
实验十二、小信号调谐放大
一、实验目的
1)、了解谐振回路的幅频特性分析——通频带与选择性。
2)、了解信号源内阻及负载对谐振回路的影响,并掌握频带的展宽。
3)、掌握放大器的动态范围及其测试方法。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”附录:选频网络;“高频电子线
路”第二章:小信号谐振放大器;“高频电子技术”第 1 章:直接检波接收
机,LC 选频与检波电路,第 6 章:高频小信号放大电路分析基础。
三、实验原理说明
1、小信号调谐放大器基本原理
高频小信号放大器电路是构成无线电设备的主要电路,它的作用是放大
信道中的高频小信号。为使放大信号不失真,放大器必须工作在线性范围内,
例如无线电接收机中的高放电路,都是典型的高频窄带小信号放大电路。窄
带放大电路中,被放大信号的频带宽度小于或远小于它的中心频率。如在调
幅接收机的中放电路中,带宽为 9KHz,中心频率为 465KHz,相对带宽Δ
f/f0约为百分之几。因此,高频小信号放大电路的基本类型是选频放大电路,
选频放大电路以选频器作为线性放大器的负载,或作为放大器与负载之间的
匹配器。它主要由放大器与选频回路两部分构成。用于放大的有源器件可以
是半导体三极管,也可以是场效应管,电子管或者是集成运算放大器。用于
调谐的选频器件可以是 LC 谐振回路,也可以是晶体滤波器,陶瓷滤波器,
- 68 -
LC 集中滤波器,声表面波滤波器等。本实验用三极管作为放大器件,LC
谐振回路作为选频器。在分析时,主要用如下参数衡量电路的技术指标:中
心频率、增益、噪声系数、灵敏度、通频带与选择性。
单调谐放大电路一般采用 LC 回路作为选频器的放大电路,它只有一个
LC 回路,调谐在一个频率上,并通过变压器耦合输出,图 12-1 为该电路原
理图。
中心频率为 f0
带宽为Δf=f2-f1 图 12-1、单调谐放大电路
为了改善调谐电路的频率特性,通常采用双调谐放大电路,其电路如图
12-2 所示。双调谐放大电路是由两个彼此耦合的单调谐放大回路所组成。
它们的谐振频率应调在同一个中心频率上。两种常见的耦合回路是:1)两
个单调谐回路通过互感 M 耦合,如图 12-2(a)所示,称为互感耦合双调谐
振回路;2)两个单调谐回路通过电容耦合,如图 12-2(b)所示,称为电
容耦合双调谐回路。
a)、互感耦合 (b)、电容耦合 图 12-2、双调谐放大电路
N
NR
C R
R R RC C
N
C
Ec
4
54
1 2
3221
1
3
A 2
n
L
n
L
C C L 0
M
Ui
1
11
1 2
22
A
UR
1 2
1
1
2
2
1 2 L
C
Ui
A
C
Un n
L L
C
A
R
0 f1f
0.707
f0 f2
1u
- 69 -
若改变互感系数 M 或者耦合电容 C,就可以改变两个单调谐回路之间
的耦合程度。通常用耦合系数 k 来表征其耦合程度。
互感耦合双调谐回路的耦合系数为:
式中 C′1与 C′2 是等效到初、次级回路的全部电容之和。
图 12-3、双调谐电路的幅频特性曲线
2、实际线路分析
由 BG1101等元器件组成单调谐放大器,由 BG1102等元器件组成双调谐
放大器,它们的输入端(J1101 和 J1102)接 6.5MHz 调制波信号。切换开关
K1101用于改变射级电阻,以改变 BG1101的直流工作点。切换开关 K1102用于
改变 LC 振荡回路的阻尼电阻,以改变 LC 回路的 Q 值。切换开关 K1103可
改变双调谐回路的耦合电容,以观测η<1,η=1,η>1 三种状态下的双调
谐回路幅频特性曲线。
))((
2'
1'
21
CCCC
Ck
LL
Mk
耦合系数为:电容耦合双调谐回路的
1
12
1
1
12
Au
最
最
0
Aomax
大值
小值
- 70 -
四、实验仪器与设备
TKGP 高频电子线路实验箱;
扫频仪;
高频信号发生器;
双踪示波器。
五、实验内容与步骤
首先在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路,然后接通实验箱电
源,并按下+12V 总电源开关 K1,以及本实验单元电源开关 K1100。
1、单调谐放大器增益和带宽的测试。
将扫频仪的输出探头接到电路的输入端(J1101),扫频仪的检波探头接
到电路的输出端(TP1102),然后在放大器的射极和调谐回路中分别接入不同
阻值的电阻,并通过调节调谐回路的磁芯(T1101),使波形的顶峰出现在频
率为 6.5MHz 处,分别测量单调谐放大器的增值与带宽,并记录之。
2、双调谐放大电路的测试。
1)、改变双调谐回路的耦合电容,并通过调节初、次级谐振回路的磁芯,
使出现的双峰波形的峰值等高。测量放大器的增益与带宽,并记录之。
2)、不同信号频率下的耦合程度测试。
在电路的输入端(J1102)输入高频载波信号(0.4V,其频率分别为 6.1,
6.5,6.9MHz),用示波器在电路的输出端(TP1104)分别测试三种耦合状态
下的输出幅度(VP-P)。
6.1MHz 6.5MHz 6.9MHz K1103 1-2 紧耦合
- 71 -
K1103 2-3适中耦合
K11034-5 松耦合
以上测试用的高频载波亦可取自“变容二极管调频器及相位鉴频器实
验”所产生的载波信号,其频偏可用电位器 W401进行调节。
六、实验注意事项
在调节谐振回路的磁芯时,要用小型无磁性的起子,缓慢进行调节,用
力不可过大,以免损坏磁芯。
七、预习思考题
1、试分析单调谐放大回路的发射极电阻 Re 和谐振回路的阻尼电阻 RL
对放大器的增益、带宽和中心频率各有何影响?
2、为什么发射极电阻 Re 对增益、带宽和中心频率的影响不及阻尼 RL
大?
3、在电容耦合双调谐回路中,为什么耦合电容大的(紧耦合)会出现
双峰,小的耦合电容(松耦合)会出现单峰?
八、实验报告
1、根据实验结果,绘制单调谐放大电路在不同参数下的频响曲线,并
求出相应的增益和带宽,并作分析。
2、根据实验结果,绘制双调谐放大电路在不同参数下的频响曲线,并
求出相应的增益和带宽,并作分析。
- 72 -
实验十三、电视图像中放检波实验
一、实验目的
1)、加深理解残留单边带通讯的基本原理。
2)、加深理解邻近频道干扰抑制的原理。
3)、加深理解集成宽带放大器的工作原理。
4)、加深理解同步检波工作原理。
5)、加深理解 AGC 工作原理。
6)、认识并了解声表面波滤波器、陶瓷滤波器等器件。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 4 章:振幅调制、解调与混频
电路,第 6 章:反馈控制电路,附录:选频网络;“高频电子线路”第二章:
小信号谐振放大器,第六章:调幅与检波,第九章:集成模拟乘法器及其应
用,第十章:反馈控制电路;“高频电子技术”第 6 章:高频小信号放大器
分析基础,第 8 章:调幅、检波与混频——频谱线性搬移电路,第 10 章:
反馈控制电路等有关章节的内容。
三、实验原理说明
目前,电视图像中放检波电路已普遍采用集成电路,如 TA7611AP
(D7611AP)。
1、TA7611AP 功能介绍
TA7611AP 为彩色和黑白电视机图象中频通道集成电路,它包括图象中
频放大、视频检波、预视放、白噪声倒相电路、中放 AGC 电路和黑噪声倒
- 73 -
相电路、高放 AGC 电路、自动频率微调(AFT)电路、磁带录相机开关等
八个部分。
图 13-1 为 TA7611AP 用于彩色电视机的典型应用电路。图象中频信号
从 1 和 16 脚送入集成电路内部进行中频放大,16 脚外接的 2C5为隔直电容。
中频放大器由三级组成,采用直接耦合,为抑制零点漂移,设置有强烈的直
流负反馈电路;为了进一步消除该反馈网络对图象中频信号的负反馈,在 2
脚和 15 脚之间外接电容 2C6以进一步滤除中频信号。放大后的中频信号送
入视频检波,检出的视频信号送入预视放电路,放大后的视频信号一路从
12 脚输出 ,另一路送入中频 AGC 电路,产生峰值 AGC 电压对中频放大各
级实行自动增益控制。在 14 脚得到与同步头电平成正比的 AGC 电压,外
接的电容 2C7为峰值检波电容, 2R8用以调整 AGC 电路的时间常数。4 脚
内接高频 AGC 电路,其起控电平(即高频 AGC 静态电压)由外接电阻 2R10、
2R11分压决定,高频 AGC 电压亦由 2R10与 2R11的分压点输出。3 脚外接可
调的的分压电路,调节 2W1可调节 3 脚的直流电位,从而调节高频 AGC 的
延迟时间。3 脚直流电位越低,高放 AGC 起控越迟。2C9、2C10为滤波电容,
滤除电压波纹。集成电路内部设有白噪声和黑噪声倒相电路,增强了抗干扰
能力。图象中频信号在视频检波部分经限幅放大后,一路直送 AFT 电路,
另一路从 8 脚和 9 脚输出,经外接的移相网络把图象中频信号的频率偏移变
成相应的相位偏移,再由 7 脚和 10 脚输入内部的 AFT 电路。经 AFT 电路
鉴相后得到的控制电压,从 5 脚、6 脚输出,至高频头振荡器,控制其频率
维持在正确的数值。外接的 2R13、2R14、2W2 用以对 AFT 输出进行平衡调
- 74 -
节;电容 2C11、2C12 可进一步滤波鉴相后的高次谐波,以获得平滑的 AFT
输出电压。8、9 脚间外接的移相网络是一个电容耦合的双调谐回路,初次
回路由 2L4、2C17组成,它谐振于图象中频;次级回路由 2L5、2C18组成,
它谐振在比图象中频稍低的频率上,它与耦合电容 2C15、2C16 组成移相网
络,它们的串联谐振频率等于图象中频,电阻 2R9 用以降低回路的 Q 值。
在黑白电视机中,AFT 电路不用,5、6 脚可短接,7、10 脚接地,仅 8、9
脚外接 LC 谐振回路,当该回路的谐振频率为图象中频时,视频检波器有最
大的检波效率。
12V 的直流电压从 11 脚输入,外接 2C8为滤波电容。13 脚接地。
图 13-1、D7611AP 典型应用电路图
2、实际线路分析
2C0.01uF
2C
0.01uF
2R
220
2C
0.0012R
1K
2R
1K
2R
2.2K
4 5
2C0.001
2R12
1K
高频AGC AFT电路
限幅放大
视频检波
中频AGC 黑噪声倒相
中频放大
预视放
白噪声倒相
至高频调谐器
视频信号输出
1 2 3 4 5 6 7 8
910111213141516
2C
0.01
2C
0.001
2R
820K
2C
0.22
2C0.01
2L
9
3.9K 16
2
15
2P
17 18
+E(12V)
图象中频信号输入
14
15P
5
68
8
3
7
11
1010
9
1314
12
2W211
2C
2C
2R
2C
2C
2L 2L
2CP
- 75 -
被调制(调幅)有全电视信号(包括同步、消隐和图象信号)的图象中
频信号(38MHz)从电路的中频输入端(J1201)输入。BG1201为补偿级,补
偿因插入声表面波滤波器 T1036C 而带来的插入损耗;L1201和分布电容谐振
在 40MHz 附近,组成 20MHz~30MHz 带宽的带通曲线;Z1201为声表面波滤
波器,其频率响应曲线为一典型的残留单边带图象中频曲线;U1201 为图象
中放检波集成电路,中放为三级差分对放大电路。图 13-2 给出宽带集成放
大器参考电路图,采用同步检波电路,详尽的内部电路图可参阅有产资料。
另一点需要说明的是因扫频频率的原因,在用扫频仪测量图象中频电路时需
加大 AGC 充放电的时间常数。
图 13-2、宽带集成放大器电路图
四、实验仪器与设备
TKGP 高频电子线路实验箱;
13
8 9 10
5
6
4
7
2
1
2.4K2
2.4K8
10K
9
1.1K
3
505
50
7
30015
1.4K16
300
13
400
4
5906
590
11
14
400
10
1.1K
11 7K
12 7K
2
1
9
10 3
4
6
7
输出
输
8
R R
R R
V
R R
V V
R
V V
5
R R
-Ec
+Ec
V
V VV V
R R R R R
V
R
R
入
- 76 -
高频信号发生器;
扫频仪;
双踪示波器;
繁用表。
五、实验内容与步骤
在实验箱上找到本次实验所用到的单元电路,然后接通实验箱电源,并
按下+12V 总电源开关 K1,本单元电源开关 K1200,相对应的发光二极管点
亮。用扫频仪完成此项实验的测试工作。
(一)、中级补偿带通测量
扫频仪输出衰减 25db,Y 衰减 10,调节 Y 增幅。
扫频仪输出接 TP1201,Y 输入用检波探头 C1202 任意脚(注意两探头外
壳地线必须接触紧密)观察中放补偿级带通,计算增益及带通,并记录之。
(二)、中频放大带通测量
短路 K12012-3,即加大峰值 AGC 充电电容。以适应扫频仪的扫频速度。
扫频仪输出衰减 45db,Y 衰减 10db,调节 Y 增幅。
扫频仪输出接 TP1201,Y 输入用开路探头接 TP1204,观测中频放大带通
曲线(提示:38MHz 为图像中频;31.5MHz 为伴音第一中频;33.57MHz
为色度中频;39.5MHz 为临近低频道伴音干涉中频;30MHz 为临近高频道
图象干涉中频),记录之,并计算增益及带通。
(三)、中放 AGC 及延迟高放 AGC 的测量
1、中放 AGC 起控点的确定
- 77 -
继上述步骤后,逐步减少扫频输出,观测屏幕幅度变化,找出中放 AGC
起控点,记录之。
2、延迟高放 AGC 起控点的调节
逐步增加扫频输出,观察屏幕幅度的变化,即中放 AGC 控制情况,用
繁用表监视 TP1203,RF.AGC 直流电压,调节 W1201,即控制高放 AGC 起控
点。
记录测量结果:扫频输出衰减: db— db RF.AGC:保持 3V
扫频输出衰减: db— db RF.AGC:3V—12.1V
六、实验注意事项
扫频仪输出探头与检波探头短接,保持屏幕相同幅度时,扫频输出为零
db。
七、预习思考题
1、集成差分对放大电路有什么特点?
2、同步检波电路有什么特点?
八、实验报告
1、根据观测结果,绘制中放补偿级的幅频特性曲线,并计算它们的增
益和带宽。
2、根据观测结果,绘制中频放大级的幅频特性曲线,并计算它们的增
益和带宽。
3、绘出中放 AGC 与高放 AGC 控制曲线。
- 78 -
实验十四、电视伴音中放鉴频实验
一、实验目的
1)、了解第二伴音中频的性质。
2)、了解集成宽带放大器工作原理。
3)、了解斜率鉴频器的基本原理。
4)、了解电子音量控制的原理及优点。
二、实验预习要求
实验前,预习“电子线路非线性部分”第 5 章:角度调制与介解电路;
“高频电子线路”第八章:角度调制与解调;“高频电子技术”第九章:角
度调制与解调——非线性频率变换电路有关章节。
三、实验原理
目前,电视伴音中放鉴频电路普遍采用集成电路,如 TA7176AP。
TA7176AP 为彩色和黑白电视机伴音通道集成电路,它包括伴音中频
放大、滤波器、调频检波、电子音量控制和稳压源等六个部分。
图 14-1 为 TA7176AP 用于彩色和黑白电视机的典型应用电路。第二伴
音中频信号从 1、2 脚输入进行伴音中频放大。1 脚外接中频旁路电容 3C2,
经三级伴音中频限幅放大的调频波,经滤波器滤除高次谐波,使之恢复近似
正弦波,然后进行鉴频。9 脚和 10 脚外接 L、C 元件组成的频——幅变换电
路,把滤波后的调频波变成调幅/调频波,并进行幅度检波,检出的音频信
号送往电子音量控制电路,将音频信号衰减后从 8 脚输出。衰减量的大小由
6 脚外接的 3W1进行调节,改变 3W1就可改变 6 脚的直流电位,6 脚直流电
- 79 -
位越高,8 脚输出的音频信号电压就越小,故 3W1为音量控制电位器。电
14-1、TA7176AP 典型应用电路图
容 3C5、3C6起滤波作用;3R2为限流电阻,使音量调节保持在合适的范围内。
由 8 脚输出的音频信号经 3C11耦合后再从 14 脚送入,进行音频放大,放大
后的音频信号从 12 脚输出,送往外接伴音功放电路。13 脚内接音频放大电
路,外接的 3C10、3R4组成负反馈网络,实现从伴音功放输出端到音频放大
器的负反馈,以减小非线性失真,改善音质。7 脚外接的 3C7为去加重电容;
3、4 脚接地,11 为空脚。12V 的电源电压从 5 脚输入。内部的稳压源把 5 脚
电压稳定在 10.8V,供内部电路使用。5 脚外接电源去耦滤波电路。
2、实际线路分析
J1301 输入第二伴音中频信号,中频频率为 6.5MHz,调制信号为伴音音
音 频 放 大
伴 音中频放大
调频检波
稳压源滤波器
电子音量控制
伴音功率放大
12
01uF
1
3
0.01uF
4
220uF
1
68
2
4700
15
2.2uF
7
4700
6
0.01u
11
4.7uF10
0.1uF
1
22K9
5.1
8
51
2
1 2 3 4 5 6 7
891011121314
2C3C
3R3C
3L
3C
3R3
7.5K
3C
3C
3C
3B3C 3R
(16.5V)
+E
3W
3R
3C
3C 3C
3
1
4
26
R
T
T
T
T
Tu2
T
R
Vcc
- 80 -
频(调频),C1301、C1302和 L1301为一级 T 型带通滤波器,Z1301 为 6.5MHz
陶瓷滤波器,作为第二级带通滤波器,U1301 为伴音中放鉴频集成电路,中
放 为 三 级 差 分 对 放 大 电 路 , 鉴 频 为 差 分 峰 值 鉴 频 器 ( 斜
率鉴频电路)图 14-2 给出其参考电路,详尽的内部电路图可参阅有关资料。
图 14-2、差分峰值鉴频器
四、实验仪器与设备
TKGP 高频电子线路实验箱;
高频信号发生器;
函数信号发生器;
双踪示波器;
繁用表。
五、实验内容与步骤
接通实验箱电源,然后按下+12V 总电源开关 K1,本单元电源开关
3
5
1
6
4
2
I
1
1
2
5
3
4
1
2
3 4
9 10
6
ufm
R
T
T
T
CR
R R
CR
T
Tu2
T
R
C
L+u1 C +
-u2
Vcc
- 81 -
K1300,相对应的发光二极管点亮。
(一)、两级滤波器带通测量
1、LC T 形滤波器带通的测量
扫频仪输出衰减零,Y 衰减 10,调节 Y 增幅。
扫频输出接 TP1301,Y 输入用检波探头接在 TP1302,观测 LC T 形滤波
器带通,记录之。
2、LC 滤波器 + 6.5MHz 陶瓷滤波器带通的测量
扫频仪输出衰减零,Y 衰减 10,调节 Y 增幅。
扫频输出接 TP1301,Y 输入用检波探头接在 TP1303,观测两级滤波器的
带通,记录之。
3、鉴频特性曲线的测量
扫频仪输出衰减 50db,Y 衰减 10,调节 Y 增幅。
扫频输出接 TP1301,Y 输入用开路探头接至 TP1304,调节 L1301,观测鉴
频特性曲线;扫频输出衰减 60db,Y 衰减 10。Y 输入改接至 TP1305,调节 Y
增幅,观测经过低放后的鉴频特性曲线,记录之。
4、信号调频与解调的测量
开通 K1、K3、K400、K700、K1300,联结 J701—J401,J402—J1301,函数信号
发生器输出 1K 正弦波,用双踪示波器,同时观察 TP701和 TP705,改变函数
信号发生器输出正弦波的幅度 Vi,测量 TP1305鉴频输出后的信号幅度 V0。
Vi(VP—P) 0.1 0.2 0.5 1 1.5
VO(VP—P)
5、直流电平音量控制的测量
- 82 -
将测量 TP1305的探头改接至 TP1031,可观察调频波的波形。
保持第 4 项测量后的状态
调节 R1314,测量 U1301的 6 脚直流电压,用示波器观察 TP1305鉴频输出
后的信号幅度 V0。
6 脚电平 0 1 2 3 4
VO(VP—P)
六、实验注意事项
1、扫频输出探头与检波探头短接,保持屏幕相同幅度时,扫频输出为
零 db。
七、预习思考题
1、伴音通道的带宽如何计算?
2、比较相位鉴频器,斜率鉴频器和比例鉴频器的电路组成,工作原理。
八、实验报告
1、根据观测结果,绘制 LC T 形滤波器的带通曲线,并计算其增益与
带通。
2、根据观测结果,绘制经两级滤波器后的带通曲线,并计算增益与带
通。
3、绘制鉴频特性曲线。
3、绘出直流电平控制音量曲线。
5、回答预习思考题及其它。